DE102023102895A1

DE102023102895A1 - Method for determining a visibility in an environment of a vehicle, sensor and vehicle

Info

Publication number: DE102023102895A1
Application number: DE102023102895.2A
Authority: DE
Inventors: Jonathan Fischer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2023-02-07
Filing date: 2023-02-07
Publication date: 2024-08-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Sichtweite in einer Umgebung (5) eines Fahrzeugs (1) mit den Schritten: Aussenden eines Laserstrahls (4) mittels eines Sensors (2), wobei eine erste Divergenz und eine erste Wellenlänge des ausgesendeten Laserstrahls (4) bekannt sind, Empfangen des in der Umgebung (5) an in der Luft vorhandenen Wasserteilchen (6) zurückgestreuten Laserstrahls (4) mittels des Sensors (2), Bestimmen eines Sensorsignals, welches einen Abstand zwischen dem Sensor (2) und den Wasserteilchen (6) beschreibt, Charakterisieren der Wasserteilchen (6) anhand des bestimmten Sensorsignals, Bestimmen eines Signal-Rausch-Verhältnisses des Sensorsignals und Bestimmen einer Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses, Zuordnen der Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu einem Abstand der Wasserteilchen (6) zu dem Sensor (2) und Bestimmen einer Dichte (D) der Wasserteilchen (6) in der Luft auf Grundlage einer zuvor bestimmten Abbildungsvorschrift, welche die Dichte in Abhängigkeit von dem Abstand, der Divergenz und der Wellenlänge beschreibt.The invention relates to a method for determining a visibility range in an environment (5) of a vehicle (1) with the steps: emitting a laser beam (4) by means of a sensor (2), wherein a first divergence and a first wavelength of the emitted laser beam (4) are known, receiving the laser beam (4) scattered back in the environment (5) by water particles (6) present in the air by means of the sensor (2), determining a sensor signal which describes a distance between the sensor (2) and the water particles (6), characterizing the water particles (6) based on the determined sensor signal, determining a signal-to-noise ratio of the sensor signal and determining an increase in the signal-to-noise ratio, assigning the increase in the signal-to-noise ratio to a distance of the water particles (6) from the sensor (2) and determining a density (D) of the water particles (6) in the air on the basis of a previously determined mapping rule which determines the density as a function of the distance, divergence and wavelength.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Sichtweite in einer Umgebung eines Fahrzeugs. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen Sensor zum Bestimmen einer Sichtweite in einer Umgebung eines Fahrzeugs. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem derartigen Sensor.The present invention relates to a method for determining a visibility range in the surroundings of a vehicle. Furthermore, the present invention relates to a sensor for determining a visibility range in the surroundings of a vehicle. Finally, the present invention relates to a vehicle with such a sensor.

Moderne Fahrerassistenzsysteme nutzen die Informationen von unterschiedlichen Umfeldsensoren, um die Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Dabei können die Messungen von Umfeldsensoren durch äußere Witterungsbedingungen bzw. Störeinflüsse beeinflusst werden. Beispielsweise sind die Umfeldsensoren bei Regen, Nebel und/oder Schneefall stark fehleranfällig. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass derartige Wetterbedingungen bzw. Störeinflüsse erkannt werden, um einen sicheren Betrieb des Fahrerassistenzsystems gewährleisten zu können.Modern driver assistance systems use information from various environmental sensors to record the vehicle's surroundings. The measurements from environmental sensors can be influenced by external weather conditions or interference. For example, the environmental sensors are highly susceptible to errors in rain, fog and/or snowfall. For this reason, it is necessary that such weather conditions or interference are recognized in order to ensure safe operation of the driver assistance system.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass als Umfeldsensoren Radarsensoren und/oder Lidarsensoren verwendet werden. Diese aktiven Sensortypen senden üblicherweise ein Signal aus, welches in der Umgebung des Fahrzeugs dann reflektiert wird. Aufgrund von Nebel, Niederschlag oder anderen Störeinflüssen kann es der Fall sein, dass das ausgesendete Signal in der Umgebung des Fahrzeugs nicht reflektiert wird. Dies kann zur Folge haben, dass der Umfeldsensor ein nicht sichtbares Volumen in der Umgebung des Fahrzeugs fälschlicherweise als Freiraum charakterisiert.It is known from the prior art that radar sensors and/or lidar sensors are used as environmental sensors. These active sensor types usually send out a signal that is then reflected in the vehicle's surroundings. Due to fog, precipitation or other interference, the transmitted signal may not be reflected in the vehicle's surroundings. This may result in the environmental sensor incorrectly characterizing an invisible volume in the vehicle's surroundings as free space.

Darüber hinaus ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Kameras als Umfeldsensoren verwendet werden. Hierbei handelt es sich um passive Sensortypen, welche lediglich über entsprechende Empfänger bzw. Empfangseinheiten verfügen. Auch bei dieser Sensorgattung kann ebenfalls kein Unterschied zwischen einer freien Sicht und einer schlechten Sicht, welche beispielsweise durch Regen oder Nebel verursacht wird, getroffen werden.Furthermore, it is known from the state of the art that cameras are used as environmental sensors. These are passive sensor types that only have corresponding receivers or receiving units. With this type of sensor, too, no distinction can be made between clear visibility and poor visibility, which is caused by rain or fog, for example.

Um diesen Problemen zu entgegnen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Witterung in der Umgebung des Fahrzeugs abzuschätzen und hieraus die Reichweite der Umfeldsensoren abzuleiten. Hierzu werden beispielsweise extern empfangene Wetterdaten und/oder die Daten von einem Regensensor des Fahrzeugs genutzt. Zudem können mit den Umfeldsensoren selbst Tropfen und/oder Schnee am Ort des Sensors, beispielsweise auf der Linse der Kamera oder einer Abdeckung des Lidarsensors erkannt werden. Bei Radarsensoren kann lediglich eine Störung bzw. Beeinflussung des Sensorsignals erkannt werden. Darüber hinaus ist aus dem Stand der Technik bekannt, die maximale Reichweite bzw. maximale Sichtweite der Umfeldsensoren auf Grundlage von sich entfernenden Zielobjekten abzuschätzen.To counteract these problems, it is known from the state of the art to estimate the weather in the area surrounding the vehicle and to use this to derive the range of the environmental sensors. For example, externally received weather data and/or data from a rain sensor in the vehicle are used for this purpose. In addition, the environmental sensors can even detect drops and/or snow at the location of the sensor, for example on the lens of the camera or a cover of the lidar sensor. With radar sensors, only a disturbance or influence on the sensor signal can be detected. In addition, it is known from the state of the art to estimate the maximum range or maximum visibility of the environmental sensors based on target objects that are moving away.

