DE10117516A1

DE10117516A1 - Türraumüberwachungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10117516A1
Application number: DE10117516A
Authority: DE
Inventors: Gerald Busse; Leif C Stange; Carsten Metz; Arne Jacob
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-04-07
Filing date: 2001-04-07
Publication date: 2002-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Türraumüberwachungsvorrichtung sowie eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Türraumüberwachungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug zur Überwachung eines Türschwenkbereiches (106) einer Kraftfahrzeugtüre (100), mit den Türschwenkbereich (106) erfassenden Sensor-Mitteln (200, 201) und mit einer Sensordaten auswertenden Auswerteeinrichtung. Eine sichere Türraumüberwachung wird dadurch erreicht, dass zumindest ein Sensor-Mittel (200, 201) einen eine Türfläche im Wesentlichen abdeckenden Volumenbereich (204) im Wesentlichen vor der Kraftfahrzeugtüre (100) erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Türraumüberwachungsvorrichtung, insbesondere zur Türraumüberwachung von Kraftfahrzeugen, zur Überwachung eines Türschwenkbereiches einer Kraftfahrzeugtüre, mit den Türschwenkbereich erfassenden Sensor-Mitteln und mit einer Sensordaten auswertenden Auswerteeinrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug.

Aus der Druckschrift DE 195 37 619 A1 ist eine Türraumüberwachungsvorrichtung zur Überwachung eines Türschwenkbereichs einer Kraftfahrzeugtüre bekannt. Ein berührungsfrei arbeitender Sensor ist dabei an einem äußeren Türrand angebracht. Dieser überwacht während des Öffnens der Türe den Schwenkbereich der Türe. Für den Fall, daß während des Öffnens ein Gegenstand in einem definierten Abstand zur Türe erkannt wird, löst der Sensor eine Feststellvorrichtung aus. Die Feststellvorrichtung verhindert ein weiteres Verschwenken der Türe.

Problematisch an der bekannten Vorrichtung ist, daß der Sensor nur einen Teil des Türschwenkbereichs erfasst. Der eingesetzte Sensor ist nicht in der Lage, vor dem Öffnen der Türe den Volumenbereich vor der Türe zu erfassen. Die Überwachung mit Hilfe des in der DE 195 37 619 A1 beschriebenen Sensors beschränkt sich auf einen kleinen Teil des Volumenbereichs vor der Türe. Die beschriebenen Sensoren erfassen im wesentlichen eine Ebene senkrecht zur Türfläche, parallel zur Straße. Hindernisse, die diese Ebene nicht schneiden werden nicht erfasst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere und verläßliche Türraumüberwachung bereitzustellen.

Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß eines ersten Gegenstandes der Erfindung dadurch gelöst, daß zumindest ein Sensor-Mittel einen eine Türfläche im wesentlichen abdeckenden Volumenbereich im wesentlichen vor der Kraftfahrzeugtüre erfasst. Bei einem Verschwenken der Kraftfahrzeugtüre muß vermieden werden, daß Hindernisse im Schwenkbereich der Türe liegen, da ansonsten Kollisionen zwischen Türe und Hindernis zu Blech- und Lackschäden führen können. Durch die Überwachung eines Bereichs vor der Fahrzeugtüre können Hindernisse erkannt werden. Dabei ist es wichtig, daß nicht nur ein Teil des vor der Türe liegenden Bereichs erfasst wird, sondern im wesentlichen der gesamte Volumenbereich vor der Kraftfahrzeugtüre. Durch die Ausgestaltung der Sensor-Mittel wird erreicht, daß der vor der Türe liegende Bereich nach Hindernissen abgetastet wird. Hindernisse die mit einem Türrand kollidierten, werden dadurch verläßlich erkannt und eine Kollision der Türe mit einem solchen Hindernis kann vermieden werden. Es ist möglich, daß ein Bereich unmittelbar vor der Türe oder größerer Bereich des Türschwenkbereichs erfasst werden. Im ersten Fall werden Hindernisse erst dann erkannt, wenn sie in unmittelbarer Nähe der Türfläche sind. Im zweiten Fall werden Hindernisse auch schon weiter von der Türe entfernt erkannt.

