DE10011263A1 - Objektdetektionssystem - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Objektdetektionssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug (2) vorgeschlagen, bei dem das Objektdetektionssystem (20) mehrere Objektdetektoren und/oder Betriebsmodi aufweist, mit denen unterschiedliche Detektionsreichweiten und/oder Detektionsbereiche erfasst werden. Hierbei ist bevorzugt ein Objektdetektor ein Radarsensor, der in einem ersten Betriebsmodus eine relativ große Detektionsreichweite (21) bei einem relativ kleinen Winkelerfassungsbereich und in einem zweiten Betriebsmodus eine relativ dazu geringe Detektionsreichweite (22) bei einem vergrößerten Winkelerfassungsbereich aufweist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Objektdetektionssystem,
insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des
Hauptanspruchs.
Ein solches System kann beispielsweise im Rahmen einer
adaptiven Fahrgeschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung
eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Eine solche Regelung
kann ohne Eingriff durch den Fahrer eine zuvor eingestellte
Fahrgeschwindigkeit und/oder einen zuvor eingestellten
Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder zu sich in
Fahrtrichtung befindlichen Gegenständen und/oder Objekten
regeln. Dies geschieht unter entsprechender Berücksichtigung
des Umfelds des Kraftfahrzeuges und gegebenenfalls weiterer
Parameter wie beispielsweise den Witterungs- und
Sichtbedingungen. Eine solche Regelung wird auch als
Adaptive-Cruise-Control-System (ACC-System) bezeichnet. Das
ACC-System muß insbesondere mit Blick auf die steigende
Verkehrsdichte der heutigen Zeit flexibel genug sein, um auf
alle Fahrsituationen geeignet zu reagieren. Dies erfordert
wiederum eine entsprechende Objektdetektionssensorik, um in
jeder Fahrsituation die für die Regelung notwendigen
Messdaten zu liefern.
Für sich gesehen sind beispielsweise Sensoren für ein
Autobahnfähiges ACC-System, in der Regel mit Radar- oder
Lidarsensoren, bekannt, die eine Reichweite von ca. 100 bis
150 m mit einem Erfassungswinkel von ca. 10° aufweisen.
Desweiteren sind für sich gesehen auch kurzreichweitige
Abstandssensoren für Parkhilfesysteme bekannt, die
überwiegend mit Ultraschallsensoren ausgerüstet sind.
Aus der DE 196 22 777 A1 ist ein Sensorsystem zur
automatischen relativen Positionsbestimmung zwischen zwei
Objekten bekannt. Das Sensorsystem besteht aus einer
Kombination eines winkelunabhängigen Sensors und eines
winkelabhängigen Sensors. Der nicht winkelauflösende und
somit winkelunabhängige Sensor ist als, ein Sensor
ausgeführt, der über eine Laufzeitmessung den Abstand zu
einem Objekt auswertet. Als mögliche Sensoren werden RADAR-,
LIDAR- oder Ultraschallsensoren vorgeschlagen. Der
winkelabhängige Sensor besteht aus einer geometrischen
Anordnung von optoelektronischen Sendern und Empfängern, die
in Form von Lichtschranken angeordnet sind. Die Sensoren,
die beide einen gemeinsamen Detektionsbereich abdecken, sind
räumlich eng benachbart angeordnet. Um eine relative
Position zu dem Objekt zu bestimmen, wird mittels des
winkelunabhängigen Sensors der Abstand zu dem Objekt und
mittels des winkelauflösenden Sensors der Winkel zu dem
Objekt bestimmt. Auf Basis des Abstands und des Winkels zu
dem Objekt ist die relative Position zu dem Objekt bekannt.
Als Alternative zu der genannten Anordnung von
optoelektronischen Sendern und Empfängern wird eine
Verwendung von zwei Sensoren vorgeschlagen, die gemeinsam
nach dem Triangulationsprinzip den Winkel zu dem Objekt
bestimmen.
Weiterhin ist auch aus der DE 196 16 038 A1 ein
Objektdetektionssystem bekannt, bei dem auch ein optischer
Sender für einen Lichtstrahl mit veränderlichem Sendewinkel
und ein winkelauflösender optischer Empfänger vorhanden
sind. Der ausgesendete Lichtstrahl wird hier derart
moduliert, dass aus der Phasendifferenz des gesendeten und
des empfangenen Lichtstrahls bis zu einer bestimmten
Entfernung auch die Lage des Objekts innerhalb des
Winkelbereichs des ausgesendeten Lichtstrahls ermittelbar
ist.
