DE10146808A1 - Optical system or motor vehicle has sensor units at different positions in or on vehicle with transmission and reception optics, central module with measurement, control and changeover units - Google Patents
Optical system or motor vehicle has sensor units at different positions in or on vehicle with transmission and reception optics, central module with measurement, control and changeover unitsInfo
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Abstract
Description
Optische Systeme werden zur Erfassung des Umgebungsbereichs eines Kraftfahrzeugs, d. h. zur Erfassung des ein Kraftfahrzeug umgebenden Verkehrsraums, für unterschiedliche Anwendungszwecke in verschiedenen Entfernungsbereichen eingesetzt, insbesondere zur Bestimmung der Entfernung (des Abstands) des Kraftfahrzeugs zu sich im Umgebungsbereich befindlichen Reflexionsobjekten wie bsp. vorausfahrende, nachfolgende oder entgegenkommende Fahrzeuge. Von der Sendeeinheit einer Meßeinheit wird ein optisches Signal emittiert (insbesondere im infraroten Spektralbereich oder im sichtbaren Spektralbereich), das nach der Reflexion an den sich im Umgebungsbereich (Beobachtungsbereich) befindlichen Reflexionsobjekten (bzw. den hieraus abgeleiteten Zielobjekten) von der Empfangseinheit der Meßeinheit detektiert wird; dieses Empfangssignal (Reflexionssignal) wird von einer Steuereinheit (Auswerteeinheit) nach der Signalverarbeitung hinsichtlich der Laufzeit ausgewertet und hieraus dann insbesondere die gewünschte Entfernungsinformation gewonnen. Optical systems are used to capture the surrounding area Motor vehicle, d. H. for detecting the traffic area surrounding a motor vehicle, for different applications in different distances used, in particular to determine the distance of the Motor vehicle to reflection objects located in the surrounding area such as, for example. preceding, following or oncoming vehicles. Of the An optical signal is emitted from the transmitter unit of a measuring unit (in particular in the infrared spectral range or in the visible spectral range), which after the reflection to those in the surrounding area (observation area) Reflection objects (or the target objects derived from them) from the receiving unit the measuring unit is detected; this received signal (reflection signal) is from a control unit (evaluation unit) after the signal processing with regard to the Evaluated runtime and then in particular the desired one Distance information obtained.
Nachteilig hierbei ist, daß für unterschiedliche Anwendungszwecke (Applikationen) oder aufwendige Anwendungen, insbesondere auch zur Erfassung des gesamten Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs, mehrere optische Systeme aus Meßeinheit und Steuereinheit jeweils an einer bestimmten Position (einem bestimmten Einbauort) im oder am Kraftfahrzeug vorhanden sein müssen, was einerseits einen hohen Aufwand und andererseits hohe Kosten verursacht, und daß die optischen Systeme aufgrund des Platzbedarfs oftmals nur mit Schwierigkeiten (insbesondere im Frontbereich oder im Bereich der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs) oder gar nicht an den gewünschten Positionen im oder am Kraftfahrzeug eingebaut werden können, so daß hierdurch manche Anwendung nicht oder nicht optimal realisiert werden kann. The disadvantage here is that for different applications (applications) or complex applications, in particular also for recording the entire Surrounding area of the motor vehicle, several optical systems from measuring unit and control unit each at a specific position (a specific Installation location) must be present in or on the motor vehicle, which on the one hand is high Effort and on the other hand causes high costs, and that the optical systems often only with difficulty due to space requirements (especially in the Front area or in the area of the windshield of the motor vehicle) or not at all can be installed in the desired positions in or on the motor vehicle can, so that some applications are not or not optimally realized can.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches System für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das mit guten optischen Eigenschaften auf einfache Weise und mit geringen Kosten für eine Vielzahl von Anwendungen flexibel und zuverlässig eingesetzt werden kann. The invention has for its object an optical system for a motor vehicle specify that with good optical properties in a simple manner and with low cost for a variety of applications flexibly and reliably used can be.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved according to the invention by the features in the characteristics of Claim 1 solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des optischen Systems sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche. Advantageous further developments and refinements of the optical system are Part of the other claims.
Beim vorgestellten optischen System für ein Kraftfahrzeug wird ein Teil der optischen Funktion von den übrigen Funktionen dadurch getrennt, daß das optische System einerseits ein Zentralmodul mit einer Meßeinheit aus Sendeeinheit zur Generierung des optischen Sendesignals und Empfangseinheit zur Umwandlung des optischen Empfangssignals sowie mit einer Steuereinheit zur Ablaufsteuerung des Meßvorgangs und zur Weiterverarbeitung, Auswertung und Bewertung des Empfangssignals aufweist und andererseits ein räumlich hiervon getrenntes, zur Emission (Abstrahlung) der an die optische Strecke übertragenen, aus dem Sendesignal gewonnenen Sendestrahlung und zur Detektion der nach Durchlaufen der optischen Strecke reflektierten, zur Generierung des Empfangssignals dienenden Empfangsstrahlung vorgesehenes Sensormodul mit mindestens zwei räumlich voneinander getrennten Sensoreinheiten (Sensorköpfen) aufweist. Die Positionen für die Einbauorte des Zentralmoduls und der Sensoreinheiten des Sensormoduls können abhängig von den vorgesehenen Anwendungszwecken (Applikationen) des optischen Systems variabel je nach den aus den vorgesehenen Anwendungszwecken resultierenden Erfordernissen und Randbedingungen gewählt werden. Als Position für den Einbauort des Zentralmoduls kann bsp. eine zentrale Stelle innerhalb des Kraftfahrzeugs gewählt werden, als Position für den Einbauort der hiervon getrennten (ein geringes Einbauvolumen benötigenden) Sensoreinheiten des Sensormoduls kann eine für die jeweilige Anwendung (Applikation) und die optischen Verhältnisse günstige Stelle im oder am Kraftfahrzeug gewählt werden, so daß bei dem mehrere Sensoreinheiten aufweisenden Sensormodul die (unterschiedlichen) Positionen für die Einbauorte der Sensoreinheiten optimiert werden können; beispielsweise kann zur Überwachung des gesamten Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs (360°- Rundumsicht) eine Sensoreinheit des Sensormoduls auf der Vorderseite des Kraftfahrzeugs, eine Sensoreinheit des Sensormoduls auf der Rückseite des Kraftfahrzeugs und jeweils mindestens eine Sensoreinheit des Sensormoduls auf den Seiten des Kraftfahrzeugs positioniert werden, während das hiervon getrennte Zentralmodul zentral im Kraftfahrzeug (bsp. in der Dachbedieneinheit) positioniert werden kann. In the presented optical system for a motor vehicle, part of the optical function separated from the other functions in that the optical System on the one hand a central module with a measuring unit from the transmitter unit Generation of the optical transmission signal and receiving unit for converting the optical reception signal and with a control unit for sequence control of the Measuring process and for further processing, evaluation and evaluation of the Received signal and on the other hand, a spatially separate, for Emission of the transmitted to the optical path from the transmission signal obtained transmission radiation and for the detection of after passing through the optical Path reflected, used to generate the received signal Receiving radiation provided sensor module with at least two spatially apart has separate sensor units (sensor heads). The positions for the Installation locations of the central module and the sensor units of the sensor module can depending on the intended application (applications) of the optical Systems variable depending on the intended use resulting requirements and boundary conditions can be selected. As a position for the Installation location of the central module can e.g. a central point within the Motor vehicle can be selected as the position for the installation location of the separate (a sensor modules of the sensor module that require a small installation volume one for the respective application (application) and the optical conditions favorable location in or on the motor vehicle can be selected, so that several Sensor module having sensor units which have (different) positions for the installation locations of the sensor units can be optimized; for example can for monitoring the entire surrounding area of the motor vehicle (360 ° - All-round view) a sensor unit of the sensor module on the front of the Motor vehicle, a sensor unit of the sensor module on the back of the Motor vehicle and at least one sensor unit of the sensor module on the sides of the motor vehicle can be positioned, while the separate central module can be positioned centrally in the motor vehicle (e.g. in the roof control unit).
