DE19749397B4 - Viewing distance sensor - Google Patents

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Abstract

Sichtabstandssensor zum Erfassen eines Abstandes und einer Sichtweite mit: 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); einem Lasersensor (2) mit Laservorrichtung (2a) und Detektorvorrichtung (2b) zum Erfassen einer optischen Sichtweite; einer Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen von aufgrund des optischen Signalpulses rückgestreuten Laserechosignalen (8) mit einem Vergleichssignal (9) und zum Ausgeben eines entsprechenden Ausgangssignals an die Steuereinheit (10); einer Verarbeitungseinheit (10a) in der Steuereinheit (10) zur Ausgabe eines von dem Abstandssignal des Radarabstandssensors und von dem Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung abhängigen Fahrzeugsteuersignals an die Steuereinheit; und einem Logikdiskriminator, welcher das Radarechosignal ausblendet, wenn der Sichtabstandssensor (2) erkennt, dass ein Gegenstand plötzlich vor dem Fahrzeug auftaucht, ohne dass der Radarabstandssensor (2c) dies gemeldet hat, wodurch der Ausfall des Radarabstandsensors (2c) erkannt wird.A sight distance sensor for detecting a distance and a visibility comprising: a radar distance sensor (2c) for detecting the distance between the radar distance sensor (2c) and an object (5); a control unit (10) for processing a radar return signal (8) backscattered by an object (5) on the basis of the signal pulse; a laser sensor (2) having a laser device (2a) and a detector device (2b) for detecting an optical visibility; a comparison device for comparing laser echo signals (8) backscattered on the basis of the optical signal pulse with a comparison signal (9) and outputting a corresponding output signal to the control unit (10); a processing unit (10a) in the control unit (10) for outputting a vehicle control signal dependent on the distance signal of the radar distance sensor and on the output signal of the comparison device to the control unit; and a logic discriminator that fades out the radar echo signal when the viewing distance sensor (2) detects that an object suddenly appears in front of the vehicle without the radar distance sensor (2c) reporting, thereby detecting the failure of the radar distance sensor (2c).

Description

Ein Verfahren zur Sichtweitenerkennung mit einem Sichtabstandssensor und ein Sichtabstandssensor zur Erfassung des Abstandes von einem Gegenstand und Erfassung der optischen Sichtweite werden beschrieben.A method for visibility detection with a viewing distance sensor and a viewing distance sensor for detecting the distance from an object and detecting the optical visibility will be described.

Die DE 42 14 817 A1 offenbart einen Radarsensor, um einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder Hindernis zu erfassen und ein Infrarot-Sichtweitenmesssystem, um eine Sichtweite zu ermitteln.The DE 42 14 817 A1 discloses a radar sensor for sensing a distance to a preceding vehicle or obstacle, and an infrared vision measurement system for detecting a range of visibility.

Die DE 43 01 228 C1 betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Sichtweite. Dazu wird ein Lichtimpuls ausgesandt und eine Musterkurve an ein Rückstreusignal angepasst.The DE 43 01 228 C1 relates to a method for determining a visibility. For this purpose, a light pulse is emitted and adapted a pattern curve to a backscatter signal.

In „Abstandsregelung mit Radar, von F. Ackermann aus Spektrum der Wissenschaft, Juni 1980, Seiten 25 bis 34 wird der Einsatz von Radargeräten beschrieben, um die Einhaltung eines Sicherheitsabstands beim Kolonnenfahren automatisch zu regeln. Das beschriebene System für eine automatische Abstandsregelung umfasst neben einem Radargerät weitere Komponenten, wie z. B. einen Geschwindigkeitsgeber.In "Radar distance control, by F. Ackermann from Spektrum der Wissenschaft, June 1980, pages 25 to 34 describes the use of radar equipment to automatically regulate compliance with a safety distance when driving a convoy. The described system for an automatic distance control comprises in addition to a radar other components such. B. a speed sensor.

