[go: up one dir, main page]

WO2019086246A1 - Verfahren zur bestimmung eines typus eines hydrometeors - Google Patents

Verfahren zur bestimmung eines typus eines hydrometeors Download PDF

Info

Publication number
WO2019086246A1
WO2019086246A1 PCT/EP2018/078355 EP2018078355W WO2019086246A1 WO 2019086246 A1 WO2019086246 A1 WO 2019086246A1 EP 2018078355 W EP2018078355 W EP 2018078355W WO 2019086246 A1 WO2019086246 A1 WO 2019086246A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
type
hydrometeor
light
optical sensor
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/078355
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Annemarie Holleczek
Mustafa Kamil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2019086246A1 publication Critical patent/WO2019086246A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/499—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using polarisation effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/075—Investigating concentration of particle suspensions by optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0023—Investigating dispersion of liquids
    • G01N2015/0026—Investigating dispersion of liquids in gas, e.g. fog
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a type of hydrometeor and a computer program which is adapted to carry out the method according to the invention.
  • the present invention also relates to an optical sensor for determining a type of hydrometeor and a working device with the optical sensor according to the invention.
  • DE 39 30 272 AI discloses a LIDAR with a transmitter for
  • the LI DAR also has an evaluation device for evaluating the measured signals in order to determine whether a fog, snow or rain wall or a fixed visual obstacle is present at a distance to be determined.
  • the type of obstruction, as well as their distance from the LI DAR are displayed in an ad.
  • the present invention is based on a method for determining a type of hydrometeor in an environment of an optical sensor.
  • Method comprises the steps of emitting laser light in one
  • Detection range of the optical sensor the reception of light reflected from at least one particle of the hydrometeor; the transmission of at least a portion of the received light to at least one detector; the detection of the transmitted light as at least one signal; and the Determining the type of hydrometeor on the basis of the at least one signal.
  • the method comprises the further step of determining a number of detected signals in at least one time interval.
  • the determination of the type on the basis of the number determined.
  • hydrometeor can be understood an excretion of atmospheric water vapor in liquid form. As hydrometeor can be understood a discharge of atmospheric water vapor in solid form.
  • Hydrometeors can be created by condensation. Hydrometeors can be created by sublimation. Hydrometeors can float in the air. As floating Hydrometeore can be understood, for example, clouds, fog or ice fog. Hydrometeors can fall in the air. As falling
  • Hydrometeors can be understood as rain, snow, sleet or hail. Falling hydrometeor can also be called precipitation. Hydrometeors can be whirled up by wind from the earth's surface. For example, snowdrift can be understood as hydrometeors whirled up by the wind.
  • a particle of a hydrometeor may, for example, be a water droplet, in particular a mist droplet, a raindrop, a snowflake, a granule or a hailstone.
  • the at least one signal can be assigned, in particular, to a reflection on a particle of the hydrometeor.
  • Time interval can be determined in each case a number of detected signals in at least two time intervals. The determination of the type can then be made on the basis of the respectively determined number in the at least two time intervals.
  • the advantage of the invention is that a simple and inexpensive method for determining the type of hydrometeor is provided. It can, for example, directly the spatial density of a Hydrometeors be determined. In case of precipitation, the precipitation rate can also be determined.
  • the type of hydrometeor can be determined early. For example, if the method is used in a vehicle, an early estimate of an imminent development is the
  • the method comprises the further step of determining a temporal distribution of the detected signals in at least a first time interval.
  • the determination of the type is additionally based on the temporal distribution of the detected signals.
  • the method comprises the further step of detecting an intensity amplitude of the at least one signal. The determination of the type continues to be based on the
  • the advantage of this embodiment is that the determination of the type of Hydrometeors with greater reliability is possible.
  • Polarization direction of the emitted light is changed.
  • the component is transmitted whose polarization direction orthogonal to
  • Polarization direction of the emitted light is changed.
  • the change in the polarization direction of at least a portion of the received light is effected here by reflection on a hydrometeor.
  • the advantage of this embodiment is that disturbing background signals can be avoided on the at least one detector.
  • Linearly polarized light is rare in nature. Diffuse reflections can be distinguished from light which has been reflected on at least one particle of the hydrometeor.
  • linearly polarized light of a first polarization direction and a second, aligned to the first orthogonal polarization direction is emitted simultaneously or at different times, and reflected light is received simultaneously or with a time offset and transmitted to the at least one detector ,
  • the method has the further step of forming a ratio of the number of detected signals of the first and the second polarization direction. The determination of the type continues to be based on the formed
  • the reflected light may depend on its
  • Polarization direction are transmitted to at least two detectors.
  • Polarization direction are transmitted through a first optical filter.
  • the first optical filter can be used for the transmission of the first
  • the light transmitted through the first optical filter can be transmitted to a first detector associated with the first optical filter.
  • An at least second portion of the reflected light having at least a second polarization direction may be transmitted through an at least second optical filter.
  • the at least second optical filter can be designed for the transmission of the at least second polarization direction.
  • the light transmitted through the at least second optical filter can be transmitted to an at least second detector associated with the at least second optical filter.
  • the determination of the type is done by comparing the determined number of detected signals with at least one predetermined value.
  • the determination of the type continues to be made by comparing a detected temporal distribution of the detected signals with at least one predetermined time distribution.
  • the determination of the type additionally or alternatively occurs by comparison of at least one detected intensity amplitude with at least one predetermined intensity amplitude.
  • the determination of the type additionally or alternatively continues by comparing at least one formed ratio with at least one predetermined ratio.
  • the present invention further relates to a computer program which is set up to carry out all the described steps of the method for determining the type of hydrometeor.
  • Another aspect of the present invention is based on an optical sensor for determining a type of hydrometeor.
  • the optical sensor has a laser light source for emitting laser light in a
  • Detection range of the optical sensor a receiving unit for receiving light reflected from at least one particle of the hydrometeor; a transmission unit for transmitting received light to at least one detector, wherein the at least one detector for detecting the transmitted light is formed as at least one signal; and a
  • Control unit for determining a type of Hydrometeors based on the at least one signal.
  • the control unit is furthermore designed to determine a number of detected signals in at least one time interval and to determine the type on the basis of the determined number.
  • the optical sensor may further comprise at least one optical filter.
  • An optical filter can be designed to filter a predetermined wavelength range.
  • An optical filter may be formed as a polarization filter.
  • the advantage of this embodiment is that the optical sensor can be inexpensive.
  • the optical sensor can be robust to given operating conditions.
  • the optical sensor can be small.
  • the optical sensor may be small in size. It can be used a low-cost laser light source. For example, a
  • Semiconductor laser can be used. Using polarizing filters, a
  • An inexpensive detector can be used.
  • the optical sensor is designed to carry out all described steps of the method for determining the type of a hydrometeor.
  • the present invention further relates to a working device, and more particularly to a vehicle having a described optical sensor for determining a type of hydrometeor.
  • optical sensor to a from the
  • Windscreen discerning position to install within a vehicle The mounting position within a vehicle can be flexible.
  • the orientation of the sensor is selected so that hydrometeors are illuminated in a certain fall and / or fly height in an angle of incidence advantageous for the polarization change.