Die Verbindung des Zentralmoduls, insbesondere der Sendeeinheit und der Empfangseinheit der Meßeinheit des Zentralmoduls, mit den Sensoreinheiten des Sensormoduls erfolgt auf optischem Wege über Lichtleiter, bsp. über Lichtwellenleiter. Vorzugsweise sind zwischen dem Zentralmodul und der für die Emission der Sendestrahlung vorgesehenen Sendeoptik einer Sensoreinheit und zwischen der für die Detektion der Empfangsstrahlung vorgesehenen Empfangsoptik dieser Sensoreinheit und dem Zentralmodul separate Lichtleiter vorgesehen, so daß die Signalübertragung zwischen dem Zentralmodul und den jeweiligen Sensoreinheiten und den Sensoreinheiten und dem Zentralmodul (d. h. die Übertragung des Sendesignals und des Empfangssignals) unabhängig voneinander vorgenommen werden kann; denkbar ist es auch, zwischen dem Zentralmodul und der Sendeoptik einer Sensoreinheit und zwischen der Empfangsoptik dieser Sensoreinheit und dem Zentralmodul einen gemeinsamen Lichtleiter vorzusehen, insbesondere wenn geeignete Tennverfahren bei der (optischen) Signalübertragung eingesetzt werden, bsp. optische Überlagerungsverfahren. The connection of the central module, in particular the transmitter unit and the Receiver unit of the measuring unit of the central module, with the sensor units of the Sensor module takes place optically via light guides, e.g. via optical fibers. Are preferably between the central module and the for the emission Transmission optics provided by a sensor unit and between the for the Detection of the received radiation provided receiving optics of this Sensor unit and the central module separate light guide provided so that the Signal transmission between the central module and the respective sensor units and Sensor units and the central module (i.e. the transmission of the transmission signal and of the received signal) can be carried out independently of one another; conceivable it is also between the central module and the transmitter optics of a sensor unit and one between the receiving optics of this sensor unit and the central module to provide a common light guide, especially if there are suitable procedures are used in (optical) signal transmission, e.g. optical Overlay method.
Jede Sensoreinheit des Sendemoduls weist mindestens ein optisches Element zur Emission der Sendestrahlung mit der gewünschten Richtcharakteristik auf (zur Strahlformung und zur optischen Abbildung der Sendestrahlung) und/oder mindestens ein optisches Element zur Detektion der reflektierten Strahlung als Empfangsstrahlung (zur Strahlformung und zur optischen Abbildung der Empfangsstrahlung). Als optisches Element kann hierbei die zur Sensoreinheit hinführende Endfläche des Lichtleiters und mindestens ein in der Sensoreinheit angeordneter Optikkörper (insbesondere eine Linse) dienen; falls der Lichtleiter nicht direkt in die Sensoreinheit und damit in die Sendeoptik bzw. Empfangsoptik geführt wird, kann weiterhin ein den Lichtleiter (die Endfläche des Lichtleiters) mit der Sensoreinheit verbindendes optisches Koppelelement vorgesehen werden. Each sensor unit of the transmitter module assigns at least one optical element Emission of the transmission radiation with the desired directional characteristic on (for Beam shaping and for optical imaging of the transmitted radiation) and / or at least one optical element for detecting the reflected radiation as Receiving radiation (for beam shaping and for optical imaging of the receiving radiation). The end face of the sensor unit leading to the sensor unit can be used as an optical element Light guide and at least one optic body arranged in the sensor unit (especially a lens); if the light guide is not directly in the sensor unit and thus into the transmitting optics or receiving optics can continue to connecting the light guide (the end face of the light guide) to the sensor unit Optical coupling element can be provided.
Das von der Sendeeinheit der Meßeinheit des Zentralmoduls generierte Sendesignal (die Sendeeinheit der Meßeinheit weist mindestens ein Sendeelement zur Generierung des Sendesignals auf) wird hierbei entweder in alle zu den Sensoreinheiten hinführenden Lichtleiter eingekoppelt oder nur in einen zu einer bestimmten Sensoreinheit führenden Lichtleiter, der über eine mindestens einen Umschalter aufweisende Umschalteinheit ausgewählt (selektiert) wird; in der mit dem Sendesignal beaufschlagten Sensoreinheit wird das von der Sendeeinheit generierte Sendesignal von der Sendeoptik als Sendestrahlung auf die optische Strecke abgestrahlt. Das von der Empfangseinheit der Meßeinheit des Zentralmoduls generierte umgewandelte Empfangssignal (die Empfangseinheit der Meßeinheit weist mindestens ein Empfangselement zur Generierung des umgewandelten Empfangssignals auf) wird hierbei auf der Basis der von allen von den (Empfangsoptiken der) Sensoreinheiten herführenden Lichtleiter ausgekoppelten Empfangssignalen gewonnen oder nur auf der Basis des aus von einem von einer bestimmten (Empfangsoptik der) Sensoreinheit herführenden Lichtleiter ausgekoppelten Empfangssignals, der über die mindestens einen Umschalter aufweisende Umschalteinheit ausgewählt wird; die zur Weiterleitung des Empfangssignals herangezogene Sensoreinheit detektiert mit ihrer Empfangsoptik die nach Durchlaufen der optischen Strecke reflektierte Strahlung als Empfangsstrahlung. Je nach Erfordernis (insbesondere abhängig vom optischen Übersprechen) und Applikation des optischen Systems kann ein Umschalter der Umschalteinheit zur Selektion des jeweiligen Lichtleiters und damit zur Auswahl einer bestimmten Sensoreinheit bzw. einer bestimmten Sendeoptik oder Empfangsoptik somit auf der Sendeseite und/oder auf der Empfangsseite vorgesehen werden, d. h. sowohl auf der Sendeseite zur Generierung des Sendesignals als auch auf der Empfangsseite zur Zuführung des Empfangssignals oder nur auf der Sendeseite zur Generierung des Sendesignals oder nur auf der Empfangsseite zur Zuführung des Empfangssignals. Die Umschalteinheit kann zwischen der. Meßeinheit und den Lichtleitern angeordnet sein, d. h. zwischen der Sendeeinheit und den Lichtleitern und/oder zwischen der Empfangseinheit und den Lichtleitern; in diesem Falle weist der mindestens eine (optische) Umschalter der Umschalteinheit mindestens ein als optischer Schalter ausgebildetes Umschaltelement auf, bsp. elektrooptische Schalter bzw. Modulatoren, optomechanische Faserschalter oder eine Auswahl des Sendeelements bzw. des Empfangselements (Kanalauswahl des Sendekanals und/oder Empfangskanals) durch Signalcodierung bewirkende Schalter (diese "signalcodierten" Schalter bewirken eine Auswahl des Sendeelements bzw. der Sensoreinheit durch Signalcodierung des Sendesignals bzw. der Sendestrahlung, bsp. in Form von vorgegebenen Bitfolgen), wobei hier die Sendeeinheit vorzugsweise nur ein einziges Sendeelement aufweist, dessen Ausgangssignal als Sendesignal durch den (optischen) Umschalter der Umschalteinheit in den ausgewählten (selektierten) Lichtleiter eingekoppelt wird und/oder wobei die Empfangseinheit vorzugsweise nur