Zudem werden gemäß dem Stand der Technik Sichtweitensensoren verwendet, mit denen die Sichtweite in der Umgebung des Fahrzeugs bestimmt werden kann. In diesem Zusammenhang beschreibt die EP 0 635 701 A2 ein Verfahren zum Bestimmen einer Sichtweite bei dichtem Nebel mittels eines Lidars. Hierbei wird durch einen ersten Sendekanal ein geprüfter Laserstrahl gesendet und durch einen ersten Empfangskanal von dem Nebel rückgestreutes Laserlicht empfangen, wobei der erste Sendekanal und der erste Empfangskanal parallel zueinander ausgerichtet sind. Von dem Lidar wird zusätzlich durch einen zweiten Empfangskanal zurückgestrahltes Laserlicht empfangen, wobei dieser zweite Empfangskanal in einem divergenten, spitzen Kippwinkel zu dem ersten Sendekanal ausgerichtet ist.In addition, visibility sensors are used according to the state of the art to determine the visibility in the area surrounding the vehicle. In this context, the EP 0 635 701 A2 a method for determining visibility in dense fog using a lidar. A tested laser beam is sent through a first transmission channel and laser light scattered back from the fog is received through a first reception channel, the first transmission channel and the first reception channel being aligned parallel to one another. The lidar also receives laser light reflected back through a second reception channel, this second reception channel being aligned at a divergent, acute tilt angle to the first transmission channel.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie die Sichtweite in einer Umgebung eines Fahrzeugs zuverlässiger ermittelt werden kann. Zudem soll ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Sensor bereitgestellt werden.The object of the present invention is to show a solution as to how the visibility in the surroundings of a vehicle can be determined more reliably. In addition, a vehicle with a corresponding sensor is to be provided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch einen Sensor sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by a method, by a sensor and by a vehicle having the features according to the independent claims. Advantageous developments of the present inventions are specified in the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Bestimmen einer Sichtweite in einer Umgebung eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst das Aussenden eines Laserstrahls mittels eines Sensors, wobei eine erste Divergenz und eine erste Wellenlänge des ausgesendeten Laserstrahlt bekannt sind. Ferner umfasst das Verfahren das Empfangen des in der Umgebung an in der Luft vorhandenen Wasserteilchen zurückgestrahlten Laserstrahls mittels des Sensors. Zudem umfasst das Verfahren das Bestimmen eines Sensorsignals, welches einen Abstand zwischen dem Sensor und den Wasserteilchen beschreibt, sowie das Charakterisieren der Wasserteilchen anhand des bestimmten Sensorsignals. Darüber hinaus umfasst das Verfahren das Bestimmen eines Signal-Rausch-Verhältnisses des Sensorsignals und das Bestimmen einer Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Zuordnen der Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu einem Abstand der Wasserteilchen zu dem Sensor. Außerdem umfasst das Verfahren das Bestimmen einer Dichte der Wasserteilchen in der Luft auf Grundlage einer zuvor bestimmten Abbildungsvorschrift, welche die Dichte in Abhängigkeit von dem Abstand, der Divergenz und der Wellenlänge beschreibt.A method according to the invention is used to determine a visibility range in the surroundings of a vehicle. The method comprises emitting a laser beam by means of a sensor, wherein a first divergence and a first wavelength of the emitted laser beam are known. The method further comprises receiving the laser beam reflected back from water particles present in the air in the surroundings by means of the sensor. In addition, the method comprises determining a sensor signal which describes a distance between the sensor and the water particles, and characterizing the water particles based on the determined sensor signal. In addition, the method comprises determining a signal-to-noise ratio of the sensor signal and determining an increase in the signal-to-noise ratio. The method further comprises assigning the increase in the signal-to-noise ratio to a distance of the water particles from the sensor. In addition, the method comprises determining a density of the water particles in the air on the basis of a previously determined mapping rule which Density as a function of distance, divergence and wavelength.

Mit Hilfe des Sensors soll die Sichtweite in der Umgebung des Fahrzeugs bestimmt werden. Insbesondere soll mittels des Sensors überprüft werden, ob sich Wasserteilchen in der Luft im Umfeld des Fahrzeugs befinden. Diese Wasserteilchen können beispielsweise durch Nebel hervorgerufen werden. Alternativ oder zusätzlich können diese Wasserteilchen durch Dunst hervorgerufen werden. Es kann zudem der Fall sein, dass die Wasserteilchen durch Niederschlag, beispielsweise durch Regen hervorgerufen werden. Die Wasserteilchen können auch zumindest teilweise in gefrorener Form, also beispielsweise als Eiskristalle, Schneeflocken oder dergleichen vorliegen. Diese Wasserteilchen können beispielsweise durch Schnee, Schneeregen, Graupel, Hagel oder dergleichen hervorgerufen werden. Insgesamt sollen auf Grundlage der Messungen mit dem Sensor also die Wasserteilchen in der Luft bzw. Atmosphäre in dem Umfeld des Fahrzeugs erkannt und charakterisiert werden. Auf Grundlage der erkannten Wasserteilchen in der Umgebung kann dann die Sichtweite in der Umgebung abgeleitet werden.The sensor is intended to determine the visibility in the area surrounding the vehicle. In particular, the sensor is intended to check whether there are water particles in the air around the vehicle. These water particles can be caused by fog, for example. Alternatively or additionally, these water particles can be caused by haze. It can also be the case that the water particles are caused by precipitation, for example by rain. The water particles can also be at least partially in frozen form, for example as ice crystals, snowflakes or the like. These water particles can be caused by snow, sleet, sleet, hail or the like. Overall, the water particles in the air or atmosphere around the vehicle are to be detected and characterized on the basis of the measurements with the sensor. The visibility in the area can then be derived on the basis of the water particles detected in the area.