Die EP 0 441 555 A2 offenbart ein System zum Erfassen von Objekten mit Hilfe eines Lasers. Dabei werden unerwünschte Signale ausgeblendet, indem das ausgesendete optische Signal kodiert wird.The EP 0 441 555 A2 discloses a system for detecting objects by means of a laser. In this case, unwanted signals are hidden by the emitted optical signal is encoded.

Die EP 0 544 468 A2 beschreibt ein System zur Vermeidung eines Zusammenstoßes, welches mit einem Radar und einem Laser arbeitet.The EP 0 544 468 A2 describes a collision avoidance system using a radar and a laser.

In vielen Kraftfahrzeugen sind heute eine oder mehrere Abstandsmeßvorrichtungen eingebaut, die u. a. als Einparkhilfe oder Auffahrwarnsysteme dienen. Diese Abstandsmeßvorrichtungen 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 Anwendung bei der Bestimmung von Relativgeschwindigkeiten und Abständen.In many vehicles today one or more distance measuring devices are installed, the u. a. serve as parking aid or Auffahrwarnsysteme. These distance measuring devices are often based on the determination of the transit time of radar signals. Such a distance measuring system is used in a vehicle for measuring the distance between the selectively moving vehicle and an object located in the trajectory of the vehicle. The radar system directs a radar beam onto the object whose reflection beam is picked up by a receiver and processed in an evaluation circuit. The radar beams are mostly short pulses or pulsed continuous wave signals. The latter are mainly used in the determination of relative velocities and distances.

Bei den Abstandssensoren auf der Basis von Radarsignalen wird jedoch nur die tatsächliche Entfernung eines Gegenstandes oder Hindernisses bzw. die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Gegenstand gemessen. Häufig ist es jedoch auch wünschenswert, die momentanen Sichtverhältnisse bei der Fahrsituation automatisch zu erfassen und bei der Abstandsmessung mit zu berücksichtigen. Diese Anforderung erfüllen sogenannte Lasersensoren. Die optisch sichtbaren Strahlen dieser Sensoren, die häufig im roten Bereich des sichtbaren Spektrums liegen, die aber auch bis in das nahe Infrarot hineinreichen können, werden anders als Radarstrahlen von kleinen Partikeln gestreut. Mit anderen Worten, die Gegenstände, an denen Radarstrahlen gestreut werden, sind wegen der größeren 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 Einschränkungen der Sichtweite durch Nebel, Regen und Schnee mit diesen Sensoren erfaßt werden können.However, in the distance sensors based on radar signals, only the actual distance of an object or obstacle or the relative speed between the motor vehicle and the object is measured. Often, however, it is also desirable to automatically detect the current visibility in the driving situation and to take into account in the distance measurement with. This requirement is met by so-called laser sensors. The optically visible rays of these sensors, which often lie in the red region of the visible spectrum, but which can also extend into the near infrared, are scattered by small particles, in contrast to radar rays. In other words, the radar scattering objects are larger than the particles on which visible light is scattered because of the larger wavelength of the radar beams. Since the visible light is also scattered on finely dispersed water droplets in the air, so it has the advantage in a laser distance sensor that restrictions on the visibility through fog, rain and snow can be detected with these sensors.

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 Taststrahlen in unterschiedliche Richtungen aus. Durch Erfassung von Fahrzeugparametern wie Querbeschleunigung, Lenkradstellung u. dgl. und ihre Korrelation mit der Richtung der ausgestrahlten 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 with the simple laser sensors is that they all cover a very small area of the environment in front of the motor vehicle. Therefore, instead of simple laser sensors, multiple laser sensors must be used. These send out several probe beams in different directions. By detecting vehicle parameters such as lateral acceleration, steering wheel position u. Like. And their correlation with the direction of the emitted probe beams of the multi-laser sensor only the echo signal is taken into account in the distance measurement, which comes from a scanning beam, which also covers a more distant portion of the route.