  • the optical sensor can be combined with other components of the vehicle, which for example also have a laser light source. As a result, the optical sensor can be realized even more cost-effectively.
  • FIG. 1 shows an optical sensor for determining a type of a
  • FIG. 3 shows a method for determining a type of a hydrometeor
  • FIG. 4 shows the reflection of the emitted laser light on at least one particle of a falling hydrometeor
  • FIG. 5 shows the reflection of the emitted laser light on at least one particle of a floating hydrometeor
  • FIG. 6 shows signals of different hydrometeors in one
  • FIG. 1 shows by way of example the optical sensor 100 for determining a type of a hydrometeor.
  • the optical sensor 100 has the laser light source 101, which is configured to emit laser light into a detection range of the optical sensor 100.
  • the emitted laser light passes through a first polarization filter 102.
  • a transmitting lens 103 By means of a transmitting lens 103, the emitted laser light is formed.
  • Polarization filter 102 and transmit lens 103 can each be understood as part of a transmission device of optical sensor 100.
  • the field labeled 105 represents the field of view of the transmitting device.
  • the emitted laser light can be reflected on at least one particle of a hydrometeor.
  • the optical sensor 100 further has a receiving unit 107 for receiving light reflected by at least one particle of the hydrometeor.
  • Receiving unit 107 may be an optical lens.
  • the optical sensor 100 furthermore has a transmission unit for the transmission of received light to a detector 110.
  • the detector 110 is configured to detect the transmitted light as at least one signal.
  • the Transmission unit as shown in the example, a second
  • Polarization filter 108 of the optical sensor 100 and a filter 109 for filtering a predetermined wavelength range, in particular a band-pass filter having.
  • Polarizing filter 108, filter 109 and detector 110 may each be referred to as
  • the optical sensor 100 further has a control unit 101 for determining a type of hydrometeor on the basis of the at least one signal.
  • the control unit 111 is designed to determine a number of detected signals in at least one time interval.
  • the control unit 101 is designed to determine the type of Hydrometeors based on the determined number.
  • the control unit 101 may include a computer program configured to perform all the steps of determining a type of
  • the optical sensor 100 may be connected to other units 112.
  • Another unit 112 may, for example, a display unit and / or a
  • Control unit and / or another component If the optical sensor 100 is installed in a vehicle, for example, it may be connected to a display unit of the vehicle and / or to a control unit of the vehicle and / or further components of the vehicle.
  • the controller may include a computer program configured to take all the steps for
  • the optical sensor 100 may further include a protective window.
  • the protective window can be rounded.
  • FIG. 2 shows a possible installation position of an optical sensor 100 in one
  • Exactly one optical sensor 100 may be installed in a vehicle 201. Two or more optical sensors 100 may be incorporated in a vehicle 201.
  • the optical sensor 100-1 is located at the position 1 in the rear of the roof of the vehicle 201.
  • the optical sensor 100-1 has the field of view 202-1.
  • the optical sensor 100-2 at the position 2, in the upper region of the windshield of the vehicle 201, respectively.
  • the optical sensor 100-2 has the field of view 202-2.
  • the optical sensor 100-3 is disposed at the position 3 in the area of a side mirror of the vehicle 201.
  • the optical sensor 100-3 has the field of view 202-3.
  • the optical sensor 100-4 at the position 4, in the region of a headlight of the vehicle 201, respectively.
  • the optical sensor 100-4 has the field of view 202-4.
  • the optical sensor 100-5 is arranged at the position 5 in the area of a fog lamp on the vehicle front of the vehicle 201.
  • the optical sensor 100-5 has the field of view 202-5.
  • FIG. 3 shows the method 300 for determining a type of a
  • step 301 The method starts in step 301.
  • step 302 The method starts in step 301.
  • step 303 Laser light in a detection range of an optical sensor, as described for example in Figure 1, emitted.
  • step 304 Light which has been reflected on at least one particle of a Hydrometeors in the environment of the optical sensor received.
  • step 304 at least a portion of the received light is transmitted to at least one detector of the optical sensor.
  • step 305 the transmitted light is detected as at least one signal.
  • step 306 a number of detected signals are detected in at least one time interval.
  • step 307 the type of hydrometeor is determined based on the at least one signal. The method ends in step 308. In the determination 306, in each case a number of detected
  • Signals are detected in at least two time intervals.
  • the determination 307 of the type of hydrometeor can then be made on the basis of the respectively determined number in the at least two time intervals.
  • the absolute frequency of detected signals in each time interval can be determined. The absolute
  • Frequency of detected signals in each individual time interval can be contrasted with the absolute frequency of the detected signals in each of the other time intervals.
  • the laser light emitted in step 302 may be linearly polarized laser light of a predetermined polarization direction.
  • step 304 the share of the received light are transmitted to the detector, which has linearly polarized light whose polarization direction to
  • Polarization direction of the emitted light in step 302 is changed.
  • the component whose polarization direction is changed orthogonally to the polarization direction of the emitted light can be transmitted.
  • step 302 in particular linearly polarized light of a first
  • Polarization direction and a second, the first orthogonally oriented, polarization direction are transmitted simultaneously or at different times.
  • reflected light of the two different polarization directions can be received simultaneously or with a time offset and, for example, be transmitted to at least two detectors in step 304, depending on its polarization direction.
  • a first portion of the reflected light having a first polarization direction can be transmitted through a first optical filter.
  • the first optical filter can be designed for the transmission of the first polarization direction.
  • the light transmitted through the first optical filter can be transmitted to a first detector associated with the first optical filter.
  • An at least second portion of the reflected light which is at least a second
  • Polarization direction can be transmitted through an at least second optical filter.
  • the at least second optical filter can be designed for the transmission of the at least second polarization direction.
  • the light transmitted through the at least second optical filter can be transmitted to an at least second detector associated with the at least second optical filter.
  • the method may in this case have the further step 309, in which a ratio is formed from the number of detected signals of the first and the second polarization direction.
  • Determination 307 of the type of hydrometeor may also be made on the basis of the ratio formed. For example, from the ratio formed on the shape and size of at least one particle of a
  • the method 300 may include the further step 309 of determining a time distribution of the detected signals in at least one time interval respectively.
  • the determination 307 of the type of hydrometeor can furthermore be made on the basis of the time distribution of the detected signals.
  • the method 300 may include the further step 310 of detecting a
  • the determined number of detected signals can be compared with an at least predetermined value. For example, it is possible to specify a value for the at least one time interval. It is possible to specify a plurality of values of different amounts for the at least one time interval.
  • the one or more values may for example be stored in the control unit 111 of the optical sensor 100.
  • Each of the plurality of predetermined values may be associated with a type of hydrometeor. For example, a larger number of detected signals may indicate a dense distribution of particles of the hydrometeor. A dense distribution of particles may be typical of fog. For example, a lower number of detected signals may indicate a less dense distribution of particles of the hydrometeor.
  • a less dense distribution of particles may be typical of rain.
  • One of the plurality of predetermined values may be less than the other predetermined values.
  • the default value with the smaller amount may be assigned to rain.
  • One of the plurality of predetermined values may have a larger amount than the other predetermined values.