Meist ist ein Hindernis im Türschwenkbereich dann problematisch, wenn die Türe sich selbsttätig öffnet. Um eine Kollision mit einem Hindernis zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß eine automatische Türschwenkeinrichtung die Kraftfahrzeugtüre öffnet und daß die Auswertevorrichtung bei einem im Türschwenkbereich erkannten Hindernis die automatische Türschwenkeinrichtung beim Öffnen der Kraftfahrzeugtüre unterbricht. Die automatische Türschwenkeinrichtung kann beispielsweise einen hydraulischen oder elektrischen Antrieb aufweisen. Mit Hilfe diese Antriebs wird die Türe geöffnet. Das kann beispielsweise auf ein Signal einer zentralen Türschließanlage geschehen. Durch die Auswertevorrichtung wird ein Hindernis im Türschwenkbereich erkannt und ein weiteres Öffnen der Türe kann unterbunden werden.

Herkömmliche Mikrowellensensoren weisen einen kegelförmig ausgeleuchteten Volumenbereich auf. Wird ein herkömmlicher Mikrowellensensor auf der Türe eines Kraftfahrzeugs montiert, so ergeben sich in der unmittelbaren Umgebung der Türe Bereiche, die nicht vom Sensor ausgeleuchtet sind. Da aber bei der Türraumüberwachung gerade der unmittelbar vor der Türe befindliche Bereich überwacht werden muß, wird vorgeschlagen, daß das zumindest eine Sensor-Mittel im wesentlichen aus zumindest einem planarem Antennenelement gebildet ist, wobei das zumindest eine planare Antennenelement an zumindest einem Vorsprung der Kraftfahrzeugtüre angeordnet ist. Dieser sogenannte Seitensichtradar-Sensor hat den Vorteil, daß der von ihm ausgehende Hauptstrahl fast parallel zur Türebene gerichtet ist. Somit wird der Raum unmittelbar vor der Türe durch den Seitensichtradar-Sensor ausgeleuchtet und Hindernisse in unmittelbarer Nähe der Türe können erkannt werden. Da die Abstrahlrichtung von planaren Antennenelementen hauptsächlich senkrecht zur Antennenfläche stattfindet, ist es vorteilhaft, den Seitensichtradar-Sensor an zumindest einem Vorsprung einer Fahrzeugtüre anzuordnen. Dies kann beispielsweise der Seitenspiegel sein.

In vorteilhafter Weise ist das planare Antennenelement aus zumindest einer Mikrostreifenantenne gebildet. Die Mikrostreifenantenne weist eine geringe Bauhöhe auf und läßt sich somit leicht an Türvorsprüngen, insbesondere am Außenspiegel, anordnen.

Eine Abstrahlung parallel zur Antennenfläche wird dadurch erreicht, daß das zumindest eine Sensor-Mittel im wesentlichen aus zumindest einer planaren Leckwellenantenne gebildet ist, wobei die zumindest eine planare Leckwellenantenne auf der Oberfläche der Kraftfahrzeugtüre angeordnet ist. Eine besonders günstige Abstrahlrichtung in Richtung des Antennenhorizontes ergibt sich vorteilhaft dadurch, daß die zumindest eine planare Leckwellenantenne geschichtete Dielektrika aufweist.

Um den gesamten Türschwenkbereich sicher überwachen zu können, wird vorgeschlagen, daß zumindest drei Antennenelemente zumindest drei die Türflächen im wesentlichen abdeckende Volumenbereiche erfassen, und daß die Hauptrichtkeule der drei Antennenelemente in den jeweilig erfassten Sektor gerichtet sind. Die Türe ist dabei in einzelne Türsektoren unterteilt. Jeder Türsektor besitzt einen bestimmten kritischen Radius, der gerade so groß ist, daß auch die entferntesten Punkte der Türe in dem jeweiligen Sektor noch abgedeckt sind. Da der Raum innerhalb des kritischen Radius auch Räume außerhalb des Türbereichs einschließt, werden unter Umständen auch Objekte erfasst, die außerhalb des Türschwenkbereichs sind. Um möglichst wenige Fehldetektionen zu erhalten, ist die Aufteilung der Türe in zumindest drei Türsektoren von Vorteil.

