DE19749397A1 - Automobile visibility range and obstacle spacing detection method - Google Patents
Automobile visibility range and obstacle spacing detection methodInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Sichtweitenerkennung mit einem Sichtab standssensor nach Anspruch 1 und auf einen Sichtabstandssensor zur Erfassung des Ab standes von einem Gegenstand und Erfassung der optischen Sichtweite nach Anspruch 7.The invention relates to a method for recognizing visibility with a view level sensor according to claim 1 and a visual distance sensor for detecting the Ab stand of an object and detection of the optical range of vision according to claim 7.
In vielen Kraftfahrzeugen sind heute eine oder mehrere Abstandsmeßvorrichtungen einge baut, die u. a. als Einparkhilfe oder Auffahrwarnsysteme dienen. Diese Abstandsmeßvor richtungen basieren häufig auf der Ermittlung der Laufzeit von Radarsignalen. Ein solches Abstandsmeßsystem wird in einem Fahrzeug zur Messung des Abstandes zwischen dem sich wahlweise bewegenden Fahrzeug und einem in der Bewegungsbahn des Fahrzeuges befindlichen Gegenstand eingesetzt. Das Radarsystem richtet auf den Gegenstand einen Radarstrahl, dessen Reflexionsstrahl von einem Empfänger aufgenommen und in einer Auswerteschaltung verarbeitet wird. Dabei handelt es sich bei den Radarstrahlen meistens um kurze Pulse oder um gepulste Dauerstrichsignale. Letztere finden vorwiegend Anwen dung bei der Bestimmung von Relativgeschwindigkeiten und Abständen.In many motor vehicles, one or more distance measuring devices are installed today builds u. a. serve as parking aid or collision warning systems. This distance measurement Directions are often based on determining the transit time of radar signals. Such one Distance measuring system is used in a vehicle to measure the distance between the optionally moving vehicle and one in the movement path of the vehicle located object used. The radar system is aimed at the object Radar beam, whose reflection beam is picked up by a receiver and in a Evaluation circuit is processed. This is usually the case with the radar beams short pulses or pulsed continuous wave signals. The latter mainly find use when determining relative speeds and distances.
Bei den Abstandssensoren auf der Basis von Radarsignalen wird jedoch nur die tatsächliche Entfernung eines Gegenstandes oder Hindernisses bzw. die Relativgeschwindigkeit zwi schen dem Kraftfahrzeug und dem Gegenstand gemessen. Häufig ist es jedoch auch wün schenswert, die momentanen Sichtverhältnisse bei der Fahrsituation automatisch zu erfas sen und bei der Abstandsmessung mit zu berücksichtigen. Diese Anforderung erfüllen soge nannte Lasersensoren. Die optisch sichtbaren Strahlen dieser Sensoren, die häufig im roten Bereich des sichtbaren Spektrums liegen, die aber auch bis in das nahe Infrarot hineinrei chen können, werden anders als Radarstrahlen von kleinen Partikeln gestreut. Mit anderen Worten, die Gegenstände, an denen Radarstrahlen gestreut werden, sind wegen der größe ren Wellenlänge der Radarstrahlen größer als die Partikel, an denen sichtbares Licht gestreut wird. Da das sichtbare Licht auch an fein dispergierten Wassertröpfchen in der Luft gestreut wird, hat man also bei einem Laserabstandssensor den Vorteil, daß Einschränkun gen der Sichtweite durch Nebel, Regen und Schnee mit diesen Sensoren erfaßt werden können.In the case of distance sensors based on radar signals, however, only the actual one Distance of an object or obstacle or the relative speed between measured the motor vehicle and the object. However, it is often wün It is worthwhile to automatically detect the current visibility in the driving situation and to be taken into account when measuring the distance. So-called called laser sensors. The optically visible rays of these sensors, often in red Range of the visible spectrum, which also extends into the near infrared unlike radar beams are scattered by small particles. With others Words, the objects on which radar beams are scattered are because of the size ren wavelength of the radar beams larger than the particles on which visible light is scattered. Because the visible light can also be seen on finely dispersed water droplets in the air is scattered, you have the advantage with a laser distance sensor that restriction against the field of vision through fog, rain and snow with these sensors can.
