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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Messelektrodenanordnung sowie
eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Größe eines
Objekts.
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Stand der Technik
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Obwohl
die nachfolgende Beschreibung im Wesentlichen die Größenbestimmung
von Objekten in der Umgebung von Fahrzeugen behandelt, ist die Erfindung
nicht auf die Verwendung bei Fahrzeugen beschränkt.
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Es
sind Vorrichtungen und Verfahren zur Abstandsmessung zwischen Fahrzeugen
und Objekten bekannt. Die Abstandsmessung kann beispielsweise mittels
kapazitiver Sensorik durch ein Elektrodensystem am Eigenfahrzeug
vorgenommen werden, wobei die Kapazität dieser Elektrodenanordnung
durch ein herannahendes Objekt beeinflusst wird.
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Es
sei unter ”Eigenfahrzeug” das Fahrzeug verstanden,
das die Vorrichtung zur Abstandsmessung, die im folgenden näher
betrachtet wird, trägt. Unter ”Objekt” sei
jeder Gegenstand in der Umgebung des Eigenfahrzeugs verstanden,
der durch die kapazitive Abstandsmessung erfassbar ist, insbesondere
seien hierunter auch andere Fahrzeuge (”Fremdfahrzeuge”)
sowie stationäre Objekte im Fern- und/oder Nahbereich des
Eigenfahrzeugs verstanden.
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Ein
kapazitiver Sensor ist bspw. aus der
GB 24
044 43 bekannt.
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Aus
der
DE 195 01 642
B4 ist ein kapazitiver Sensor bekannt, der sich über
die gesamte hintere Stoßstange erstreckt. Der kapazitive
Sensor wird von einer Elektrode gebildet, die mit dem Eingang eines Verstärkers
und über einen Widerstand mit einem Sinusgenerator verbunden
ist. Die Ausgangsspannung eines Verstärkers und die Spannung
eines Sinusgenerators werden einer Phasenvergleichsschaltung zugeführt.
Die Phasendifferenz ist abhängig von dem von der Elektrode
gegen Masse gebildeten Kondensator. Dieser Kondensator wird von
einem in seiner Nähe befindlichen bzw. einem sich auf ihn
zu oder sich von ihm wegbewegenden Objekt beeinflusst. Die
DE 195 01 642 B4 diskutiert
ferner die Verwendung einer Abschirmungs- bzw. Schirmelektrode in einem
kapazitiven Abstandssensor.
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Zur
Bestimmung des Abstandes eines Objekts vom Eigenfahrzeug wird bei
Verwendung eines kapazitiven Abstandssensors dessen Kapazität
bzw. Kapazitätsänderung bestimmt. Üblicherweise
wird dazu die Kapazität einer Messelektrode gegen das Eigenfahrzeug
bestimmt. Die messbare Kapazität wird von einem in der
Nähe befindlichen Objekt beeinflusst. Durch den Einsatz
einer Abschirmungselektrode zwischen Messelektrode und Eigenfahrzeug kann
eine Verbesserung der Empfindlichkeit erreicht werden. Die gemessene
Kapazität hängt, ähnlich wie bei einem
Plattenkondensator, unter anderem reziprok vom Abstand d zwischen
Messelektrode und Objekt sowie von der wirksamen Fläche
A, der elektrischen Feldkonstante (ε0 =
8,85·10–12 F/m) und der
relativen Permittivität εr des
dazwischen befindlichen Materials ab.
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Moderne
Anwendungsbereiche in der Fahrzeugtechnik erfordern die Erfassung
von Objekten in der Umgebung eines Eigenfahrzeugs in unterschiedlichen
Abständen. Bei Fahrerassistenzfunktionen, beispielsweise
der ”PreCrash”-Technik, ist es hierbei beispielsweise
von Interesse, relativ weit entfernte Objekte, insbesondere Fremdfahrzeuge,
zu erfassen, wohingegen es bei Einpark- bzw. Manöverassistenzfunktionen
von Interesse sein kann, Objekte, die sich in unmittelbarer Nähe
des Eigenfahrzeugs befinden und beim Einparken und/oder Manövrieren
das Fahrzeug beschädigen könnten, zu erkennen.
