CN1815144B - 倒车助理 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车内的系统，其在倒车时对驾驶员进行帮助，该系统包括：至少一个传感器单元，其对机动车后方环境中的物体进行检测；计算单元，与传感器单元连接，用于对所检测到的物体进行处理；作动器单元，与计算单元连接。根据本发明，计算单元产生一个虚拟的行车路径，在该路径内机动车可以不与已检测到的物体产生碰撞而向后运动。作动器单元是由计算单元启动的用于输出触觉提示的转向作动器，该触觉提示通知驾驶员在行车路径内用于倒车的接下来选取的转向方向。

Description

倒车助理
技术领域
本发明涉及一种机动车中的系统，用于在倒车时对驾驶员进行帮助，该系统包括：至少一个传感器单元，用于对机动车后方环境的物体进行检测；计算单元，与传感器单元连接，用于对检测到的物体进行处理；作动器单元，与计算单元连接。
背景技术
WO 98/00730中公开了倒车防碰撞系统。利用超声波传感器或微波传感器检测机动车后面的物体，并确定物体到机动车的距离，这个距离以声音和文字的形式指示给驾驶员。当距离低于预定的阈值时，刹车作动器自动启动，从而使机动车及时地在发生碰撞之前停止。另外还可以通过发动机达到刹车效应。该系统专门用于防止碰撞，也就是说，该系统仅仅在与物体发生碰撞之前进行作用。倒车将由驾驶员独自完成。
发明内容
本发明的目的在于提出一种前述类型的系统，该系统在整个倒车过程中对驾驶员进行帮助。
本发明的目的通过根据权利要求1所述的系统实现。
本发明基于以下认识，倒车对驾驶员提出了如此高要求。例如，在应用外视镜观察机动车的后部环境的反射影像，而这些影像会混淆行车道的左右侧，与之相应地会导致转向错误。相似的情况也会发生在向后转动上身和头部的时候，因为在这种情况下在视向上希望的向左侧的行车运动需要向右侧转动方向盘。因此选择正确的转向方向被认为是主要问题。
根据本发明，为了帮助驾驶员解决这些问题，根据传感器单元所检测的物体生成一个虚拟的行车路径，机动车可以在这个虚拟的行车路径之内不发生碰撞地向后运动。在整个倒车过程中，通过转向作动器给予驾驶员触觉提示，驾驶员接下来应该向哪个方向转动方向盘以使机动车在行车路径内运动。至少一个后面的传感器单元检测机动车后面的优选在几厘米到50米的范围内的物体。
因为在倒车时驾驶员不可避免地用手握住方向盘，使通过触觉的方式实现的转向方向提示始终可靠地提供给驾驶员，而不使驾驶员从他的驾驶任务上分散注意力。驾驶员减少了对正确转向方向的选择，从而他可将注意力完全集中在机动车运动的细微校正上。因此将避免在错误方向上的转向操纵以及接下来在相反方向上的转向，由此使得整个驾驶行为令人放心并减轻了驾驶员的驾驶任务。驾驶舒适度的提高又提高了机动车驾驶的安全性，并由此降低了在倒车中的事故数量。根据本发明的系统在下文中也称为倒车助理。
触觉提示优先以力作用的形式在方向盘上实现，其中力作用可以在选取的转向方向的方向上或者与之相反的方向或者在这两个方向上实现。这种触觉提示可以直观地被驾驶员感知，也就是说，驾驶员将不会因为处理其它常规视觉信息或者声音信息而将注意力从围绕机动车的事件上分散。在需要的转向方向上的方向上的力作用应该小于转向方向的反方向上的力，因为后一个力作为抵御驾驶员可能错误施加的转向力的反向力，而转向方向上的力可轻柔地被驾驶员确认并引导驾驶员，并且不会导致过度转向以及由此导致选择过大转向角，这些将又会需要转向校正。
优选的是，由转向作动器施加的力可选择为小于由驾驶员施加的力，从而使倒车助理可以始终被驾驶员被超驰。
在本发明的设计方案中，触觉提示只有在为保持在行车路径内而需要改变驾驶员的当前选取的转向角度的时候产生。只有当机动车被转向的方向明显地使机动车向着行车路径的边缘方向运动的时候，驾驶员才会感受到帮助力或者说反方向力。在行车路径之内，驾驶员可以自由驾驶。这个方案与例如在行车路径之内沿着最佳路径的机动车导向是不同的，在这种机动车导向中持续地输出给驾驶员触觉提示，驾驶员在一定的情况下可能会感觉提示太频繁或者觉得被打扰了。
优选的是，在倒车的过程中计算单元以恒定的时间间隔更新虚拟的行车路径，从而始终考虑到运动方向的改变以及机动车后面的物体的改变。
为了甚至在较大的转向回转时也可以始终对机动车的周围进行最佳检测，以及可以对行车路径进行快速地调整(跟踪)，在另一个设计方案中，至少一个传感器单元不仅仅检测机动车后部的物体，而且还检测机动车旁边的侧面的物体。
优先地通过近程超声波传感器的辅助，将视频摄像机用作至少一个传感器单元。此时，视频摄像机如人类眼睛那样感测类似的周边区域，而超声波传感器检测那些特别低的和靠近机动车的物体。
