-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Erfassung
von Objekten im Fahrweg eines Kraftfahrzeuges, bei welchem konturbestimmende
Sensorsignale ausgewertet werden, in deren Abhängigkeit die Sicherheitssysteme
im und/oder am Kraftfahrzeug ausgelöst werden, wobei zur Erkennung
von Personen oder lebenden Objekten zusätzlich thermosensorische Sensorsignale ausgewertet
werden, gemäß Oberbegriff
der Patentansprüche
1 und 6.
-
Sicherheitssysteme
im Kraftfahrzeug, wie Airbag, Gurtstraffer etc. werden üblicherweise über sog.
Crash- oder Beschleunigungssensoren ausgelöst. Diese Sensoren nehmen die
während
der Kollision bzw. der beginnenden Kollision auftretenden Negativbeschleunigungen
auf und wenn diese gewisse Schwellwerte überschreiten, so werden die Gurtstraffer
und das Airbagsystem ausgelöst.
Vielfach wird seit neuem versucht, die Sicherheitssysteme zu dosieren
und an den zu erwartenden Ablauf des Unfalles anzupassen. Grundsätzlich ist
es bekannt, dass die Auslösung
eines Airbags, aber auch die Auslösung der Gurtstraffer in undosiertem
Falle Risiken für
die Insassen bergen können,
die jedoch im Falle eines schweren Unfalles gerechtfertigt sind und
die ansonsten auftretenden Verletzungen und Verletzungsrisiken durchaus
wettmachen. Dennoch wird versucht, bei kleinen Unfällen, bei
denen die besagten Sicherheitssysteme verzichtbar sind, deren Auslösung zu
unterdrücken,
um keine unangemessene Gefährdung
der Fahrzeuginsassen zu generieren.
-
Im üblichen
Falle reagieren die verwendeten Crash-Sensoren erst zu Beginn eines
Unfalles, wobei die Sicherheitssysteme dann innerhalb von Millisekunden,
in der Regel noch rechtzeitig bereitstehen. Es ist die Frage, ob
in diesem kurzen Zeitraum von Erfassung bis hin zur elektronischen
Auswertung und anschließenden
Auslösung
der Sicherheitssysteme und deren letztendliche mechanische Positionierung nur
Millisekunden liegen, doch ausreichen kann, um Fallunterscheidungen
im Unfallgeschehen und darauf aufgebaute Abdämpfungen oder Dosierung der Sicherheitssysteme
bewirken zu können.
-
Aus
diesem Grund sind aus dem Stand der Technik eine Reihe von Ansätzen bekannt,
bei denen ein möglicherweise
zu erwartender Unfall noch weiter vorausgesehen werden kann und
darauf die Sicherheitssysteme optimaler eingestellt werden können.
-
So
ist aus der
DE 198
18 586 C1 ein Masse-Erkennungssensor zur entsprechenden
Auslösung
einer Schutzvorrichtung bekannt, die außen am Fahrzeug angeordnet
ist. Die besagte Schutzvorrichtung besteht dabei aus entweder außen am Fahrzeug
angeordneten Luftkissen und/oder aus verfahrbaren Stoßstangen.
-
Aus
der
DE 39 18 998 C2 ist
ein Rückfahrsystem
bei Pkws und Lkws bekannt, bei denen mit Hilfe von Infrarotsensoren
der rückwärtige Raum beim
Rücksetzen überwacht
werden kann. Ein System dieser Art dient nicht zur Erhöhung der
Sicherheit im normalen Fahrbetrieb, sondern beschränkt sich lediglich
auf das Zurückfahren
und beachtet dabei weniger Situationen, die unfallgefährdent sind.
-
Aus
der
DE 38 37 054 A1 ist
ein Flurförderfahrzeug
bekannt, welches für
die Dauer einer Fördergut-
oder Personenumladung ein Warnsignal erzeugt. Eine Einrichtung dieser
Art sieht keine Maßnahmen
für die
Auslösung
von Sicherheitsmaßnahmen
vor.