Der Nachteil bei den einfachen Lasersensoren liegt darin, daß sie alle einen sehr kleinen Bereich der Umgebung vor dem Kraftfahrzeug abdecken. Daher müssen statt einfacher Lasersensoren Mehrfachlasersensoren eingesetzt werden. Diese senden mehrere Tast strahlen in unterschiedliche Richtungen aus. Durch Erfassung von Fahrzeugparametern wie Querbeschleunigung, Lenkradstellung u. dgl. und ihre Korrelation mit der Richtung der aus gestrahlten Taststrahlen des Mehrfachlasersensors wird nur das Echosignal bei der Abstandsmessung berücksichtigt, das von einem Taststrahl stammt, der auch einen weiter entfernten Abschnitt der Strecke abdeckt.The disadvantage of simple laser sensors is that they are all very small Cover the area around the vehicle. Therefore, instead of simpler Laser sensors Multiple laser sensors are used. These send several keys radiate in different directions. By recording vehicle parameters such as Lateral acceleration, steering wheel position u. Like. And their correlation with the direction of the radiated scanning beams of the multiple laser sensor is only the echo signal at the Distance measurement taken into account, which comes from a probe beam, which also a further covering the distant section of the route.
Ein weiterer Nachteil der Lasersensoren ist, daß relativ große Leistungen der Laser erforder lich sind, um einen größeren Bereich abzutasten, sei es mit mehreren diskreten Strahlen, sei es mit einem stark aufgeweiteten Taststrahl. Hier haben die Radarsensoren den Vorteil, daß sie aufgrund ihres prinzipiell größeren Öffnungswinkels an sich bereits einen größeren Abschnitt der Strecke auch bei Kurvenfahrten abtasten.Another disadvantage of the laser sensors is that the lasers require relatively large powers to scan a larger area, be it with multiple discrete beams it with a wide beam. Here the radar sensors have the advantage that because of their basically larger opening angle, they are already larger Scan the section of the route even when cornering.
Die Erfindung hat daher zum Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem sowohl die Abstandsmessung als auch die Sichtweitenerfassung möglich ist und sowohl Abstand als auch Sichtweite bei der Fahrzeugsteuerung berücksichtigt werden können.The aim of the invention is therefore to provide a method and a device with which Both the distance measurement and the visibility detection is possible and both Distance and visibility can be taken into account when controlling the vehicle.
Dieses Ziel wird mit einem Verfahren zur Fahrzeugsteuerung unter Berücksichtigung einer Sichtweite und eines Abstandes nach Anspruch 1 bzw. einem Sichtabstandssensor nach Anspruch 7 erreicht. Die jeweiligen Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiter entwicklungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Sichtab standssensors.This goal is achieved with a method for vehicle control taking into account a Visibility and a distance according to claim 1 or a visual distance sensor Claim 7 reached. The respective subclaims relate to advantageous further Developments of the method according to the invention and the view according to the invention level sensor.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zur Fahrzeugsteuerung, bei dem sowohl Sichtweite als auch Abstand von einem Gegenstand auf der Fahrbahn des Fahrzeuges, in dem der erfindungsgemäße Sichtabstandssensor eingebaut ist, berücksichtigt werden. Bei dem Verfahren wird wenigstens ein Radarsignalpuls durch einen Radarabstandssensor aus gesendet. In der Regel sind es Pulsfolgen mit einer bestimmten Wiederholrate und einer bestimmten Pulsbreite und -höhe. Die von einem Gegenstand auf der Fahrbahn, insbeson dere einem vorausfahrenden Fahrzeug, aufgrund des Radarsignalpulses rückgestreuten Radarechosignale werden durch den Radarabstandssensor erfaßt und weiter verarbeitet. Dabei wird aus der Laufzeit, d. h. der Zeit zwischen Senden eines Pulses und Empfangen eines Echosignals der Abstand vom Radarabstandssensor zum Gegenstand ermittelt und in ein entsprechendes Abstandssignal umgewandelt, das dann seinerseits in ein Steuersignal zur Steuerung des Fahrzeuges weiterverarbeitet wird. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens ein optischer Signalpuls von einer Laservor richtung ausgesendet wird, die Bestandteil des erfindungsgemäßen Sichtabstandssensors ist. Auch hier kann zwar ein Dauerstrichlaser verwendet werden, dessen Rückreflexionen an Streuteilchen in der Luft gemessen werden. Wie aber weiter unten noch beschrieben werden wird, ist es eine vorteilhafte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Sensors, wenn statt dessen eine geeignet codierte Pulsfolge von Lasersignalen oder Licht blitzen ausgesendet wird. Die von einem Sichthindernis aufgrund des optischen Signalpulses rückgestreuten Laserechosignals werden durch eine Detektorvorrichtung empfangen und vorverarbeitet. Das Laserechosignal oder die Folge von Laserechosignalen wird in einer Vergleichsvorrichtung mit einem Vergleichssignal verglichen, und es wird ein entsprechen des Ausgangssignal durch die Vergleichsvorrichtung ausgegeben. Bei dem Vergleich zweier Signale werden entweder der Signalverlauf oder die Intensität oder die Signalhöhe in Verbindung mit der Laufzeit oder andere Signalparameter zugrundegelegt. Das Vergleichs signal ist dementsprechend in Form seiner Haupteigenschaften wie z. B. der Potenz des führenden Terms eines Zeitpolynoms abgespeichert. Die Koeffizienten der einzelnen Terme des Polynoms können dann aus dem tatsächlich empfangenen Laserechosignal