车辆照明系统的制作方法

专利名称：车辆照明系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆照明系统。具体涉及一种不仅仅为车辆提供照 明，而且为诸如测距系统或数据传递系统的其它车辆系统提供照明的车 辆照明系统。
背景技术：
在现代车辆中，通常提供协助驾驶员的系统。这种系统的一个例子是 探测车辆与前方行驶车辆距离的自适应巡航控制。如果与前车的距离减
小，驾驶员辅助系统自动为车辆减速。这种系统需要精确确定与前车的
距离。为了确定距离，可使用利用渡越时间法则(time-of-flightprinciple) 工作的3D相机。在EP1159636B1中己知一种使用已调制光源的测距装 置，其中使用了一维至二维阵列光源和相应的探测器。德国专利申请 DE10138531A1公开了一种3D测距装置，其使用脉冲照明和CMOS传感 器来确定渡越时间。此外，光子混合器件(photonic mixer device) (PMD) 用于记录带有距离信息的图像也是已知的，例如PMD技术的 PMD[Vision] A2 3D视频距离摄像机(video range camera),其使用在1 到16MHz进行频率调制的870纳米的发光二极管。此外，瑞士电子与微 技术中心(CSEM)已经生产出固态渡越时间测距相机(solid state time画of匿filght range camera),例如Swiss Ranger SR-3000,其利用在20MHz 进行调制的红外光来照明。这些以及类似的系统可以集成在车辆上以便 确定到障碍物或其它车辆的距离。这些距离测量系统依赖于由光源发出 并由障碍物反射的调制光。在具有传统照明系统的车辆中，需要集成附 加的照明系统来提供高频调制光，其对于测距而言是必需的。集成这样 一种附加的照明系统通常非常困难，因为通常没有适合的空间可提供。 如果这样的系统例如集成在散热器护栅之后，则需要提供多个不同的照 明系统，因为不同车辆厂家的散热器护栅通常差别很大。因此，为车辆
提供包括有附加照明系统的测距装置会很昂贵。
此外，对于驾驶员辅助系统，通常需要在车辆之间交换信息。目前， 还没有可以实现车辆之间的信息交换而不需要较高花费的容易地集成在
车辆上的系统。欧洲专利申请EP1786174A1公开了一种数据传递系统， 其在车辆之间利用无线局域网传递例如音乐、视频或游戏这样的数据。 在这种系统中，必须提供发送器和接收器以及处理器，并且由于位于某 一位置的阻止这样的系统的误用的安全限制的存在，在车辆之间创建局 域连接可能并不总是能实现。使用调制的红外光来传递数据的数据传递 系统是已知的。这些系统包括，例如对向接收器或移动电话传递信息进 行远程控制，其可通过红外端口相互通信。这些系统通常利用特殊的单 元来发射调制的红外光。可以在车辆上配置光学远程控制系统来打开车 门，但这些系统通常包括在车辆上的移动发送单元的红外光发射二极管 和接收器。这些系统目前还不适合用来在车辆之间交换信息。此外，需 要在车辆上集成附加的红外发送单元，这又会需要空间并且导致额外的 花销。
因此，需要提供一种紧凑的、多功能的并且有成本效率的车辆照明系 统。特别地，需要提供一种照明系统，其不但为车辆提供照明，而且为 测距系统和/或数据传递系统提供照明。

发明内容
根据本发明的车辆照明系统和照明车辆的方法实现了这一需求。 根据第一方面，提供一种车辆照明系统，其包括发射光线对车辆周 围或车辆内部或两者进行照明的光源，以及调制所述光源光发射的调制 单元，其中发射的光在足够高的频率下被调制以便使得光的调制基本不 会被人感知。同样的光源在其它应用中也用来照明车辆内部和/或周围并 提供调制的光。光的调制频率将依赖于其应用，然而它会被调制得足够 高，以使得其基本不会被人感知。这种车辆照明系统具有一个优点，即 不需要提供附加的照明单元来提供调制的光。因此，不需要附加的空间， 并且生产成本保持较低。通过调制单元的方式，光线可以在不同的频率 下调制，其使得根据本发明的车辆照明系统非常通用，因为它可以在多
种情形下应用。这些情形可包括距离测量/测距或车辆之间的信息传递。 光的调制基本不会被人感知指的是调制频率太高而使得光源的闪烁
不能被观察到。因此当注视光源时，人不能描述出光是否被调制。然而，
人可以说出调制是什么时候开始或结束的，因为这种情况下，光源发射
出的平均强度可能会相应地降低或增加。
在本发明的一实施例中，光源是车辆前照灯、车辆尾灯或车辆内部
照明灯(vehicle interior light)或其组合。现代车辆可能例如会装有为夜 间设计的内部照明灯，其在行驶过程中充分照明车辆内部。调制的内部 照明灯可因此照明车辆内部并提供调制的光源。根据本发明的一实施例， 光源包括带有发光二极管的车辆前照灯，其照明大体位于车辆前方的区 域。车辆前照灯因此为道路和周围环境提供照明以在夜间为驾驶员增加 能见度，并且其在白天为接近的车辆增加车辆的能见度。同时，由这种 车辆前照灯发射的光被调制，以使得它可用于测距或信息交换。将车辆 前照灯与测距结合在一起使用具有优点，因为位于车辆路线上或接近车 辆路线的物体可被识别出来。光源可包括带有发光二极管的车辆尾灯， 其照明大体位于车辆后方的区域。将车辆尾灯用作为光源的车辆照明系 统具有的优点是在白天和夜间，对于在本车辆之后的其它车辆而言，车 辆的能见度得到了改善，并且同时，由车辆尾灯提供的调制光可用于测 距，例如在停车辅助系统应用中或者来检测与后车距离，亦或向后车传 输信息。如果光源包括多个车灯，例如车辆尾灯、车辆前照灯和车辆内 部照明灯，每一车灯可由其自身的调制单元进行调制，或者是灯的组合 或所有灯可由同一调制单元进行调制。它们可以基于应用的情况在不同 的频率下进行调制，例如对于测距是三种频率而对于信息传递是一种频 率。