Der Sensor kann zumindest eine Sendeeinheit aufweisen, mittels welcher der Laserstrahl ausgesendet wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels der Sendeeinheit des Sensors fortlaufend Laserstrahlen ausgesendet werden. Dabei sind die erste Wellenlänge und die erste Divergenz des ausgesendeten Laserstrahls bekannt. Zudem kann der Sensor zumindest eine Empfangseinheit aufweisen, mittels welcher der in der Umgebung bzw. an den Wasserteilchen in der Umgebung reflektierter Laserstrahl wieder empfangen werden kann.The sensor can have at least one transmitting unit, by means of which the laser beam is emitted. It can also be provided that laser beams are continuously emitted by means of the sensor's transmitting unit. The first wavelength and the first divergence of the emitted laser beam are known. In addition, the sensor can have at least one receiving unit, by means of which the laser beam reflected in the environment or on the water particles in the environment can be received again.

Der Sensor kann zudem eine Recheneinrichtung aufweisen, mittels welcher das Sensorsignal bestimmt werden kann. Das Sensorsignal beschreibt den Abstand zwischen dem Sensor und den Wasserteilchen. Insbesondere kann das Sensorsignal auf Grundlage der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Laserstrahls und dem Empfangen des in der Umgebung reflektierten Laserstrahls bestimmt werden. Das Sensorsignal kann auch auf Grundlage eines Rohsignals bestimmt werden, welches die Laufzeit zwischen dem Aussenden und dem Empfangen des Sensorsignals beschreibt. Zum Bestimmen des Sensorsignals kann dann das Rohsignal entsprechend gefiltert und/oder verstärkt werden. Das Sensorsignal kann auch in Form einer Punktewolke ausgegeben werden.The sensor can also have a computing device by means of which the sensor signal can be determined. The sensor signal describes the distance between the sensor and the water particles. In particular, the sensor signal can be determined based on the transit time between the emission of the laser beam and the reception of the laser beam reflected in the environment. The sensor signal can also be determined based on a raw signal, which describes the transit time between the emission and reception of the sensor signal. To determine the sensor signal, the raw signal can then be filtered and/or amplified accordingly. The sensor signal can also be output in the form of a point cloud.

Zudem ist vorgesehen, dass das Signal-Rausch-Verhältnis des Sensorsignals bestimmt wird. Ferner wird die Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses ermittelt. Unter der Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses ist ein Bereich des Sensorsignals zu verstehen, in welchem dieses ein Signal-Rausch-Verhältnis oberhalb eines Schwellenwerts aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann unter der Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses ein Maximum des Signal-Rausch-Verhältnisses verstanden werden. Die bestimmte Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses wird einem Abstandswert, der den Abstand zwischen den Wasserteilchen und dem Sensor beschreibt, zugeordnet. Es wird also ermittelt, welchem Abstandsbereich in der Umgebung des Fahrzeugs das erhöhte Signal-Rausch-Verhältnis zugeordnet werden kann. Zudem ist vorgesehen, dass die Dichte der Wasserteilchen in der Luft auf Grundlage einer zuvor bestimmten bzw. vorbestimmten Abbildungsvorschrift ermittelt wird. Diese zuvor bestimmte Abbildungsvorschrift beschreibt die Dichte in Abhängigkeit von dem Abstand, der Divergenz und der Wellenlänge.In addition, it is provided that the signal-to-noise ratio of the sensor signal is determined. Furthermore, the increase in the signal-to-noise ratio is determined. The increase in the signal-to-noise ratio is to be understood as a region of the sensor signal in which it has a signal-to-noise ratio above a threshold value. Alternatively or additionally, the increase in the signal-to-noise ratio can be understood as a maximum of the signal-to-noise ratio. The determined increase in the signal-to-noise ratio is assigned to a distance value that describes the distance between the water particles and the sensor. It is therefore determined which distance range in the surroundings of the vehicle the increased signal-to-noise ratio can be assigned to. In addition, it is provided that the density of the water particles in the air is determined on the basis of a previously determined or predetermined mapping rule. This previously determined mapping rule describes the density as a function of the distance, the divergence and the wavelength.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Aspekt genutzt, dass Laserstrahlen abhängig von der Wellenlänge und der Divergenz bzw. dem Divergenzwinkel ein unterschiedliches Streuverhalten bei störenden Partikeln in der Luft zeigen. Bei entsprechenden Störungen des Mediums, durch welches die Laserstrahlung propagiert, können sich entsprechende Streuungen ergeben. Vorliegend breiten sich das ausgesendete und das rückgestreute Laserlicht durch die Luft in der Umgebung des Fahrzeugs aus. Dabei wird der Laserstrahl an den Wasserteilchen gestreut. Jedoch ergibt sich eine pilzförmige Streuung des Laserlichts bzw. ein so genanntes „Aufpilzen“ der Laserstrahlung, welche durch eine Streuung verursacht wird. Diese Streuung kann durch unterschiedliche Streumechanismen, beispielsweise die Mie Streuung und/oder die Rayleigh Streuung, begründet sein.According to the present invention, the aspect is used that laser beams show different scattering behavior with interfering particles in the air depending on the wavelength and the divergence or the angle of divergence. If there are corresponding disturbances in the medium through which the laser radiation propagates, corresponding scattering can occur. In this case, the emitted and the backscattered laser light spread through the air in the surroundings of the vehicle. The laser beam is scattered by the water particles. However, a mushroom-shaped scattering of the laser light or a so-called "mushrooming" of the laser radiation occurs, which is caused by scattering. This scattering can be caused by different scattering mechanisms, for example Mie scattering and/or Rayleigh scattering.