nach der Methode der kleinsten quadratischen Abweichung abgeleitet werden. Weitere abgespei cherte Eigenschaften eines Vergleichssignals können die Abklingkonstante einer Exponen tialfunktion, das Integral einer bestimmten Funktion wie z. B. einer Gaußkurve über einen bestimmten Zeitraum in Abhängigkeit von einer Signallaufzeit und weitere Parameter sein. Außerdem kann das abgespeicherte Vergleichssignal auch eine aus mehreren Funktionen zusammengesetzte Funktion sein. Aus dem Abstandssignal von dem Radarabstandssensor und dem Vergleichssignal von der Vergleichsvorrichtung wird ein entsprechendes Fahr zeugsteuersignal von einer Verarbeitungseinheit ermittelt, das an eine Steuereinheit zur Fahrzeugsteuerung weitergeleitet wird. The method according to the invention is a method for vehicle control in which both Visibility as well as distance from an object on the lane of the vehicle, in that the visual distance sensor according to the invention is installed, are taken into account. At According to the method, at least one radar signal pulse is emitted by a radar distance sensor sent. As a rule, there are pulse sequences with a certain repetition rate and one certain pulse width and height. That of an object on the road, in particular a vehicle in front, backscattered due to the radar signal pulse Radar echo signals are detected by the radar distance sensor and processed further. The term, d. H. the time between sending a pulse and receiving an echo signal, the distance from the radar distance sensor to the object is determined and in a corresponding distance signal converted, which in turn then into a control signal is further processed to control the vehicle. The basis of the invention The object is achieved in that at least one optical signal pulse from a laser direction is sent out, which is part of the visual distance sensor according to the invention is. A continuous wave laser can also be used here, the back reflections of which Scattering particles can be measured in the air. As described below is, it is an advantageous further development of the method and Sensor, if instead a suitably coded pulse train of laser signals or light flash is sent out. The one from a visual obstacle due to the optical signal pulse backscattered laser echo signals are received by a detector device and preprocessed. The laser echo signal or the sequence of laser echo signals is in one Comparison device compared with a comparison signal, and it will correspond of the output signal is output by the comparison device. When comparing two Signals are either the waveform or the intensity or signal level in Connection with the runtime or other signal parameters. The comparison Signal is accordingly in the form of its main properties such as. B. the potency of leading terms of a time polynomial are stored. The coefficients of the individual terms of the polynomial can then from the actually received laser echo signal after the The smallest square deviation method can be derived. More spewed The properties of a comparison signal can be the decay constant of an expon tialfunktion, the integral of a certain function such. B. a Gaussian curve over a certain period depending on a signal runtime and other parameters. In addition, the stored comparison signal can also be one of several functions composite function. From the distance signal from the radar distance sensor and the comparison signal from the comparison device becomes a corresponding drive witness control signal determined by a processing unit, which is sent to a control unit Vehicle control is forwarded.
Handelt es sich wie oben bereits bemerkt um eine codierte Folge von optischen Signalpul sen, die ausgesendet werden, so ist beim Vergleich auch die Abfolge der Laserechosignale zu berücksichtigen. Dies bedeutet im einzelnen, daß in dem rückgestreuten Signal gewisse Frequenzen wieder "auftauchen" müssen, die auch im Sendespektrum auftreten. Dabei kann die Sendefolge durchaus per Zufallsgenerator festgelegt werden und sich in bestimmten Abständen ändern. In diesem Fall muß nur die Sendefolge für einen entsprechenden Zeit raum zwischengespeichert werden, so daß der Vergleich mit einer empfangenen Folge möglich ist. Der Vorteil einer festgelegten oder sich zeitlich ändernden Signalfolge ist, daß bei stärkerem Verkehr mit vielen einander entgegenkommenden Fahrzeugen, die im Extrem fall alle mit einem erfindungsgemäßen Sensor ausgestattet sind, eine gegenseitige Beein flussung der Sensoren in unterschiedlichen Fahrzeugen vermieden wird. Jedes Fahrzeug erkennt nur die selbst ausgesendeten Signalfolgen als gültig an, es kommt zu keiner gegen seitigen Blendung.As already noted above, it is a coded sequence of optical signal pulses sen, which are emitted, so is the sequence of the laser echo signals when comparing to consider. Specifically, this means that certain in the backscattered signal Frequencies have to "reappear" that also occur in the transmission spectrum. It can the broadcast sequence can be determined by random generator and in certain Change intervals. In this case, only the transmission sequence has to be for a corresponding time be cached so that the comparison with a received sequence is possible. The advantage of a fixed or changing signal sequence is that in heavy traffic with many oncoming vehicles, the extreme if all are equipped with a sensor according to the invention, a mutual leg flow of sensors in different vehicles is avoided. Any vehicle only recognizes the self-emitted signal sequences as valid, none comes against sided glare.