在另一实施例中，光源包括在可见波长范围内发光的多个发光二极 管。特殊的发光二极管具有优点，即它们可在高频下进行调制。在现代 车辆中，发光二极管通常被用于照明车辆后方，并且发光二极管系统现 在可用作车辆前照灯对车辆前方区域进行照明。发光二极管也可以用作 车辆内部照明灯。从这些光源发出的高频率光的调制使得这些光源不仅 仅因为它们在可见波长范围发出光线而适合照明，同时它们还可用于其
它应用，例如在不需要提供附加的调制光源的情况下进行测距和信息传 递。如果发光二极管在高频率下进行调制，由于人眼不能跟随这么高的 频率，这种调制不会被人感知。然而由二极管发射的总的能量可能会降 低。因此，为了在不进行调制的情况下获得同样的发射光功率，可以提 供更多的二极管。发光二极管在可见波长范围内发射出光线，然而正如 通常所知的那样，它们也可能发出少量的其它波长范围的光，例如红外
光或紫外光。重要的只是发光二极管主要在可见波长范围例如380到 780nm的范围内发出光线，以使得发出的光线可用于照明车辆周围环境 或车辆内部，并且可进一步被调制以提供通用光源。
此外，光源可包括多个红外发光二极管。这些红外发光二极管 (IR-LED)可以被额外地提供，其优点在于当照明车辆的光源被关上之后， 光源的应用，例如测距和信息传递，可能还是可用的。当在可见波长范 围发光的光源被切断时，红外发光二极管可以继续发出调制光，其随后 可以应用于上述应用中。IR-LED的另一优点是可以得到对IR-光非常敏 感的探测器，其中在同样的发射光强度的情况下，可以为例如测距系统 获得更宽的范围。
车辆照明系统可以进一步包括功率放大器，其中所述功率放大器从 调制单元接收调制信号，并调制光源的光发射。功率放大器用于驱动例 如发光二极管。调制单元为功率放大器提供可包括一或多个调制频率的 调制信号，其随后调制供应给光源的功率。功率放大器和光源可包括在 一个安装模块当中，或者它们可以相互分离，或者所有的三个元件，功 率放大器、调制单元和光源可以包括在单一模块之中。这样的单一模块 具有的优点是提供了一个紧凑的光源，其仅仅需要供应有与光源发射的 光的调制相关的功率和信息。
根据进一步的实施例，发射光在0.1到50MHz范围内的频率下被调 制，优选是1到25MHz。发射光也可在0.1到50MHz范围内的多个频率 下被调制，优选为1到25MHz。调制光的特定频率或频率数量取决于应 用的情况。例如在测距系统中可以使用多个频率，因为这些频率与不同 的距离范围相对应，对于频率可以确定出唯一的距离。发射光可以以附 加的频率进行调制，以在车辆之间为信息传递提供一或多个通道。使用这些频率范围具有的优点是这样的调制对于人而言是不可见的，并且它 可以使得测距和信息传递成为可能。
根据本发明的另一方面，车辆照明系统包括带有距离传感器的车辆 测距系统，该传感器探测由光源发出并由物体反射的调制光，其中距离 传感器产生与物体距离相关的距离信号。距离传感器可以基于渡越时间 法则，其中来自调制单元的基准信号与从物体反射之后发射和探测得到 的光的调制之间的相移被探测得到。可以使用例如上述的距离传感器。 这些系统通常需要附加的光源进行照明。对这种测距系统使用车辆照明 系统发出的调制光作为光源具有的优点在于，不需要提供附加的光源， 其使得在车辆中集成这样的测距系统变得非常方便。由距离传感器产生 的距离信号通常取决于物体与传感器之间的距离。此外，它可能取决于 光源相对于物体和传感器的位置。
此外，可以提供一种距离处理单元来接收和处理来自距离传感器的 距离信号，以获得与距离和/或物体位置相关的信息。如果距离传感器是 具有多个像素和光学系统的照相机的形式，即可获得由传感器观测到的 区域图像。
对于图像中的每一像素，可以提供与成像到该像素的物体的距离相 关的相位信息。结果，可以得到区域的图像，其具有图像的物体到传感 器的距离信息。处理单元因此可从距离传感器的距离信号中推导出被观 测区域中一个或多个物体的距离和/或位置。距离传感器可被安装在车辆 的后方以探测由车辆尾灯发射的调制光，或者安装在车辆内部以探测车 辆内部照明灯发出的光，或安装在车辆前方例如风挡玻璃下方以探测车 辆前照灯发出的光。被探测的物体可包括车辆前方或后方的另一车辆、 车辆附近的人、道路一侧的树、路缘或柱子，或是车辆内部的物体，例 如乘客、行李或其它物体。此外，可以提供驾驶员辅助系统，其由处理 单元供应，处理单元具有与物体或多个物体的距离和/或位置相关的信息。 这样的话，通过利用调制光照明车辆周围以及探测调制光和由探测光推 导出距离信息，可以为驾驶员提供驾驶员辅助。这样的系统可以例如包 括自适应巡航控制，其将车辆保持在恒定速度，并且当车辆接近另一车 辆时，它对车辆进行减速以使得两辆车之间保持恒定距离。其它的驾驶
员辅助功能可包括在车辆撞击障碍物或行人保护之前施加的自动紧急制 动。