Ein weiterer Nachteil der Lasersensoren ist, daß relativ große Leistungen der Laser erforderlich 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 relatively large powers of the lasers are required to scan a larger area, be it with multiple discrete beams, either with a greatly expanded scanning beam. Here, the radar sensors have the advantage that they already scan a larger portion of the route even when cornering because of their principle larger opening angle in itself.

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 invention therefore aims 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 considered in the vehicle control.

Dieses Ziel wird mit einem Sichtabstandssensor nach Anspruch 1 erreicht. Die jeweiligen Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterentwicklungen des erfindungsgemäßen Sichtabstandssensors.This object is achieved with a viewing distance sensor according to claim 1. The respective subclaims relate to advantageous developments of the distance sensor according to the invention.

Beschrieben wird auch 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 ausgesendet. In der Regel sind es Pulsfolgen mit einer bestimmten Wiederholrate und einer bestimmten Pulsbreite und -höhe. Die von einem Gegenstand auf der Fahrbahn, insbesondere 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 Laservorrichtung 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 Verfahrens und Sensors, wenn stattdessen eine geeignet codierte Pulsfolge von Lasersignalen oder Lichtblitzen 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 entsprechendes 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 Vergleichssignal 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 abgespeicherte Eigenschaften eines Vergleichssignals können die Abklingkonstante einer Exponentialfunktion, 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 Fahrzeugsteuersignal von einer Verarbeitungseinheit ermittelt, das an eine Steuereinheit zur Fahrzeugsteuerung weitergeleitet wird. Also described is a method for vehicle control, in which both visibility and distance from an object on the roadway of the vehicle, in which the distance sensor according to the invention is installed, are taken into account. In the method, at least one radar signal pulse is emitted by a radar distance sensor. As a rule, they are pulse sequences with a specific repetition rate and a specific pulse width and height. The radar return signals backscattered by an object on the road, in particular a vehicle ahead, due to the radar signal pulse are detected by the radar distance sensor and further processed. In this case, the distance from the radar distance sensor to the object is determined from the transit time, ie the time between transmission of a pulse and receipt of an echo signal, and converted into a corresponding distance signal, which in turn is further processed into a control signal for controlling the vehicle. The object underlying the invention is achieved in that at least one optical signal pulse is emitted by a laser device which is part of the distance sensor according to the invention. Again, although a continuous wave laser can be used, the back-reflections of scattering particles in the air are measured. But as will be described below, it is an advantageous development of the method and sensor, if instead a suitably coded pulse sequence of laser signals or flashes of light is emitted. The backscattered by a visual obstacle due to the optical signal pulse laser echo signal are received by a detector device and preprocessed. The laser echo signal or the sequence of laser echo signals is compared in a comparison device with a comparison signal, and a corresponding output signal is output by the comparison device. When comparing two signals either the waveform or the intensity or the signal level in conjunction with the term or other signal parameters are used. The comparison signal is accordingly in the form of its main characteristics such. B. the power of the leading term of a time polynomial stored. The coefficients of the individual terms of the polynomial can then be derived from the actually received laser echo signal according to the method of least-square deviation. Further stored properties of a comparison signal, the decay constant of an exponential function, the integral of a particular function such. B. a Gaussian curve over a certain period of time as a function of a signal delay and other parameters. In addition, the stored comparison signal can also be a composite of several functions function. From the distance signal from the radar distance sensor and the comparison signal from the comparison device, a corresponding vehicle control signal is determined by a processing unit, which is forwarded to a control unit for vehicle control.