Bei einem anderen, aus der DE 42 42 700 A1 bekannten
Objektdetektionssystem wird mit einem Mikrowellen-Radar
sensor die Erfassung von, insbesondere auch in einer
größeren Distanz vorausfahrenden, Objekten an einem Fahrzeug
ermöglicht. Auch dieser Radarsensor ist ein Baustein des
oben erwähnten Fahrzeugsicherheitssystems, bei dem ständig
Informationen über den Abstand und die
Relativgeschwindigkeit des Fahrzeuges zu den vorausfahrenden
Fahrzeugen in einem vorgegebenen, allerdings eingeschränkten
Winkelbereich verarbeitet werden.
Ein Objektdetektionssystem, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug, ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise
dadurch weitergebildet, dass das Objektdetektionssystem
mehrere Objektdetektoren und/oder Betriebsmodi aufweist, mit
denen unterschiedliche Detektionsreichweiten und/oder
Detektionsbereiche erfasst werden. Bevorzugt ist ein
Objektdetektor gemäß der Erfindung ein Radarsensor, der in
einem ersten Beriebsmodus eine relativ große
Detektionsreichweite bei einem relativ kleinen
Winkelerfassungsbereich und in einem zweiten Betriebsmodus
oder erweiterten ersten Betriebsmodus eine relativ dazu
geringe Detektionsreichweite bei einem vergrößerten
Winkelerfassungsbereich aufweist.
Mit der Erfindung kann ein vorteilhaftes Sensorkonzept für
das eingangs erwähnte ACC-System realisiert werden, das es
gestattet, die Fahrzeuge vor dem mit dem ACC-System
ausgerüsteten Fahrzeug auf dem eigenen sowie auf dem linken
und rechten benachbarten Fahrstreifen bis zu einer
vorgegebenen maximalen Entfernung vollständig zu erfassen.
Der zweite Betriebsmodus mit der relativ geringen Reichweite
kann hier beispielsweise einen sog. Nahbereich von bis zu
ca. 30 bis 40 m bis zu einem minimalen Kurvenradius von ca.
100 m überdecken.
Das für sich gesehen aus dem eingangs erwähnten Stand der
Technik bekannte Mikrowellen-Fernbereichsradar arbeitet z. B.
in einem Frequenzbereich von 77 GHz und ist zur Erfassung
von Objekten vor dem ACC-Fahrzeug bis zu 150 m geeignet, bei
einem Winkelerfassungsbereich von ca. 10°. Diese
Radarsensoren können so erweitert werden, dass sie in dem
zusätzlichen Betriebsmodus den erweiterten
Winkelerfassungsbereich bei verkürzter Reichweite zur
Erfassung des Nahbereichs ermöglichen. Alternativ dazu
lassen sich diese Radarsensoren auch so ausgestalten, dass
sie standardmäßig im Nahbereich einen erweiterten
Winkelerfassungsbereich aufweisen.
Das erfindungsgemäße Objektdetektionssystem enthält
weiterhin einen sog. Ultra-Nahbereichssensor, der gegenüber
dem zuvor beschriebenen Radarsensor eine nochmals geringere
Detektionsreichweite und einen großen
Winkelerfassungsbereich aufweist. Der zuerst erwähnte
Radarsensor wird somit mit einer Abstandssensorik
kombiniert, die die Objekte unmittelbar vor dem mit dem ACC-
System ausgerüsteten Fahrzeug im sog. Ultranahbereich von
ca. 0 bis 7 m erfassen. Der Ultra-Nahbereichssensor weist
hier eine Breite in der Winkelerfassung auf, die sowohl die
Breite des Fahrzeugs als auch Teile der rechten und linken
Nachbarspur der Fahrbahn abdeckt.
Der Ultra-Nahbereichssensor kann bevorzugt ein an sich aus
dem eingangs erwähnten Stand der Technik bekannter optischer
Sensor, ein Ultraschallsensor sein oder auch ein
Radarsensor, z. B. im 24 GHz Bereich, sein, die
beispielsweise schon als sog. Parkhilfe in Fahrzeugen
Anwendung finden.
Das erfindungsgemäße Objektdetektionssystem kann als
zusätzlichen Objektdetektor auch noch eine Videoeinrichtung
zur sicheren Spurzuordnung und Klassifikation der
detektierten Objekte auf der Fahrbahn enthalten. Eine solche
Videoeinrichtung kann bevorzugt als stereoskopische Kamera
oder als CMOS-Kamera ausgeführt sein.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen
der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der
Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen
Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form
von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung
und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können,
für die hier Schutz beansprucht wird.