ein einziges Empfangselement aufweist, dessen Empfangssignal durch den (optischen) Umschalter der Umschalteinheit aus dem ausgewählten (selektierten) Lichtleiter ausgekoppelt wird. Alternativ hierzu kann die Umschalteinheit zwischen der Steuereinheit und der Meßeinheit angeordnet sein, d. h. zwischen der Steuereinheit und der Sendeeinheit und/oder zwischen der Steuereinheit und der Empfangseinheit; in diesem Falle kann der mindestens eine (elektronische) Umschalter der Umschalteinheit (bsp. ein Multiplexer und/oder Demultiplexer) mindestens ein als elektronischer Schalter ausgebildetes Umschaltelement aufweisen oder eine Auswahl des Sendeelements bzw. Empfangselements durch Signalcodierung bewirkende Schalter (Kanalauswahl des Sendekanals und/oder Empfangskanals), wobei hier die Sendeeinheit vorzugsweise für jeden zu einer Sensoreinheit hinführenden Lichtleiter und damit für jede Sendeoptik der Sensoreinheit ein Sendeelement aufweist, von denen ein bestimmtes Sendeelement zur Generierung des Sendesignals durch den elektronischen Umschalter (insbesondere durch Multiplexen und/oder Demultiplexen) ausgewählt wird, wodurch das Sendesignal in den mit dem ausgewählten Sendeelement verbundenen Lichtleiter eingekoppelt wird und/oder die Empfangseinheit für jeden von einer Sensoreinheit herführenden Lichtleiter und damit für jede Empfangsoptik der Sensoreinheit ein Empfangselement aufweist, von denen ein bestimmtes Empfangselement durch den elektronischen Umschalter (insbesondere durch Multiplexen und/oder Demultiplexen) ausgewählt wird, wodurch das aus dem mit dem ausgewählten Empfangselement verbundenen Lichtleiter ausgekoppelte Empfangssignal vom Empfangselement in das umgewandelte Empfangssignal transformiert wird, das von der Steuereinheit weiterverarbeitet wird. Als Umschalteinheit bzw. als Umschalter der Umschalteinheit können auch optische Scanner eingesetzt werden, die das optische Signal durch mechanische Bewegung des Sendesignals und/oder des Empfangssignals dem entsprechenden Lichtleiter zuordnen. The transmission signal generated by the transmission unit of the measuring unit of the central module (The transmitter unit of the measuring unit assigns at least one transmitter element Generation of the transmission signal on) is either in all of the sensor units leading optical fiber coupled or only in one to a certain Sensor unit leading light guide, which has at least one switch having switching unit is selected (selected); in the with the broadcast signal acted upon sensor unit is the transmission signal generated by the transmission unit emitted by the transmission optics as transmission radiation on the optical path. The generated by the receiving unit of the measuring unit of the central module converted received signal (the receiving unit of the measuring unit has at least one Receiving element for generating the converted received signal on) here on the basis of all of the (receiving optics of) sensor units originating fiber optic decoupled received signals obtained or only on the Basis from one of a certain (receiving optics of the) sensor unit originating fiber optic output signal received via the at least a switch unit having a switch is selected; the for Forwarding of the received signal uses the detected sensor unit Optics the radiation reflected after passing through the optical path as Receiving radiation. Depending on the requirement (especially depending on the optical Crosstalk) and application of the optical system can be a switch Switchover unit for selection of the respective light guide and thus for selection a certain sensor unit or a certain transmission optics or Receiving optics are thus provided on the transmitting side and / or on the receiving side become, d. H. both on the transmission side for generating the transmission signal and on the receiving side for supplying the received signal or only on the transmitting side to generate the transmission signal or only on the receiving side for feeding of the received signal. The switching unit can between the. Measuring unit and the Light guides can be arranged, d. H. between the transmitter unit and the light guides and / or between the receiving unit and the light guides; points in this case the at least one (optical) switch of the switching unit at least one as Optical switch formed switching element, for example. electro-optical Switches or modulators, optomechanical fiber switches or a selection of Transmitting element or of the receiving element (channel selection of the transmitting channel and / or Receiving channel) by means of signal coding switches (these "Signal-coded" switches cause a selection of the transmission element or the sensor unit by signal coding of the transmission signal or the transmission radiation, for example. in the form of predetermined bit sequences), in which case the transmitter unit preferably only a single one Has transmission element, the output signal as a transmission signal by the (optical) switch of the switchover unit in the selected (selected) Optical fiber is coupled in and / or the receiving unit is preferably only one has only one receiving element, the received signal by the (optical) Switch of the switching unit from the selected (selected) light guide is decoupled. Alternatively, the switching unit between the Control unit and the measuring unit may be arranged, d. H. between the control unit and the transmitting unit and / or between the control unit and the receiving unit; in In this case, the at least one (electronic) switch can Switching unit (e.g. a multiplexer and / or demultiplexer) at least one as Have electronic switch trained switching element or a selection of Transmitting elements or receiving elements by means of switches which effect signal coding (Channel selection of the send channel and / or receive channel), whereby here the Transmitting unit preferably for each light guide and leading to a sensor unit so that for each transmission optics of the sensor unit has a transmission element, of which a specific transmission element for generating the transmission signal by the electronic switch (especially by multiplexing and / or demultiplexing) is selected, whereby the transmission signal in the with the selected Transmitting element connected optical fiber is coupled and / or the receiving unit for each light guide from a sensor unit and therefore for each Receiving optics of the sensor unit has a receiving element, one of which certain receiving element by the electronic switch (in particular by multiplexing and / or demultiplexing) is selected, whereby the from the coupled out optical fibers connected to the selected receiving element Receive signal from the receive element into the converted receive signal is transformed, which is further processed by the control unit. As Switching unit or as a switch of the switching unit can also optical scanners be used, the optical signal by mechanical movement of the Assign the transmitted signal and / or the received signal to the corresponding light guide.