  • the predetermined value with the greater amount may be associated with fog.
  • this determined temporal distribution of the detected signals can be compared with at least one predetermined temporal distribution.
  • Typical time distributions may be predetermined for several types of hydrometeors. These typical time distributions can For example, be deposited in the control unit 111 of the optical sensor 100.
  • this detected intensity amplitude can be compared with at least one predetermined intensity amplitude. It can be given for several types of Hydrometeoren typical intensity amplitudes. For example, smaller intensity amplitudes may indicate fog.
  • Greater intensity amplitudes may indicate, for example, rain. These typical intensity amplitudes may be in the control unit, for example
  • this ratio formed can be compared with at least one predetermined ratio.
  • hydrometeors There may be several types of hydrometeors typical
  • FIG. 4 shows how an optical sensor 100 emits laser light 401.
  • rain occurs.
  • the particles 402 and 403 of the hydrometeor rain are shown.
  • the emitted laser light 401 is reflected at the raindrop 403.
  • the raindrop 403 is marked accordingly by the asterisk.
  • the reflected light can then be received and detected by the optical sensor 100.
  • Raindrop 403 can be at least partially changed the polarization direction of the emitted laser light such that the received and detected light has a polarization direction which is orthogonal to the polarization direction of the emitted light.
  • the raindrops 402, however, are not detected. Occurs in the environment of the optical sensor 100
  • FIG. 5A shows a larger number of raindrops 403 (again marked by asterisks). The number of detected signals can be correspondingly higher in heavy rain than in normal rain.
  • Figures 5A and 5B show two situations comparable to the situations of Figures 4A and 4B. This time, fog occurs around the optical sensor 100. The particles 502 and 503 of the hydrometeoric nebula are shown. In FIG. 5A, the mist is less dense and the emitted laser light 401 is reflected only at the two mist droplets 503 (marked with an asterisk). In Fig.
  • FIGS. 6A to 6C it is plotted in each case at what time in a time interval t-1 a signal was detected.
  • the intensity is plotted on the y-axis.
  • Each individual stroke represents a signal.
  • the size of each stroke represents the intensity of each signal.
  • Figure 6A represents a measurement for rain.
  • FIG. 6B represents a measurement for heavy rainfall.
  • Figure 6C represents a measurement for fog.
  • the number of detected signals in the time interval t-1 differs depending on the type of hydrometeor. Even with the time distribution of the detected signals in the time interval t-1 differences are recognizable.
  • Each type of hydrometeor has a typical time distribution of the detected signals. Even with the intensity amplitudes of the detected signals in the time interval t-1 differences are recognizable.
  • Each type of hydrometeor has typical intensity amplitudes of the detected signals.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Verfahren (300) zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors (402, 403, 502, 503) in einem Umfeld eines optischen Sensors, aufweisend die Schritte: Aussendung (302) von Laserlicht in einen Erfassungsbereich des optischen Sensors; Empfang (303) von an wenigstens einem Partikel des Hydrometeors (402, 403, 502, 503) reflektiertem Licht; Transmission (304) von wenigstens einem Anteil des empfangenen Lichts auf wenigstens einen Detektor; Detektion (305) des transmittierten Lichts als wenigstens ein Signal; und Bestimmung (307) des Typus des Hydrometeors (402, 403, 502, 503) anhand des wenigstens einen Signals. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass das Verfahren (300) den weiteren Schritt aufweist: Ermittlung (306) einer Anzahl detektierter Signale in wenigstens einem Zeitintervall; und wobei die Bestimmung (307) des Typus anhand der ermittelten Anzahl geschieht.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors und ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen optischen Sensor zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors und eine Arbeitsvorrichtung mit dem erfindungsgemäßen optischen Sensor.
Stand der Technik
Die DE 39 30 272 AI offenbart einen LIDAR mit einem Sender für
linearpolarisierte Strahlung, einem Empfänger mit einer ersten
Empfangsvorrichtung, welche die Intensität der rückgestreuten Strahlung aus dem Sendestrahlkegel in dessen Polarisationsebene und senkrecht dazu misst. Der LI DAR hat weiterhin eine Auswertevorrichtung zur Auswertung der gemessenen Signale, um feststellen zu können, ob in einem zu ermittelnden Abstand eine Nebel-, Schnee- oder Regenwand oder ein festes Sichthindernis vorhanden ist. Die Art des Sichthindernisses, sowie deren Abstand vom LI DAR werden in eine Anzeige angezeigt.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors in einem Umfeld eines optischen Sensors. Das
Verfahren weist die Schritte der Aussendung von Laserlicht in einen
Erfassungsbereich des optischen Sensors; des Empfangs von an wenigstens einem Partikel des Hydrometeors reflektiertem Licht; der Transmission von wenigstens einem Anteil des empfangenen Lichts auf wenigstens einen Detektor; der Detektion des transmittierten Lichts als wenigstens ein Signal; und der Bestimmung des Typus des Hydrometeors anhand des wenigstens einen Signals auf.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren den weiteren Schritt der Ermittlung einer Anzahl detektierter Signale in wenigstens einem Zeitintervall auf. Hierbei geschieht die Bestimmung des Typus anhand der ermittelten Anzahl.
Als Hydrometeor kann eine Ausscheidung von atmosphärischen Wasserdampf in flüssiger Form verstanden werden. Als Hydrometeor kann eine Ausscheidung von atmosphärischen Wasserdampf in fester Form verstanden werden.
Hydrometeore können durch Kondensation entstehen. Hydrometeore können durch Sublimation entstehen. Hydrometeore können in der Luft schweben. Als schwebende Hydrometeore können zum Beispiel Wolken, Nebel oder Eisnebel verstanden werden. Hydrometeore können in der Luft fallen. Als fallende
Hydrometeore können zum Beispiel Regen, Schnee, Graupel oder Hagel verstanden werden. Fallende Hydrometeor können auch als Niederschlag bezeichnet werden. Hydrometeoren können durch Wind von der Erdoberfläche aufgewirbelt werden. Als vom Wind aufgewirbelte Hydrometeore können zum Beispiel Schneetreiben verstanden werden. Ein Partikel eines Hydrometeors kann beispielsweise ein Wassertröpfchen, insbesondere ein Nebeltröpfchen, ein Regentropfen, eine Schneeflocke, ein Graupelkorn oder ein Hagelkorn sein.
Bei der Detektion des transmittierten Lichts als wenigstens ein Signal kann das wenigstens eine Signal insbesondere einer Reflexion an einem Partikel des Hydrometeors zugeordnet werden.