距离传感器可例如是光子混合器件。这种装置的优点是它可提供具
有分辨率例如为160*120像素的图像，并且提供具有独特的150米范围 的距离信息。在另一实施例中，距离传感器可以是基于渡越时间原理的 3D相机。上述距离传感器的优点在于它们很紧凑并且可以在相对较低的 成本下获得。
在本发明的另一方面，车辆照明系统包括车辆信息传递系统，其带 有信息处理单元，该单元以这样的方式控制光的调制，即使得发射光依 赖于预定信息被调制以输出信息。
根据一实施例，信息可以例如包括车辆状态信息，其可由状态探测 单元得到。信息处理单元随后将信号发送给调制单元，其使得调制单元 以预定的方式调制发射光。光的调制可以简单到调制一个频率，然而它 也可包括更为复杂的频率调制或相移调制或其它调制方式。被调制后的 光随后由光源发射以传输信息。包括信息的调制光随后可由另一车辆或 固定站等探测得到。优选地，车辆照明系统进一步包括探测调制光和发 出光信号的探测器，其中信息处理单元对光信号进行解调以获得接收信 息。由另一车辆以相似的形式发射的包括信息的调制光可因此由探测器 探测到并由信息处理单元进行解调以找回信息。最后，放置于另一车辆 的基本相同的车辆照明系统接收发射的调制光并发射由探测器接收的调 制光，而在两辆车之间进行信息传递变为可能。传递的信息可包括非常 简单的信息，例如其中一辆车在制动，或者它也可以包括更为复杂的信 息，例如车辆状态信息。举例来说，可以提供探测车辆速度和/或车辆的 速度变化的状态探测单元，其中传送的信息包括与车辆的速度和/或车辆 的速度变化相关的信息。其优点在于通过由车辆照明系统发射调制光， 可以通知另一车辆本车的当前速度或加速度或减速度。接收到这一信息 并行驶在传输信息车辆后方的另一车辆可以使其自身的速度与本车车速 相适应，因此在这两辆车之间可以自动保持安全距离。类似地，由行驶 在车辆前方的另一车辆发出的调制光可以被探测到并解调以获得信息。 根据一实施例，提供了驾驶员辅助系统，其中接收到的至少一部分信息
被提供给驾驶员辅助系统以为驾驶员提供帮助。如果接收到的信息包含 了前方车辆的速度，那么随后驾驶员辅助系统可据此调制车辆的速度以 保持安全距离。
在一实施例中，当状态探测单元探测到车辆以预定的减速度制动时， 发射光会以预定的频率进行调制。如果车辆驾驶员制动非常困难，状态 探测单元会将该信息传给信息处理单元，该单元控制调制以使得以预定 频率调制的光线由车辆照明系统射出。该光线可随后被下一辆车探测及 分析。当探测到光以预定的频率进行调制时，另一辆车的系统会得知前 方车辆制动非常困难。它可能随后会发起行动，例如将信息提供给发起 紧急制动的驾驶员辅助系统。这种配置的优点在于通过由两辆车之间的 调制光的方式传递信息，可以避免严重事故，因为车辆之间的安全距离 和紧急制动的快速反应时间得到了保证。
探测由另一辆车发射的调制光的探测器可以是距离传感器，例如光
子混合器件或3D相机。这样的话，只需要为信息传递和测距两者提供一 个传感器。如果例如不提供测距系统，探测器可以是简单的光学探测器， 例如光敏电阻、光电二极管等等。其优点是系统成本可以保持得较低。
根据发明的另一方面，提供一种照明车辆的方法，包括的步骤有 由光源发射的光对车辆周围或车辆内部或两者进行照明，并且利用调制 单元对所述光源的光的发射进行调制，其中发射光以足够高的频率进行 调制以使得光的调制基本不能被人感知。这意味着频率足够高，以使得 光线的闪烁不会被人看到。伴随着调制，光源的可感知亮度会降低，然 而这使得光的频率调制不会被人感知。光的发射可用于分别通过前照灯 和/或尾灯的方式对车辆前方和/或后方区域进行照明，其中前照灯和尾灯 包括发光二极管。光的发射可进一步通过包括发光二极管的车辆内部照 明灯的方式对车辆内部进行照明。这种照明的任何组合都是可行的，只 要光以基本不被人感知的频率进行调制就可以。这种车辆照明方法的优 点是既为车辆提供了照明又提供了光源，而光源可与其他应用例如测距 系统或信息传递系统结合使用。
根据一实施例，该方法可进一步包括由距离传感器的方式探测由光 源射出和由物体反射的调制光的步骤，其中距离传感器产生与物体距离
相关的距离信号。距离信号可随后通过距离处理单元的方式进行处理， 以获得与距离和/或物体位置有关的信息。如果距离传感器包括多个像素， 随后多个物体的距离和/或位置可同时被探测到。与距离和/或物体位置相 关的信息可随后被提供给驾驶员辅助系统以为驾驶员提供帮助。为驾驶 员提供帮助可包括这些步骤，即对车辆减速，启动紧急制动，为驾驶员 提供关于道路上或车辆附近物体的视觉或听觉信息，例如在夜视应用下 在显示系统上高亮显示物体，通过自适应巡航控制系统等等提供对车辆 的自动速度调节。与物体距离和/或位置有关的信息也可提供给乘客保护 系统以控制乘客保护装置的运用。这种乘客保护装置可例如是约束系统 或气囊系统等等。通过由车辆内照灯的方式发射调制光，距离传感器可 探测到车辆的客厢内部的物体的位置和/或距离。如果例如探测到在车辆 客厢的某一个座位上没有乘客，随后在碰撞的情况下在所述位置上将不 会启动气囊。同样，如果仅仅在乘坐位置上探测到一个小物体，例如为 了不伤害婴儿座椅上的小孩，乘客保护系统可以决定不在所述位置展开 气囊。通过提供结合测距系统的客厢内部的调制光，乘客安全性得到了 提高。