Somit wird dem Sensormodul (den Sensoreinheiten des Sensormoduls) nur die Emission der der optischen Strecke zugeführten Sendestrahlung und die Detektion der nach Durchlaufen der optischen Strecke reflektierten Empfangsstrahlung zugeordnet, während die restliche optische Funktion (Generierung des optischen Sendesignals und Umwandlung des optischen Empfangssignals) dem Zentralmodul zugeordnet wird; das mindestens eine Sendeelement der Sendeeinheit der Meßeinheit und das mindestens eine Empfangselement der Empfangseinheit der Meßeinheit sind im Zentralmodul angeordnet, während die Sensoreinheiten nur jeweils mindestens eine Sendeoptik und/oder Empfangsoptik aufweisen. In diesen Sendeoptiken und Empfangsoptiken kann bei der Auskopplung der Sendestrahlung und der Einkopplung der Empfangsstrahlung durch eine optische Abbildung der optischen Elemente (Endfläche des Lichtleiters und/oder Optikkörper und/oder optische Koppelelemente zwischen der Endfläche des Lichtleiters und dem Optikkörper) eine Signalformung der Sendecharakteristik der Sendestrahlung und/oder der Empfangscharakteristik der Empfangsstrahlung vorgenommen werden und so eine Anpassung an die optischen Gegebenheiten des Umgebungsbereichs erreicht werden. Beim optischen System kann entweder ein auf gepulster Sendestrahlung oder auf kontinuierlicher Sendestrahlung basierendes Meßverfahren oder ein sog. Pseudo- Noise-Verfahren eingesetzt werden. Bei gepulsten optischen Systemen wird das optische Sendesignal zyklisch unterbrochen, so daß hierdurch als Sendestrahlung optische Sendepulse mit bestimmter Pulsdauer emittiert werden; in den Pulspausen zwischen zwei optischen Sendepulsen werden die Reflexionssignale der vorausgehenden optischen Sendepulse detektiert. Bei kontinuierlichen optischen Systemen wird das optische Sendesignal kontinuierlich generiert und hierdurch die Sendestrahlung kontinuierlich emittiert (continuous wave cw), wobei die Sendefrequenz der Sendestrahlung variiert wird, d. h. durch Frequenzmodulation (FM) einen bestimmten Modulationsverlauf aufweist; gleichzeitig werden die Reflexionssignale detektiert. Bei dem Pseudo-Noise-Verfahren wird die zeitliche Verschiebung zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal durch Bildung der Korrelationsfunktion berechnet und hieraus die Entfernung abgeleitet. Thus, the sensor module (the sensor units of the sensor module) only gets the Emission of the transmission radiation supplied to the optical path and the detection the received radiation reflected after passing through the optical path assigned while the rest of the optical function (generation of the optical Transmission signal and conversion of the optical reception signal) the central module is assigned; the at least one transmission element of the transmission unit of the measuring unit and the at least one receiving element of the receiving unit of the measuring unit are arranged in the central module, while the sensor units only each have at least one transmitting optics and / or receiving optics. In these transmission optics and receiving optics can be in the coupling of the transmission radiation and Coupling of the received radiation by optical imaging of the optical Elements (end surface of the light guide and / or optical body and / or optical Coupling elements between the end face of the light guide and the optic body) a Signal shaping of the transmission characteristics of the transmission radiation and / or the Reception characteristics of the received radiation are made and so Adaptation to the optical conditions of the surrounding area can be achieved. In the optical system, either one on pulsed transmission radiation or on measurement method based on continuous transmission radiation or a so-called pseudo Noise process can be used. With pulsed optical systems, that will be Optical transmission signal interrupted cyclically, so that this results in transmission radiation optical transmission pulses are emitted with a certain pulse duration; in the pulse breaks between two optical transmission pulses, the reflection signals previous optical transmission pulses detected. With continuous optical systems the optical transmission signal is continuously generated and thereby the Transmitting radiation continuously emits (continuous wave cw), the transmission frequency the transmission radiation is varied, d. H. through frequency modulation (FM) has a certain modulation course; at the same time the reflection signals detected. With the pseudo-noise method, the time shift between the transmitted signal and the received signal by forming the Correlation function is calculated and the distance is derived from this.
Das vorgestellte optische System für ein Kraftfahrzeug vereinigt mehrere Vorteile in
sich:
- - da nur ein Zentralmodul und mehrere nur wenig Bauraum benötigende Sensoreinheiten des Sendemoduls vorgesehen sind, ist der erforderliche Platzbedarf gering, insbesondere auch am Einbauort der jeweiligen Sensoreinheit des Sensormoduls; weiterhin ist hierdurch eine kostengünstige Realisierung eines vielfältig einsetzbaren optischen Systems möglich, insbesondere zur kostengünstigen und einfachen Realisierung einer 360°-Rundumsicht ums Kraftfahrzeug zur Erfassung des gesamten Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs.
- - der optimale Einbauort kann für die Sensoreinheiten des Sensormoduls und für das Zentralmodul unabhängig voneinander festgelegt werden; für die Sensoreinheiten des Sensormoduls werden hierbei insbesondere "optische" Gesichtspunkte berücksichtigt, für das Zentralmodul insbesondere der zur Verfügung stehenden Platz und eine vor äußeren Einflüssen geschützte Lage (Schutz vor Temperatureinflüssen und EMV-Einflüssen). Gegebenenfalls können auch die Sendeeinheiten und Empfangseinheiten des Sensormoduls an unterschiedlichen Einbauorten angeordnet werden, wodurch der Sendepfad vom Empfangspfad teilweise oder vollständig entkoppelt wird.
- - es besitzt einen großen Anwendungsbereich, d. h. es ist für viele unterschiedliche Anwendungen (Applikationen) im Nahbereich gleichzeitig einsetzbar, insbesondere durch Anpassung der Sensoreinheiten des Sensormoduls an die unterschiedlichen Gegebenheiten und Randbedingungen (bsp. an unterschiedliche Kraftfahrzeugtypen oder Spezifikationen).
- - die Störempfindlichkeit ist gering, insbesondere da die Sensoreinheiten keine störempfindliche Elektronik aufweisen und die als Lichtleiter realisierten Verbindungen zum Zentralmodul sowie das Zentralmodul selbst vor Störeinflüssen gut geschützt werden können.
- - Since only one central module and several sensor units of the transmitter module that require only little installation space are provided, the space required is small, in particular also at the installation location of the respective sensor unit of the sensor module; Furthermore, this enables an inexpensive implementation of an optical system which can be used in a variety of ways, in particular for the inexpensive and simple implementation of a 360 ° all-round view of the motor vehicle in order to record the entire surrounding area of the motor vehicle.
- - The optimal installation location can be determined independently of one another for the sensor units of the sensor module and for the central module; "Optical" aspects are taken into account for the sensor units of the sensor module, for the central module in particular the available space and a position protected from external influences (protection against temperature influences and EMC influences). If necessary, the transmitter units and receiver units of the sensor module can also be arranged at different installation locations, as a result of which the transmit path is partially or completely decoupled from the receive path.
- - It has a large area of application, ie it can be used for many different applications (applications) in the close range at the same time, in particular by adapting the sensor units of the sensor module to the different conditions and boundary conditions (e.g. to different types of motor vehicles or specifications).