Der erfindungsgemäße Sensor ist ein aus Abstandssensor und Sichtweitensensor kombi nierter Sichtabstandssensor zum Erfassen eines Abstandes und einer Sichtweite. Er umfaßt einen Radarabstandssensor zum Erfassen des Abstandes zwischen dem Radarab standssensor und einem Gegenstand auf der Fahrbahn. Außerdem hat er eine Steuereinheit für die Verarbeitung des von einem Gegenstand aufgrund des Signalpulses rückgestreuten Radarechosignals. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Sichtabstandssensor einen Lasersensor mit Laservorrichtung und Detektorvorrichtung zum Erfassen einer optischen Sichtweite aufweist. Dieser Lasersensor arbeitet im Prinzip ähnlich dem Radarabstandssensor und sendet wenigstens einen Laserpuls in einem bestimmten Zeitintervall, das groß gegen die Dauer des Laserpulses ist, aus. Das Laser signal wird zurückgestreut, und der Rückreflex wird von einer Detektorvorrichtung aufgefan gen. Diese speichert das aufgefangene Signal in einem Zwischenspeicher ab, so daß es eine Vergleichsvorrichtung einlesen kann. Diese vergleicht das Laserechosignal oder die Folge von Laserechosignalen mit einem Vergleichssignal oder einer Folge von Vergleichs signalen und gibt ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuereinheit aus. In der Steu ereinheit wird das Abstandssignal vom Radarabstandssensor und das Ausgangssignal von der Vergleichsvorrichtung von einer Verarbeitungseinheit zu einem Fahrzeugsteuersignal aufbereitet, das von der Steuereinheit in Fahrzeugsteuerbefehle umgesetzt wird. The sensor according to the invention is a combination of distance sensor and visual range sensor nated visual distance sensor for detecting a distance and a visual range. It embraces a radar distance sensor for detecting the distance between the radarab level sensor and an object on the road. He also has a control unit for processing the backscattered from an object due to the signal pulse Radar echo signal. The object on which the invention is based is achieved in that the visual distance sensor is a laser sensor with a laser device and a detector device for detecting an optical range of vision. This laser sensor works in principle similar to the radar distance sensor and sends at least one laser pulse in one determined time interval, which is large against the duration of the laser pulse. The laser signal is scattered back and the back reflex is picked up by a detector device gen. This stores the captured signal in a buffer, so that it can read a comparison device. This compares the laser echo signal or the Sequence of laser echo signals with a comparison signal or a sequence of comparison signals and outputs a corresponding output signal to the control unit. In the tax The distance signal from the radar distance sensor and the output signal from the comparison device from a processing unit to a vehicle control signal processed, which is converted by the control unit into vehicle control commands.
Ist der Sichtabstandssensor vorgesehen zur Sichtweitenerkennung mit einer vorgegebenen festen oder zeitlich veränderlichen Pulsfolge, so weist er zusätzlich zu den oben angegebe nen Komponenten einen ersten Logikdiskriminator auf. Dieser dient zum Unterdrücken von Laserechosignalen, deren Pulsfolge von einer vorgegebenen Pulsfolge abweicht. Der Logikdiskriminator kann dabei im einfachsten Fall ein einfaches Bandfilter sein, das nur bestimmte Signalraten passieren läßt. Weitere Möglichkeiten sind Bandfilter, deren Eigen frequenz abstimmbar ist, so daß die Signal- oder Pulsrate, mit der Tastpulse vom Laser ausgesendet werden, zeitlich veränderbar sind. Weitere Möglichkeiten sind dem Fachmann geläufig und brauchen hier nicht näher erläutert zu werden.If the visual distance sensor is provided for recognizing the visual range with a predetermined one fixed or time-varying pulse train, so it points in addition to the above components a first logic discriminator. This is used to suppress Laser echo signals whose pulse sequence deviates from a predetermined pulse sequence. Of the In the simplest case, logic discriminator can be a simple bandpass filter that only lets certain signal rates happen. Other options are band filters, their own frequency is tunable, so that the signal or pulse rate with the pulse pulses from the laser are sent out, can be changed over time. Other possibilities are the expert familiar and need not be explained here in more detail.