根据另一实施例，该方法可进一步包括以下步骤，通过信息处理单 元以这样的方式控制光的调制，以使得发射光依赖于预定信息进行调制 以输送信息。光被调制以发送特定信息的方式需要被例如通过标准预先 确定。某一调制频率可例如与车辆的某一减速度相对应。信息处理单元 接收将被发送的信息并根据标准基于信息对光进行调制。在优选实施例 中，调制的控制是以这样的方式进行的，即当车辆以预定减速度进行制
动时，光以预定频率进行调制。举例来说，光可以5、 10和20MHz进行 调制来用于测距，并且在8MHz调制用于指示车辆的剧烈制动。这种调 制非常简单，并很容易被后一辆车获得，而后车随后可以采取必要的操 作。用于照明车辆的优选实施例中的方法因此具有优点，即紧急制动的 反应时间被减少，从而减少了事故的数量。
根据另一实施例，该方法进一步包括步骤如下，即通过给出光信号 的探测器探测由放置于另一辆车的基本相同的车辆照明系统发射的调制 光，并利用信息处理单元对光信号进行解调，以获得接收的信息。接收 的信息可以进一步被提供给驾驶员辅助系统，其中接收到的信息包括与 车辆速度和/或车辆的速度变化相关的信息，这里的车辆指的是产生被探 测的调制光的车辆。通过在多辆车上提供包括发射调制光的光源和探测 器的这种系统，在这些车辆之间进行信息交换成为可能。在车辆之间交 换与速度和/或速度变化相关的信息是特别有用的，因为这样的话，在这 些车辆中提供的驾驶员辅助系统可以使用该信息来维持与其它车辆之间 的确定距离或者根据其它车辆的车速改变本车车速。此外，如果装备有 这种系统的多辆车依次向后排列行驶，并且如果前车制动，该信息会被 送到下一辆车，所述车辆又会把该信息再送给下一辆车，如此一直向后 传送，直到这一列车辆的最后一辆车接收到该信息为止。由车辆照明系 统发射的光对于不同车辆可以以略微不同的频率进行调制，以阻止信号 的干扰和误解。信息优选在车辆与直接位于其后方的车辆之间传递，其 能确保良好的信息传递，因为在大多数情况下，车辆前方/后方的探测器 分别与其它车辆尾灯/前照灯形式下的光源的视野位于一条直线上。在这 种情况下，可以根据被探测的调制光信号的幅度和探测器位置来判断所 探测到的调制光由哪辆车发出。实施例的特征和发明的各方面可以结合 起来。
通过下文中描述的实施例可以对发明的这些和其他方面有更为清楚 的认识。具体的描述和附图仅用于描述而不用于限定。


图1是照明单元的示意图，其中照明单元包括光源、调制单元和功 率放大器；
图2是照明系统的优选实施例的示意图，照明系统包括距离传感器、 距离处理单元和信息处理单元；
图3是照明车辆方法的实施例的流程图； 图4是照明车辆方法的实施例的流程图5是装备有车辆照明系统的实施例的两辆车的俯视图的示意图。
具体实施例方式
图1显示了车辆照明系统100，其包括调制单元101、光源102和 功率放大器103。光源102和功率放大器103被包含在照明单元104中。 光源102包括发光二极管105。调制单元101也可以是照明单元104的一 部分。照明单元104可被设计和成形成使得它可以包含在车辆的不同位 置来照明车辆。它可以例如形成为前照灯来对基本位于车辆前方的区域 进行照明，或者形成为尾灯对车辆的后方区域进行照明，或是形成为内 部照明灯来对车辆内部进行照明。因此，多个车辆照明系统100可被设 置在一辆车之中。照明系统100可使用的其它用途有雾灯、远光灯、转 向灯、制动灯、倒车灯以及设置在车辆上的其它光源和它们的组合。
调制信号通过调制单元101提供给功率放大器103。调制信号可例 如是20MHz的AC信号的形式，或者任意其它高频的调制信号的形式， 优选为0.1到50MHz的范围之内。功率放大器103通常为光源102的发 光二极管105提供电流和电压，由此发光二极管105主要在可见波长光 谱下发光以照明车辆。在传统的车辆照明系统中，为发光二极管105提 供恒定功率，或者功率以非常低的频率定期打开和关上，例如在转向灯 中。因此传统照明系统的唯一目的是照明车辆，或是为其它车辆提供指 示。利用当前实施例的系统，功率放大器103利用从调制单元101接收 到的调制信号调制供给光源102的功率。因此，由发光二极管105发射 出的光例如在20MHz被调制。这样高频率下的调制不会被人感知。对于 这样的应用而言发光二极管105具有特殊的优势，因为它们可以非常快 地开关。由车辆照明系统100发出的光现在可以服务于多个功能。它还 可以照明车辆周围或内部，并且它可以进一步被其它系统用作光源，例 如需要调制光源的测距系统或信息传递系统。依赖于调制过程，光源102 的亮度可以比不提供调制光的可比光源的亮度要低。这种亮度的下降可 通过使用更多数量的发光二极管105得到补偿。
车辆照明系统IOO可以在不需要作出较大改变的情况下容易地集成 在现代车辆中，这是因为现代车辆通常已经包括发光二极管照明系统。 系统的集成因此花费很小并且几乎不需要附加空间。在越来越多的国家 中，需要永久地打开车辆前照灯和尾灯。这样的话，当车辆在运动时会 始终提供测距或信息传递的调制光。可替代的是，当车辆在运动中并且
车辆照明系统关闭时，可以在光源102中提供附加的红外发光二极管以 为测距和/或信息传递提供调制的红外光。