- - The sensitivity to interference is low, especially since the sensor units have no electronics sensitive to interference and the connections to the central module and the central module itself, which are implemented as light guides, can be well protected against interference.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert, ein in einem Kraftfahrzeug implementiertes optisches System zur Realisierung einer Vielzahl von Applikationen als Anwendungsmöglichkeiten auf der Basis der Entfernungsbestimmung mittels optischer IR-Pulse. The following is an embodiment in connection with the drawing explained in more detail, an optical system implemented in a motor vehicle for Realization of a variety of applications as possible applications on the Basis for distance determination using optical IR pulses.
Hierbei zeigt Here shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung für die von der Applikation abhängige Positionierung der Sensoreinheiten im oder am Kraftfahrzeug, Fig. 1 is a schematic representation of which is dependent on the application positioning of the sensor units in or on the motor vehicle,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild des optischen Systems für zwei unterschiedliche Ausführungsformen (Fig. 2a, Fig. 2b). Fig. 2 is a schematic block diagram of the optical system for two different embodiments ( Fig. 2a, Fig. 2b).
Im Nahbereich des Kraftfahrzeugs kann die Entfernung zu im Beobachtungsbereich befindlichen Reflexionsobjekten, d. h. der Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und Reflexionsobjekten bzw. den hieraus abgeleiteten Zielobjekten (bsp. vorausfahrenden, entgegenkommenden, nachfolgenden Fahrzeugen oder Personen) als Basis für Fahrerassistenzsysteme Verwendung finden. Diese Entfernung muß eindeutig und mit hoher Auflösung bestimmt werden; bsp. beträgt der gewünschte Entfernungseindeutigkeitsbereich 10 m und die gewünschte Entfernungsauflösung 0.1 m. In the vicinity of the motor vehicle, the distance can be in the observation area located reflection objects, d. H. the distance between your own Motor vehicle and reflection objects or the target objects derived therefrom (e.g. preceding, oncoming, following vehicles or people) as Find the basis for driver assistance systems. This distance must be determined clearly and with high resolution; E.g. is the desired one Distance uniqueness range 10 m and the desired distance resolution 0.1 m.
Gemäß der Fig. 1 besteht das optische System aus einem an geeigneter Stelle im Innenraum 10 des Kraftfahrzeugs 1 (bsp. in der Dachbedieneinheit) angeordneten Zentralmodul 2 mit Meßeinheit 3 (Sendeeinheit 4, Empfangseinheit 5) und Steuereinheit 6 (Signalverarbeitung und Auswertung) und aus einem Sensormodul 7 mit mehreren Sensoreinheiten 8 (Sensorköpfen), die jeweils an der für die gewünschte Applikation vorteilhaften Stelle im oder am Kraftfahrzeug 1 angeordnet sind. Zur optischen Signalübertragung zwischen dem Zentralmodul 2 und den Sensoreinheiten 8 des Sensormoduls 7 sind Lichtleiter 9 vorgesehen, insbesondere zur Übertragung des Sendesignals 24 von der Sendeeinheit 4 der Meßeinheit 3 des Zentralmoduls 2 zu den Sensoreinheiten 8 und zur Übertragung des Empfangssignals 25 von den Sensoreinheiten 8 zur Empfangseinheit 5 der Meßeinheit 3 des Zentralmoduls 2. In den Meßvorgängen wird von der Sendeeinheit 4 der Meßeinheit 3 das Sendesignal 24 als optisches Signal im infraroten (IR) Spektralbereich mit der Wellenlänge von bsp. 850 nm generiert und von der jeweils selektierten Sensoreinheit 8 als Sendestrahlung 17 auf die optische Strecke 19 emittiert; das durch Reflexion an den sich im Öffnungsfeld 11, d. h. im durch die Sendestrahlung 17 erfaßten Entfernungsbereich und Winkelbereich befindlichen Reflexionsobjekten (bsp. Fahrzeuge oder Hindernisse) nach Durchlaufen der optischen Strecke 19 erhaltene Reflexionssignal als Empfangsstrahlung 18 wird von mindestens einer Sensoreinheit 8 detektiert und der Empfangseinheit 5 der Meßeinheit 3 als analoges Empfangssignal 25 zugeführt. Das von der Empfangseinheit 5 umgewandelte Empfangssignal wird von der Steuereinheit 6 (die gleichzeitig als Auswerteeinheit fungiert) vearbeitet, ausgewertet und bewertet (bsp. zur Klassifizierung relevanter Zielobjekte unter den erfaßten Reflexionsobjekten). According to FIG. 1, the optical system consists of a central module 2 with measuring unit 3 (transmitting unit 4 , receiving unit 5 ) and control unit 6 (signal processing and evaluation) arranged at a suitable location in the interior 10 of the motor vehicle 1 (for example in the roof control unit) and a sensor module 7 with a plurality of sensor units 8 (sensor heads), which are each arranged at the location in or on the motor vehicle 1 which is advantageous for the desired application. For the optical signal transmission between the central module 2 and the sensor units 8 of the sensor module 7 , light guides 9 are provided, in particular for the transmission of the transmission signal 24 from the transmission unit 4 of the measuring unit 3 of the central module 2 to the sensor units 8 and for the transmission of the reception signal 25 from the sensor units 8 to Receiver unit 5 of the measuring unit 3 of the central module 2 . In the measuring processes, the measuring unit from the transmission unit 4 3, the transmission signal 24 as an optical signal in the infrared (IR) spectral range of the wavelength of Ex. 850 nm generated and emitted by the respectively selected sensor unit 8 as transmission radiation 17 on the optical path 19 ; the reflection signal obtained by reflection on the reflection objects (e.g. vehicles or obstacles) located in the opening field 11 , that is to say in the distance range and angular range detected by the transmission radiation 17 after passing through the optical path 19 , is detected as reception radiation 18 by at least one sensor unit 8 and the reception unit 5 fed to the measuring unit 3 as an analog received signal 25 . The received signal converted by the receiving unit 5 is processed, evaluated and evaluated by the control unit 6 (which also functions as an evaluation unit) (for example, to classify relevant target objects among the detected reflection objects).