Gemäß der Erfindung wird die Erkenntnis genutzt, dass der Abstand, ab dem sich für das ausgesendete Laserlicht eine abrupte Änderung des Signal-Rausch-Verhältnisses ergibt, nicht linear von der Dichte der Wasserteilchen abhängt. Diese Dichte der Wasserteilchen kann beispielsweise durch die Dichte des Nebels, die Intensität des Regens oder die Intensität des Schneefalls abhängen. Ferner kann die Dichte der Wasserteilchen von einer Tropfengröße, einer Größe von Eiskristallen, einer Größe von Schneeflocken oder dergleichen abhängen.According to the invention, use is made of the knowledge that the distance from which an abrupt change in the signal-to-noise ratio occurs for the emitted laser light does not depend linearly on the density of the water particles. This density of the water particles can depend, for example, on the density of the fog, the intensity of the rain or the intensity of the snowfall. Furthermore, the density of the water particles can depend on the size of the droplets, the size of ice crystals, the size of snowflakes or the like.

In zuvor durchgeführten Versuchen und/oder auf Grundlage von Ergebnissen von Berechnungen und/oder Simulationen kann die Abbildungsvorschrift ermittelt werden. Diese beschreibt die Dichte der Wasserteilchen in der Umgebung in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand, der Divergenz und der Wellenlänge. Vorliegend sind die erste Divergenz und die erste Wellenlänge des ausgesendeten Laserlichts bzw. des ausgesendeten Laserstrahls bekannt. Der Abstand wurde dem erhöhten Signal-Rausch-Verhältnis in dem Sensorsignal zugeordnet. Somit kann die Dichte der Wasserteilchen auf Grundlage der Abbildungsvorschrift ermittelt werden. Die Abbildungsvorschrift kann beispielsweise in Form einer Formel und/oder einer Look-up-Tabelle bereitgestellt werden. Somit kann auf einfache und zuverlässige Weise die Dichte der Wasserteilchen in der Luft abgeschätzt werden und hieraus die Sichtweite in der Umgebung des Fahrzeugs ermittelt werden.The imaging rule can be determined in previously conducted tests and/or on the basis of results from calculations and/or simulations. This describes the density of the water particles in the environment depending on the determined distance, divergence and wavelength. In this case, the first divergence and the first wavelength of the emitted laser light or the emitted laser beam are known. The distance was assigned to the increased signal-to-noise ratio in the sensor signal. The density of the water particles can thus be determined based on the mapping rule. The mapping rule can be provided, for example, in the form of a formula and/or a look-up table. The density of the water particles in the air can thus be estimated in a simple and reliable manner and the visibility in the area surrounding the vehicle can be determined from this.

Bevorzugt wird zumindest ein weiterer Laserstrahl mit einer bekannten, zweiten Konvergenz ausgesendet und die Dichte der Wasserteilchen in der Luft wird zudem anhand der zweiten Konvergenz auf Grundlage der Abbildungsvorschrift bestimmt. Auch von dem zumindest einen weiteren Laserstrahl sind die zweite Konvergenz und die zweite Wellenlänge bekannt. Für den zumindest einen weiteren Laserstrahl, der ausgesendet und wieder empfangen wird, kann ebenfalls ein entsprechendes Sensorsignal bestimmt werden und das Signal-Rausch-Verhältnis dieses Sensorsignals ermittelt werden. Auch hierbei kann der Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses ein entsprechender Abstandswert zugeordnet werden und mit der bekannten Abbildungsvorschrift kann dann die Dichte der Wasserteilchen in der Umgebung ermittelt werden.Preferably, at least one further laser beam is emitted with a known, second convergence and the density of the water particles in the air is also determined using the second convergence on the basis of the mapping rule. The second convergence and the second wavelength of the at least one further laser beam are also known. For the at least one further laser beam that is emitted and received again, a corresponding sensor signal can also be determined and the signal-to-noise ratio of this sensor signal can be determined. Here too, the increase in the signal-to-noise ratio can be assigned a corresponding distance value and the density of the water particles in the environment can then be determined using the known mapping rule.

Es können auch weitere Laserstrahlen mit verschiedenen Divergenzen bzw. Divergenzwinkeln ausgesendet werden. Dabei gilt, dass bei geringeren Divergenzwinkeln bei höheren Abstanden die Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses erkannt wird. Die Dichte der Wasserteilchen kann also auf Grundlage der Messungen mit dem Laserstrahl und der Messungen mit zumindest einem weiteren Laserstrahl ermittelt werden. Dies ermöglicht eine Plausibilisierung der jeweiligen ermittelten Dichten bzw. einer Mittelwertbildung der Ergebnisse. Damit kann die Dichte der Wasserteilchen in der Umgebung zuverlässiger bestimmt werden.Additional laser beams with different divergences or divergence angles can also be emitted. The increase in the signal-to-noise ratio is detected at smaller divergence angles and at greater distances. The density of the water particles can therefore be determined based on the measurements with the laser beam and the measurements with at least one other laser beam. This enables the plausibility of the respective determined densities or an average of the results to be calculated. This allows the density of the water particles in the environment to be determined more reliably.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zumindest ein weiterer Laserstrahl mit einer bekannten, zweiten Wellenlänge ausgesendet und die Dichte der Wasserteilchen in der Luft wird zudem anhand der zweiten Wellenlänge auf Grundlage der Abbildungsvorschrift bestimmt. Alternativ oder zusätzlich zu der Veränderung der Konvergenz kann also auch eine Veränderung der Wellenlänge vorgesehen sein. Grundsätzlich können Laserstrahlen mit verschiedenen Konvergenzen bzw. Konvergenzwinkeln und/oder mit verschiedenen Wellenlängen ausgesendet werden. Hierzu kann der Sensor eine Mehrzahl von Sendeeinheiten aufweisen, welche Laserstrahlen mit verschiedener Divergenz und/oder mit verschiedener Wellenlänge aussenden können. Alternativ dazu kann der Sensor eine Sendeeinheit aufweisen, bei welcher die Divergenz und/oder die Wellenlänge des ausgesendeten Laserstrahls verändert werden kann.According to a further embodiment, at least one further laser beam is emitted with a known, second wavelength and the density of the water particles in the air is also determined using the second wavelength on the basis of the imaging rule. Alternatively or in addition to the change in convergence, a change in the wavelength can also be provided. In principle, laser beams can be emitted with different convergences or convergence angles and/or with different wavelengths. For this purpose, the sensor can have a plurality of transmitting units which can emit laser beams with different divergences and/or with different wavelengths. Alternatively, the sensor can have a transmitting unit in which the divergence and/or the wavelength of the emitted laser beam can be changed.