-
Aus
der
DE 39 22 085 C1 ist
eine Einrichtung zur Bestimmung von Abständen zwischen Objekten im Nahbereich
bekannt. Dabei werden sowohl Licht- als auch elektrische HF-Impulse
zur Bestimmung mit einander kombiniert.
-
Aus
der
DE 36 37 165 A1 ist
ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Verhinderung von Zusammenstößen insbesondere
für Kraftfahrzeuge
im Straßenverkehr
bekannt. Dabei ist jedoch lediglich zur Reduktion von im fließenden Verkehr
gegebenen Gefahren von Auffahrunfällen daran gedacht, mit einer Reihe
von Sensorsystemen Situations-, Fahrzeug- und Umweltparameter gemeinsam
zu erfassen und in einer Auswerteeinheit zu bewerten und den daraus ermittelbaren
Gefährlichkeitsgrad
als Grundlage für die
Auslösung
gewisser Alarmstufen oder geeigneter Gegenmaßnahmen zu bewirken. Die Darstellung hierbei
ist eher allgemeiner Art. Hierbei werden jedoch Ortungsstrahlen
verwendet, um die Fahrzeuge und deren Abstände zueinander zu erfassen.
-
Aus
der
WO 98/58832 A1 ist
ein Flurförderfahrzeug
bekannt, mit mehreren virtuellen Schutzzonen um das Fahrzeug herum.
Diese Schutzzonen sollen im Betriebsfall nicht von Personen oder
Gegenständen
benutzt, gekreuzt oder passiert werden. Bei entsprechender Annäherung wird
ein Alarm ausgelöst.
Die Anwendung für
Flurförderfahrzeuge
ist eine völlig
andere, als die für
Kraftfahrzeuge. In der Regel bewegen sich Flurförderfahrzeuge relativ langsam
und kommen auch sehr schnell zum Stillstand. Dies ist bei Fahrzeugen
im üblichen
Straßenverkehr, insbesondere
auf Autobahnen natürlich
nicht gegeben und bedingt somit eine völlig andere bewegungsphysikalische
Bewertung.
-
Aus
der
DE 198 06 039
A1 ist eine Anordnung zur Erweiterung der Knautschzone
bei Kraftfahrzeugen angegeben. Dort ist eine Recheneinheit vorgesehen,
bei der mit Hilfe eines Radar- oder Ultraschall- oder Infrarotsensors
sowie aus Daten über
die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit errechnet werden kann, ob in
kürzester
Zeit ein Gegenstand so heftig mit dem Fahrzeug kollidieren wird,
dass die normale Knautschzone des Fahrzeuges nicht mehr ausreichen
würde,
um die Fahrzeuginsassen ausreichend zu schützen. Dabei wird sodann prophylaktisch
die Stoßstange
nach vorne geschoben und mit Hilfe geeigneter Deformationskörper die
effektive Knautschzone strukturell vergrößert.
-
Eine
Vorgehensweise dieser Art ist erheblich aufwendig und berücksichtigt
lediglich die Umsetzung der Bewegungsenergie in mechanische Deformationsarbeit.
Dies berücksichtigt
jedoch nicht die Notwendigkeit des Schutzes der Fahrzeuginsassen, da
sich mit einer Vergrößerung der
Knautschzone nicht in allen Unfallsituationen eine Herabsetzung des
Verletzungsergebnisses erzielen läßt.
-
Im übrigen bleibt
im Stand der Technik der Aspekt der nach außen gerichteten Sicherheit
unbeachtet.
-
Aus
der
DE 101 32 681
C1 ist ein Verfahren zur Klassifizierung von einem Hindernis
anhand von Precrashsensorsignalen bekannt, wobei aus der Hindernisgeschwindigkeit
eine Beschleunigung und eine Beschleunigungsänderung bestimmt wird. Anhand dieser
Parameter wird das Hindernis klassifiziert und der Auslösealgorithmus
geschärft.