Eine Sonderform der erfindungsgemäßen Sichtabstandssensor besteht darin, daß ein zweiter Logikdiskriminator zum Unterdrücken des Abstandssignals vom Radarabstandssen sor vorgesehen ist. Dieser blendet das Radarechosignal vom Abstandssensor aus, wenn ein Vergleichssignal innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls anliegt, d. h. wenn der Sichtabstandssensor erkennt, daß ein Gegenstand plötzlich vor dem Fahrzeug auftaucht, ohne daß der Radarabstandssensor dies gemeldet hat. Dies läßt den Ausfall des Radarab standssensors erkennen und erhöht damit die Sicherheit der Fahrzeugsteuerung.A special form of the visual distance sensor according to the invention is that a second logic discriminator for suppressing the distance signal from the radar distance sor is provided. This hides the radar echo signal from the distance sensor, if one Comparison signal is present within a predetermined time interval, d. H. if the Visual distance sensor detects that an object suddenly appears in front of the vehicle, without the radar distance sensor having reported this. This leaves the failure of the radarab detect the level sensor and thus increase the safety of the vehicle control.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Sichtabstandssensors beschrieben, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.For a better understanding of the invention, an embodiment of the inventive method and the visual distance sensor according to the invention described, reference being made to the drawings.
Fig. 1 zeigt schematisch den Sichtabstandssensor, eingebaut in ein Fahrzeug in der Ansicht von der Seite; Fig. 1 shows schematically the visual distance sensor, installed in a vehicle in the view from the side;
Fig. 2 zeigt den Laserstrahl und das Laserechosignal bei einem Sichthindernis; Fig. 2 shows the laser beam and the laser return signal at a viewing obstacle;
Fig. 3 zeigt den Verlauf des Laserechosignals im Vergleich zu einem erwarteten Signal, das als Vergleichssignal dient; Fig. 3 shows the profile of the laser echo signal in comparison with an expected signal that serves as a comparison signal;
Fig. 4 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Fahrzeugsteuerung mit Sichtabstandssensor; Fig. 4 shows the basic structure of a vehicle control with visual distance sensor;
Fig. 5 zeigt eine mögliche Pulsfolge von Laserpulsen, die das Lasersignal darstellen; Fig. 5 shows a possible pulse sequence of laser pulses, representing the laser signal;
Fig. 6 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 6 shows the sequence of the method according to the invention.
In Fig. 1 ist ein von links nach rechts fahrendes Fahrzeug 1 dargestellt, in dem ein erfin dungsgemäßer Sichtabstandssensor 2 eingebaut ist. Vor dem Fahrzeug 1 befindet sich eine Nebelwand als Sichthindernis 6 und dahinter ein anderes Fahrzeug als Gegenstand 5. Außerdem sind die beiden vom Sichtabstandssensor 2 ausgestrahlten Strahlarten gezeigt, nämlich die Radarstrahlen 3 von einem (nicht gezeigten) Radarabstandssensor 2c, die durch ihre Einhüllende angedeutet sind, und die optisch sichtbaren Laserstrahlen 4 von einer (nicht gezeigten) Laservorrichtung 2a, die als ein einzelner Strahl dargestellt sind. Wie in der Fig. angedeutet durchdringen die Radarstrahlen 3 ohne Beeinträchtigung das Sichthindernis 6, während die optischen Strahlen 4 des Lasers von dem Sichthindernis 6 abgelenkt bzw. absorbiert werden; der Laserstrahl endet im Sichthindernis 6.In Fig. 1 a traveling from left to right the vehicle 1 is shown, in which a dung OF INVENTION proper viewing distance sensor 2 is installed. There is a fog wall in front of the vehicle 1 as a visual obstacle 6 and behind it another vehicle as an object 5 . In addition, the two types of beams emitted by the viewing distance sensor 2 are shown, namely the radar beams 3 from a (not shown) radar distance sensor 2 c, which are indicated by their envelope, and the optically visible laser beams 4 from a (not shown) laser device 2 a, which as a single beam is shown. As indicated in the figure, the radar beams 3 penetrate the visual obstacle 6 without impairment, while the optical rays 4 of the laser are deflected or absorbed by the visual obstacle 6 ; the laser beam ends in the obstruction 6 .