Bevorzugt wird der Laserstrahl mit einer Wellenlänge zwischen 1000 nm und 1550 nm ausgesendet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1300 nm ausgesendet wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Laserstrahl mit einer derartigen Wellenlänge besonders gut durch Wasser bzw. die Wasserteilchen hindurchdringen kann. Somit können Bereiche der Umgebung des Fahrzeugs, in denen Wasserteilchen vorhanden sind, zuverlässig erfasst werden. Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Laserlicht in einem Bereich zwischen dem infraroten Wellenlängenbereich und dem ultravioletten Wellenlängenbereich ausgesendet wird.Preferably, the laser beam is emitted with a wavelength between 1000 nm and 1550 nm. In particular, it is provided that the laser beam is emitted with a wavelength of 1300 nm. This has the advantage that a laser beam with such a wavelength can penetrate water or water particles particularly well. This means that areas of the vehicle's surroundings in which water particles are present can be reliably detected. In principle, it can be provided that the laser light is emitted in a range between the infrared wavelength range and the ultraviolet wavelength range.

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn anhand der Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses eine räumliche Verteilung der Wasserteilchen bestimmt wird und anhand der räumlichen Verteilung ein durch die Wasserteilchen gebildeter Nebel oder Niederschlag charakterisiert wird. Es ist also bevorzugt vorgesehen, dass der Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses ein Abstandsbereich in der Umgebung zugeordnet wird, welchem der Nebel, der Dunst und/oder der Niederschlag zugeordnet wird. Mit anderen Worten kann anhand eines Verlaufs des Signal-Rausch-Verhältnisses bzw. des Sensorsignals eine räumliche Erstreckung des Nebels, des Dunsts und/oder des Niederschlags ermittelt werden. Insbesondere kann die räumliche Erstreckung in Abstandsrichtung bzw. in radialer Richtung des Sensors ermittelt werden.It is also advantageous if a spatial distribution of the water particles is determined based on the increase in the signal-to-noise ratio and a fog or precipitation formed by the water particles is characterized based on the spatial distribution. It is therefore preferably provided that the increase in the signal-to-noise ratio is assigned a distance range in the environment to which the fog, haze and/or precipitation is assigned. In other words, a spatial extent of the fog, haze and/or precipitation can be determined based on a course of the signal-to-noise ratio or the sensor signal. In particular, the spatial extent can be determined in the distance direction or in the radial direction of the sensor.

Auf Grundlage von bekannten Abbildungsvorschriften, Formeln oder dergleichen kann dann auf Grundlage der räumlichen Verteilung der Wasserteilchen der Nebel, Dunst und/oder Niederschlag charakterisiert werden. Mit anderen Worten kann also ermittelt werden, ob Niederschlag in der Umgebung vorhanden ist, und wie dieser Niederschlag gestaltet ist. Beispielsweise kann hierbei zwischen Regen, Schneeregen, Schneefall oder dergleichen unterschieden werden. Zudem kann auf Grundlage der Verteilung der Wasserteilchen ermittelt werden, ob Nebel, Dunst oder dergleichen in der Umgebung des Fahrzeugs vorhanden ist. Insgesamt kann somit die Sichtweite in der Umgebung des Fahrzeugs präzise abgeschätzt werden.Based on known mapping rules, formulas or the like, the fog, haze and/or precipitation can then be characterized based on the spatial distribution of the water particles. In other words, it is possible to determine whether precipitation is present in the area and what form this precipitation takes. For example, a distinction can be made between rain, sleet, snowfall or the like. In addition, based on the distribution of the water particles, it is possible to determine whether fog, haze or the like is present in the area around the vehicle. Overall, the visibility in the area around the vehicle can therefore be precisely estimated.

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der Laserstrahl in verschiedene Raumrichtungen ausgesendet wird und die Dichte der Wasserteilchen für die jeweiligen Raumrechnungen bestimmt wird. Mit anderen Worten kann also mittels des Laserstrahls die Umgebung des Fahrzeugs abgetastet werden. Auf Grundlage der jeweiligen Messungen für die Raumrichtungen kann dann die Dichte der Wasserteilchen ermittelt werden. Somit kann dann auch durch präzise Weise ermittelt werden, in welchen Bereichen der Umgebung Wasserteilchen vorhanden sind und wie die Dichte der Wasserteilchen in den jeweiligen Bereichen der Umgebung charakterisiert ist.It is also advantageous if the laser beam is emitted in different spatial directions and the density of the water particles is determined for the respective spatial calculations. In other words, the surroundings of the vehicle can be scanned using the laser beam. The density of the water particles can then be determined on the basis of the respective measurements for the spatial directions. This makes it possible to determine precisely in which areas of the environment water particles are present and how the density of the water particles is characterized in the respective areas of the environment.

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn anhand der Dichte der Wasserteilchen die Sichtweite von Umfeldsensoren des Fahrzeugs und/oder die Sichtweite eines Insassen des Fahrzeugs bestimmt wird. Auf Grundlage der Dichte der Wasserteilchen in der Umgebung, kann abgeschätzt werden, wie die Sichtweite der jeweiligen Umfeldsensoren des Fahrzeugs ist. Alternativ oder zusätzlich kann auf Grundlage der Dichte der Wasserteilchen ermittelt werden, wie weit die jeweiligen Insassen bzw. der Fahrer des Fahrzeugs selbst sehen kann. In Abhängigkeit von der bestimmten Sichtweite können dann Funktionen des Fahrzeugs, die auf Grundlage der Messungen der Umfeldsensoren basieren, entsprechend degradiert bzw. deaktiviert werden. Zudem können entsprechende Warnungen betreffend die eingeschränkten Sichtverhältnisse an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben werden.It is also advantageous if the visibility of the vehicle's environmental sensors and/or the visibility of a vehicle occupant is determined based on the density of the water particles. Based on the density of the water particles in the environment, it is possible to estimate the visibility of the respective environmental sensors of the vehicle. Alternatively or additionally, based on the density of the water particles, it is possible to determine how far the respective occupants or the driver of the vehicle can see. Depending on the determined visibility, vehicle functions that are based on the measurements of the environmental sensors can then be downgraded or deactivated accordingly. In addition, appropriate warnings regarding the restricted visibility conditions can be issued to the driver of the vehicle.