Bei der Ermittlung einer Anzahl detektierter Signale in wenigstens einem
Zeitintervall kann insbesondere jeweils eine Anzahl detektierter Signale in wenigstens zwei Zeitintervallen ermittelt werden. Die Bestimmung des Typus kann dann anhand der jeweils ermittelten Anzahl in den wenigstens zwei Zeitintervallen geschehen.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Bestimmung des Typus eines Hydrometeors zur Verfügung gestellt wird. Es kann beispielsweise direkt die räumliche Dichte eines Hydrometeors bestimmt werden. Im Falle eines Niederschlags kann auch die Niederschlagsrate bestimmt werden. Der Typus eines Hydrometeors kann frühzeitig bestimmt werden. Wird das Verfahren beispielsweise in einem Fahrzeug eingesetzt, ist eine frühzeitige Schätzung einer bevorstehenden Entwicklung der
Fahrtbedingungen möglich. Durch eine statistische Auswertung der Anzahl detektierter Signale in wenigstens einem Zeitintervall kann eine Unterscheidung von Licht, welches an sich von Hydrometeoren unterscheidenden Objekten reflektiert wurde, ermöglicht werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Verfahren den weiteren Schritt des Feststellens einer zeitlichen Verteilung der detektieren Signale in wenigstens einem ersten Zeitintervall auf. Die Bestimmung des Typus geschieht zusätzlich anhand der zeitlichen Verteilung der detektieren Signale. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Bestimmung des Typus des Hydrometeors mit größerer Zuverlässigkeit möglich wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Verfahren den weiteren Schritt der Erfassung einer Intensitätsamplitude des wenigstens einen Signals auf. Die Bestimmung des Typus geschieht weiterhin anhand der
Intensitätsamplitude des wenigstens einen Signals.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Bestimmung des Typus des Hydrometeors mit größerer Zuverlässigkeit möglich wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei der Aussendung von Laserlicht linear polarisiertes Laserlicht wenigstens einer vorgegebenen Polarisationsrichtung ausgesendet wird. Es wird der Anteil des empfangenen Lichts auf den wenigstens einen Detektor transmittiert, welcher linear polarisiertes Licht aufweist, dessen Polarisationsrichtung zur
Polarisationsrichtung des ausgesendeten Lichts verändert ist. Insbesondere wird der Anteil transmittiert, dessen Polarisationsrichtung orthogonal zur
Polarisationsrichtung des ausgesendeten Lichts verändert ist. Die Veränderung der Polarisatiionsrichtung wenigstens eines Anteils des empfangenen Lichts wird hierbei durch Reflektion an einem Hydrometeor bewirkt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass störende Hintergrundsignale auf den wenigstens einen Detektor vermieden werden können. Linear polarisiertes Licht kommt in der Natur selten vor. Diffuse Reflexionen können von Licht, welches an wenigstens einem Partikel des Hydrometeors reflektiert wurde, unterschieden werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass linear polarisiertes Licht einer ersten Polarisationsrichtung und einer zweiten, zur ersten orthogonal ausgerichteten, Polarisationsrichtung gleichzeitig oder zeitlich versetzt ausgesendet wird, sowie reflektiertes Licht gleichzeitig oder zeitlich versetzt empfangen und auf den wenigstens einen Detektor transmittiert wird. Das Verfahren weist den weiteren Schritt der Verhältnisbildung aus der Anzahl detektierter Signale der ersten und der zweiten Polarisationsrichtung auf. Die Bestimmung des Typus geschieht weiterhin anhand des gebildeten
Verhältnisses.
Das reflektierte Licht kann beispielsweise abhängig von seiner
Polarisationsrichtung auf wenigstens zwei Detektoren transmittiert werden.
Hierfür kann ein erster Anteil des reflektierten Lichts, der eine erste
Polarisationsrichtung aufweist, durch einen ersten optischen Filter transmittiert werden. Der erste optisch Filter kann für die Transmission der ersten
Polarisationsrichtung ausgebildet sein. Das durch den ersten optischen Filter transmittierte Licht kann auf einen ersten, dem ersten optischen Filter zugeordneten, Detektor transmittiert werden. Ein wenigstens zweiter Anteil des reflektierten Lichts, der eine wennigstens zweite Polarisationsrichtung aufweist, kann durch einen wenigstens zweiten optischen Filter transmittiert werden. Der wenigstens zweite optisch Filter kann für die Transmission der wenigstens zweiten Polarisationsrichtung ausgebildet sein. Das durch den wenigstens zweiten optischen Filter transmittierte Licht kann auf einen wenigstens zweiten, dem wenigstens zweiten optischen Filter zugeordneten, Detektor transmittiert werden. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass anhand des gebildeten Verhältnisses die Form eines Partikels des Hydrometeors bestimmt werden kann. Es kann die Größe eines Partikels des Hydrometeors bestimmt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bestimmung des Typus durch Vergleich der ermittelten Anzahl detektierter Signale mit wenigstens einem vorgegebenen Wert geschieht. Optional geschieht die Bestimmung des Typus weiterhin durch Vergleich einer festgestellten zeitlichen Verteilung der detektieren Signale mit wenigstens einer vorgegebenen zeitlichen Verteilung. Optional geschieht die Bestimmung des Typus zusätzlich oder alternativ durch Vergleich wenigstens einer erfassten Intensitätsamplitude mit wenigstens einer vorgegebenen Intensitätsamplitude. Optional geschieht die Bestimmung des Typus zusätzlich oder alternativ weiterhin durch Vergleich wenigstens eines gebildeten Verhältnisses mit wenigstens einem vorgegebenen Verhältnis.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass das Verfahren zur
Bestimmung des Typus eines Hydrometeors eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, alle beschriebenen Schritte des Verfahrens zur Bestimmung des Typus eines Hydrometeors auszuführen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung geht aus von einem optischen Sensor zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors. Der optische Sensor weist eine Laserlichtquelle zur Aussendung von Laserlicht in einen
Erfassungsbereich des optischen Sensors; eine Empfangseinheit zum Empfang von an wenigstens einem Partikel des Hydrometeors reflektiertem Licht; eine Transmissionseinheit zur Transmission von empfangenen Licht auf wenigstens einen Detektor, wobei der wenigstens eine Detektor zur Detektion des transmittierten Lichts als wenigstens ein Signal ausgebildet ist; und eine
Steuereinheit zur Bestimmung eines Typus des Hydrometeors anhand des wenigstens einen Signals auf. Hierbei ist die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet, eine Anzahl detektierter Signale in wenigstens einem Zeitintervall zu ermitteln und den Typus anhand der ermittelten Anzahl zu bestimmen. Der optische Sensor kann weiterhin wenigstens einen optischen Filter aufweisen. Ein optischer Filter kann zur Filterung eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs ausgebildet sein. Ein optischer Filter kann als Polarisationsfilter ausgebildet sein.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass der optische Sensor kostengünstig sein kann. Der optische Sensor kann robust gegenüber gegebenen Einsatzbedingungen sein. Der optische Sensor kann klein sein. Der optische Sensor kann eine geringe Baugröße aufweisen. Es kann eine kostengünstige Laserlichtquelle genutzt werden. Beispielsweise kann ein
Halbleiterlaser genutzt werden. Mittels Polarisationsfiltern kann eine
vorgegebene Polarisation des ausgesendeten Laserlichts gefiltert werden. Es kann ein kostengünstiger Detektor verwendet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der optische Sensor dazu ausgebildet ist, alle beschriebenen Schritte des Verfahrens zur Bestimmung des Typus eines Hydrometeors auszuführen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Arbeitsvorrichtung und insbesondere ein Fahrzeug mit einem beschriebenen optischen Sensor zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors.