-
Die
DE 198 42 827 A1 offenbart
ein Precrashsensierungssystem, umfassend eine Bilderfassungseinrichtung
zur optischen Erfassung von beabstandeten Gegenständen und
eine Bilderzeugungseinrichtung zur optischen Erzeugung eines Abbildes des
erfassten Gegenstandes, wobei eine Auswertungseinrichtung zur Auswertung
des erfassten Bildes vorgesehen ist, die mittels eines Algorithmus Teilbereiche
des erfassten Bildes selektiert, und wobei eine der Bilderzeugungseinrichtung
zugeordnete Steuereinrichtung vorgesehen ist, die den Bildaufbau bestimmende
Parameter derart steuert, wobei die selektierten Bereiche mit anderen
Parametern wiedergegeben werden, als die nicht selektierten Bereiche und/oder
wobei eine der Bilderfassungseinrichtungen zugeordnete Steuereinrichtung
vorgesehen ist, mittels welcher die Konfigurationsparameter der
Bilderfassungseinrichtung auf den selektierten Teilbereich hin abgestimmt
werden.
-
Aus
der
DE 196 11 073
A1 ist ein Insassenschutzsystem für Fahrzeuge zur Personenbeförderung
mit einer Aufprallerkennungseinrichtung zum Feststellen eines gefährlichen
Aufpralls des Fahrzeugs bekannt. Dieses weist wenigstens ein einem bestimmten
Sitz zugeordneten Schutzeinrichtung auf, die zumindest ein eine
auf dem Sitz befindliche Person im Falle eines gefährlichen
Aufpralls schützendes
Mittel und eine diesem zugeordnete Auslöseeinrichtung umfasst. Der
Schutzeinrichtung ist von der Aufprallerkennungseinrichtung ein
Auslösesignal zuführbar, wobei
mit einer Sitzbelegungserkennungseinrichtung eine Sitzbelegung durch
eine Person erkennbar ist und wobei eine Fühlereinheit der Sitzbelegungserkennungseinrichtung
so angeordnet ist, dass sie den Fußraum des zu überwachenden Sitzes
beobachtet.
-
In
der
DE 43 41 500 A1 ist
eine Vorrichtung zum Steuern der Betätigung eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems
offenbart. Die Vorrichtung weist einen Versetzungssensor auf, der
in einem Fahrzeugarmaturenbrett zum Abfühlen des Abstandes zwischen
einer Airbag-Aufbewahrungsstelle
und einem Insassen auf einem Sitz angebracht ist. Ein Infrarotsensor
befindet sich weiterhin in der Dachauskleidung oberhalb des Insassen,
wobei der Infrarotsensor eine Vielzahl von Sichtfeldern zum Abfühlen der
Lage des Insassen bezüglich
der Airbag-Aufbewahrungsstelle
aufweist und diese Lage in einer Ausgabegröße ausgeben kann. Eine Steuereinheit
liefert dann ein elektrisches Freigabesignal, wenn mindestens einer
der Sensoren anzeigt, dass sich der Insasse mindestens um einen
vorbestimmten Abstand von der Airbag-Aufbewahrungsstelle entfernt befindet.
-
Aus
der
DE 44 92 128 T1 ist
ein Fahrzeuginsassenpositionssensor mit Fühlmitteln zur Bestimmung der
Position eines Insassen bezüglich
von passiven Rückhaltemitteln
bekannt, wobei die Fühlmittel weiterhin
Mustererkennungsmittel umfassen. Eine Einflussnahme auf die Auslösung von
passiven Rückhaltesystemen
wird durch Analysemittel vorgenommen, die in Abhängigkeit der Position der Insassen
auf eine Position eines Fahrzeuginsassen reagieren.
-
Die
DE 38 27 729 A1 offenbart
eine Kollisionswarnvorrichtung für
Kraftfahrzeuge, mit einem Sensor zur Erfassung eines bezüglich eines
bestimmten Fahrkurses gerade vorliegenden Betriebszustandes. Sofern
ein durch eine Auswerteeinheit mittels Abstands-, Lage sowie Bewegungssignale vorliegender
Kollisionskurs ermittelt wird, erfolgt eine Fahrerwarnung über eine
Anzeigeeinheit.