Eine frontale Überwachung des Türschwenkbereiches wird auch dadurch erreicht, daß das zumindest eine Sensor-Mittel aus zumindest zwei in Reihe geschalteten Antennen gebildet ist, wobei die zumindest zwei Antennen im wesentlichen an der Oberfläche der Kraftfahrzeugtüre angeordnet sind. Bei einem sogenannten Schutzschild- Pulsradarsystem werden Sendeimpulse in eine Leitung gespeist und von mehreren an diese Leitung angekoppelten Antennen nacheinander abgestrahlt. Die Anzahl der Antennen und deren Richtcharakteristik bestimmen die Abdeckung des Überwachungsbereichs. Für eine gleichmäßige Abdeckung des Türschwenkbereichs muß die Anzahl der Antennen und deren Richtcharakteristik aufeinander abgestimmt sein. Eine solche Türraumüberwachungsvorrichtung bietet den Vorteil, daß Echos von Hindernissen an der Auswerteeinrichtung unabhängig von der empfangenden Antenne auflaufen. Eine Ortsauflösung ist nicht möglich, jedoch reicht eine verläßliche Aussage über ein Hindernis im Türschwenkbereich aus.

Um eine möglichst geringe Bauhöhe des Schutzschild-Pulsradarsystems zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß die zumindest zwei in Reihe geschalteten Antennen aus Mikrostreifenantennen gebildet sind. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die zumindest zwei in Reihe geschalteten Antennen aus dielektrischen Filmwellenleitern gebildet sind. Die dielektrischen Filmwellenleiter verringern die Dämpfung entlang des Leitungsstrangs. Sowohl Mikrostreifenantennen als auch Filmwellenleiter können auf die Oberfläche der Türe geklebt sein.

Weiter wird vorgeschlagen, daß die Antennenelemente als Schlitzstrahler in Aussparungen im Türblech angeordnet sind. Die Speiseleitungen der Schlitzstrahler können im Türfutter in Form von koaxial-, hohl- oder dielektrischen Wellenleitern ausgeführt sein.

Um die Überwachung im Türschwenkbereich vor einer Glasscheibe zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, daß die zumindest zwei Antennen auf eine Glasscheibe in der Türe aufgedampft sind. Hierzu eignet sich besonders das Aufdampfen von Indiumzinnoxid.

Ein geringer Realisierungsaufwand bei der Gestaltung der Antennenanordnung ergibt sich dadurch, daß das zumindest eine Sensor-Mittel aus zumindest zwei im wesentlichen orthogonal zueinander sowie zu einer Türfläche ausgerichteten Antennen gebildet ist, daß die zumindest zwei Antennen Richtcharakteristika in orthogonal zueinander liegenden Ebenen aufweisen, daß zumindest eine erste Antenne ein Signal aussendet und daß zumindest eine zu der ersten Antenne orthogonale zweite Antenne das Signal empfängt. Die Richtcharakteristika der beiden Antennen weisen Empfangskeulen in den jeweiligen Ebenen auf. Die Empfangskeulen können innerhalb der Ebene geschwenkt werden. Zur Überwachung des Türschwenkbereiches werden die Sende- und Empfangsantenne gekreuzt eingesetzt, wobei jeweils der Schnittpunkt zwischen einer Sendekeule und einer Empfangskeule ausgewertet wird. Die Richtcharakteristika der Antennen können voreingestellt sein, wodurch der Realisierungsaufwand erheblich verringert wird. (Vorzugsweise werden Radarsignale ausgesendet und empfangen).

Die Auswerteeinrichtung erfasst vorzugsweise die Überlappungsbereiche der Richtcharakteristika der zumindest zwei Antennen und wertet diese aus. Durch eine gezielte Ansteuerung der Sende- und Empfangsantenne können die Sende- und Empfangskeulen der Antennen miteinander kombiniert und gekreuzt werden. Im Überlappungsbereich der Richtkeulen wird der Türschwenkbereich überwacht. Durch ein Kreuzen der Sende- und Empfangskeulen kann der gesamte Volumenbereich vor der Kraftfahrzeugtüre erfasst werden. Dazu wird vorgeschlagen, daß die zumindest zwei Antennen eine zwischen zumindest zwei Richtkeulen umschaltbare Richtcharakteristik aufweisen. Dadurch läßt sich zumindest ein Teil des Türschwenkbereichs überwachen.