Handelt es sich wie oben bereits bemerkt um eine codierte Folge von optischen Signalpulsen, 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 Zeitraum 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 Extremfall alle mit einem erfindungsgemäßen Sensor ausgestattet sind, eine gegenseitige Beeinflussung der Sensoren in unterschiedlichen Fahrzeugen vermieden wird. Jedes Fahrzeug erkennt nur die selbst ausgesendeten Signalfolgen als gültig an, es kommt zu keiner gegenseitigen Blendung.If, as already mentioned above, this is an encoded sequence of optical signal pulses which are transmitted, the sequence of the laser echo signals must also be taken into account in the comparison. This means in detail that in the backscattered signal certain frequencies must "reappear", which also occur in the transmission spectrum. The transmission sequence can certainly be determined by random generator and change at certain intervals. In this case, only the transmission sequence for a corresponding period must be buffered, so that the comparison with a received sequence is possible. The advantage of a fixed or time-varying signal sequence is that in heavy traffic with many vehicles approaching each other, which are all equipped with a sensor according to the invention in extreme cases, a mutual influence of the sensors in different vehicles is avoided. Each vehicle recognizes only the self-emitted signal sequences as valid, there is no mutual glare.

Der erfindungsgemäße Sensor ist ein aus Abstandssensor und Sichtweitensensor kombinierter Sichtabstandssensor zum Erfassen eines Abstandes und einer Sichtweite. Er umfaßt einen Radarabstandssensor zum Erfassen des Abstandes zwischen dem Radarabstandssensor 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 Lasersignal wird zurückgestreut, und der Rückreflex wird von einer Detektorvorrichtung aufgefangen. 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 Vergleichssignalen und gibt ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuereinheit aus. In der Steuereinheit 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 view distance sensor combined with a distance sensor and visibility sensor for detecting a distance and a visibility. It comprises a radar distance sensor for detecting the distance between the radar distance sensor and an object on the road. In addition, it has a control unit for processing the radar return signal backscattered from an object due to the signal pulse. The object underlying the invention is achieved in that the viewing distance sensor has a laser sensor with laser device and detector device for detecting an optical visibility. This laser sensor operates in principle similar to the radar distance sensor and transmits at least one laser pulse in a certain time interval, which is large against the duration of the laser pulse from. The laser signal is backscattered and the return reflection is captured by a detector device. This stores the collected 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 control unit, the distance signal from the radar distance sensor and the output signal from the comparison device are processed by a processing unit to a vehicle control signal, which is converted by the control unit into vehicle control commands.

Der erfindungsgemäße Sichtabstandssensor umfasst einen Logikdiskriminator zum Unterdrücken des Abstandssignals vom Radarabstandssensor. 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 Radarabstandssensors erkennen und erhöht damit die Sicherheit der Fahrzeugsteuerung. Ist der Sichtabstandssensor vorgesehen zur Sichtweitenerkennung mit einer vorgegebenen festen oder zeitlich veränderlichen Pulsfolge, so weist er zusätzlich zu den oben angegebenen Komponenten einen weiteren 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 Eigenfrequenz 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. The distance sensor according to the invention comprises a logic discriminator for suppressing the distance signal from the radar distance sensor. This fades out the radar echo signal from the distance sensor when a reference signal within a predetermined time interval is applied, ie when the distance sensor detects that an object suddenly appears in front of the vehicle without the radar distance sensor has reported this. This can detect the failure of the Radarabstandssensors and thus increases the safety of the vehicle control. If the viewing distance sensor is provided for visibility detection with a predetermined fixed or chronologically variable pulse sequence, it has, in addition to the components indicated above, a further logic discriminator. This serves to suppress laser echo signals whose pulse sequence deviates from a predetermined pulse sequence. In the simplest case, the logic discriminator can be a simple bandpass filter which allows only certain signal rates to pass. Further possibilities are band filters whose natural frequency can be tuned so that the signal or pulse rate with which the probe pulses are emitted by the laser can be changed over time. Other possibilities are familiar to the expert and need not be explained in detail here.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden ein Verfahren und ein Sichtabstandssensor beschrieben, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.For a better understanding of the invention, a method and a distance sensor will now be described, with reference to the drawings.