Ein erfindungsgemäßer Sensor für ein Fahrzeug dient zum Bestimmen einer Sichtweite in einer Umgebung eines Fahrzeugs. Der Sensor umfasst eine Sendeeinheit zum Aussenden eines Laserstrahls, wobei eine erste Divergenz und eine erste Wellenlänge des ausgesendeten Laserstrahls bekannt sind. Zudem umfasst der Sensor eine Empfangseinheit zum Empfangen des in der Umgebung an in der Luft vorhandenen Wasserteilchen zurückgestrahlten Laserstrahls. Außerdem umfasst der Sensor eine Recheneinrichtung zum Bestimmen eines Sensorsignals, welches einen Abstand zwischen dem Sensor und den Wasserteilchen beschreibt, und zum Charakterisieren der Wasserteilchen anhand des bestimmten Sensorsignals. Dabei ist die Recheneinrichtung dazu eingerichtet, ein Signal-Rausch-Verhältnis des Sensorsignals und eine Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu bestimmen. Des Weiteren ist die Recheneinrichtung dazu eingerichtet, die Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu einem Abstand der Wasserteilchen zu dem Sensor zuzuordnen und eine Dichte der Wasserteilchen in der Luft auf Grundlage einer zuvor bestimmten Abbildungsvorschrift, welche die Dichte in Abhängigkeit von dem Abstand, der Divergenz und der Wellenlänge beschreibt, zu bestimmen.A sensor according to the invention for a vehicle is used to determine a visibility range in the surroundings of a vehicle. The sensor comprises a transmitting unit for emitting a laser beam, wherein a first divergence and a first wavelength of the emitted laser beam are known. In addition, the sensor comprises a receiving unit for receiving the laser beam reflected back from water particles present in the air in the surroundings. In addition, the sensor comprises a computing device for determining a sensor signal which describes a distance between the sensor and the water particles, and for characterizing the water particles based on the determined sensor signal. The computing device is designed to determine a signal-to-noise ratio of the sensor signal and an increase in the signal-to-noise ratio. Furthermore, the computing device is designed to assign the increase in the signal-to-noise ratio to a distance of the water particles from the sensor and to determine a density of the water particles in the air on the basis of a previously determined mapping rule which describes the density as a function of the distance, the divergence and the wavelength.

Bevorzugt umfasst der Sensor zumindest eine weitere Sendeeinheit zum Aussenden eines weiteren Laserstrahls mit einer bekannten zweiten Divergenz und/oder einer bekannten zweiten Wellenlänge. Es kann zudem vorgesehen sein, dass der Sensor zumindest eine Empfangseinheit zum Empfangen des von den Wasserteilchen reflektierten Laserstrahls aufweist. Der Sensor kann beispielsweise durch einen Lidarsensor bzw. einen modifizierten Lidarsensor des Fahrzeugs gebildet sein. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Sensor eine Sendeeinheit aufweist, bei welcher die Konvergenz und/oder die Wellenlänge des ausgesendeten Laserstrahls verändert werden kann.The sensor preferably comprises at least one further transmitting unit for emitting a further laser beam with a known second divergence and/or a known second wavelength. It can also be provided that the sensor has at least one receiving unit for receiving the laser beam reflected by the water particles. The sensor can be formed, for example, by a lidar sensor or a modified lidar sensor of the vehicle. Alternatively, it can be provided that the sensor has a transmitting unit in which the convergence and/or the wavelength of the emitted laser beam can be changed.

Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst einen erfindungsgemäßen Sensor. Das Fahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.A vehicle according to the invention comprises a sensor according to the invention. The vehicle is designed in particular as a passenger car.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für den erfindungsgemäßen Sensor sowie für das erfindungsgemäße Fahrzeug.The preferred embodiments presented with reference to the method according to the invention and their advantages apply accordingly to the sensor according to the invention and to the vehicle according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.

Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, welches einen Sensor zum Bestimmen einer Sichtweite in einer Umgebung des Fahrzeugs aufweist;
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Sensors mit einer Mehrzahl von Sendeeinheiten; und
3 eine schematische Darstellung eines Diagramms, welches ein abstandsabhängiges Signal-Rausch-Verhältnis eines Sensorsignals des Sensors in Abhängigkeit von einer Ausprägung einer Störung in der Umgebung des Fahrzeugs beschreibt.

The invention will now be explained in more detail using preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings, in which:

1 a schematic representation of a vehicle having a sensor for determining a visibility in an environment of the vehicle;
2 a schematic representation of an embodiment of the sensor with a plurality of transmitting units; and
3 a schematic representation of a diagram which describes a distance-dependent signal-to-noise ratio of a sensor signal of the sensor as a function of the severity of a disturbance in the environment of the vehicle.

1 zeigt ein Fahrzeug 1, welches vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet ist, in einer Draufsicht. Das Fahrzeug 1 umfasst einen Sensor 2, mittels welchem eine Sichtweite in einer Umgebung 5 des Fahrzeugs 1 ermittelt werden kann. Der Sensor umfasst eine Sendeeinheit S1, mittels welcher ein Laserstrahl 4 in die Umgebung 5 des Fahrzeugs 1 ausgesendet werden kann. Darüber hinaus umfasst der Sensor 2 eine Empfangseinheit E1, mittels welcher der in der Umgebung 5 reflektierte Laserstrahl 4 wieder empfangen werden kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der Sensor 2 eine Sendeeinheit S1 sowie eine Empfangseinheit E1. Grundsätzlich kann der Sensor 2 mehrere Sendeeinheiten S1 und/oder mehrere Empfangseinheiten E1 umfassen. 1 shows a vehicle 1, which is designed as a passenger car in the present case, in a top view. The vehicle 1 comprises a sensor 2, by means of which a visibility in an environment 5 of the vehicle 1 can be determined. The sensor comprises a transmitting unit S1, by means of which a laser beam 4 can be emitted into the environment 5 of the vehicle 1. In addition, the sensor 2 comprises a receiving unit E1, by means of which the laser beam 4 reflected in the environment 5 can be detected. laser beam 4 can be received again. In the present embodiment, the sensor 2 comprises a transmitting unit S1 and a receiving unit E1. In principle, the sensor 2 can comprise several transmitting units S1 and/or several receiving units E1.