Eine weitere Möglichkeit der Türraumüberwachung ergibt sich dadurch, daß das zumindest eine Sensor-Mittel aus zumindest einer aus zwei räumlich getrennten Antennen gebildeten Antennengruppe gebildet ist, daß die zumindest zwei Antennen im wesentlichen an einer Kraftfahrzeugtüre angeordnet sind, daß sich eine Funkwelle über eine Antennengruppe ausbildet. Bei einem sogenannten Transmissions-Sensor wird eine Welle zwischen den beiden Antennen nahe der Türfläche geführt. Die Transmission einer Funkwelle zwischen zwei eine Antennengruppe bildenden Antennen über die leitende Türfläche ähnelt grundsätzlich der terrestrischen Funkübertragung. Im unteren GHz-Bereich breiten sich die Funkwellen entlang der Türoberfläche mit geringer Dämpfung aus. In der Nähe der Türoberfläche befindliche Hindernisse verursachen eine Zusatzdämpfung der Funkwellen. Die Wellenausbreitung der Türoberfläche kann mit Hilfe des Modells der Fresnelzonen verständlich gemacht werden. Ein Großteil der Wellenenergie wird innerhalb des ersten Fresnelellipsoid übertragen. Der Radius r_F des ersten Fresnelellipsoid kann in Abhängigkeit der Koordinate längs der Achse wie folgt angegeben werden:

wobei d_S und d_E die Abstände eines Objekts zum Sender bzw. Empfänger auf der Übertragungsachse d darstellen. Anhand einer Dämpfungsmessung durch die Auswerteeinrichtung können Hindernisse innerhalb des ersten Fresnelellipsoid erkannt werden. Die Empfindlichkeit einer solche Überwachungsvorrichtung nimmt zu den Antennen hin ab. Ein Hindernis wird am besten in der Mitte zwischen den Antennen erkannt.

Um den Türschwenkbereich sicher überwachen zu können, wird vorgeschlagen, daß zumindest drei Antennengruppen den die Türfläche abdeckenden Volumenbereich erfassen. Hierbei werden die drei Antennengruppen so angeordnet, daß eine möglichst vollständige Abdeckung des Türschwenkbereichs durch die zwischen den Antennen der Antennengruppe sich ausbreitenden Funkwellen abgedeckt wird.

Eine bessere Dynamik der Zusatzdämpfung sowie eine geringere Bauhöhe ergibt sich durch den Einsatz von Mikrostreifenleitern, Schlitzstrahlern, Yagi-Uda-Antennen, flachen Leckwellenantennen oder anderen flachen bündelnden Antennen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer zuvor beschriebenen Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist dabei beispielsweise eine automatische Türschließanlage mit einer Zentralverriegelung und einem automatischen Türschwenker auf. Durch die Türraumüberwachungsvorrichtung wird verhindert, daß beim Schwenken der Türe eine Kollision zwischen der Türe und einem Hindernis verursacht wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a, b einen herkömmlichen Türraumüberwachungssensor;

Fig. 2a, b einen Seitensichtradar-Sensor;

Fig. 3 Überwachungssektoren eines Seitensichtradar-Sensors;

Fig. 4 ein Schutzschild-Pulsradarsystem;

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Schutzschild-Pulsradarsystems;

Fig. 6 orthogonal zueinander angeordnete Sende- und Empfangsantennen;

Fig. 7 ein Funkfeld eines Transmissions-Sensors; und

Fig. 8 eine Anordnung von Antennen für einen Transmissions-Sensor.

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Türraumüberwachungsvorrichtung dargestellt. Auf einer Fahrzeugtüre 100 ist ein Sensor 102, wie in Fig. 1a dargestellt, angeordnet. Der Sensor 102 kann als Radarsensor ausgebildet sein. Der durch den Sensor 102 ausgeleuchtete Volumenbereich im Fernfeld ist kegelförmig. Daraus ergibt sich, wie in Fig. 1b zu erkennen ist, unmittelbar vor der Türe 100 ein kritischer Überwachungsbereich 106, der durch den Sensor 102 nicht ausgeleuchtet ist. Der Sensor 102 leuchtet den Überwachungsbereich 104 aus. Der zu überwachende Türbereich soll aber schon unmittelbar an der Tür 100 beginnen und den gesamten Türschwenkbereich erfassen. Mit Antennen auf der Türfläche, die nur senkrecht und kegelförmig abstrahlen, lassen sich also nur kleine Ausschnitte des Türschwenkbereichs erfassen. Für eine vollständige Abdeckung des Türschwenkbereichs müßte die gesamte Türfläche mit Antennen bestückt werden. Das zeigt, daß herkömmliche Sensorsysteme zur Türraumüberwachung nicht geeignet sind.