1 zeigt schematisch den Sichtabstandssensor, eingebaut in ein Fahrzeug in der Ansicht von der Seite; 1 schematically shows the viewing distance sensor installed in a vehicle in the view from the side;

2 zeigt den Laserstrahl und das Laserechosignal bei einem Sichthindernis; 2 shows the laser beam and the laser echo signal at a visual obstruction;

3 zeigt den Verlauf des Laserechosignals im Vergleich zu einem erwarteten Signal, das als Vergleichssignal dient; 3 shows the course of the laser echo signal compared to an expected signal, which serves as a comparison signal;

4 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Fahrzeugsteuerung mit Sichtabstandssensor; 4 shows the basic structure of a vehicle control with view distance sensor;

5 zeigt eine mögliche Pulsfolge von Laserpulsen, die das Lasersignal darstellen; 5 shows a possible pulse sequence of laser pulses representing the laser signal;

6 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. 6 shows the sequence of the method according to the invention.

In 1 ist ein von links nach rechts fahrendes Fahrzeug 1 dargestellt, in dem ein erfindungsgemäßer 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 1 is a left-to-right vehicle 1 in which an inventive distance sensor 2 is installed. In front of the vehicle 1 there is a smoke screen as a visual obstacle 6 and behind it another vehicle as an object 5 , In addition, the two are of the distance sensor 2 shown radiated beam types, namely the radar beams 3 from a radar distance sensor (not shown) 2c , which are indicated by their envelope, and the optically visible laser beams 4 from a laser device (not shown) 2a represented as a single ray. As indicated in the figure penetrate the radar beams 3 without obstruction the visual barrier 6 while the optical rays 4 the laser from the visual obstacle 6 be deflected or absorbed; The laser beam ends in the visual obstacle 6 ,

Diese Situation ist für die Laserstrahlen genauer in 2 dargestellt. Der Sichtabstandssensor 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 Sichthindernis 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 Streupartikeln 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 erfolgen, in dessen Brennpunkt sich die Detektorvorrichtung 2b befindet.This situation is more accurate for the laser beams 2 shown. The distance sensor 2 is preferably installed in a parabolic housing so that the optical beams which are reflected back can be collected with a larger cross-section. The from the laser device 2a outgoing rays 4 meet a visual obstacle 6 from which they are strewn. In this figure, the laser beams are directly in front of the laser device 2a expanded, so that a slightly larger area can be scanned. However, this is not essential. By multiple scattering on the scattering particles 7 of visual obstruction 6 in the form of water droplets in the air are the laser beams 4 as a laser echo signal 8th to the view distance sensor 2 (under weakening) and there deflected by a detector device 2 B collected. As indicated in the upper part of the figure, this can be done in part via the collecting action of the parabolic mirror, at the focal point of which the detector device 2 B located.

Das von der Detektorvorrichtung 2b aufgezeichnete Laserechosignal 8 ist in 3 wiedergegeben. 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 Vergleichssignal zusätzlich in der 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 Zufallssignale zu einer Fehlfunktion bei der Sichtweitenerkennung führen; die Zufallssignale müßten schon dieselbe Form wie das erwartete Signal haben. Andererseits hängt die tatsächliche Höhe des Echosignals von der Laufzeit ab, so daß diese nicht von vornherein festgelegt werden kann, sondern „angepaßt” werden muß.That of the detector device 2 B recorded laser echo signal 8th is in 3 played. In general, it is an initially strongly rising signal, which then decays exponentially, because the signal arriving later has traveled a longer distance and therefore the scattering probability increases. For comparison, a previously stored comparison signal is additionally in the 3 shown. As already described above, in the comparison step, the "still missing" parameters of this comparison curve are determined from the adaptation to the actually measured curve. This is primarily the height of the comparison signal. This method ensures that random signals do not cause vision detection malfunction; the random signals should already have the same shape as the expected signal. On the other hand, the actual height of the echo signal depends on the duration, so that it can not be fixed from the outset, but must be "adjusted".