对于本领域技术人员而言可以清楚地看出图1所示的系统可包括图1 中未示出的其它部件，例如控制调制单元101的系统、为功率放大器103 供应功率的功率源等等。
在图2中，显示的车辆照明系统200包括调制单元201、光源202和 功率放大器203，光源和功率放大器集成在照明单元204中，光源进一步 包括发光二极管205。距离传感器206从调制单元201接收调制信号作为 基准信号。由发光二极管205发射出的调制光照明例如车辆前方区域， 其中它被道路上或道路一侧的物体反射，例如前方的另一车辆或道路旁 边的树。光需要一定量的时间从光源202传播到物体上并回到距离传感 器206。因此，在作为基准信号提供的调制信号与被探测的光的调制之间 存在相移。距离传感器206产生与相移成比例并且因而与光行进距离成 比例的信号。距离传感器206可包括像素阵列和光学器件，这样可以从 距离传感器所针对区域获得图像，而距离信息可从每一像素得到。这样 的距离传感器的例子有瑞士电子与微技术中心(CSEM)提供的固定状态 渡越时间测距相机，或是诸如由PMD技术制造的PMD 3D测距摄像机 (PMD 3D video range camera),或是其它情况。这样的距离传感器几乎 不需要空间，并可安装在车辆的风挡玻璃后方以对准车辆前方的区域， 或是安装在车辆后方以对准车辆后方区域，或是安装在客厢中某个位置 上以探测客厢之内的物体。现代车辆通常已经包括一些相机系统，例如 六个分离的相机。
光的某一调制频率被连接到某一范围，其中从距离传感器可以得到唯 一的距离信号。如果物体离得过远，可能发生更大的相移，导致距离传 感器不能唯一地识别出物体距离。因此，不同的调制频率可用于通过光 源202来调制光的发射，以获得所需的测距范围。对于lMHz的调制， 调制波长是300米，导致150米可用的测距范围。对于16MHz的调制， 范围是9.4米。对于车辆内的使用，调制频率因此可以更高一些，但是对 于车辆周围的照明，优选更低的调制频率。可替代地，光可以同时或可 选地在多个频率下调制。例如在5、 10和20MHz下的调制可用于测距。
系统也可以探测是否另一辆车装备有使用同样类似光调制频率用于测距 的测距系统。在这种情况下，调制频率可以改变。
距离信号由距离传感器206提供给距离处理单元207。距离传感器206 和距离处理单元207可包含在一个模块中。距离处理单元207可对距离 信号进行处理以获得由距离传感器206监控的区域的图像，其随后可以 与同被显示的物体的距离有关的信息一起被显示给车辆驾驶员。因为通 常情况下，车辆形状、光源202和距离传感器206的位置是已知的，反 射调制光的物体与车辆外部周界之间的距离可通过距离处理单元207计 算得出。带有距离信息的图像可在到达100Hz的频率下记录。这使得距 离处理单元207确定车辆与物体之间的相对速度成为可能。这样的信息 可以随后提供给驾驶员辅助系统208。驾驶员辅助系统208可启动对车辆 的减速或紧急制动等等。
与物体的位置和/或距离，特别是客厢中物体的位置和/或距离相关的 信息被提供给乘客保护系统209。在紧急情况例如碰撞的情形下，乘客保 护系统209可随后启动保护装置，例如在乘客位置上约束保护系统或气 囊，而距离处理单元207可为此由提供的距离信号确定乘客的存在。
距离处理单元207可进一步分析由距离传感器206提供的信号以确定 是否需要对调制频率作出调整，例如在不充分的测距范围的情况下或调 制光由另一辆车的测距系统探测得到的情形下。距离处理单元207可随 后通过调制单元201的方式控制发射光的调制。
距离传感器206进一步为信息处理单元210提供信号。另一辆包括基 本相同车辆照明系统的车辆可能在车辆前方行驶，并以其它车辆尾灯发 射的调制光的形式发送信息。该调制光随后也由距离传感器206探测。 可能包括多个像素的简单强度信号被提供给信息处理单元210进行分析。 特定频率下的调制，比方说8MHz，可以与特定信息相对应，例如前方车 辆在猛烈制动。信息处理单元210可随后分析由距离传感器206提供的 信号以确定8MHz的调制频率是否包括在信号中。如果是的话，信息处 理单元210可随后提供前方车辆猛烈制动的信息给驾驶员辅助系统208， 该系统可能采取适当的行动。可替代地，更为复杂的信息可通过发射光 的更为复杂的调制方式由其它车辆接收到，诸如多频率调制或相移调制。这种信息可例如包括其它车辆的速度，或者其它车辆的速度变化有多快。
车辆照明系统200也可将信息传输给其它车辆。信息处理单元210从 状态探测单元211接收与车辆状态相关的信息。这可以是非常简单的信 息，诸如某一事件发生了，比如车辆以预定的减速度制动。然而它也可 以是更为复杂的信息，诸如车辆的速度或车辆的速度变化。信息处理单 元210向调制单元201发送控制信号，而调制单元产生相应的调制信号。 调制信号根据预定义的标准产生，以使得其它车辆的信息传递系统可以 识别和解调接收到的信号。信息处理单元210和距离处理单元207可被 包括在处理模块212之中，该模块可将信息处理单元210与距离处理单 元207的调制控制信号结合起来，并将它们提供给调制单元201。可替代 地，信息处理单元210和距离处理单元207也都提供控制信号给调制单 元201，而调制单元201随后产生带有多个调制频率的调制信号。