Darüber hinaus umfasst der Sensor 2 eine Recheneinrichtung 3, mittels welcher die Sendeeinheit S1 zum Aussenden des Laserstrahls 4 angesteuert werden kann. Des Weiteren ist die Recheneinrichtung 3 mit der Empfangseinheit E1 zur Datenübertragung verbunden. Mittels der Recheneinrichtung 3 kann ein Sensorsignal ermittelt werden, welches eine Laufzeit zwischen dem Aussenden des Laserstrahls 4 mittels der Sendeeinheit S1 und dem Empfangen des reflektierten Laserstrahls 4 mittels der Empfangseinheit E1 beschreibt.In addition, the sensor 2 comprises a computing device 3, by means of which the transmitting unit S1 can be controlled to emit the laser beam 4. Furthermore, the computing device 3 is connected to the receiving unit E1 for data transmission. By means of the computing device 3, a sensor signal can be determined which describes a transit time between the emission of the laser beam 4 by means of the transmitting unit S1 and the reception of the reflected laser beam 4 by means of the receiving unit E1.

In der Umgebung 5 des Fahrzeugs 1 befindet sich vorliegend eine Mehrzahl von Wasserteilchen 6. Diese Wasserteilchen 6 können beispielsweise durch Nebel, Dunst und/oder Niederschlag in der Umgebung 5 zustande kommen. Diese Wasserteilchen 6, welche auch in Form von gefrorenen Wasserteilchen bzw. Schneeflocken und/oder Eiskristallen vorliegen können, sollen mittels des Sensors 2 erfasst werden. Insbesondere soll eine Dichte der Wasserteilchen 6 in der Luft der Umgebung 5 des Fahrzeugs 1 ermittelt werden.In the environment 5 of the vehicle 1 there are a plurality of water particles 6. These water particles 6 can be created, for example, by fog, mist and/or precipitation in the environment 5. These water particles 6, which can also be in the form of frozen water particles or snowflakes and/or ice crystals, are to be detected by the sensor 2. In particular, a density of the water particles 6 in the air in the environment 5 of the vehicle 1 is to be determined.

Durch die Wasserteilchen 6 in der Umgebung 5 wird der Laserstrahl in einem Bereich 7 gestreut. Hierdurch ergibt sich ein so genanntes „Aufpilzen“ des Laserstrahls 4. Dies ist durch die Streuung des Laserlichts an den einzelnen Wasserteilchen 6 begründet. Diese Streuung des Laserstrahls 4 kann in dem Sensorsignal durch eine Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses erkannt werden. Vorliegend ist vorgesehen, dass mittels der Recheneinrichtung 3 das Sensorsignal auf eine Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses hin überprüft wird. Beispielsweise kann eine derartige Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses vorliegen, falls eine Amplitude des Sensorsignals einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.The water particles 6 in the environment 5 scatter the laser beam in an area 7. This results in a so-called "mushrooming" of the laser beam 4. This is due to the scattering of the laser light on the individual water particles 6. This scattering of the laser beam 4 can be recognized in the sensor signal by an increase in the signal-to-noise ratio. In the present case, it is provided that the sensor signal is checked for an increase in the signal-to-noise ratio using the computing device 3. For example, such an increase in the signal-to-noise ratio can occur if an amplitude of the sensor signal exceeds a predetermined threshold value.

Zudem wird der Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses ein Abstandswert bzw. ein Abstand in der Umgebung 5 des Fahrzeugs 1 zugeordnet. Insbesondere beschreibt dieser Abstandswert den Abstand der Wasserteilchen 6 zu dem Fahrzeug. Auf Grundlage der bekannten Konvergenz und der bekannten Wellenlänge des Laserstrahls 4, sowie des ermittelten Abstands kann dann die Dichte der Wasserteilchen 6 ermittelt werden. Hinzu wird eine entsprechende Abbildungsvorschrift verwendet, welche die Dichte in Abhängigkeit von der Konvergenz, der Wellenlänge und dem Abstand beschreibt.In addition, the increase in the signal-to-noise ratio is assigned a distance value or a distance in the environment 5 of the vehicle 1. In particular, this distance value describes the distance of the water particles 6 from the vehicle. The density of the water particles 6 can then be determined on the basis of the known convergence and the known wavelength of the laser beam 4, as well as the determined distance. For this purpose, a corresponding mapping rule is used, which describes the density as a function of the convergence, the wavelength and the distance.

Auf Grundlage der ermittelten Dichte der Wasserteilchen 6 in der Umgebung 5 kann dann die Sichtweite in der Umgebung 5 des Fahrzeugs 1 ermittelt werden. Zum einen kann die Sichtweite bzw. Detektionsreichweiten für unterschiedliche Umfeldsensoren des Fahrzeugs 1 ermittelt werden. Andererseits kann die Sichtweite von einem Fahrer bzw. einem Insassen des Fahrzeugs 1 ermittelt werden. Es kann zudem vorgesehen sein, dass anhand der Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses des Sensorsignals eine räumliche Erstreckung der Wasserteilchen 6 in Abstandsrichtung ermittelt wird. Hieraus kann dann auf Grundlage von bekannten Ergebnissen die Art des Niederschlags, des Nebels und/oder des Dunstes, der durch die Wassertropfen 6 begründet ist, ermittelt werden.Based on the determined density of the water particles 6 in the environment 5, the visibility in the environment 5 of the vehicle 1 can then be determined. On the one hand, the visibility or detection ranges for different environmental sensors of the vehicle 1 can be determined. On the other hand, the visibility of a driver or a passenger of the vehicle 1 can be determined. It can also be provided that a spatial extension of the water particles 6 in the distance direction is determined based on the increase in the signal-to-noise ratio of the sensor signal. From this, the type of precipitation, fog and/or haze caused by the water drops 6 can then be determined on the basis of known results.