Je nach Positionierung und Anzahl der Sensoreinheiten 8 des optischen Systems im
oder am Kraftfahrzeug 1 und damit der Erfassung unterschiedlicher Öffnungsfelder
11 sind in Abhängigkeit der Auswertung des Empfangssignals 25 bzw. des
umgewandelten Empfangssignals durch die Steuereinheit 6 unterschiedliche
Anwendungen als Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung und Entlastung des Fahrers des
Kraftfahrzeugs denkbar:
- - Folgebetrieb ("Adaptive Cruise Control") Applikation (a)
Durch mindestens eine auf der Vorderseite 13 des Kraftfahrzeugs 1, bsp. im Scheinwerfer, Stoßfänger oder Kühlergrill angeordnete Sensoreinheit 8 wird der Verkehrsraum in der gedachten Fahrlinie des Kraftfahrzeugs 1 erfaßt und abhängig hiervon als abstandsgesteuertes Geschwindigkeitsregelsystem innerhalb bestimmter Systemgrenzen (insbesondere innerhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereichs des Kraftfahrzeugs 1) ein automatischer Folgebetrieb hinter einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug ermöglicht, indem komfortabel (mit limitierten Beschleunigungswerten bzw. Verzögerungswerten) auf die anhand der erfaßten Reflexionsobjekte für die eigene Fahrt als relevant klassifizierten Zielobjekte durch Anpassung der eigenen Fahrgeschwindigkeit reagiert wird. - - Unterstützung stop and go Funktion ("stop and go assistance") Applikation (b)
Durch mindestens eine auf der Vorderseite 13 des Kraftfahrzeugs 1, bsp. im Scheinwerfer, Stoßfänger oder Kühlergrill angeordnete Sensoreinheit 8 kann der Freiraum vor dem Kraftfahrzeug 1 ausgemessen werden und abhängig hiervon ein Folgebetrieb bis zum Stillstand des eigenen Kraftfahrzeugs 1 ermöglicht werden, insbesondere zur Unterstützung des Fahrers bei häufig wechselnden Anfahrvorgängen und Haltevorgängen. Hierbei kann insbesondere auf einfache Weise eine Beobachtung des kompletten Fahrspurbereichs unmittelbar vor dem Kraftfahrzeug 1 vorgenommen werden - - Frühzeitige Aufprallwarnung ("precrash warning") Applikation (c)
Durch mindestens eine für eine Aufprallwarnung hinsichtlich eines Frontaufpralls auf der Vorderseite 13 des Kraftfahrzeugs 1 im Bereich der Windschutzscheibe 12, hinsichtlich eines Seitenaufpralls im Seitenbereich 26 des Kraftfahrzeugs 1, bsp. im Bereich des Türholms 27 und hinsichtlich eines rückwärtigen Aufpralls auf der Rückseite 14 des Kraftfahrzeugs 1, bsp. in der Heckscheibe 28 angeordnete Sensoreinheit 8 wird die Annäherungsgeschwindigkeit von Reflexionsobjekten gemessen und aus der Entfernung und der Geschwindigkeit der anhand der Reflexionsobjekte als relevant klassifizierten Zielobjekte sowie dem Winkel des Kraftfahrzeugs 1 bezüglich der Zielobjekte unter Zuhilfenahme einer Plausibiltätsalgorithmik dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 mitgeteilt, ob ein "Crash" bevorsteht (zusätzlich kann auch die voraussichtliche Aufprallgeschwindigkeit übermittelt werden) und/oder eine Konditionierung der Sicherheitseinrichtungen des Kraftfahrzeugs 1 (bsp. Bremse, Airbag, Rückhaltesystem) vorgenommen werden. - - Einparkhilfe Applikation (d)
Durch mindestens eine auf der Vorderseite 13 des Kraftfahrzeugs 1, bsp. im Scheinwerfer, Stoßfänger oder Kühlergrill angeordnete Sensoreinheit 8 (bsp. sind vier Sensoreinheiten 8 auf der Vorderseite 13 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet) und mindestens eine auf der Rückseite 14 des Kraftfahrzeugs 1, bsp. im Stoßfänger angeordnete Sensoreinheit 8 (bsp. sind vier Sensoreinheiten 8 auf der Rückseite 14 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet) wird die Entfernung zu Hindernissen bestimmt und dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 mitgeteilt bzw. an eine Fahrregeleinrichtung weitergeleitet. - - Parklückenvermessung Applikation (e)
Durch mindestens eine im Seitenbereich 26 des Kraftfahrzeugs 1, bsp. im Bereich des Türholms 27 angeordnete Sensoreinheit 8 wird ein Entfernungsprofil ermittelt und dieses unter Zuhilfenahme der Fahrzeugdaten (bsp. der Eigengeschwindigkeit) ausgewertet; dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 wird somit eine Hilfe für das Abschätzen von Parklücken und damit eine Erleichterung für das Einparken zur Verfügung gestellt. - - Überwachung des toten Winkels ("blind spot detection") Applikation (f)
Durch mindestens eine im Seitenbereich 26 des Kraftfahrzeugs 1, bsp. im Seitenspiegel 15 angeordnete Sensoreinheit 8 werden die sich im "toten Winkelbereich" befindlichen, für den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 nicht einsehbaren Reflexionsobjekte erkannt und die für die eigene Fahrt als relevant klassifizierten Zielobjekte dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 mitgeteilt.
- - Follow-up operation ("Adaptive Cruise Control") application (a)
By at least one on the front 13 of the motor vehicle 1 , for example. In the headlight, bumper or radiator grille arranged sensor unit 8 , the traffic space in the imaginary driving line of the motor vehicle 1 is detected and, depending on this, as a distance-controlled speed control system within certain system limits (in particular within a certain speed range of the motor vehicle 1 ) enables automatic follow-up operation behind a preceding motor vehicle, by comfortably (with limited acceleration values or deceleration values) to which target objects classified as relevant for the own journey based on the detected reflection objects are reacted by adapting the own driving speed. - - Stop and go assistance application (b)
By at least one on the front 13 of the motor vehicle 1 , for example. In the headlight, bumper or radiator grille arranged sensor unit 8 , the free space in front of the motor vehicle 1 can be measured and, depending on this, a subsequent operation is possible until the own motor vehicle 1 comes to a standstill, in particular to support the driver in frequently changing starting and stopping processes. In this case, the entire lane area can be observed directly in front of the motor vehicle 1 , in particular in a simple manner - - Early impact warning ("precrash warning") application (c)
By at least one for an impact warning with regard to a front impact on the front 13 of the motor vehicle 1 in the area of the windshield 12 , with regard to a side impact in the side area 26 of the motor vehicle 1 , e.g. in the area of the door spar 27 and with regard to a rear impact on the rear 14 of the motor vehicle 1 , for example. The sensor unit 8 arranged in the rear window 28 measures the approach speed of reflection objects and, from the distance and the speed of the target objects classified as relevant on the basis of the reflection objects and the angle of the motor vehicle 1 with respect to the target objects with the aid of a plausibility algorithm, the driver of the motor vehicle 1 is informed whether a "Crash" is imminent (the expected impact speed can also be transmitted) and / or the safety devices of motor vehicle 1 (for example, brake, airbag, restraint system) are conditioned. - - Parking aid application (d)
By at least one on the front 13 of the motor vehicle 1 , for example. Sensor unit 8 arranged in the headlight, bumper or radiator grille (for example, four sensor units 8 are arranged on the front side 13 of the motor vehicle 1 ) and at least one on the rear side 14 of the motor vehicle 1 , for example. The sensor unit 8 arranged in the bumper (for example, four sensor units 8 are arranged on the rear 14 of the motor vehicle 1 ), the distance to obstacles is determined and communicated to the driver of the motor vehicle 1 or forwarded to a driving control device. - - Parking space measurement application (s)
By at least one in the side area 26 of the motor vehicle 1 , for example. in the region of the door beam 27 is arranged sensor unit 8, a distance profile (airspeed Ex.) is determined, and this with the help of the vehicle data evaluated; The driver of the motor vehicle 1 is thus provided with an aid for estimating parking spaces and thus facilitating parking. - - Monitoring the blind spot ("blind spot detection") application (f)
By at least one in the side area 26 of the motor vehicle 1 , for example. The sensor unit 8 arranged in the side mirror 15 recognizes the reflection objects located in the “blind spot area” and cannot be seen by the driver of the motor vehicle 1 and the target objects classified as relevant for one's own journey are communicated to the driver of the motor vehicle 1 .