车辆照明系统200具有很多优点。只需要一个光源来为车辆提供照明 以及为测距和信息传递提供调制光。同样只需要为测距和信息传递提供 一个距离传感器206。结果是，系统相对紧凑并且成本低。特别是由于现 代车辆已经以发光二极管的形式提供有光源，集成车辆照明系统200的 附加花费被降低。
图3示出了照明车辆的方法的实施例的流程图。在第一步骤301中， 设置调制频率。调制频率可例如由距离处理单元207确定，其将控制信 号提供给调制单元201。预定调制频率下的调制信号随后由调制单元201 产生。在下一步骤302中，调制信号被提供给功率放大器，例如功率放 大器203。功率放大器连接到功率源，例如车辆电池上，并产生预设调制 频率下的高AC电流。电流用于驱动光源，例如发光二极管205。在下一 步骤303中，车辆周围被由光源发射的调制光照明。此外，车辆前方或 后方或侧面或内部的区域也可被照明。调制光随后由物体反射。这样的 物体可以是另一辆车、道路侧边的树、车辆旁的路缘或是车辆内的物体 等等。通常情况下， 一部分调制光被反射回车辆。在下一步骤304中， 反射后的调制光被距离传感器探测得到。如果在车辆中提供有多个发射 调制光的光源，对于这些光源中的每一个都可提供一个距离传感器。距 离传感器可置于车辆前方、车辆后方、车辆侧面和车辆内部。距离传感
器探测反射光并通常也以调制信号的形式提供有基准信号。距离传感器 产生距离信号，其包括由距离传感器的多个像素探测到的光的幅值和相
位信息。物体的距离和/或位置随后在步骤305中计算。距离信号可被估 计，并且距离传感器的视野区域内的物体以及它们与车辆之间的距离可 以被识别。距离和/或位置信息随后在步骤306中提供给驾驶员辅助系统 或是乘客保护系统。如上文所述，这些系统可以根据提供的信息采取必 要的行动。
图4显示了照明车辆方法的另一实施例的流程图。在第一步骤401中， 车辆状态信息例如被状态探测单元211取回。依赖于取回的状态信息， 调制频率在步骤402中确定。调制频率可基于车辆的速度或车辆加速度/ 减速度确定，或者对于特定的情况可以设置预定的调制频率。信息处理 单元208可基于状态探测单元211提供的信息确定出调制频率并可以将 控制信号输送给调制单元201，所述控制信号包括确定的调制频率。调制 单元201随后根据控制信号合成调制信号。在下一步骤403中，调制信 号被提供给功率放大器。功率放大器随后向诸如发光二极管205的光源 提供能量，其在调制信号下被调制。车辆周围随后在步骤404中被调制 光照明。调制光既对车辆周围进行照明，又提供车辆状态信息，根据这 一信息光线被调制。另一车辆中的相应系统可以探测到调制光并取回车 辆状态信息。另一车辆也可以通过调制光提供其状态信息。来自另一车 辆的调制光在下一步骤405中例如通过使用简单的光电探测器或距离传 感器206被探测。由探测调制光的探测器产生的光信号随后在步骤406 中例如通过信息处理单元210被解调，以取回另一车辆发送的状态信息。 在步骤407中，由探测信号取回的信息随后被提供给驾驶员辅助系统。 驾驶员辅助系统可能目前采取必要的行动。如果探测光由前方车辆接收， 并包含前方车辆猛烈制动的信息，驾驶员辅助系统可能随后会例如启动 车辆的制动，或者甚至启动紧急制动，或者其可以给驾驶员警告。因此， 利用图4的方法，提供了对车辆周围或内部的照明以及不同车辆之间的 数据交换。
图5描述了与图2的系统相似的两辆车中的车辆照明系统的使用。 第一辆车500包括两个前照灯501和501、两个尾灯502和502、前方距
离传感器503、后方距离传感器504和信号处理组件505。前照灯501和 尾灯502可都包括带有发光二极管和功率放大器的光源。信号处理组件 505可包括诸如信息处理单元或距离处理单元以及状态探测单元、驾驶员 辅助系统和乘客保护系统组件的组件。第二辆车520类似地具有前照灯 521和521、尾灯522和522、前方传感器523和后方传感器524以及信 号处理组件525。调制单元可包括在信号处理组件505、 520中或是前照 灯/尾灯501、 502; 521、 522中。
两辆车的前照灯和尾灯501、 502; 521、 522分别用于照明车辆前方/ 后方区域。即使在白天也可能出现这样的情况，因为在一些国家已经强 制要求在白天将车灯打开。由前照灯和尾灯发射的光被调制以使得其可 用于测距。由第一辆车的前方、后方或侧面物体反射的光由前方传感器 503或后方传感器504探测，或是对于第二辆车由前方传感器523和后方 传感器524探测。第二辆车520的测距系统可因此通过由前照灯521发 射、被第一辆车500反射并由前方传感器523探测得到的调制光确定距 第一辆车500的距离。为了防止在第一辆车500与第二辆车520之间的 两套测距系统之间的干扰，系统可以使用不同的调制频率。通过使用由 第一辆车500和第二辆车520的前照灯射出的调制光用于测距，第一辆 车可以识别出在它的行驶路线上的危险物体或道路侧面可能的危险，并 将其警告第一辆车的驾驶员或是由第一辆车的驾驶员辅助系统采取适当 的行动，反之，第二辆车可以精确地确定到第一辆车的距离的任意改变， 其中它可以例如通过驾驶员辅助系统自动保持到第一辆车的安全距离。