Hierbei ist es möglich, den optischen Sensor an einer sich von der
Windschutzscheibe unterscheidenden Position innerhalb eines Fahrzeuges einzubauen. Die Einbauposition innerhalb eines Fahrzeugs kann flexibel sein. Die Ausrichtung des Sensors wird danach gewählt, dass Hydrometeore in einer bestimmten Fall- und/oder Schwebehöhe in einem für die Polarisationsänderung vorteilhaften Einfallswinkel beleuchtet werden. Der optische Sensor kann mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs, welche zum Beispiel ebenfalls eine Laserlichtquelle aufweisen, kombiniert werden. Hierdurch kann der optische Sensor noch kostengünstiger realisiert werden.
Zeichnungen Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Es zeigen: Figur 1 einen optischen Sensor zur Bestimmung eines Typus eines
Hydrometeors;
Figur 2 mögliche Einbaupositionen eines optischen Sensors zur
Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors in einem
Fahrzeug;
Figur 3 ein Verfahren zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors;
Figur 4 die Reflexion des ausgesendeten Laserlichts an wenigstens einem Partikel eines fallenden Hydrometeors;
Figur 5 die Reflexion des ausgesendeten Laserlichts an wenigstens einem Partikel eines schwebenden Hydrometeors Figur 6 detektierte Signale unterschiedlicher Hydrometeore in einem
Zeitintervall.
Figur 1 zeigt beispielhaft den optischen Sensor 100 zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors. Der optische Sensor 100 weist die Laserlichtquelle 101 auf, welche dazu ausgebildet ist, Laserlicht in einen Erfassungsbereich des optischen Sensors 100 auszusenden. Das ausgesendete Laserlicht gelangt hierbei durch einen ersten Polarisationsfilter 102. Mittels einer Sendelinse 103 wird das ausgesendete Laserlicht geformt. Die Laserlichtquelle 101, der erste
Polarisationsfilter 102 und die Sendelinse 103 können jeweils als Bestandteil einer Sendeeinrichtung des optischen Sensors 100 aufgefasst werden. Das mit 105 markierte Feld stellt das Blickfeld der Sendeeinrichtung dar.
Im Umfeld des optischen Sensors 100 kann das ausgesendete Laserlicht an wenigstens einem Partikel eines Hydrometeors reflektiert werden. Der optische Sensor 100 weist weiterhin eine Empfangseinheit 107 zum Empfang von an wenigstens einem Partikel des Hydrometeors reflektiertem Licht auf. Die
Empfangseinheit 107 kann eine optische Linse sein. Der optische Sensor 100 weist weiterhin eine Transmissionseinheit zur Transmission von empfangenem Licht auf einen Detektor 110 auf. Der Detektor 110 ist dazu ausgebildet, dass transmittierte Licht als wenigstens ein Signal zu detektieren. Die Transmissionseinheit kann, wie im Beispiel gezeigt, einen zweiten
Polarisationsfilter 108 des optischen Sensors 100 und einen Filter 109 zur Filterung eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs, insbesondere einen Bandpassfilter, aufweisen. Die Empfangseinheit 107, der zweite
Polarisationsfilter 108, der Filter 109 und der Detektor 110 können jeweils als
Bestandteil einer Empfangseinrichtung des optischen Sensors 100 aufgefasst werden. Das mit 106 markierte Feld stellt das Blickfeld der Empfangseinrichtung dar. Der optische Sensor 100 weist weiterhin eine Steuereinheit 101 zur Bestimmung eines Typus des Hydrometeors anhand des wenigstens einen Signals auf. Die Steuereinheit 111 ist dazu ausgebildet, eine Anzahl detektierter Signale in wenigstens einem Zeitintervall zu ermitteln. Die Steuereinheit 101 ist dazu ausgebildet, den Typus des Hydrometeors anhand der ermittelten Anzahl zu bestimmen. Die Steuereinheit 101 kann ein Computerprogramm aufweisen, welches eingerichtet ist, alle Schritte zur Bestimmung eines Typus eines
Hydrometeors auszuführen.
Der optische Sensor 100 kann mit weiteren Einheiten 112 verbunden sein. Eine weitere Einheit 112 kann beispielsweise eine Anzeigeeinheit und/oder ein
Steuergerät und/oder eine weitere Komponente sein. Ist der optische Sensor 100 beispielsweise in einem Fahrzeug eingebaut, so kann er mit einer Anzeigeeinheit des Fahrzeugs und/oder mit einem Steuergerät des Fahrzeugs und/oder weiteren Komponenten des Fahrzeugs verbunden sein. Das Steuergerät kann ein Computerprogramm aufweisen, welches eingerichtet ist, alle Schritte zur
Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors auszuführen. Der optische Sensor 100 kann weiterhin ein Schutzfenster aufweisen. Das Schutzfenster kann abgerundet sein. Figur 2 zeigt mögliche Einbauposition eines optischen Sensors 100 in einem
Fahrzeug 201. Es kann genau ein optischer Sensor 100 in einem Fahrzeug 201 eingebaut sein. Es können zwei oder mehr optische Sensoren 100 in einem Fahrzeug 201 eingebaut sein. Im Beispiel ist der optische Sensor 100-1 an der Position 1, im hinteren Bereich des Daches des Fahrzeugs 201, angeordnet. Der optische Sensor 100-1 weist das Blickfeld 202-1 auf. So ist beispielsweise der optische Sensor 100-2 an der Position 2, im oberen Bereich der Frontscheibe des Fahrzeugs 201, angeordnet. Der optische Sensor 100-2 weist das Blickfeld 202-2 auf. So ist beispielsweise der optische Sensor 100-3 an der Position 3, im Bereich eines Seitenspiegels des Fahrzeugs 201, angeordnet. Der optische Sensor 100-3 weist das Blickfeld 202-3 auf. So ist beispielsweise der optische
Sensor 100-4 an der Position 4, im Bereich eines Frontscheinwerfers des Fahrzeugs 201, angeordnet. Der optische Sensor 100-4 weist das Blickfeld 202-4 auf. So ist beispielsweise der optische Sensor 100-5 an der Position 5, im Bereich eines Nebelscheinwerfers an der Fahrzeugfront des Fahrzeugs 201, angeordnet. Der optische Sensor 100-5 weist das Blickfeld 202-5 auf.
Figur 3 zeigt das Verfahren 300 zur Bestimmung eines Typus eines
Hydrometeors. Das Verfahren startet im Schritt 301. Im Schritt 302 wird
Laserlicht in einen Erfassungsbereich eines optischen Sensors, wie er beispielsweise in Figur 1 beschrieben wurde, ausgesendet. Im Schritt 303 wird
Licht, welches an wenigstens einem Partikel eines Hydrometeors im Umfeld des optischen Sensors reflektiert wurde, empfangen. Im Schritt 304 wird wenigstens ein Anteil des empfangenen Lichts auf wenigstens einen Detektor des optischen Sensors transmittiert. Im Schritt 305 wird das transmittierte Licht als wenigstens ein Signal detektiert. Im Schritt 306 wird eine Anzahl detektierter Signale in wenigstens einem Zeitintervall ermittelt. Im Schritt 307 wird der Typus des Hydrometeors anhand des wenigstens einen Signals bestimmt. Das Verfahren endet im Schritt 308. Bei der Ermittlung 306 kann insbesondere jeweils eine Anzahl detektierter
Signale in wenigstens zwei Zeitintervallen ermittelt werden. Die Bestimmung 307 des Typus des Hydrometeors kann dann anhand der jeweils ermittelten Anzahl in den wenigstens zwei Zeitintervallen geschehen. Es kann die absolute Häufigkeit detektierter Signale in jedem Zeitintervall ermittelt werden. Die absolute
Häufigkeit detektierter Signale in jedem einzelnen Zeitintervall kann der absoluten Häufigkeit der detektieren Signale in jedem der anderen Zeitintervalle gegenüberstellt werden.