2 zeigt in einer schematischen Ausgestaltung eine weitere Ausführungsform des Sensors 2. Vorliegend weist der Sensor 2 mehrere Sendeeinheiten S1, S2, S3 und S4 auf. Eine entsprechende Empfangseinheit E1 sowie die Recheneinrichtung 3 des Sensors 2 sind vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Mit den jeweiligen Sendeeinheiten S1 bis S4 können unterschiedliche Laserstrahlen 4 ausgesendet werden, welche sich hinsichtlich der Divergenz unterscheiden. Es bedeutet, dass sich die jeweiligen Laserstrahlen 4 in Abstandsrichtung d unterschiedlich aufweiten. Für diese unterschiedlichen Laserstrahlen 4 kann dann eine Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses ermittelt werden und auf Grundlage der bekannten Abbildungsvorschrift die Dichte der Wasserteilchen 6 in der Umgebung 5 ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass sich die Laserstrahlen, die mit den verschiedenen Sendeeinheiten S1 bis S4 ausgesendet werden, hinsichtlich der Wellenlänge voneinander unterscheiden. 2 shows a schematic design of a further embodiment of the sensor 2. In the present case, the sensor 2 has several transmitting units S1, S2, S3 and S4. A corresponding receiving unit E1 and the computing device 3 of the sensor 2 are not shown here for the sake of clarity. With the respective transmitting units S1 to S4, different laser beams 4 can be emitted, which differ in terms of divergence. This means that the respective laser beams 4 expand differently in the distance direction d. For these different laser beams 4, an increase in the signal-to-noise ratio can then be determined and the density of the water particles 6 in the environment 5 can be determined on the basis of the known imaging rule. Alternatively or additionally, it can be provided that the laser beams emitted by the various transmitting units S1 to S4 differ from one another in terms of wavelength.

3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Diagramm, bei welchem auf der Abszisse eine Dichte D der Wasserteilchen 6 und auf der Ordinate das abstandsabhängige Signal-Rausch-Verhältnis SR_d aufgetragen sind. Dabei beschreiben die jeweiligen Kurven 8, 9, 10 die jeweiligen Messungen mit Laserstrahlen 4 mit unterschiedlichen Divergenzwinkeln. Grundsätzlich ist zu erkennen, dass bei geringeren Divergenzwinkeln die Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses bei höheren Abständen auftritt. In dem Diagramm ist zudem ein Schwellenwert 11 für das Signal-Rausch-Verhältnis bzw. eine sogenannte Clutter-Schwelle angegeben. Unterhalb dieses Schwellenwerts 11 ist die Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses SR_d gegeben. Somit können für die jeweiligen Kurven 8, 9, 10 aktuell mögliche Sichtweiten bestimmt werden. 3 shows a schematic representation of a diagram in which a density D of the water particles 6 is plotted on the abscissa and the distance-dependent signal-to-noise ratio SR _d is plotted on the ordinate. The respective curves 8, 9, 10 describe the respective measurements with laser beams 4 with different divergence angles. Basically, it can be seen that with smaller divergence angles, the increase in the signal-to-noise ratio occurs at greater distances. The diagram also shows a threshold value 11 for the signal-to-noise ratio or a so-called clutter threshold. Below this threshold value 11, the increase in the signal-to-noise ratio SR _d occurs. In this way, currently possible visibility distances can be determined for the respective curves 8, 9, 10.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0635701 A2 [0006]

Claims

Method for determining a visibility in an environment (5) of a vehicle (1) with the steps: - emitting a laser beam (4) by means of a sensor (2), wherein a first divergence and a first wavelength of the emitted laser beam (4) are known, - receiving the laser beam (4) scattered back in the environment (5) by water particles (6) present in the air by means of the sensor (2), - determining a sensor signal which describes a distance between the sensor (2) and the water particles (6), - characterizing the water particles (6) based on the determined sensor signal, characterized by - determining a signal-to-noise ratio of the sensor signal and determining an increase in the signal-to-noise ratio, - assigning the increase in the signal-to-noise ratio to a distance of the water particles (6) from the sensor (2) and - determining a density (D) of the water particles (6) in the air on the basis of a previously determined mapping rule which determines the density depending on the distance, divergence and wavelength.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that at least one further laser beam is emitted with a known, second convergence and the density of the water particles (6) in the air is also determined using the second convergence on the basis of the imaging rule.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that at least one further laser beam is emitted with a known, second wavelength and the density of the water particles (6) in the air is also determined using the second wavelength on the basis of the imaging rule.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beam (4) is emitted with a wavelength between 1000 nm and 1550 nm.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a spatial distribution of the water particles (6) is determined based on the increase in the signal-to-noise ratio and a mist or precipitation formed by the water particles (6) is characterized based on the spatial distribution.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beam (4) is emitted in different spatial directions and the density of the water particles (6) is determined for the respective spatial directions.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the visibility of environmental sensors of the vehicle (1) and/or the visibility of an occupant of the vehicle (1) is determined based on the density of the water particles (6).

Sensor (2) for determining a visibility in an environment (5) of a vehicle (1), comprising: - a transmitting unit (S1) for emitting a laser beam (4), wherein a first divergence and a first wavelength of the emitted laser beam (4) are known, - a receiving unit (E1) for receiving the laser beam (4) scattered back in the environment (5) by water particles (6) present in the air, - a computing device (3) for determining a sensor signal which describes a distance between the sensor (2) and the water particles (6), and for characterizing the water particles (6) based on the determined sensor signal, characterized in that the computing device (3) is set up to - determine a signal-to-noise ratio of the sensor signal and an increase in the signal-to-noise ratio, - assign the increase in the signal-to-noise ratio to a distance of the water particles (6) from the sensor (2) and - a density (D) of the water particles (6) in the air on the basis of a previously determined imaging rule which describes the density as a function of distance, divergence and wavelength.

Sensor (2) after Claim 8 , characterized in that the sensor (2) has at least one further transmitting unit (S2, S3, S4) for emitting a further laser beam with a known second divergence and/or a known second wavelength.

Vehicle (1), in particular passenger car, comprising a sensor (2) according to Claim 8 or 9 .