此外，如果第一辆车猛烈制动，由第一辆车500的前照灯501和尾灯 502射出的光线在预定的频率下进行调制，其与用于测距的调制频率不 同。主要地，由尾灯502射出的调制光由第二辆车520的前方传感器523 探测并分析，其中确定的是预定的调制频率处于探测光中。通过这一方 式，第二辆车520获得第一辆车500猛烈制动的信息。因此，第二辆车 520可以采取必要的行动，诸如将信息发送给启动第二辆车猛烈制动的驾 驶员辅助系统，或是对驾驶员显示警告等等。此外，由第二辆车520发 射的光同样在所述的预定频率下调制，以使得第二辆车后的车辆也可以 获得该信息。这样的话该信息可以由前车传递到一列车的最后一辆。由
于所有车辆都获得了前车在猛烈制动的信息，可以避免严重的后部碰撞。 可以使用相同的调制频率在不同车辆之间传递信息，因为在信息传递相
关的情况下，第一辆车的尾灯502和第二辆车的前方传感器523在同一 视线上。这样的话，前方传感器523将主要探测由前方行驶的第一辆车 的尾灯502发射的光。可能行驶在第一辆车前方的其它车辆的光，将仅 仅以非常低的强度被接收，因此不会对信息传递产生干扰。可替代地， 可以使用不同的频率在不同车辆之间传递信息。同样地，不同的频率可 根据预定的标准用于指示不同的减速度。这样的话，第二辆车520将精 确地得知它需要以多大的强度进行制动以维持到第一辆车500的安全距 离。此外，本发明的实施例可被预想成诸如在车辆之间传递更为复杂的 数据，包括车辆的速度等等，或在转向时调制由指示器发射的光以探测 车辆转向路径上的危险物体或其它物体。
综上所述，本发明的车辆照明系统提供了可以容易地集成在现代传统 车辆上的照明系统，其不需要大量的附加空间并且相当地省钱。它也非 常通用，因为由照明系统发射的光线可用于很大的应用范围。
尽管公开的是发明的特定实施例，在不脱离本发明精神和范围的情况 下可进行各种改变和变型。实施例在所有方面考虑成描述性的，不具有 限制性，在附加的权利要求的含义和等同范围内的各种改变都将被包含 在其中。
权利要求
1、一种车辆照明系统，包括发射光以对车辆周围或车辆内部或两者进行照明的光源，调制所述光源的光的发射的调制单元，其中发射的光以足够高的频率进行调制以使得光的调制基本不会被人感知。
2、 根据权利要求1所述的车辆照明系统，其特征在于，所述光源是 车辆前照灯或车辆尾灯或车辆内部照明灯或其组合，其中每一光源可具 有其自身的和独立的调制。
3、 根据权利要求1所述的车辆照明系统，其特征在于，所述光源包 括车辆前照灯，其具有对基本位于车辆前方的区域进行照明的发光二极 管。
4、 根据权利要求1所述的车辆照明系统，其特征在于，所述光源包 括具有发光二极管的车辆尾灯，其中发光二极管对基本位于车辆后方的 区域进行照明。
5、 根据权利要求l所述的车辆照明系统，其特征在于，所述光源包括在可见波长范围内发射光的多个发光二极管。
6、 根据权利要求1所述的车辆照明系统，其特征在于，所述光源包 括多个红外发光二极管。
7、 根据权利要求1所述的车辆照明系统，其特征在于，进一步包括 功率放大器，其中所述功率放大器从调制单元接收调制信号并且调制光 源的光发射。
8、 根据权利要求l所述的车辆照明系统，其特征在于，发射的光在 0.1MHz到50MHz的范围内的频率下被调制，优选为1MHz到25MHz。
9、 根据权利要求1所述的车辆照明系统，其特征在于，发射的光在 0.1MHz到50MHz范围内的多个频率下被调制，优选为1MHz到25MHz。
10、 根据权利要求1所述的车辆照明系统，其特征在于，进一步包 括车辆测距系统，其具有探测由光源发射并由物体反射的调制光的距离 传感器，其中距离传感器产生与物体的距离有关的距离信号。
11、根据权利要求IO所述的车辆照明系统，其特征在于，进一步包 括接收和处理来自距离传感器的距离信号的距离处理单元，以获得与物 体的距离和/或位置相关的信息。
12、 根据权利要求ll所述的车辆照明系统，其特征在于，进一步包 括驾驶员辅助系统，其由距离处理单元提供有与物体的距离和/或位置有 关的所述信息。
13、 根据权利要求10所述的车辆照明系统，其特征在于，距离传感 器是光子混合器件。
14、 根据权利要求10所述的车辆照明系统，其特征在于，距离传感 器是基于渡越时间法则的3D相机。
15、 根据权利要求1所述的车辆照明系统，其特征在于，进一步包 括车辆信息传递系统，其具有信息处理单元，该单元以依赖于预定信息 对发射的光进行调制的方式对光的调制进行控制以发送信息。
16、 根据权利要求15所述的车辆照明系统，其特征在于，进一步包 括探测调制光并给出光信号的探测器，其中信息处理单元解调光信号以 获得接收的信息。
17、 根据权利要求16所述的车辆照明系统，其特征在于，进一步包 括驾驶员辅助系统，其中至少部分接收的信息被提供给驾驶员辅助系统 以为驾驶员提供帮助。
18、 根据权利要求16所述的车辆照明系统，其特征在于，放置于另 一车辆的基本类似的车辆照明系统被设置成接收发射的调制光并发射由 探测器接收的调制光，由此使得能够在两辆车之间进行信息传递。
19、 根据权利要求15所述的车辆照明系统，其特征在于，还进一步 包括探测车辆的速度和/或车辆的速度变化的状态探测单元，其中发送的 信息包括与车辆的速度和/或车辆的速度变化相关的信息。
20、 根据权利要求15所述的车辆照明系统，其特征在于，进一步包 括状态探测单元，其中当状态探测单元探测到车辆以预定的减速度制动 时，以预定的频率对发射的光进行调制。