Diese Situation ist für die Laserstrahlen genauer in Fig. 2 dargestellt. Der Sichtabstandssen sor 2 ist vorzugsweise in einem parabolischen Gehäuse eingebaut, so daß die optischen Strahlen, die rückreflektiert werden, mit einem größeren Querschnitt gesammelt werden können. Die von der Laservorrichtung 2a ausgehenden Strahlen 4 treffen auf ein Sichthin dernis 6, von dem sie gestreut werden. In dieser Fig. werden die Laserstrahlen direkt vor der Laservorrichtung 2a aufgeweitet, so daß ein etwas größerer Bereich abgetastet werden kann. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Durch Mehrfachstreuung an den Streu partikeln 7 des Sichthindernisses 6 in Form von Wassertröpfchen in der Luft werden die Laserstrahlen 4 als Laserechosignal 8 zu dem Sichtabstandssensor 2 (unter Abschwächung) zurückgelenkt und dort von einer Detektorvorrichtung 2b aufgefangen. Wie im oberen Teil der Fig. angedeutet kann das teilweise über die Sammelwirkung des Parabolspiegels erfol gen, in dessen Brennpunkt sich die Detektorvorrichtung 2b befindet.This situation is shown in more detail in FIG. 2 for the laser beams. The visual distance sensor 2 is preferably installed in a parabolic housing so that the optical rays that are reflected back can be collected with a larger cross section. The rays 4 emanating from the laser device 2 a strike a visual obstacle 6 from which they are scattered. In this figure, the laser beams are expanded directly in front of the laser device 2 a, so that a somewhat larger area can be scanned. However, this is not absolutely necessary. By multiple scattering on the scattering particles 7 of the obstacle 6 in the form of water droplets in the air, the laser beams 4 are deflected back as a laser echo signal 8 to the viewing distance sensor 2 (with weakening) and collected there by a detector device 2 b. As indicated in the upper part of FIG. SUC gene can partially over the collection efficiency of the parabolic mirror, the detector device 2 is located at the focal point b.
Das von der Detektorvorrichtung 2b aufgezeichnete Laserechosignal 8 ist in Fig. 3 wieder gegeben. Es ist i. a. ein zunächst stark ansteigendes Signal, das dann exponentiell abfällt, da das später ankommende Signal einen längeren Weg zurückgelegt hat und daher die Streuwahrscheinlichkeit steigt. Zum Vergleich ist ein vorher abgespeichertes Vergleichs signal zusätzlich in der Fig. 3 dargestellt. Wie bereits oben beschrieben, werden in dem Vergleichsschritt die "noch fehlenden" Parameter dieser Vergleichskurve aus der Anpassung an die tatsächlich gemessene Kurve ermittelt. Dabei handelt es sich in erster Linie um die Höhe des Vergleichssignals. Mit diesem Verfahren stellt man sicher, daß keine Zufalls signale zu einer Fehlfunktion bei der Sichtweitenerkennung führen; die Zufallssignale müßten schon dieselbe Form wie das erwartete Signal haben. Andererseits hängt die tat sächliche Höhe des Echosignals von der Laufzeit ab, so daß diese nicht von vornherein festgelegt werden kann, sondern "angepaßt" werden muß.The laser echo signal 8 recorded by the detector device 2 b is shown in FIG. 3 again. It is generally a signal that initially rises sharply, which then declines exponentially, since the signal arriving later has traveled a long way and therefore the probability of scattering increases. For comparison, a previously stored comparison signal is also shown in FIG. 3. As already described above, the "still missing" parameters of this comparison curve are determined in the comparison step from the adaptation to the actually measured curve. This is primarily the height of the comparison signal. This procedure ensures that no random signals lead to a malfunction in the visibility detection; the random signals should already have the same form as the expected signal. On the other hand, the actual level of the echo signal depends on the transit time, so that it cannot be determined from the outset, but must be "adjusted".
Der prinzipielle Aufbau einer Fahrzeugsteuerung mit eingebautem erfindungsgemäßem Sichtabstandssensor ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei ist mit 2c der Radarabstandssensor, mit 2a, 2b die Laser- und Detektorvorrichtung und mit 2 der erfindungsgemäße Sichtab standssensor dargestellt. Die Ausgangssignale dieser beiden Sichtabstandssensorkompo nenten 2a und 2b werden von einer Verarbeitungseinheit 10a in der Steuereinheit 10 einge lesen und zu einem Fahrzeugsteuersignal für die Steuereinheit 10 verarbeitet. Die Steuer einheit 10 wandelt dieses Fahrzeugsteuersignal (neben anderen Signalen) in Steuergrößen für z. B. die Bremse 11, die Motorsteuerung 12 und das Getriebe 14 um. Damit ist es dann möglich, eine intelligente Fahrzeugsteuerung zu verwirklichen, die bei der Umsetzung der Fahrerwünsche auch das Verkehrsaufkommen (Abstandssensor) und Umweltbedingungen (Sichtweitenerkennung) mit berücksichtigt.The basic structure of a vehicle control with a built-in viewing distance sensor according to the invention is shown in FIG. 4. 2 c, the radar distance sensor, 2 a, 2 b, the laser and detector device and 2, the visual distance sensor according to the invention are shown. The output signals of these two visual distance sensor components 2 a and 2 b are read by a processing unit 10 a in the control unit 10 and processed into a vehicle control signal for the control unit 10 . The control unit 10 converts this vehicle control signal (among other signals) into control variables for z. B. the brake 11 , the engine control 12 and the transmission 14 around. It is then possible to implement an intelligent vehicle control system that also takes into account the traffic volume (distance sensor) and environmental conditions (visibility detection) when implementing driver requests.