Der in Fig. 2a, b dargestellte Seitensichtradar-Sensor wird durch an den Türrändern angebrachte Sensor-Mittel 200, 201 gebildet. Diese Sensor-Mittel 200, 201 sind so ausgestaltet, daß sie einen Seitensichtradar-Sensor bilden. Die Richtcharakteristik der Sensoren 200, 201 muß so eingestellt werden, daß der Überwachungsbereich 204, 206 fast parallel zur Türebene gerichtet ist. Für direkt auf der Tür 100 angebrachte Antennen kommen nur planare Ausführungen in Frage. Dies sind beispielsweise Mikrostreifenantennen. Mikrostreifenantennen allerdings strahlen hauptsächlich senkrecht zur Antennenfläche ab. Um eine Abstrahlung in Richtung des Antennenhorizontes zu erreichen, können die Seitensichtradar-Sensoren 200, 201 als planare Leckwellenantennen mit geschichteten Dielektrika ausgebildet sein. Ihre Strahlrichtung weist zumindest teilweise in Richtung des Antennenhorizonts. Günstiger wäre eine Montage von beispielsweise Mikrostreifenantennen an einem Vorsprung am Türrand. Ein solcher Vorsprung kann beispielsweise ein Spiegel an einer Türe 100 sein oder auch ein Vorsprung am Türblech der Türe 100.

Um den Türschwenkbereich möglichst umfassend überwachen zu können, wird dieser, wie in Fig. 3 dargestellt, in mehrere Sektoren 302, 304, 306 um den Seitenspiegel herum eingeteilt. Jeder Sektor 302, 304, 306 besitzt dabei einen Überwachungsbereich 302a, 304a, 306a innerhalb der Türe 100 und einen indifferenten Bereich 302b, 304b, 306b außerhalb der Türe 100. Diese indifferenten Bereiche 302b, 304b, 306b außerhalb der Türe 100 ergeben sich daraus, daß für jeden Sektor 302, 304, 306 ein kritischer Radius, der gerade so groß ist, daß auch der entfernteste Punkt der Türe 100 in dem jeweiligen Sektor 302, 304, 306 noch abgedeckt ist, gefunden werden muß. Detektierte Objekte mit einer Entfernung unterhalb des kritischen Radius lösen einen Alarm aus, der die Türöffnung stoppt. Aber auch Hindernisse in den indifferenten Bereichen 302b, 304b, 306b lösen einen Alarm aus obwohl dies nicht notwendig wäre. Um die indifferenten Bereiche 302b, 304b und 306b möglichst klein zu halten, muß eine feine Sektoreinteilung vorgenommen werden. Dadurch steigt jedoch die Komplexität des Systems. Ein guter Kompromiß zwischen Komplexität und Genauigkeit ergibt sich bei drei Sektoren 302, 304, 306 pro Türe 100.

Eine frontale Überwachung des Türschwenkbereichs setzt eine dichte Belegung der Türfläche mit Antennen voraus. Eine große Anzahl von Antennen läßt sich jedoch schaltungstechnisch nur sehr aufwendig realisieren. Ein erfindungsgemäßes Schutzschild-Pulsradarsystem, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, ermöglicht eine frontale Überwachung des Türschwenkbereichs mit einer geringen Anzahl an Antennen 408. Die Sendeimpulse des Pulsgenerators 404 werden über den Schalter 406, mit einem Trägersignal 402 gekoppelt, in den Speisestrang 407 eingespeist. Entlang des Speisestrangs 407 sind mehrere Antennen 408a, 408b und 408c angeordnet, die jeweils den eingespeisten Sendeimpuls abstrahlen. Radarechos von nahen Objekten gelangen nach ihrer Laufzeit über die Antennen 408 zurück in die Leitung. Der Speisestrang 407 ist an einen Detektor 412, 414 angeschlossen, der die Echolaufzeiten mit einer Verzögerungsleitung 412 und einem Korrelator 414 auswertet. Obwohl ein in den Strang laufender Puls die Antennen 408a, b und c nicht zeitgleich erreicht, sind die Radarechos von allen Antennen 408a, b und c am Leitungsende zeitlich richtig überlagert. Ein Echo eines Hindernisses 410 vor der ersten Antenne 408a erscheint also zur gleichen Zeit am Detektor 412, 414 wie das Echo des gleichen Hindernisses 410 von einer anderen Antenne 408b oder c. Ein über den Speisestrang 407 laufender Puls trifft nach einer Transitzeit am Detektor 412, 414 ein. Dieser Nullpuls ist das erste Signal, das den Detektor 412, 414 erreicht. Echos durch Hindernisse 410 schließen sich dem Nullpuls an und sind um die Echolaufzeit τ_E verzögert. Für eine gleichmäßige Abdeckung unmittelbar vor dem Türblech ist eine große Anzahl Antennen 408a, 408b, 408c ideal. Dies wirkt sich jedoch negativ auf die Leistungsbilanz des Systems aus.