-
Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde die Unterscheidung von
Objekten, die sich im Fahrweg eines Kraftfahrzeuges befinden, sensorisch zu
verbessern und hierzu eine geeignete Verfahrensweise sowie eine
geeignete Einrichtung anzugeben.
-
Die
gestellte Aufgabe ist bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art
erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den
abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
-
Im
Hinblick auf eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art ist die gestellte Aufgabe
erfindungsgemäß durch
die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 6 gelöst.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den
abhängigen
Einrichtungsansprüchen
angegeben.
-
Kern
der verfahrensgemäßen Erfindung
besteht hierbei darin, dass zur Erkennung von Personen oder lebenden
Objekten zusätzlich
thermosensorische Sensorsignale mitausgewertet werden, wobei Schall-
und/oder Schallreflexionssignale, die im Ultralschallbereich liegen,
als Sensorsignale mitbewertet werden, wobei oberflächenbezogene
Signale des Objektes, wie Dämpfung
und/oder Weichheit ermittelt bzw. erfasst werden. Damit ist ebenfalls
die Grundlage zur Spezifizierung des Objektes ermöglicht.
Die Objekte werden nicht nur aufgrund ihrer Position zum Fahrweg,
ggf. ihrer Relativgeschwindigkeit und ihrer räumlichen Erstreckung bewertet,
sondern auch eine wesentliche Unterscheidung darin bestehend vorgenommen,
dass zwischen gegenständlichen
Objekten und Personen oder lebenden Objekten unterschieden werden
kann. Dabei macht man sich die gewonnene Erkenntnis zu Nutze, dass
lebende Objekte entweder eine Eigenschallproduktion haben, die sensorisch
erfaßbar
ist und lebende Objekte signifikant unterscheidbar macht oder aber dass
mit Hilfe von Ultraschallsignalen aus den Reflexionsmustern ebenso
eine Unterscheidung zwischen einem gegenständlichen, starren Objekt und
einem lebenden Objekt möglich
ist.
-
Auf
diese Weise besteht auch eine differenziertere Bewertung der sich
anbahnenden Situation weit vorher, bevor er es zur Kollision kommt.
Die Unterscheidung zwischen gegenständlichen und lebenden Objekten
ist nicht nur im Hinblick auf die sich daraus ergebende Masse wichtig,
sondern es können auch
die Sicherheitssysteme in entsprechender Weise aktiviert werden.
-
Neben
der Objektgeometrie werden Daten wie Weichheit dahingehend benutzt,
dass das Objekt genau unterschieden werden kann.
-
In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist daher angegeben, dass über eine
Auswertung verschiedener Sensorsignale Muster ermittelt werden, die
bei Erfassung von Personen oder lebenden Objekten signifikant sind. Über eine
entsprechende Musterbewertung ist somit eine eineindeutige Unterscheidung
zwischen gegenständlichen
Objekten und lebenden Objekten möglich.
-
In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass auf Basis
der Identifizierung einer Person oder eines lebenden Objektes im
Fahrweg des Kraftfahrzeuges, die Sicherheitssysteme entsprechend
dosiert ausgelöst
werden. Dadurch wird zum einen die Beaufschlagung der Fahrzeuginsassen
für den
sich möglicherweise
anbahnenden Unfall reduziert und zum anderen bleibt das Fahrzeug
während
der Unfallphase, beispielsweise wegen Unterdrückens des Airbags lenkbar,
so dass der Kraftfahrzeugführer
bis zuletzt die Möglichkeit
hat, dem besagten lebenden Objekt bzw. der Person im Fahrweg auszuweichen.
-
In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass zur Konturerfassung
ein Laserscanner und zur thermischen Bestimmung ein Infrarotsensor
verwendet wird, und dass sowohl der Laserscanner, als auch der Infrarotsensor über ein
gemeinsames Drehspiegel- oder Drehprojektorsystem betrieben werden.
Durch diese verfahrensmäßige Maßnahme wird
extrem zeitsparend während
des Laserscannvorganges gleichzeitig auch ein Infrarotbild erzeugt.