Um eine gegenseitige Störung von gleich ausgerüsteten Fahrzeugen zu verhindern, sollte jedes Fahrzeug seine eigene Folge von Abtastpulsen erzeugen, möglichst als Pseudo zufallsfolge. Ein Abschnitt einer solchen Pseudozufallsfolge ist in Fig. 5 dargestellt. Dabei kann sowohl die Pulsbreite 14 als auch die Lückenbreite 15 der Laserpulse variiert werden, es kann aber auch jeweils nur eine der beiden Größen variiert werden. Dieser Abschnitt kann vom Hersteller des Sichtabstandssensors fest und unveränderbar einprogrammiert sein und sich nach einer gewissen Zahl von Pulsen wiederholen, oder aber die Pulsfolge kann von einem Pseudozufallsgenerator laufend erzeugt werden und sich so nach einer sehr großen Zahl von Pulsen erst wiederholen.In order to prevent mutual interference of vehicles with the same equipment, each vehicle should generate its own sequence of scanning pulses, if possible as a pseudo random sequence. A section of such a pseudorandom sequence is shown in FIG. 5. Both the pulse width 14 and the gap width 15 of the laser pulses can be varied, but only one of the two variables can be varied. This section can be programmed permanently and unchangeably by the manufacturer of the visual distance sensor and can be repeated after a certain number of pulses, or the pulse sequence can be generated continuously by a pseudo-random generator and can therefore only be repeated after a very large number of pulses.
In Fig. 6 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens als Ablaufplan wiedergegeben. Dabei wird zunächst ein Radarsignalpuls ausgesendet (Schritt 16). Wie bereits oben erläu tert, handelt es sich dabei nicht unbedingt um einen einzelnen Puls, sondern es kann eben sogut eine Folge von Pulsen sein. Danach wird das Echosignal vom Radarpuls empfangen und vorverarbeitet (Schritt 17). Aus der Laufzeit des empfangenen Echosignals läßt sich der Abstand von einem Gegenstand ermitteln und als Signal ausgeben (Schritt 18). Das ent sprechende Verfahren wird für die optischen Pulse durchgeführt (Schritt 19, Schritt 20). Anschließend wird das empfangene Signal mit einem Vergleichssignal wie oben beschrieben verglichen, u. a. um auch einen genauen Zeitpunkt zu ermitteln, an dem das empfangenen Signal ansteigt, d. h. um eine kleinste Laufzeit bestimmen zu können (Schritt 21). Das Fahr zeugsteuersignal wird dann aufgrund des Vergleichs- und Abstandssignals ermittelt und an die zentrale Steuereinheit weitergeleitet (Schritt 22).In FIG. 6, the sequence of the method according to the invention is shown as a flow chart. A radar signal pulse is first emitted (step 16). As already explained above, this is not necessarily a single pulse, but it can just as well be a sequence of pulses. The echo signal is then received by the radar pulse and preprocessed (step 17). The distance from an object can be determined from the transit time of the received echo signal and output as a signal (step 18). The corresponding method is carried out for the optical pulses (step 19, step 20). The received signal is then compared with a comparison signal as described above, inter alia in order to determine an exact point in time at which the received signal rises, ie in order to be able to determine the smallest transit time (step 21). The vehicle control signal is then determined on the basis of the comparison and distance signal and forwarded to the central control unit (step 22).