Der prinzipielle Aufbau einer Fahrzeugsteuerung mit eingebautem erfindungsgemäßem Sichtabstandssensor ist in 4 dargestellt. Dabei ist mit 2c der Radarabstandssensor, mit 2a, 2b die Laser- und Detektorvorrichtung und mit 2 der erfindungsgemäße Sichtabstandssensor dargestellt. Die Ausgangssignale dieser beiden Sichtabstandssensorkomponenten 2a und 2b werden von einer Verarbeitungseinheit 10a in der Steuereinheit 10 eingelesen und zu einem Fahrzeugsteuersignal für die Steuereinheit 10 verarbeitet. Die Steuereinheit 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 (Sichtweiten-erkennung) mit berücksichtigt.The basic structure of a vehicle control system with a built-in distance sensor according to the invention is shown in FIG 4 shown. It is with 2c the radar distance sensor, with 2a . 2 B the laser and detector device and with 2 the distance sensor according to the invention shown. The output signals of these two viewing distance sensor components 2a and 2 B be from a processing unit 10a in the control unit 10 read in and to a vehicle control signal for the control unit 10 processed. 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 gearbox 14 around. This makes it possible to realize an intelligent vehicle control, which takes into account the traffic volume (distance sensor) and environmental conditions (visibility detection) when implementing the driver's wishes.

Um eine gegenseitige Störung von gleich ausgerüsteten Fahrzeugen zu verhindern, sollte jedes Fahrzeug seine eigene Folge von Abtastpulsen erzeugen, möglichst als Pseudozufallsfolge. Ein Abschnitt einer solchen Pseudozufallsfolge ist in 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 equipped the same way, each vehicle should generate its own sequence of sampling pulses, possibly as a pseudorandom sequence. A section of such a pseudorandom sequence is in 5 shown. It can both the pulse width 14 as well as the gap width 15 the laser pulses are varied, but it can also be varied only one of the two sizes. This section can be permanently and unchangeably programmed by the manufacturer of the viewing distance sensor and can be repeated after a certain number of pulses, or else the pulse sequence can be generated continuously by a pseudo-random generator and repeat itself after a very large number of pulses.

In 6 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens als Ablaufplan wiedergegeben. Dabei wird zunächst ein Radarsignalpuls ausgesendet (Schritt 16). Wie bereits oben erläutert, handelt es sich dabei nicht unbedingt um einen einzelnen Puls, sondern es kann ebensogut 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 entsprechende 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 Fahrzeugsteuersignal wird dann aufgrund des Vergleichs- und Abstandssignals ermittelt und an die zentrale Steuereinheit weitergeleitet (Schritt 22).In 6 the sequence of the method according to the invention is shown as a flow chart. In this case, a radar signal pulse is first emitted (step 16 ). As already explained above, this is not necessarily a single pulse, but it may just as well be a sequence of pulses. Thereafter, the echo signal is received and preprocessed by the radar pulse (step 17 ). From the duration of the received echo signal, the distance from an object can be determined and output as a signal (step 18 ). The corresponding procedure is performed for the optical pulses (step 19 , Step 20 ). Subsequently, the received signal is compared with a comparison signal as described above, among other things in order to also determine an exact time at which the received signal increases, ie in order to be able to determine a minimum transit time (step 21 ). The vehicle control signal is then determined based on the comparison and distance signal and forwarded to the central control unit (step 22 ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrzeugvehicle
22
SichtabstandssensorViewing distance sensor
2a2a
Laservorrichtunglaser device
2b2 B
Detektorvorrichtungdetecting device
2c2c
RadarabstandssensorRadar distance sensor
33
Radarstrahlradar beam
44
Laserstrahllaser beam
55
Gegenstandobject
66
Sichthindernisobstruction
77
Streupartikelscattering particles
88th
LaserechosignalLaser echo signal
99
Vergleichssignalcomparison signal
1010
Steuereinheitcontrol unit
10a10a
Verarbeitungseinheitprocessing unit
1111
Bremsebrake
1212
Motorsteuerungmotor control
1313
Getriebetransmission
1414
Pulsbreitepulse width
1515
Lückenbreitegap width
1616
Aussenden des RadarsignalpulsesEmitting the radar signal pulse
1717
Empfangen des RadarechosignalsReceiving the radar echo signal
1818
Ausgeben eines AbstandssignalsOutputting a distance signal
1919
Aussenden des optischen LasersignalpulsesEmitting the optical laser signal pulse
2020
Empfangen des LaserechosignalsReceiving the laser echo signal
2121
Vergleichen des Laserechosignals mit VergleichssignalCompare the laser echo signal with the comparison signal
2222
Ausgeben eines von Abstands- und Vergleichssignal abhängigen FahrzeugsteuersignalsOutputting a distance control and comparison signal dependent vehicle control signal