Das erfindungsgemäße Objektdetektionssystem wird anhand der
Figur der Zeichnung erläutert, die ein schematisches
Schaubild der Detektionsbereiche eines mit einem ACC-System
ausgerüsteten Fahrzeugs zeigt.
In Fig. 1 ist schematisch eine Skizze mit einer
mehrspurigen Fahrbahn 1 gezeigt, auf der sich ein Fahrzeug 2
befindet, das ein Objektdetektionssystem 20 aufweist,
welches Bestandteil eines eingangs erwähnten ACC-Systems
ist.
Das Objektdetektionssystem 20 enthält einen Radarsensor, der
in einem ersten Betriebsmodus (sog. ACC-Radar) einen relativ
weit reichenden Detektionsbereich 21 von bis ca. 150 m
erfasst, der hier einen Winkelbereich von ca. 8° überdeckt
und damit für ein Geschwindigkeitsregelsystem geeignet ist.
Mit diesem Geschwindigkeitsregelsystem kann dann auch eine
Abstandsregelung des Fahrzeugs 2 zu vorausfahrenden, hier
nicht dargestellten Fahrzeugen realisiert werden. In einem
zweiten Betriebsmodus (sog. Nahbereichsradar) wird ein
zweiter Detektionsbereich 22 erfasst, der bis ca. 30 bis 40 m
reicht und einen Winkelbereich von ca. 35° erfasst.
Weiterhin ist in dem Objektdetektionssystem 20 eine sog.
Ultra-Nahbereichssensorik vorhanden, die bis zu einem
Entfernungsbereich 23 von ca. 7 m reicht und dabei ungefähr
einen Winkelbereich von bis zu 52° erfasst. Zusätzlich ist
am Fahrzeug 2 eine Videoeinrichtung 24 angebracht, die in im
Fahrbahnbereich eine Spurzuordnung und ggf. auch eine
Objektklassifizierung durchführen kann aber nicht zu den
Kernfunktionen des Basissystem gehören muss. Eine solche
Videoeinrichtung kann bevorzugt als stereoskopische Kamera
oder als CMOS-Kamera ausgeführt sein.
Mit dem Objektdetektionssystem 20 nach dem in der Figur
gezeigten Ausführungsbeispiel kann somit ein ACC-System
realisiert werden, das es gestattet, alle Objekte, die sich
vor dem Fahrzeug 2 auf dem eigenen sowie auf dem linken und
rechten benachbarten Fahrstreifen bis zu einer vorgegebenen
maximalen Entfernung befinden, vollständig zu erfassen.
Es ist mit dem erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung
möglich, neben der Abstands- bzw. Geschwindigkeitsregelung
und einer Parkhilfe für das Fahrzeug 2 auch eine
Berücksichtigung der sog. Stehen-und-Fahren-Funktionalität
(Stop & Go) auf der Fahrbahn 1 mit dem
Objektdetektionssystem 20 vorzunehmen. Hiermit ist es
möglich, dass die Geschwindigkeitsregelung zwischen dem
Stillstand und der Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs
erfolgt.
Claims (6)
1. Objektdetektionssystem, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug (2), dadurch gekennzeichnet, dass das
Objektdetektionssystem (20) mehrere Objektdetektoren
und/oder Betriebsmodi aufweist, mit denen unterschiedliche
Detektionsreichweiten und/oder Detektionsbereiche erfasst
werden.
2. Objektdetektionssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Objektdetektor ein Radarsensor ist,
der in einem ersten Beriebsmodus eine relativ große
Detektionsreichweite (21) bei einem relativ kleinen
Winkelerfassungsbereich und in einem zweiten Betriebsmodus
oder einem erweiterten ersten Betriebsmodus eine relativ
dazu geringe Detektionsreichweite (22) bei einem
vergrößerten Winkelerfassungsbereich aufweist.
3. Objektdetektionssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Objektdetektionssystem (20)
weiterhin einen Ultra-Nahbereichssensor enthält, der
gegenüber dem Radarsensor eine geringe Detektionsreichweite
(23) und einen großen Winkelerfassungsbereich aufweist.
4. Objektdetektionssystem nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der Ultra-Nahbereichssensor ein
optischer Sensor, ein Ultraschallsensor oder ein Radarsensor
ist.
5. Objektdetektionssystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Objektdetektionssystem als zusätzlichen Objektdetektor eine
Videoeinrichtung (24) zur Spurerfassung und Klassifikation
der detektierten Objekte enthält.
6. Objektdetektionssystem nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Videoeinrichtung (24) als
stereoskopische Kamera oder als CMOS-Kamera ausgeführt ist.
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