11
Fahrzeug
vehicle
22nd
Sichtabstandssensor
Visual distance sensor
22nd
a Laservorrichtung
a laser device
22nd
b Detektorvorrichtung
b detector device
22nd
c Radarabstandssensor
c Radar range sensor
33rd
Radarstrahl
Radar beam
44th
Laserstrahl
laser beam
55
Gegenstand
object
66
Sichthindernis
Obstruction
77
Streupartikel
Scattering particles
88th
Laserechosignal
Laser echo signal
99
Vergleichssignal
Comparison signal
1010th
Steuereinheit
Control unit
1010th
a Verarbeitungseinheit
a processing unit
1111
Bremse
brake
1212th
Motorsteuerung
Engine control
1313
Getriebe
transmission
1414
Pulsbreite
Pulse width
1515
Lückenbreite
Gap width
1616
Aussenden des Radarsignalpulses
Transmission of the radar signal pulse
1717th
Empfangen des Radarechosignals
Receiving the radar echo signal
1818th
Ausgeben eines Abstandssignals
Output a distance signal
1919th
Aussenden des optischen Lasersignalpulses
Transmission of the optical laser signal pulse
2020th
Empfangen des Laserechosignals
Receive the laser echo signal
2121
Vergleichen des Laserechosignals mit Vergleichssignal
Compare the laser echo signal with the comparison signal
2222
Ausgeben eines von Abstands- und Vergleichssignal abhängigen
Fahrzeugsteuersignals
Outputting a vehicle control signal dependent on the distance and comparison signal
Claims (10)
Aussenden von wenigstens einem Radarsignalpuls durch einen Radarabstandssensor (2c);
Empfangen eines von einem Gegenstand (5) aufgrund des Radarsignalpulses rück gestreuten Radarechosignals durch den Radarabstandssensor (2c);
Ausgeben eines von dem Abstand zum Gegenstand (5) abhängigen Abstandssignals;
gekennzeichnet durch
Aussenden von wenigstens einem optischen Signalpuls durch eine Laservorrichtung (2a);
Empfangen eines von einem Sichthindernis (6) aufgrund des optischen Signalpulses rückgestreuten Laserechosignals (8) durch eine Detektorvorrichtung (2b);
Vergleichen des Laserechosignals (8) mit einem Vergleichssignal (9) und Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals durch eine Vergleichsvorrichtung;
Ausgeben eines von dem Abstand und dem Vergleichssignal abhängigen Fahrzeug steuersignals von einer Verarbeitungseinheit (10a) an eine Steuereinheit (10).1. Method for vehicle control taking into account a visual range and a distance with the steps:
Emitting at least one radar signal pulse by a radar distance sensor ( 2 c);
Receiving a radar echo signal backscattered by an object ( 5 ) due to the radar signal pulse by the radar distance sensor ( 2 c);
Outputting a distance signal dependent on the distance to the object ( 5 );
marked by
Emitting at least one optical signal pulse by a laser device ( 2 a);
Receiving one of a visual obstacle (6) due to the optical signal pulse backscattered laser echo signal (8) by means of a detector device (2 b);
Comparing the laser echo signal ( 8 ) with a comparison signal ( 9 ) and generating a corresponding output signal by means of a comparison device;
Outputting a vehicle control signal dependent on the distance and the comparison signal from a processing unit ( 10 a) to a control unit ( 10 ).
einem Radarabstandssensor (2c) zum Erfassen des Abstandes zwischen dem Radarabstandssensor (2c) und einem Gegenstand (5);
einer Steuereinheit (10) für die Verarbeitung eines von einem Gegenstand (5) aufgrund des Signalpulses rückgestreuten Radarechosignals (8);
gekennzeichnet durch
einen Lasersensor (2) mit Laservorrichtung (2a) und Detektorvorrichtung (2b) zum Erfassen einer optischen Sichtweite;
eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen von aufgrund des optischen Signalpulses rückgestreuten Laserechosignalen (8) mit einem Vergleichssignal (9) und zum Ausge ben eines entsprechenden Ausgangssignals an die Steuereinheit (10);
eine Verarbeitungseinheit (10a) in der Steuereinheit (10) zur Ausgabe eines von dem Abstandssignal des Radarabstandssensors und von dem Vergleichssignal der Ver gleichsvorrichtung abhängigen Fahrzeugsteuersignals an die Steuereinheit.7. Visual distance sensor for detecting a distance and a visual range with:
a radar distance sensor ( 2 c) for detecting the distance between the radar distance sensor ( 2 c) and an object ( 5 );
a control unit ( 10 ) for processing a radar echo signal ( 8 ) backscattered by an object ( 5 ) on the basis of the signal pulse;
marked by
a laser sensor ( 2 ) with laser device ( 2 a) and detector device ( 2 b) for detecting an optical range of vision;
a comparison device for comparing laser echo signals ( 8 ) backscattered on the basis of the optical signal pulse with a comparison signal ( 9 ) and for outputting a corresponding output signal to the control unit ( 10 );
a processing unit ( 10 a) in the control unit ( 10 ) for outputting a vehicle control signal dependent on the distance signal of the radar distance sensor and on the comparison signal of the comparison device to the control unit.
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