Claims (3)

Sichtabstandssensor zum Erfassen eines Abstandes und einer Sichtweite mit: 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); einem Lasersensor (2) mit Laservorrichtung (2a) und Detektorvorrichtung (2b) zum Erfassen einer optischen Sichtweite; einer Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen von aufgrund des optischen Signalpulses rückgestreuten Laserechosignalen (8) mit einem Vergleichssignal (9) und zum Ausgeben eines entsprechenden Ausgangssignals an die Steuereinheit (10); einer Verarbeitungseinheit (10a) in der Steuereinheit (10) zur Ausgabe eines von dem Abstandssignal des Radarabstandssensors und von dem Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung abhängigen Fahrzeugsteuersignals an die Steuereinheit; und einem Logikdiskriminator, welcher das Radarechosignal ausblendet, wenn der Sichtabstandssensor (2) erkennt, dass ein Gegenstand plötzlich vor dem Fahrzeug auftaucht, ohne dass der Radarabstandssensor (2c) dies gemeldet hat, wodurch der Ausfall des Radarabstandsensors (2c) erkannt wird.A viewing distance sensor for detecting a distance and a visibility with: a radar distance sensor ( 2c ) for detecting the distance between the radar distance sensor ( 2c ) and an object ( 5 ); a control unit ( 10 ) for processing one of an object ( 5 ) due to the signal pulse backscattered radar echo signal ( 8th ); a laser sensor ( 2 ) with laser device ( 2a ) and detector device ( 2 B ) for detecting an optical visibility; a comparison device for comparing laser echo signals backscattered due to the optical signal pulse ( 8th ) with a comparison signal ( 9 ) and for outputting a corresponding output signal to the control unit ( 10 ); a processing unit ( 10a ) in the control unit ( 10 ) for outputting a vehicle control signal dependent on the distance signal of the radar distance sensor and on the output signal of the comparison device to the control unit; and a logic discriminator which fades out the radar echo signal when the distance sensor ( 2 ) detects that an object suddenly appears in front of the vehicle without the radar distance sensor ( 2c ) has reported this, whereby the failure of the radar distance sensor ( 2c ) is recognized. Sichtabstandssensor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Speichervorrichtung zum Abspeichern von Vergleichssignalen (9) in Abhängigkeit von einer Laufzeit.Viewing distance sensor according to claim 1, characterized by a storage device for Storing comparison signals ( 9 ) depending on a duration. Sichtabstandssensor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen weiteren Logikdiskriminator zum Unterdrücken von Laserechosignalen, deren Pulsfolge von einer vorgegebenen Pulsfolge abweicht.Viewing distance sensor according to claim 1 or 2, characterized by a further logic discriminator for suppressing laser echo signals whose pulse sequence deviates from a predetermined pulse sequence.
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