Wie in Fig. 5 dargestellt, weisen die Antennen 408a-d einen 3 dB-Öffnungswinkel Θ_{3 dB} 500 auf. Diese 3 dB-Öffnungswinkel Θ_{3 dB} 500 überlappen sich in einem Überlappungsbereich 502 ab einer Entfernung 510 von den Antennen 408a bis 408d.

Der Abstand 510 zum Überlappungsbereich 502 ist abhängig vom Abstand 508 der Antennen 408a-d zueinander. Große 3 dB-Öffnungswinkel Θ_{3 dB} 500 ergeben einen sehr großen Überlappungsbereich 502. Eine Abschätzung für die Anzahl der benötigten Antennen bei einem Öffnungswinkel Θ_{3 dB} von 60° und einer Überlappung ab 0,1 m (h) vor der Tür ergibt einen Antennenabstand (d) 508 aus

Auf einer Türbreite von ca. 1 m werden somit 8 bis 9 Antennen benötigt. Die Dämpfung a₀ entlang des Speisestrangs (L) 407 ergibt sich für den Nullpuls aus dem Dämpfungsbelag α_L der Leitung 407 und der Anzahl der angeschlossenen Antennen N

a₀ = α_L.L + N.3 dB,

da jede Verzweigung zu einer Antenne eine Dämpfung von 3 dB verursacht. Die Echodämpfung ist das Verhältnis von Sende- zur Empfangsleistung eines. Pulses, der den Weg zu einem Radarziel mit dem Radarquerschnitt σ und zurück zum Radar nimmt. Es gilt

wobei λ die Wellenlänge des Trägersignals und G den Antennengewinn bezeichnet. Die hohe Leistungs-Dämpfung läßt sich durch Einsatz von dielektrischen Filmwellenleitern erheblich reduzieren. Die Antennen 408a-d entlang des Speisestrangs 407 können als dielektrische Filmwellenleiter, als Mikrostreifenleiter oder aber auch als Schlitzstrahler in Aussparungen des Türblechs ausgebildet sein.

Durch die Verwendung einer Sendeantenne 602, die orthogonal zu einer Empfangsantenne 600 angeordnet ist, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, läßt sich der Türschwenkbereich mit voreingestellten Richtkeulen überwachen. Die Sende- und Empfangsantenne 600, 602 weisen Empfangskeulen jeweils in nur einer Ebene 604, 606 senkrecht zur Türfläche sowie zueinander auf. Durch die Korrelation der einzelnen Empfangskeulen in den beiden Ebenen 604, 606 ergeben sich Überlappungen 608, wodurch der gesamte Türbereich erfasst werden kann. Die wirksame Richtcharakteristik entspricht dem räumlichen Produkt der orthogonalen Strahlencharakteristika der Sende- und der Empfangsantennen 600, 602 und ist in beiden Ebenen 604, 606 gebündelt.

Eine weitere Möglichkeit, den Türschwenkbereich zu überwachen, stellt die ungeführte Übertragung von Funkwellen zwischen mehreren Antennen 702, 704, die auf dem Rand der Tür 700 verteilt sind, dar. Die Transmission über die leitende Türfläche ähnelt grundsätzlich der terrestrischen Funkübertragung. Bei Frequenzen im unteren GHz- Bereich läßt sich die Ausbreitung hinsichtlich der Relation Wellenlänge - Strecke vergleichen mit Funkverbindungen im Langwellenbereich auf der Erde. Bei einem entsprechenden Türsensorsystem kann demnach mit nur einer geringen Dämpfung durch die Türkrümmung gerechnet werden. Die Wellenausbreitung läßt sich mit Hilfe des Modells der Fresnelzonen beschreiben. Fresnelzonen sind Rotationsellipsoide um die direkte Achse zwischen Sende- und Empfangsantenne 702, 704. Der Hauptteil der Wellenenergie wird innerhalb des ersten Fresnelellipsoides 706 übertragen. Ein solches Fresnelellipsoid 706 ist in Fig. 7 dargestellt. Der Radius r_F 708 des ersten Fresnelellipsoides 706 ergibt sich aus