Durch die Erfassung von Wärmestrahlen
von besagtem Objekt kann somit deutlich auf ein lebendes Objekt
oder eine Person geschlossen werden.
-
Neben
dem laser- gescannten Bild des Objektes, über welches auch die geometrischen
Ausmaße
desselben erfaßbar
sind, ergibt die Thermoskopie oder thermographische Aufnahme einen
Hinweis auf Wärmeemission
vom Objekt selbst, die ggf. nach Vergleich mit einem entsprechenden
Muster auf ein lebendes Objekt hinweisen kann.
-
Weiterhin
ist vorteilhaft ausgestaltet, dass zur Objektunterscheidung ein
Mustervergleichsverfahren grundsätzlich
eingesetzt wird, bei welchem aus den verschiedenen Sensorsignalen
Muster ermittelt werden und durch Vergleich mit dem Muster einer
Datenbank eine genaue Objektbestimmung vorgenommen wird. Hierbei
werden beispielsweise gescannte Bilddaten gemeinsam mit thermographischen
Abbildern oder Scannungen und/oder Ultraschallerfassungs- oder Reflexionssignale
gebildet, aus denen insgesamt Muster entstehen, die als Ganzes eine
eineindeutige Identifizierung des Objektes ermöglichen.
-
Damit
wird in der oben bereits beschriebenen Weise eine dosierte Eingriffnahme
auf die Sicherheitssysteme oder ggf. auch eine Unterdrückung derselben
möglich,
um nicht eine unangemessene Auslösung
derselben als zusätzliche
Belastung der Fahrzeuginsassen, ggf. auch für die im Fahrweg befindliche
Person zu erreichen.
-
Somit
verfolgt die Erfindung auch den Aspekt der nach außen gerichteten
Sicherheit.
-
Im
Hinblick auf eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art besteht der erfindungsgemäße Kern
der Einrichtung darin, dass zur optischen Erfassung eines Objektes
mit weiteren Sensorsignalen das Objekt identifizierbar und nach
Identifizierung Auslösesignale
für die
Sicherheitssysteme generierbar sind, wobei im Drehspiegelsystem
des Laserscanners auch der Wärmestrahlungssensor
optisch adjustiert, so dass im Scannvorgang gleichzeitig räumliche
Konturdaten und räumliche
Wärmestrahlungsdaten
gemeinsam entstehen, wodurch die Einrichtung besonders schnell in
der Erfassung der besagten Objekte und deren Bewertbarkeit wird.
Auf diese Weise setzt die besagte Einrichtung das oben angegebene
erfindungsgemäße Verfahren
um, und gibt das Bewertungsergebnis sofort auf die Auslösesignale
für die
Sicherheitssysteme, die dadurch dosierbar oder unterdrückbar werden.
-
Weiterhin
ist vorteilhaft ausgestaltet, dass zur Konturerfassung, wie oben
bereits ausgeführt, ein
Laserscanner dient, der eine sehr schnelle Erfassung des Objektes
ermöglicht,
ohne eine rechenaufwendige, komplizierte Bildauswertung einer Kamera notwendig
zu machen.
-
Weiterhin
ist vorteilhaft ausgestaltet, dass des weiteren Temperaturstrahlungssensoren
eingesetzt werden. Mit Hilfe dieser ist bei lebenden Objekten beispielsweise
auf Körperwärme zu schließen.
-
Hierzu
wird in vorteilhafter Ausgestaltung angegeben, dass zumindest zur
ungefähren
Wärmebilderfassung
des Objektes die Temperatur- oder Wärmestrahlung ortsaufgelöst ermittelt
wird, wodurch ein quasi thermographisches Bild entsteht.
-
Weiterhin
ist vorteilhaft, einen Ultraschallsensor oder einen Schallsensor
einzusetzen, um ein Schallreflexionsbild und/oder ein Schallemissionsbild des
Objektes, aus oben bereits genannten Gründen vorliegen zu haben, wodurch
eine Unterscheidung zwischen gegenständlichen und lebenden Objekten möglich ist.