Das im Schritt 302 ausgesendete Laserlicht kann linear polarisiertes Laserlicht einer vorgegebenen Polarisationsrichtung sein. Es kann im Schritt 304 der Anteil des empfangenen Lichts auf den Detektor transmittiert werden, welcher linear polarisiertes Licht aufweist, dessen Polarisationsrichtung zur
Polarisationsrichtung des im Schritt 302 ausgesendeten Lichts verändert ist. Es kann insbesondere der Anteil transmittiert wird, dessen Polarisationsrichtung orthogonal zur Polarisationsrichtung des ausgesendeten Lichts verändert ist.
Im Schritt 302 kann insbesondere linear polarisiertes Licht einer ersten
Polarisationsrichtung und einer zweiten, zur ersten orthogonal ausgerichteten, Polarisationsrichtung gleichzeitig oder zeitlich versetzt ausgesendet werden. In diesem Fall kann im Schritt 303 reflektiertes Licht der zwei unterschiedlichen Polarisationsrichtungen gleichzeitig oder zeitlich versetzt empfangen und im Schritt 304 beispielsweise abhängig von seiner Polarisationsrichtung auf wenigstens zwei Detektoren transmittiert werden. Hierfür kann ein erster Anteil des reflektierten Lichts, der eine erste Polarisationsrichtung aufweist, durch einen ersten optischen Filter transmittiert werden. Der erste optisch Filter kann für die Transmission der ersten Polarisationsrichtung ausgebildet sein. Das durch den ersten optischen Filter transmittierte Licht kann auf einen ersten, dem ersten optischen Filter zugeordneten, Detektor transmittiert werden. Ein wenigstens zweiter Anteil des reflektierten Lichts, der eine wennigstens zweite
Polarisationsrichtung aufweist, kann durch einen wenigstens zweiten optischen Filter transmittiert werden. Der wenigstens zweite optisch Filter kann für die Transmission der wenigstens zweiten Polarisationsrichtung ausgebildet sein. Das durch den wenigstens zweiten optischen Filter transmittierte Licht kann auf einen wenigstens zweiten, dem wenigstens zweiten optischen Filter zugeordneten, Detektor transmittiert werden. Das Verfahren kann in diesem Fall den weiteren Schritt 309 aufweisen, bei dem aus der Anzahl detektierter Signale der ersten und der zweiten Polarisationsrichtung ein Verhältnis gebildet wird. Die
Bestimmung 307 des Typus des Hydrometeors kann weiterhin anhand des gebildeten Verhältnisses geschehen. So kann beispielsweise aus dem gebildeten Verhältnis auf die Form und Größe wenigstens eines Partikels eines
Hydrometeors geschlossen werden.
Das Verfahren 300 kann den weiteren Schritt 309 des Feststellens einer zeitlichen Verteilung der detektieren Signale in wenigstens einem Zeitintervall aufweisen. Die Bestimmung 307 des Typus des Hydrometeors kann weiterhin anhand der zeitlichen Verteilung der detektieren Signale geschehen.
Das Verfahren 300 kann den weiteren Schritt 310 der Erfassung einer
Intensitätsamplitude des wenigstens einen Signals aufweisen. Die Bestimmung
307 des Typus des Hydrometeors kann weiterhin anhand der
Intensitätsamplitude des wenigstens einen Signals geschehen.
Bei der Bestimmung 307 des Typus des Hydrometeors kann insbesondere die ermittelte Anzahl detektierter Signale mit einem wenigstens vorgegebenen Wert verglichen werden. Es kann beispielsweise für das wenigstens eine Zeitintervall ein Wert vorgegeben sein. Es können für das wenigstens eine Zeitintervall mehrere Werte unterschiedlichen Betrags vorgegeben sein. Der eine oder die mehreren Werte können beispielsweise in der Steuereinheit 111 des optischen Sensors 100 hinterlegt sein. Jeder der mehreren vorgegebenen Werte kann einem Typus eines Hydrometeors zugeordnet sein. Beispielsweise kann eine größere Anzahl detektierter Signale auf eine dichte Verteilung von Partikeln des Hydrometeors hinweisen. Eine dichte Verteilung von Partikeln kann für Nebel typisch sein. Beispielsweise kann eine geringere Anzahl detektierter Signale auf eine weniger dichte Verteilung von Partikeln des Hydrometeors hinweisen. Eine weniger dichte Verteilung von Partikeln kann für Regen typisch sein. Einer der mehreren vorgegebenen Werte kann einen geringeren Betrag aufweisen als die anderen vorgegebenen Werte. Der vorgegebene Wert mit dem geringeren Betrag kann Regen zugeordnet sein. Einer der mehreren vorgegebenen Werte kann einen größeren Betrag aufweisen als die anderen vorgegebenen Werte.
Der vorgegebene Wert mit dem größeren Betrag kann Nebel zugeordnet sein. Durch Vergleich der ermittelten Anzahl detektierter Signale in dem wenigstens einem Zeitintervall mit einem wenigstens vorgegebenen Wert für dieses Zeitintervall kann der Typus des Hydrometeors bestimmt werden.
Wurde im Verfahren 300 eine zeitlichen Verteilung der detektieren Signale festgestellt, so kann diese festgestellte zeitliche Verteilung der detektieren Signale mit wenigstens einer vorgegebenen zeitlichen Verteilung verglichen werden. Es können für mehrere Typen von Hydrometeoren typische zeitliche Verteilungen vorgegeben sein. Diese typischen zeitlichen Verteilungen können beispielsweise in der Steuereinheit 111 des optischen Sensors 100 hinterlegt sein.
Wurde im Verfahren 300 eine Intensitätsamplitude des wenigstens einen Signals erfasst, so kann diese erfasste Intensitätsamplitude mit wenigstens einer vorgegebenen Intensitätsamplitude verglichen werden. Es können für mehrere Typen von Hydrometeoren typische Intensitätsamplituden vorgegeben sein. So können kleinere Intensitätsamplituden beispielsweise auf Nebel hinweisen.
Größere Intensitätsamplituden können beispielsweise auf Regen hinweisen. Diese typischen Intensitätsamplituden können beispielsweise in der Steuereinheit
111 des optischen Sensors 100 hinterlegt sein.