wobei d_S 710 und d_E 712 die Abstände zum Sender 704 bzw. zum Empfänger 702 auf ihrer Achse 714 bezeichnen. Hindernisse innerhalb des ersten Fresnelellipsoides 706 verursachen eine Übertragungsdämpfung, die sicher durch den Empfänger 702 erkannt werden kann. Die Empfindlichkeit wird zu den Türrändern bzw. zum Sender 704 und Empfänger 702 schwächer. Ein Hindernis muß hier näher an die Tür 700 herangebracht werden, um eine bestimmte Zusatzdämpfung erreichen zu können. Eine bessere Dynamik ergibt sich durch den Einsatz von aufeinander ausgerichteten Antennen 702, 704, deren Hauptstrahlrichtung im wesentlichen auf den Türschwenkbereich begrenzt ist.

Wie in Fig. 8 dargestellt, wird der Türschwenkbereich vollständig durch eine Anordnung von Antennen 802, 804, 806, 808 und 810 überwacht. Zwischen jeweils zwei Antennenpaaren 802-810 wird eine Welle in freier Transmission geführt. Tauchen Hindernisse entlang der Wellenausbreitung zwischen den Antennen 802 bis 810 auf, werden diese durch Dämpfungen der Empfangsleistung erkannt. Als Antennen bieten sich kleine Gruppen von Mikrostreifenantennen und Schlitzstrahlen im Türblech 100 an. Weiterhin ist die Verwendung von Yagi-Uda-Antennen in Mikrostreifentechnik oder flacher Leckwellenantennen möglich. Die Richtcharakteristik der Antennen 802-810 sollte im Azimut (in der Türebene) und in der dazu senkrechten Elevationsebene so eingeschränkt werden, daß Abstrahlungen nur in den Türschwenkbereich hinein stattfinden. Bodenreflektionen sollten vermieden werden.

Durch die Verwendung der beschriebenen Sensoren läßt sich eine Kollision zwischen der Türe und einem im Türschwenkbereich befindlichen Hindernis bei einer automatischen Öffnung der Türe verhindern. Durch die Kombination von Schutzschildsensoren, wie beispielsweise den Transmissionssensoren und den Wanderpulssensoren, mit Seitensichtradarsensoren und Sende-/Empfangs-Kreuz-Sensoren läßt: sich die Genauigkeit der Vorrichtung erhöhen.

BEZUGSZEICHENLISTE

100

Fahrzeugtür

102

Sensor

104

Überwachungsbereich

106

kritischer Überwachungsbereich

200

,

201

Sensor-Mittel

204

,

206

Überwachungsbereich

302

a,

304

a,

306

a Überwachungsbereich

302

b,

304

b,

306

b indifferenter Bereich

402

Trägersignal

404

Pulsgenerator

406

Schalter

407

Speisestrang

408

a-d Antennen

410

Hindernis

412

Verzögerungsleitung

414

Korrelator

500

3 dB-Öffnungswinkel

502

Überlappungsbereich

508

Antennenabstand

510

Überlappungsabstand

600

Empfangsantenne

602

Sendeantenne

604

Empfangsebene

606

Sendeebene

608

Überlappung

700

Tür

702

Empfänger

704

Sender

706

Fresnelellipsoid

708

Fresnelradius

710

Senderabstand d_S

712

Empfängerabstand d_E

714

Abstand Sender/Empfänger

802-810

Antennen

Claims

1. Türraumüberwachungsvorrichtung, insbesondere zur Türraumüberwachung von Kraftfahrzeugen,
zur Überwachung eines Türschwenkbereiches (106) einer Kraftfahrzeugtüre (100),
mit den Türschwenkbereich (106) erfassenden Sensor-Mitteln (200, 201) und mit einer Sensordaten auswertenden Auswerteeinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Sensor-Mittel (200, 201) einen eine Türfläche im wesentlichen abdeckenden Volumenbereich (204) im wesentlichen vor der Kraftfahrzeugtüre (100) erfasst.

2. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine automatische Türschwenkeinrichtung die Kraftfahrzeugtüre (100) öffnet,
und daß die Auswertevorrichtung bei einem im Türschwenkbereich (106) erkannten Hindernis (410) die automatische Türschwenkeinrichtung beim Öffnen der Kraftfahrzeugtüre (100) unterbricht.

3. Türraumüberwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Sensor-Mittel (200, 201) im wesentlichen aus zumindest einem planaren Antennenelement (201) gebildet ist, wobei das zumindest eine planare Antennenelement (201) an zumindest einem Vorsprung der Kraftfahrzeugtüre (100) angeordnet ist.

4. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das planare Antennenelement (200, 201) aus zumindest einer Mikrostreifenantenne gebildet ist.

5. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Sensor-Mittel (200, 201) im wesentlichen aus zumindest einer planaren Leckwellenantenne (200) gebildet ist, wobei die zumindest eine planaren Leckwellenantenne (200) im wesentlichen auf der Oberfläche der Kraftfahrzeugtüre (100) angeordnet ist.

6. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine planare Leckwellenantenne (200) geschichtete Dielektrika aufweist.

7. Türraumüberwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei Antennenelemente (200) zumindest drei die Türfläche im wesentlichen abdeckende Volumenbereiche (302, 304, 306) erfassen und daß die Hauptrichtkeule der drei Antennenelemente (200) in den jeweilig erfassten Volumenbereiche (302, 304, 306) gerichtet ist.

8. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Sensor-Mittel (200, 201) im wesentlichen aus zumindest zwei in Reihe geschalteten Antennen (408) gebildet ist, daß die zumindest zwei in Reihe geschalteten Antennen (408) im wesentlichen an der Oberfläche der Kraftfahrzeugtüre (100) angeordnet sind.

9. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei in Reihe geschalteten Antennen (408) aus Mikrostreifenantennen gebildet sind.

10. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei in Reihe geschalteten Antennen (408) aus dielektrischen Filmwellenleitern gebildet sind.

11. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei in Reihe geschalteten Antennen (408) als Schlitzstrahler gebildet sind und daß die Schlitzstrahler im wesentlichen in Aussparungen im Türblech angeordnet sind.

12. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei in Reihe geschalteten Antennen (408) auf eine in der Kraftfahrzeugtüre (100) angeordnete Glasscheibe aufgedampft sind.

13. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Sensor-Mittel (200, 201) aus zumindest zwei im wesentlichen orthogonal zueinander sowie zur Türfläche ausgerichteten Antennen (600, 602) gebildet ist, daß die zumindest zwei Antennen (600, 602) Richtcharakteristika in orthogonal zueinander liegenden Ebenen aufweisen, daß zumindest eine erste Antenne (600) ein Signal aussendet und daß zumindest eine zu der ersten Antenne orthogonale zweite Antenne (602) das Signal empfängt.

14. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung die Überlappungsbereiche der Richtcharakteristika der zumindest zwei Antennen (600, 602) erfasst und auswertet.

15. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei Antennen (600, 602) eine zwischen zumindest zwei Richtkeulen umschaltbare Richtcharakteristik aufweisen.

16. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das zumindest eine Sensor-Mittel (200, 201) aus zumindest einer aus zwei räumlich getrennten Antennen (702, 704) gebildete Antennengruppe gebildet ist,
daß die zumindest zwei Antennen (702, 704) im wesentlichen an einer Kraftfahrzeugtüre (700) angeordnet sind, und daß sich eine Funkwelle (706) über eine Antennengruppe ausbildet.

17. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei Antennengruppen (802, 804, 806, 808, 810) den die Türfläche im wesentlichen abdeckenden Volumenbereich (204) erfassen.

18. Türraumüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen (802, 804, 806, 808, 810) aus Mikrostreifenleitern, Schlitzstrahlern, Yagi-Uda Antennen, flachen Leckwellenantennen oder Bündelantennen gebildet sind.

19. Türraumüberwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, daß die Sensor-Mittel (200, 201) aus zumindest zwei unterschiedlichen ausgebildeten Antennen (200, 201, 408, 600, 602, 702, 704) gebildet sind.

20. Verwendung einer Türraumüberwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 in einem Kraftfahrzeug.