In der Fig. 2 sind die Meßeinheit 3, die Steuereinheit 6 und die Umschalteinheit 16 des Zentralmoduls 2 sowie eine Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 mit ihren jeweiligen Komponenten dargestellt, wobei in den Fig. 2a und 2b zwei unterschiedliche Anordnungen der Umschalteinheit 16 dargestellt sind. In FIG. 2, the measuring unit 3, the control unit 6 and the switching unit are of the central module 2, and a sensor unit of the sensor module shown 16 8 7 with their respective components, the switching unit 16 are shown in FIGS. 2a and 2b show two different arrangements.
Die Sendeeinheit 4 der Meßeinheit 3 weist mindestens ein Sendeelement 20 auf, wobei gemäß der Fig. 2a nur ein Sendeelement 20 für alle Sensoreinheiten 8 des Sensormoduls 7 vorgesehen ist, während gemäß der Fig. 2b jeweils ein Sendeelement 20 für eine Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 vorgesehen ist. Das jeweilige Sendeelement 20 ist bsp. als gepulster IR-Halbleiterlaser ausgebildet, der ein pulsförmiges Sendesignal 24 mit einer Leistung von bsp. 10 W und einer Wellenlänge von bsp. 850 nm emittiert. The transmission unit 4 of the measuring unit 3 has at least one transmission element 20 , wherein according to FIG. 2a only one transmission element 20 is provided for all sensor units 8 of the sensor module 7 , while according to FIG. 2b each has a transmission element 20 for a sensor unit 8 of the sensor module 7 is provided. The respective transmission element 20 is, for example. formed as a pulsed IR semiconductor laser, the pulse-shaped transmit signal 24 with a power of ex. 10 W and a wavelength of e.g. 850 nm emitted.
Die Empfangseinheit 5 der Meßeinheit 3 weist mindestens ein Empfangselement 21 auf, wobei gemäß der Fig. 2a nur ein Empfangselement 21 für alle Sensoreinheiten 8 des Sensormoduls 7 vorgesehen ist, während gemäß der Fig. 2b jeweils ein Empfangselement 21 für eine Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 vorgesehen ist. Das jeweilige Empfangselement 21 zur Umwandlung des Empfangssignals 25 ist bsp. als für die Wellenlänge des Sendesignals 24 von bsp. 850 nm empfindliche IR- Empfangsdiode ausgebildet. The receiving unit 5 of the measuring unit 3 has at least one receiving element 21 , only one receiving element 21 being provided for all sensor units 8 of the sensor module 7 in accordance with FIG. 2a, while in each case one receiving element 21 for one sensor unit 8 of the sensor module 7 is shown in FIG. 2b is provided. The respective receiving element 21 for converting the received signal 25 is, for example. than for the wavelength of the transmission signal 24 of ex. 850 nm sensitive IR receiving diode.
Die Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 weist eine Sendeoptik 22 zur Emission der Sendestrahlung 17 auf die optische Strecke 19 und eine Empfangsoptik 23 zur Detektion der nach Durchlaufen der optischen Strecke 19 empfangenen Empfangsstrahlung 18 auf; bsp. enthält sowohl die Sendeoptik 22 als auch die Empfangsoptik 23 als optische Elemente eine Linse als Optikkörper zur Strahlformung der Sendestrahlung 17 und der Empfangsstrahlung 18. Sendeoptik 22 und Empfangsoptik 23 sind bsp. durch eine Blende voneinander separiert. The sensor unit 8 of the sensor module 7 has a transmission optics 22 for emission of the transmission radiation 17 onto the optical path 19 and a reception optics 23 for detection of the reception radiation 18 received after passing through the optical path 19 ; E.g. contains both the transmitting optics 22 and the receiving optics 23 as optical elements, a lens as an optical body for beam shaping the transmitted radiation 17 and the received radiation 18 . Transmitting optics 22 and receiving optics 23 are, for example. separated from each other by an aperture.
Die Verbindung zwischen dem Zentralmodul 2 und den Sensoreinheiten 8 des Sensormoduls 7 erfolgt über Lichtwellenleiter als Lichtleiter 9; für jede Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 sind hierbei zwei Lichtwellenleiter 9 vorgesehen, wobei ein Lichtwellenleiter 9 jeweils vom Zentralmodul 2 zur Sendeoptik 22 der Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 hingeführt ist und ein Lichtwellenleiter 9 jeweils von der Empfangsoptik 23 der Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 zum Zentralmodul 2 hergeführt ist. Die Endfläche 32 des Lichtwellenleiters 9 ist hierbei als optisches Element Bestandteil der Sendeoptik 22 der Sensoreinheit 8 und bewirkt zusammen mit der Linse der Sendeoptik 22 eine optische Abbildung des Sendesignals 24; die Endfläche 33 des Lichtwellenleiters 9 ist als optisches Element Bestandteil der Empfangsoptik 23 der Sensoreinheit 8 und bewirkt zusammen mit der Linse der Empfangsoptik 23 eine optische Abbildung des Empfangssignals 25. The connection between the central module 2 and the sensor units 8 of the sensor module 7 takes place via optical fibers as optical fibers 9 ; Two optical fibers 9 are provided for each sensor unit 8 of the sensor module 7 , one optical fiber 9 leading from the central module 2 to the transmitting optics 22 of the sensor unit 8 of the sensor module 7 and one optical fiber 9 from the receiving optics 23 of the sensor unit 8 of the sensor module 7 to the central module 2 is established. The end surface 32 of the optical waveguide 9 is an optical element in the transmission optics 22 of the sensor unit 8 and, together with the lens of the transmission optics 22, effects an optical imaging of the transmission signal 24 ; the end face 33 of the optical waveguide 9 , as an optical element, is part of the receiving optics 23 of the sensor unit 8 and, together with the lens of the receiving optics 23, brings about an optical imaging of the received signal 25 .