Wurde im Verfahren 300 im Schritt 309 wenigstens ein Verhältnis gebildet, so kann dieses gebildete Verhältnis mit wenigstens einem vorgegebenen Verhältnis verglichen werden. Es können mehrere Typen von Hydrometeoren typische
Verhältnisse vorgegeben sein. Diese typischen Verhältnisse können
beispielsweise in der Steuereinheit 111 des optischen Sensors 100 hinterlegt sein. Figur 4 zeigt wie ein optischer Sensor 100 Laserlicht 401 aussendet. Im Umfeld des optischen Sensors 100 tritt Regen auf. Es sind die Partikel 402 und 403 des Hydrometeors Regen gezeigt. In Figur 4A wird das ausgesendete Laserlicht 401 am Regentropfen 403 reflektiert. Der Regentropfen 403 ist entsprechend durch das Sternchen markiert. Dass reflektierte Licht kann anschließend vom optischen Sensor 100 empfangen und detektiert werden. Bei der Reflexion am
Regentropfen 403 kann zu mindestens anteilig die Polarisationsrichtung des ausgesendeten Laserlicht derart verändert werden, dass das empfangene und detektierte Licht eine Polarisationsrichtung aufweist, welche orthogonal zur Polarisationsrichtung des ausgesendeten Lichts ist. Die Regentropfen 402 hingegen werden nicht detektiert. Tritt im Umfeld des optischen Sensors 100
Starkregen auf, so ist die Dichte der Partikel des Hydrometeors im Umfeld des Sensors 100 höher. Figur 4B zeigt diesen Fall. Hier wird eine größere Anzahl Regentropfen 403 vom optischen Sensor 100 detektiert (wiederrum durch Sternchen markiert). Die Anzahl detektierter Signale kann bei Starkregen entsprechend höher sein als bei normalen Regen. Figur 5A und 5B zeigen zwei Situationen, die vergleichbar mit den Situationen aus den Figuren 4A und 4B sind. Dieses Mal tritt im Umfeld des optischen Sensors 100 Nebel auf. Es sind die Partikel 502 und 503 des Hydrometeors Nebel gezeigt. In Figur 5A ist der Nebel weniger dicht und das ausgesendete Laserlicht 401 wird lediglich an den zwei Nebeltröpfchen 503 (mit Sternchen markiert) reflektiert. In Figur 5B ist dichter Nebel gezeigt und das ausgesendete Licht 401 wird an einer größeren Anzahl Nebeltröpfchen reflektiert (mit Sternchen markiert). Die Anzahl vom optischen Sensor 100 detektierter Nebeltröpfchen ist bei der Situation der Figur 5A geringer als bei der Situation der Figur 5B. Bei Vergleich mit den Situationen aus den Figuren 4A und 4B ist jedoch auch ersichtlich, dass die Anzahl detektierter Partikel des Hydrometeors Nebel im allgemeinen größer ist als die Anzahl detektiert Partikel des Hydrometeors Regen. Die Anzahl detektierter Signale kann für Nebel entsprechend höher als für Regen sein.
Auch Figur 6 verdeutlicht diesen Punkt. In den Figuren 6A bis 6C ist jeweils aufgetragen, zu welchem Zeitpunkt in einem Zeitintervall t-1 ein Signal detektiert wurde. Auf der y-Achse ist die Intensität aufgetragen. Jeder einzelne Strich repräsentiert hierbei ein Signal. Die Größe eines jeden Strichs repräsentiert die Intensität eines jeden Signals. Figur 6A repräsentiert eine Messung für Regen. Figur 6B repräsentiert eine Messung für Starkregen. Figur 6C repräsentiert eine Messung für Nebel. Wie oben bereits beschrieben, wird hier noch einmal deutlich, dass sich die Anzahl detektierter Signale in dem Zeitintervall t-1 in Abhängigkeit vom Typus des Hydrometeors unterscheidet. Auch bei der zeitlichen Verteilung der detektieren Signale im Zeitintervall t-1 sind Unterschiede erkennbar. Jeder Typus eines Hydrometeors weist eine typische zeitliche Verteilung der detektieren Signale auf. Auch bei den Intensitätsamplituden der detektieren Signale im Zeitintervall t-1 sind Unterschiede erkennbar. Jeder Typus eines Hydrometeors weist typische Intensitätsamplituden der detektieren Signale auf.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (300) zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors (402, 403, 502, 503) in einem Umfeld eines optischen Sensors, aufweisend die Schritte
• Aussendung (302) von Laserlicht in einen Erfassungsbereich des optischen
Sensors;
• Empfang (303) von an wenigstens einem Partikel des Hydrometeors (402, 403, 502, 503) reflektiertem Licht;
• Transmission (304) von wenigstens einem Anteil des empfangenen Lichts auf wenigstens einen Detektor;
• Detektion (305) des transmittierten Lichts als wenigstens ein Signal; und
• Bestimmung (307) des Typus des Hydrometeors (402, 403, 502, 503) anhand des wenigstens einen Signals;
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (300) den weiteren Schritt aufweist
• Ermittlung (306) einer Anzahl detektierter Signale in wenigstens einem
Zeitintervall; und wobei die Bestimmung (307) des Typus anhand der ermittelten Anzahl geschieht.
2. Verfahren (300) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
• Feststellen (311) einer zeitlichen Verteilung der detektierten Signale in
wenigstens einem ersten Zeitintervall;
und dass, die Bestimmung (307) des Typus zusätzlich anhand der zeitlichen
Verteilung der detektierten Signale geschieht.
3. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch den
weiteren Schritt:
• Erfassung (310) einer Intensitätsamplitude des wenigstens einen Signals;
und dass die Bestimmung (307) des Typus weiterhin anhand der Intensitätsamplitude des wenigstens einen Signals geschieht.
4. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aussendung (302) von Laserlicht linear polarisiertes Laserlicht wenigstens einer vorgegebenen Polarisationsrichtung ausgesendet wird; und dass der Anteil des empfangenen Lichts auf den wenigstens einen Detektor transmittiert (304) wird, welcher linear polarisiertes Licht aufweist, dessen Polarisationsrichtung zur
Polarisationsrichtung des ausgesendeten Lichts verändert ist, wobei insbesondere der Anteil transmittiert wird, dessen Polarisationsrichtung orthogonal zur
Polarisationsrichtung des ausgesendeten Lichts verändert ist.
5. Verfahren (300) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass linear polarisiertes Licht einer ersten Polarisationsrichtung und einer zweiten, zur ersten orthogonal ausgerichteten, Polarisationsrichtung gleichzeitig oder zeitlich versetzt ausgesendet (302) wird, sowie reflektiertes Licht gleichzeitig oder zeitlich versetzt empfangen (303) und auf den wenigstens einen Detektor transmittiert (304) wird; und dass das
Verfahren den weiteren Schritt:
• Verhältnisbildung (309) aus der Anzahl detektierter Signale der ersten und der zweiten Polarisationsrichtung;
aufweist; und dass die Bestimmung (307) des Typus weiterhin anhand des gebildeten Verhältnis geschieht.
6. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung (307) des Typus durch Vergleich der ermittelten (306) Anzahl detektierter Signale mit wenigstens einem vorgegebenen Wert geschieht, und optional weiterhin durch Vergleich einer festgestellten (311) zeitlichen Verteilung der detektierten Signale mit wenigstens einer vorgegebenen zeitlichen Verteilung; und /oder optional weiterhin durch Vergleich wenigstens einer erfassten (310)
Intensitätsamplitude mit wenigstens einer vorgegebenen Intensitätsamplitude; und /oder optional weiterhin durch Vergleich wenigstens eines gebildeten (309)
Verhältnisses mit wenigstens einem vorgegebenen Verhältnis.
7. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens (300) zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors (402, 403, 502, 503) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
8. Optischer Sensor (100, 100-1 bis 100-5) zur Bestimmung eines Typus eines
Hydrometeors (402, 403, 502, 503) aufweisend
• eine Laserlichtquelle (101) zur Aussendung von Laserlicht in einen
Erfassungsbereich (202-1 bis 202-5) des optischen Sensors (100); • eine Empfangseinheit (107) zum Empfang von an wenigstens einem Partikel des Hydrometeors (402, 403, 502, 503) reflektiertem Licht;
• eine Transmissionseinheit (108, 109) zur Transmission von empfangenen Licht auf wenigstens einen Detektor (110); wobei
· der wenigstens eine Detektor (110) zur Detektion des transmittierten Lichts als wenigstens ein Signal ausgebildet ist; und
• eine Steuereinheit (111) zur Bestimmung eines Typus des Hydrometeors (402, 403, 502, 503) anhand des wenigstens einen Signals;
dadurch gekennzeichnet, dass
» die Steuereinheit (111) weiterhin dazu ausgebildet ist, eine Anzahl detektierter
Signale in wenigstens einem Zeitintervall zu ermitteln; und den Typus anhand der ermittelten Anzahl zu bestimmen.
9. Optischer Sensor (100, 100-1 bis 100-5) nach Anspruch 8, der dazu ausgebildet ist, alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
10. Arbeitsvorrichtung und insbesondere Fahrzeug (200), mit einem optischen Sensor (100, 100-1 bis 100-5) nach Anspruch 8 oder 9 zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors (402, 403, 502, 503).
PCT/EP2018/078355 2017-11-06 2018-10-17 Verfahren zur bestimmung eines typus eines hydrometeors Ceased WO2019086246A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017219610.6A DE102017219610A1 (de) 2017-11-06 2017-11-06 Verfahren zur Bestimmung eines Typus eines Hydrometeors
DE102017219610.6 2017-11-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019086246A1 true WO2019086246A1 (de) 2019-05-09

Family

ID=63896186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/078355 Ceased WO2019086246A1 (de) 2017-11-06 2018-10-17 Verfahren zur bestimmung eines typus eines hydrometeors

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017219610A1 (de)
WO (1) WO2019086246A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11719826B1 (en) * 2022-02-24 2023-08-08 The Regents Of The University Of Michigan Hydrometeors, aircraft icing, and road condition monitoring system

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102024117879A1 (de) * 2024-06-25 2026-01-08 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Nebeldetektionssystem
DE102024117876A1 (de) * 2024-06-25 2026-01-08 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Überwachung von Fahrbahnen
DE102024117887A1 (de) * 2024-06-25 2026-01-08 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Optische an eine Windschutzscheibe gekoppeltes Fahrzeugsensorsystem

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3930272A1 (de) 1988-10-05 1990-04-19 Impulsphysik Gmbh Lidar
DE4324308C1 (de) * 1993-07-20 1994-12-22 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Bestimmen der Sichtweite bei dichtem Nebel sowie Sichtweitensensor
EP1302784A2 (de) * 2001-10-09 2003-04-16 IBEO Automobile Sensor GmbH Sichtweitenbestimmung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1809853B (zh) * 2003-03-14 2012-07-11 利瓦斯有限责任公司 用于道路表面状况检测的设备
US9453941B2 (en) * 2014-12-22 2016-09-27 GM Global Technology Operations LLC Road surface reflectivity detection by lidar sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3930272A1 (de) 1988-10-05 1990-04-19 Impulsphysik Gmbh Lidar
DE4324308C1 (de) * 1993-07-20 1994-12-22 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Bestimmen der Sichtweite bei dichtem Nebel sowie Sichtweitensensor
EP1302784A2 (de) * 2001-10-09 2003-04-16 IBEO Automobile Sensor GmbH Sichtweitenbestimmung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11719826B1 (en) * 2022-02-24 2023-08-08 The Regents Of The University Of Michigan Hydrometeors, aircraft icing, and road condition monitoring system
US20230266474A1 (en) * 2022-02-24 2023-08-24 The Regents Of The University Of Michigan Hydrometeors, Aircraft Icing, And Road Condition Monitoring System

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017219610A1 (de) 2019-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019086246A1 (de) Verfahren zur bestimmung eines typus eines hydrometeors
DE102010026564B4 (de) Verfahren zum Detektieren der Sichtverhältnisse außerhalb eines Kraftfahrzeuges
EP2542881B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur nebelerkennung mittels spektroskopie
EP2191298B1 (de) Verfahren zum bestimmen eines abstands mittels eines optoelektronischen bildsensors
EP2454137B1 (de) Laserbasiertes verfahren zur reibwertklassifikation in kraftfahrzeugen
DE102015003115B4 (de) Verfahren zur Ermittlung einer Fahrbahnzustandsinformation und Kraftfahrzeug
EP0785883B1 (de) Sensor zur sichtweiten- und regenbelagsermittlung
DE102012112987B3 (de) Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung und Abstandsbestimmung von Objekten
DE102014108713B3 (de) Rauch- und Brandmelder
EP1302784A2 (de) Sichtweitenbestimmung
WO2004001694A1 (de) Brandmelder
DE102009028578A1 (de) Verfahren für die Umfelderfassung mit einer Lidarsensorik
DE102017117162A1 (de) Sensor und Verfahren zur Erfassung und Abstandsbestimmung von Objekten
DE102015112103A1 (de) Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung für ein Kraftfahrzeug
DE102010062378B4 (de) Verfahren und Einrichtung für die Umfelderfassung mit einer Lidarsensorik
DE102012025467A1 (de) Optoelektronische Sensoreinrichtung zur Bestimmung eines Reflexionsvermögens unter Berücksichtigung von Intensitätsverlusten, Kraftfahrzeug und entsprechendes Verfahren
DE10305139B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Niederschlagsarten in der Atmosphäre
EP3867666B1 (de) Verfahren zur erfassung wenigstens von partikelzusammensetzungen in einem überwachungsbereich mit einer optischen detektionsvorrichtung und detektionsvorrichtung
DE19931825A1 (de) Vorrichtung zur Sichtweitenmessung
DE102020213163A1 (de) LiDAR-System mit Störquellen-Erkennung
DE102015013097B4 (de) Sensorvorrichtung zur Bestimmung von Umgebungsbedingungen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zur Bestimmung des Sonnenstandes
DE102012025464A1 (de) Optoelektronische Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit optimierten Streueigenschaften und Kraftfahrzeug mit einer Sensoreinrichtung
DE102009046597A1 (de) Verfahren und Einrichtung für die Störungsverminderung bei einem Lidarsystem
DE102005010657A1 (de) Objekterfassungsvorrichtung
DE102018221448A1 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Sichtverhältnisses

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18789121

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18789121

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1