在第二实施例中，摄像机图像不仅用于检测物体，同时还用于避免驾驶员的转动。因为在倒车的时候必要的上身转动需要一定的灵活性，但并不是所有人都具备这种灵活程度。基于这个原因，由视频摄像机记录的机动车后部和/或侧面环境的图像与由计算单元计算的虚拟的行车路径的图示进行叠加，并输出到机动车的显示单元中。对于灵活性受限制的驾驶员，显示单元可以设置在驾驶舱区域内，从而无需转动，而其它驾驶员也许更偏爱安装在机动车客舱的侧面或者后面，因为他们感觉倒车时视线区在正前方会很不习惯。
关于接下来选取的转向方向的提示可以附加地利用声音的和/或者视觉的输出单元向机动车驾驶员输出，其中这个设计方案特别适合于与行车路径的图示以及与机动车环境的图示结合。驾驶员坐在一个在向前直行时的常规方向，可以直接地实现转向提示，但在驾驶员向后看时又会存在由于其对与指示的或者告知的“左”或“右”转向方向的混淆所造成的危险。
在其它的设计方案中，计算单元检测到离开行车路径的危险，并向驾驶员输出警告。这尤其在驾驶员通过错误的转向输入而超控倒车助理的情况是非常有益的。因为行车路径被计算为无碰撞的行驶空间，离开行车路径就会对应地有与被检测到的物体产生碰撞的危险。在该种碰撞之前，输出警告音和/或者启动光学指示器例如一个或者多个LED作为警告。
在一个特别的设计方案中，在油门踏板上产生抵制油门踏板的启动的反向力，这样通过油门踏板上的作动器产生警告。借此可以一方面使驾驶员降低车速，另一方面可以使驾驶员通过反向力察觉到危险。这个设计方案提供了与方向盘上的触觉提示同样的优点，不必在机动车内部再附加地安装用于要求驾驶员注意力的信息装置。在倒车期间，油门踏板被不可避免地启动，因此这个油门踏板同时被用作警告装置。警告信息可以同转向方向信息一样直观地被感受到，而不会从驾驶活动中分散注意力。
其他有利的是，当机动车挂入倒车挡的时候，倒车助理被自动启动。无需通过驾驶员的手动启动，进而也无需另外操纵按钮或者操纵过程。
在改进方案中，方向盘的表面设计为触敏式的，当驾驶员的手不在方向盘上的时候，倒车助理自动关闭。这提供了附加的安全性，因为在没有驾驶员的转向力时，在方向盘上的作为触觉提示的力作用会导致不希望的方向盘调节。但是倒车助理仅仅被构思为帮助系统而并非自动作用的系统。
附图说明
以下根据实施例和附图对本发明进行进一步的说明。
具体实施方式
在唯一的附图中示出了机动车倒车助理，其包括计算单元1，以及与该计算单元相连接的视频摄像机2、超声波传感器3、雷达传感器4、可以向与方向盘6连接的转向柱7施加力作用的转向作动器5、可以产生与油门踏板10启动方向9的相反方向上的反向力的油门踏板作动器8、变速箱单元11以及显示器单元12。
变速箱单元11检测机动车挂入倒车挡，传送一个与之相对应的信息13给计算单元1，借此倒车助理被启动。超声波传感器3随后检测到在机动车后部的近区域内的物体14并将其传递给计算单元1。视频摄像机2传送不仅包括视频图像本身而且包括在中距离范围内检测到的物体的图像信息15。利用雷达传感器4，检测到远距离范围的物体16，并传送给计算单元1。通过物体14、15和16计算单元1生成一个虚拟的行车路径，在这个行车路径内，机动车可以无碰撞地运动。这个行车路径17被重叠在视频图像上，在该视频图像上可以看到物体18，并且该视频图像在显示器单元12上显示出来。如行车路径17(Fahrschlauch)的轮廓所示，驾驶员必须接下来向左侧转动方向盘，以绕开物体18。计算单元1相应地启动转向作动器5，使得在转向方向19上产生一个小的导向力，同时在转向方向20上施加一个相对于导向力较大的反向力。如果驾驶员没有按照触觉提示并且继续直线行驶，那么计算单元1就会检测到离开行驶路径17并向着物体18的方向运动的危险，并使油门踏板作动器8在方向9的相反方向上对油门踏板10施加力。

Claims (26)

1.一种机动车内的系统，用于在倒车时对驾驶员进行帮助，该系统包括：至少一个传感器单元(2，3，4)，其检测机动车后方环境中的物体；计算单元(1)，与所述传感器单元(2，3，4)连接，用于对检测到的物体(14，15，16)进行处理；作动器单元，与所述计算单元(1)连接，其特征在于，所述计算单元(1)产生一个虚拟的行车路径(17)，机动车可以在该虚拟的行车路径内向后运动而不会与被检测到的物体(14，15，16)产生碰撞；所述作动器单元是由计算单元(1)启动的转向作动器(5)，用于输出触觉提示，该触觉提示告知驾驶员在所述行车路径(17)内在倒车时的接下来选取的转向方向(19)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述触觉提示以力作用的形式在转向方向(19)上和/或选取的转向方向的相反方向(20)上产生。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述力作用小于驾驶员施加的转向力。