Die Selektion der jeweiligen Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 und damit des entsprechenden Lichtwellenleiters 9 erfolgt mittels einer mindestens einen Umschalter 29, 30 aufweisenden Umschalteinheit 16 des Zentralmoduls 2, wobei gemäß der Fig. 2a die Umschalteinheit 16 zwischen der Meßeinheit 3 und den Lichtwellenleitern 9 angeordnet ist und gemäß der Fig. 2b die Umschalteinheit 16 zwischen der Steuereinheit 6 und der Meßeinheit 3 angeordnet ist. Bsp. besitzt die Umschalteinheit 16 des Zentralmoduls zwei Umschalter 29, 30, von denen ein Umschalter 29 der Sendeeinheit 4 und ein Umschalter 30 der Empfangseinheit 5 zugeordnet ist. Gemäß der Fig. 2a ist der Umschalter 29 der Umschalteinheit 16 bsp. als optischer Demultiplexer und der Umschalter 30 der Umschalteinheit 16 bsp. als optischer Multiplexer ausgebildet, wobei der Umschalter 29 als optischer Demultiplexer zur Einkopplung des vom Sendeelement 20 der Sendeeinheit 4 generierten Sendesignals 24 in den zur selektierten Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 hinführenden Lichtwellenleiter 9 vorgesehen ist und der Umschalter 30 als optischer Multiplexer zur Auskopplung des Empfangssignals 25 aus den von der selektierten Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 herführenden Lichtwellenleiter 9 in das Empfangselement 21 der Empfangseinheit 5. Gemäß der Fig. 2b ist der Umschalter 29 der Umschalteinheit 16 bsp. als elektronischer Demultiplexer und der Umschalter 30 der Umschalteinheit 16 bsp. als elektronischer Multiplexer ausgebildet, wobei der Umschalter 29 als elektronischer Demultiplexer zur Auswahl des gewünschten Sendeelements 20 der Sendeeinheit 4 und damit zur Einkopplung des von diesem Sendeelement 20 der Sendeeinheit 4 generierten Sendesignals 24 in den zur selektierten Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 hinführenden, mit diesem Sendeelement 20 verbundenen Lichtwellenleiter 9 vorgesehen ist und der Umschalter 30 als elektronischer Multiplexer zur Auskopplung des umgewandelten Empfangssignals 31 aus dem mit dem von der selektierten Sensoreinheit 8 des Sensormoduls 7 herführenden Lichtwellenleiter 9 verbundenen Empfangselement 21 der Empfangseinheit 5. Mittels der der Meßeinheit 3 nachgeschalteten Steuereinheit 6 werden die umgewandelten Empfangssignale 31 der Reflexionsmessungen verarbeitet (insbesondere verstärkt) und hinsichtlich der Laufzeit ausgewertet; aus den bewerteten Empfangssignalen der Reflexionsmessungen wird die gewünschte Information für die jeweilige Applikation gewonnen. The selection of the respective sensor unit 8 of the sensor module 7 and thus of the corresponding optical waveguide 9 is carried out by means of a switching unit 16 of the central module 2 which has at least one switch 29 , 30 , the switching unit 16 being arranged between the measuring unit 3 and the optical fibers 9 according to FIG. 2a and according to FIG. 2b, the switching unit 16 is arranged between the control unit 6 and the measuring unit 3 . For example, the changeover unit 16 of the central module has two changeover switches 29 , 30 , of which one changeover switch 29 is assigned to the transmitting unit 4 and one changeover switch 30 to the receiving unit 5 . According to FIG. 2a, the changeover switch 29 of the changeover unit 16 is, for example. as an optical demultiplexer and the switch 30 of the switch unit 16, for example. formed as an optical multiplexer, the changeover switch 29 being provided as an optical demultiplexer for coupling the transmission signal 24 generated by the transmission element 20 of the transmission unit 4 into the optical waveguide 9 leading to the selected sensor unit 8 of the sensor module 7 , and the changeover switch 30 as an optical multiplexer for decoupling the received signal 25 from the optical waveguides 9 leading from the selected sensor unit 8 of the sensor module 7 into the receiving element 21 of the receiving unit 5 . According to FIG. 2b, the changeover switch 29 of the changeover unit 16 is, for example. as an electronic demultiplexer and the changeover switch 30 of the changeover unit 16, for example. formed as an electronic multiplexer, the changeover switch 29 being an electronic demultiplexer for selecting the desired transmission element 20 of the transmission unit 4 and thus for coupling the transmission signal 24 generated by this transmission element 20 of the transmission unit 4 into the transmission element leading to the selected sensor unit 8 of the sensor module 7 , with this transmission element 20 connected optical waveguide 9 is provided and the switch 30 as an electronic multiplexer for decoupling the converted reception signal 31 from the receiving element 21 of the receiving unit 5 connected to the optical waveguide 9 leading from the selected sensor unit 8 of the sensor module 7 . The converted reception signals 31 of the reflection measurements are processed (in particular amplified) and evaluated with regard to the transit time by means of the control unit 6 connected downstream of the measuring unit 3 ; The desired information for the respective application is obtained from the evaluated reception signals of the reflection measurements.
Claims (16)
mit einer Meßeinheit (3), die ein optisches Signal als Sendesignal (24) emittiert und ein nach Durchlaufen einer optischen Strecke (19) erhaltenes Reflexionssignal als Empfangssignal (25) detektiert,
und mit einer Steuereinheit (6), die die aufgrund einer Laufzeitmessung des optischen Signals (24, 25) im Beobachtungsbereich bestimmten Reflexionsobjekte bewertet,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere, an unterschiedlichen Positionen (10, 12, 13, 14, 15, 26, 27, 28) im oder am Kraftfahrzeug (1) angeordnete, jeweils eine Sendeoptik (22) zur Emission von aus dem Sendesignal (24) gewonnener Sendestrahlung (17) und eine Empfangsoptik (23) zur Detektion von Empfangsstrahlung (18) zur Gewinnung des Empfangssignals (25) aufweisende Sensoreinheiten (8) eines Sensormoduls (7) vorgesehen sind,
daß ein die Meßeinheit (3), die Steuereinheit (6) und eine zur Selektion einer der Sensoreinheiten (8) des Sensormoduls (7) dienende Umschalteinheit (16) aufweisendes Zentralmodul (2) vorgesehen ist,
und daß jede Sensoreinheit (8) des Sensormoduls (7) über jeweils mindestens einen Lichtleiter (9) mit dem Zentralmodul (2) verbunden ist. 1. Optical system for a motor vehicle ( 1 ),
with a measuring unit ( 3 ) which emits an optical signal as a transmission signal ( 24 ) and detects a reflection signal obtained after passing through an optical path ( 19 ) as a reception signal ( 25 ),
and with a control unit ( 6 ) which evaluates the reflection objects determined on the basis of a transit time measurement of the optical signal ( 24 , 25 ) in the observation area,
characterized by
that a plurality of transmission optics ( 22 ) arranged at different positions ( 10 , 12 , 13 , 14 , 15 , 26 , 27 , 28 ) in or on the motor vehicle ( 1 ) for the emission of transmission radiation ( 24 ) obtained from the transmission signal ( 24 ) 17 ) and receiving optics ( 23 ) for detecting received radiation ( 18 ) for obtaining the received signal ( 25 ) having sensor units ( 8 ) of a sensor module ( 7 ) are provided,
that a central module ( 2 ) is provided which has the measuring unit ( 3 ), the control unit ( 6 ) and a switchover unit ( 16 ) which serves to select one of the sensor units ( 8 ) of the sensor module ( 7 ),
and that each sensor unit ( 8 ) of the sensor module ( 7 ) is connected to the central module ( 2 ) via at least one light guide ( 9 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10146808A DE10146808A1 (en) | 2001-09-22 | 2001-09-22 | Optical system or motor vehicle has sensor units at different positions in or on vehicle with transmission and reception optics, central module with measurement, control and changeover units |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10146808A DE10146808A1 (en) | 2001-09-22 | 2001-09-22 | Optical system or motor vehicle has sensor units at different positions in or on vehicle with transmission and reception optics, central module with measurement, control and changeover units |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10146808A1 true DE10146808A1 (en) | 2003-04-10 |
Family
ID=7699956
Family Applications (1)
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| DE10146808A Withdrawn DE10146808A1 (en) | 2001-09-22 | 2001-09-22 | Optical system or motor vehicle has sensor units at different positions in or on vehicle with transmission and reception optics, central module with measurement, control and changeover units |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10146808A1 (en) |
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