21、 根据权利要求16所述的车辆照明系统，其特征在于，探测器为 距离传感器，诸如光子混合器件或3D相机。
22、 根据权利要求16所述的车辆照明系统，其特征在于，探测器是 光电探测器。
23、 照明车辆的方法，包括以下步骤通过光源发射的光对车辆周围或车辆内部或两者进行照明，和 利用调制单元调制所述光源的光的发射，其中发射的光在足够高的 频率下被调制以使得光的调制基本不会被人感知。
24、 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，光的发射分别通过 前照灯和/或尾灯用于对车辆前方和/或后方的区域进行照明，其中前照灯 和尾灯包括发光二极管。
25、 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，光的发射通过包括 发光二极管的车辆内部照明灯用于对车辆内部进行照明。
26、 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括通过距 离传感器探测由光源发射并由物体反射的调制光的步骤，其中距离传感 器产生与物体的距离相关的距离信号。
27、 根据权利要求26所述的方法，其特征在于，进一步包括通过距 离处理单元处理距离信号的步骤，以获得与物体的距离和/或位置有关的"(曰息。
28、 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，进一步包括将与物 体的距离和/或位置有关的信息提供给驾驶员辅助系统的步骤，以为驾驶 员提供帮助。
29、 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，进一步包括将与物 体的距离和/或位置有关的信息提供给乘客保护系统的步骤，以控制乘客 保护装置的使用。
30、 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括通过信 息处理单元以依赖于预定信息对发射的光进行调制的方式对光的调制进 行控制以发送信息的步骤。
31、 根据权利要求30所述的方法，其特征在于，执行调制的控制以 使得当车辆以预定减速度制动时，对光以预定频率进行调制。
32、 根据权利要求30所述的方法，其特征在于，进一步包括通过给 出光信号的探测器探测由放置于另一车辆的基本类似的车辆照明系统所 发射的调制光，并利用信息处理单元对光信号进行解调以获得接收的信 息的步骤。
33、 根据权利要求32所述的方法，其特征在于，进一步包括将接收 的信息提供给驾驶员辅助系统的步骤，其中接收的信息包括与引起被探 测的调制光的车辆的速度和/或速度变化相关的信息。
34、 车辆测距系统，包括光源，其具有在可见波长范围内发光的多个发光二极管，以对车辆 周围或车辆内部或两者进行照明；调制单元，其以足够高的频率对所述光源的光的发射进行调制，以 使得光的调制基本不会被人感知；距离传感器，其探测由光源发射并由物体反射的调制光，并且产生 与物体距离相关的距离信号；以及驾驶员辅助系统，其基于所述距离信号为驾驶员提供帮助。
35、 根据权利要求34所述的车辆测距系统，其特征在于，光源至少 是车辆前照灯、车辆尾灯和车辆内部照明灯中的一个。
36、 车辆的通信系统，包括光源，其具有在可见波长范围内发光的多个发光二极管，以对车辆 周围或车辆内部或两者进行照明；调制单元，其以足够高的频率对所述光源的光的发射进行调制，以 使得光的调制基本不会被人感知；车辆信息传递系统，其具有控制光的调制以使得发射的光依赖于预 定信息被调制以发送信息的信息处理单元；探测器，其探测由另一车辆发射的调制光和给出由信息处理单元解 调的光信号，以获得包括在探测的调制光中的接收的信息；和驾驶员辅助系统，其基于接收的信息为驾驶员提供帮助。
37、 根据权利要求36所述的车辆通信系统，其特征在于，发送的信 息包括与车辆的速度变化相关的信息，并且接收的信息包括与其它车辆 的速度变化相关的信息。
38、 车辆照明系统，包括光源，其具有在可见波长范围内发光的多个发光二极管，以对车辆 周围或车辆内部或两者进行照明；调制单元，其以足够高的频率对所述光源的光的发射进行调制，以 使得光的调制基本不会被人感知；基于渡越时间法则来探测光的光子混合器件或3D相机形式的探测器；基于距离信号确定到物体的距离的测距单元，其中距离信号由所述 探测器响应于对由光源发射和被物体反射的光的探测产生，光在第一频 率下被调制；以及信息传递单元，被配置成发送预定信息，信息传递单元对调制单元 进行控制以使得发射的光依赖于预定信息在与所述第一频率不同的第二 频率下被调制，其中传递单元进一步被设置成响应于探测由另一车辆发 射的调制光，通过解调由所述探测器给出的光信号来接收信息。
全文摘要
一种车辆照明系统，包括发出光以对车辆周围或车辆内部或两者进行照明的光源；调制光源的光的发射的调制单元，其中对发射的光在足够高的频率下进行调制，以使得光的调制基本不会被人感知。
文档编号H04B10/114GK101391587SQ20081017696
公开日2009年3月25日 申请日期2008年8月7日 优先权日2007年8月8日
发明者哈拉尔德·舍普 申请人:哈曼贝克自动系统股份有限公司