4.根据权利要求1-3中的一项所述的系统，其特征在于，所述触觉提示只有在为保持在行车路径(17)内而需要改变驾驶员实际选取的转向角度的时候产生。
5.根据权利要求1-3中的一项所述的系统，其特征在于，在倒车的过程中所述计算单元(1)以恒定的时间间隔更新行车路径(17)。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，在倒车的过程中所述计算单元(1)以恒定的时间间隔更新行车路径(17)。
7.根据权利要求1-3中的一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个传感器单元(2，3，4)也检测在机动车侧面环境中的物体。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述至少一个传感器单元(2，3，4)也检测在机动车侧面环境中的物体。
9.根据权利要求1-3中的一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个传感器单元是视频摄像机(2)。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述至少一个传感器单元是视频摄像机(2)。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，由所述视频摄像机(2)记录的机动车后部和/或者侧面环境的图像与虚拟行车路径(17)的图示叠加，并在机动车中的显示单元(12)上输出。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，由所述视频摄像机(2)记录的机动车后部和/或者侧面环境的图像与虚拟行车路径(17)的图示叠加，并在机动车中的显示单元(12)上输出。
13.根据权利要求1-3中的一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个传感器单元是超声波传感器(3)。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述至少一个传感器单元是超声波传感器(3)。
15.根据权利要求1-3中的一项所述的系统，其特征在于，所述接下来选取的转向方向(19)的提示附加地利用声音的和/或视觉的输出单元向驾驶员发出。
16.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述接下来选取的转向方向(19)的提示附加地利用声音的和/或视觉的输出单元向驾驶员发出。
17.根据权利要求1-3中的一项所述的系统，其特征在于，所述计算单元(1)检测到离开行车路径(17)的危险，并促使向驾驶员输出警告。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述计算单元(1)检测到离开行车路径(17)的危险，并促使向驾驶员输出警告。
19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，通过在油门踏板(10)上产生抵制油门踏板(10)的启动的反向力，所述警告利用对油门踏板(10)起作用的作动器单元(8)向驾驶员输出。
20.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，通过在油门踏板(10)上产生抵制油门踏板(10)的启动的反向力，所述警告利用对油门踏板(10)起作用的作动器单元(8)向驾驶员输出。
21.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述警告通过声音的和/或视觉的输出单元向驾驶员发出。
22.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述警告通过声音的和/或视觉的输出单元向驾驶员发出。
23.根据权利要求1-3中的一项所述的系统，其特征在于，所述系统在机动车挂入倒车挡的时候自动启动。
24.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述系统在机动车挂入倒车挡的时候自动启动。
25.根据权利要求1-3中的一项所述的系统，其特征在于，方向盘的表面被设计成触敏的，当驾驶员的手不在方向盘上的时候，所述系统自动关闭。
26.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，方向盘的表面被设计成触敏的，当驾驶员的手不在方向盘上的时候，所述系统自动关闭。
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