DE4415059A1 - System zur Erfassung des Verkehrsraums vor einem Kraftfahrzeug - Google Patents

System zur Erfassung des Verkehrsraums vor einem Kraftfahrzeug

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Description

Im Straßenverkehr werden in zunehmendem Maße Radarsy­ steme zur Erfassung des Verkehrsraums vor Kraftfahrzeu­ gen eingesetzt, insbesondere zur Detektion von Objekten (Hindernissen, anderen Verkehrsteilnehmern etc.), die sich in der Fahrspur des jeweiligen Kraftfahrzeugs be­ finden. Diese Informationen (Hindernisinformation, Ent­ fernungsinformation, Position) werden von den Radarsy­ stemen unterschiedlich verarbeitet bzw. ausgewertet: bei Systemen zur Abstandswarnung wird der Fahrer über potentielle kritische Situationen informiert, bei Sy­ stemen zur Abstandsregelung oder zur Kollisionsverhin­ derung werden zusätzlich Gas und Bremse gesteuert.
Aufgebaut sind derartige Radarsysteme aus einer Sensor­ einheit mit einem Sendemodul (aus Sendeelement und Sen­ deelektronikeinheit) zur Aufbereitung des Sendesignals, einem Empfangsmodul (aus Empfangselement und Empfangs­ elektronikeinheit) zur Aufbereitung des Empfangssignals und einer oder mehreren Antennen (Sendeantenne, Emp­ fangsantenne) zur Formung von Sendesignal und Empfangs­ signal sowie aus einer Steuereinheit zur Weiterverar­ beitung und Auswertung des Empfangssignals. Die Sensor­ einheit ist an der Fahrzeugvorderseite beispielsweise in der Fahrzeugmitte angebracht. Eine oder mehrere vom Sendemodul abgestrahlte Radarkeulen tasten den Ver­ kehrsraum vor dem Fahrzeug mit einer definierten Keu­ lenbreite ab, wobei das Empfangssignal vom Empfangsmo­ dul detektiert und von der Steuereinheit ausgewertet wird. Die Erfassung von Objekten im Radar-Fernfeld ist aufgrund der verwendeten Strahlbreite der Radarkeule des Sendemoduls lückenlos gewährleistet. Im Nahfeld da­ gegen ist diese Radarkeule eng gebündelt, so daß nur ein kleiner lateraler Bereich vor dem Fahrzeug erfaßt wird - Objekte unmittelbar vor dem Fahrzeug (beispiels­ weise Motorradfahrer, Fahrradfahrer oder versetzte Fahrzeuge innerhalb derselben Fahrspur) werden daher nicht detektiert, obwohl hiermit eine massive Gefähr­ dung verbunden ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein System zur Erfas­ sung des Verkehrsraums vor einem Kraftfahrzeug mit ver­ besserter Nahbereichserkennung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzei­ chen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beim vorgeschlagenen System sind neben einer Steuerein­ heit zwei separate Sensoreinheiten aus Sendemodul, Emp­ fangsmodul und vorzugsweise mindestens einer Vorrich­ tung zur Formung von Sendesignal und Empfangssignal vorgesehen, wobei die beiden Sensoreinheiten beabstan­ det voneinander an unterschiedlichen Positionen der Frontseite des Kraftfahrzeugs angeordnet sind - vor­ zugsweise jeweils im Bereich einer Fahrzeugecke bzw. möglichst weit am seitlichen Rand des Fahrzeugs. Durch geeignete Plazierung der beiden Sensoreinheiten (bei­ spielsweise im Scheinwerferbereich oder im Stoßfänger), durch geeignete Wahl des gegenseitigen Abstands der Sensoreinheiten (die Sendesignale der beiden Sendemodu­ le müssen räumlich getrennt sein), durch die Ausgestal­ tung der Vorrichtung zur Formung des Sendesignals und Empfangssignals - beispielsweise Vorgabe von deren Grö­ ße, Bündelung der Signale -, durch geeignete Dimensio­ nierung der Sendesignale und durch geeignete Auswertung des Empfangssignals werden sowohl im Fernfeld als auch im Nahbereich alle Objekte (Verkehrsteilnehmer oder Hindernisse) erfaßt, die in der Fahrspur des jeweiligen Fahrzeugs liegen. Zusätzlich werden die Objekte im Tot­ raum, d. h. zwischen den Sendesignalen der beiden Sen­ demodule, beim Eintritt in den Sendebereich der Sende­ signale erfaßt und durch geeignete Auswertung mittels Algorithmen der Steuereinheit als vorhanden charakteri­ siert. Hindernisse im Fahrweg des Kraftfahrzeugs werden demzufolge unabhängig von deren Position in jedem Falle erkannt, wodurch vorteilhafterweise der Erfassungsbe­ reich bzw. Erkennungsbereich von Objekten (Verkehrs­ teilnehmer oder Hindernisse in der eigenen Fahrspur werden auch im Nahbereich erkannt) und die Verkehrssi­ cherheit vergrößert wird.
Das System kann in unterschiedlichen Spektralbereichen der elektromagnetischen Strahlung eingesetzt werden, beispielsweise als Radarsystem im Millimeterwellenbe­ reich oder als Lasersystem im Infrarotbereich. Bei Ra­ darsystemen (Verwendung von Millimeterwellen als Sende­ signal) können beispielsweise Puls-Dopplerverfahren (Bestimmung der Entfernung aufgrund der Laufzeitmessung von gepulster Radar-Strahlung) oder FMCW-Verfahren ("frequency modulated continuous wave": Bestimmung der Entfernung aufgrund der Frequenzverschiebung von konti­ nuierlicher Radar-Strahlung) eingesetzt werden; zur Formung des Sendesignals und des Empfangssignals sind bei derartigen Radarsystemen üblicherweise Linsen-An­ tennen gebräuchlich. Die Strahlbreiten der Sendesignale können innerhalb einer Sensoreinheit oder zwischen den beiden Sensoreinheiten unterschiedlich gewählt werden.
Die von der Steuereinheit ausgewerteten und verarbeite­ ten Meßdaten können auf vielfältige Weise verwendet werden:
  • - Erfaßte Objekte können dem Fahrer des Fahrzeugs zur Information oder Warnung optisch oder aku­ stisch in einer geeigneten Anzeige mitgeteilt wer­ den.
  • - Beim Vorhandensein eines Hindernisses unmittelbar vor dem eigenen Fahrzeug und einer entsprechend großen Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann ein Bremseingriff zur Verhinderung von Unfällen durch­ geführt werden.
  • - Bremse und Gas des Fahrzeugs können so gesteuert werden, daß im Stop-and-Go-Verkehr eine selbsttä­ tige Längsregelung des Fahrzeugs vorgenommen wird.
  • - Die Information über eine unvermeidbare Kollision kann zur Ansteuerung eines Airbags oder von son­ stigen Sicherheitseinrichtungen zum Insassenschutz genutzt werden.
  • - Die Daten können auf einem Datenrecorder oder ei­ ner anderen Datenspeichereinheit, beispielsweise einen Unfalldatenschreiber, aufgezeichnet werden.
Weiterhin wird die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels eines Radarsystems beschrieben. Das Kraftfahrzeug 10 weist zwei Radarsen­ soreinheiten 30, 40 auf, die im Abstand a voneinander an der Fahrzeug-Frontseite 11 jeweils in einem der im seitlichen rechten Randbereich 12 bzw. linken Randbe­ reich 13 angeordneten Frontscheinwerfer 14 bzw. 15 integriert sind. Von den beiden Radarsensoreinheiten 30, 40 wird die Radarstrahlung 31, 41 als Millimeter­ wellen der Wellenlänge 3,9 mm (entsprechend einer Sen­ defrequenz von 77 GHz) in Form von Radarkeulen emit­ tiert, und die am Hindernis 20 reflektierte Strahlung detektiert; dieses Empfangssignal wird von einem Steu­ ergerät ausgewertet bzw. weiterverarbeitet, und das Ob­ jekt 20 als vorhanden charakterisiert, wenn das Emp­ fangssignal einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Beispielsweise sind die beiden Radarsensoreinheiten 30, 40 in einem Abstand a von 1,5 m voneinander entfernt angeordnet, wobei Objekte 20 in einer Entfernung d von bis zu 150 m erfaßt und erkannt werden können.

Claims (13)

1. System zur Erfassung des Verkehrsraums vor einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sensor­ einheiten (30, 40) aus Sendemodul und Empfangsmodul vorgesehen sind, und daß die beiden Sensoreinheiten (30, 40) beabstandet voneinander an der Frontseite (11) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet sind.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoreinheiten (30, 40) mindestens in einem derartigen Abstand (a) voneinander angeordnet sind, daß die von den beiden Sendemodulen abgestrahlten Sendesi­ gnale (31, 41) räumlich voneinander getrennt sind.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoreinheiten (30, 40) jeweils in einem seitlichen Randbereich (12, 13) der Frontseite (11) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet sind.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Sensoreinheiten (30, 40) jeweils mindestens eine Vorrichtung zur Formung der Sendesignale (31, 41) und der von den Empfangsmodulen detektierten Empfangssignale aufweisen.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Steuereinheit vorgesehen ist, die das Empfangssignal auswertet bzw. verarbeitet und in Abhängigkeit dieser Verarbeitung unterschiedliche Reaktionen initiiert.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenspeichereinheit vorgesehen ist, in der die ausgewerteten bzw. verarbeiteten Daten der Steuerein­ heit speicherbar sind.
7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinheit beim Überschreiten eines be­ stimmten Schwellwerts des Empfangssignals Objekte (20) als vorhanden bewertet.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, über die die erfaßten Objekte (20) dem Fahrer des Kraftfahrzeugs (10) zur Information oder Warnung optisch oder aku­ stisch mitteilbar sind.
9. System nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Verbindungsleitung von der Steuereinheit zum ABS-Steuergerät des Kraftfahrzeugs (10) vorgesehen ist, über die beim Vorhandensein eines Objektes (20) unmittelbar vor dem eigenen Kraftfahrzeug (10) und ei­ ner entsprechend großen Geschwindigkeit des Kraftfahr­ zeugs (10) ein Bremsvorgang auslösbar ist.
10. System nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsleitung von der Steuereinheit zu anderen Steuergeräten des Kraftfahr­ zeugs (10) vorgesehen ist, über die Bremse und Gas des Kraftfahrzeugs (10) steuerbar sind, so daß im Stop-and- Go-Verkehr eine selbsttätige Längsregelung des Kraft­ fahrzeugs (10) erfolgt.
11. System nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Verbindungsleitung von der Steuereinheit zum Airbag-Steuergerät des Kraftfahrzeugs (10) vorgese­ hen ist, über die bei einer unvermeidbaren Kollision Sicherheitsvorrichtungen zum Insassenschutz aktivierbar sind.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das System als Radarsystem ausge­ bildet ist, und daß das Sendemodul als Sendesignal (31, 41) Millimeterwellen abstrahlt.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheiten (30, 40) jeweils mindestens eine Antenne zur Formung des Sendesignals (31, 41) und des Empfangssignals aufweisen.
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