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Neben
der für die Abstandsmessung maßgeblichen Abhängigkeit
der Kapazität vom Abstand d hängt die Kapazität
auch von der wirksamen Elektrodenfläche und der Dielektrizitätskonstanten
bzw. relativen Permittivität ab. Deshalb kann beispielsweise im
Stand der Technik nicht unterschieden werden, ob sich ein Objekt
mit kleiner Fläche nahe am Eigenfahrzeug oder ein großflächigeres
Objekt weiter davon entfernt befindet. Es besteht daher ein Bedarf
nach verbesserten kapazitiven Abstandsmessvorrichtungen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor
diesem Hintergrund stellt sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe, eine kapazitive Abstandsmessvorrichtung mit gegenüber dem
Stand der Technik verbesserten Eigenschaften bereitzustellen, insbesondere
um die Größe der beabstandeten Objekte abschätzen
zu können. Die Größe relevanter Objekte
kann sich z. B. von 10 cm bei Pfosten u. ä. bis zu 2 m
oder mehr bei Fahrzeugen erstrecken.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch
ein Verfahren, eine Messelektrodenanordnung sowie eine Vorrichtung
mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche
sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens
zwei Messkondensatoren auf, von denen jeder im wesentlichen wenigstens
eine Messelektrode und eine Gegenelektrode umfasst, wobei die Gegenelektrode
im Regelfall durch einen oder an einem Körper, an dem die
Messelektrodenanordnung angebracht ist, wie z. B. das Eigenfahrzeug,
gebildet wird. Ein Messkondensator umfasst in diesem Fall die Messelektrode
und die am Körper angebrachte bzw. durch den Körper
selbst gebildete Gegenelektrode und weist eine Kapazität
auf, die durch Annäherung eines Objekts erhöht
wird. Die Kapazität des Messkondensators wird durch Objekte,
die sich in der Umgebung der Elektroden befinden, beeinflusst. Hierdurch
lasst sich eine Bewegung eines Objekts auf die Elektroden zu bzw.
von ihnen weg in Form einer Kapazitätsänderung
feststellen und/oder der Abstand eines Objekts von der Elektrode
und/oder ein Größe des Objekts bestimmen. Bei
einer anderen, ebenso für die Erfindung geeigneten Ausgestaltung
wird die Gegenelektrode vom Objekt gebildet. Bei dieser Ausgestaltung
erhöht sich die Kapazität des Messkondensators
bei Annäherung des Objekts an das Eigenfahrzeug bzw. die
Messelektrode ebenfalls.
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Erfindungsgemäß wird
weiterhin eine Messelektrodenanordnung geeignet als Bestandteil
einer derartigen Vorrichtung vorgeschlagen, die segmentierte Messelektroden
aufweist. Die Segmentierung erfolgt vorzugsweise in der Richtung,
in der starke Variationen der Objektgröße auftreten
können (z. B. Breitenunterschiede der Objekte Pfosten und
Fahrzeug). Die Anordnung umfasst weiterhin eine Recheneinheit, die
dazu eingerichtet ist, mittels der Messkondensatoren, deren gemessene
Kapazität durch das Objekt beeinflusst wird, eine Größe
des Objekts zu bestimmen. Vorzugsweise sind die wenigstens zwei
Messelektroden auf derselben Seite des Körpers bzw. Fahrzeugs,
d. h. Front, Heck oder derselben Flanke, angeordnet.
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Durch
an sich bekannte Verfahren und Vorrichtungen zur Kapazitätsmessung
lässt sich der Kapazitätsverlauf beispielsweise
bei Annäherung eines Objektes an das Fahrzeug in ein elektrisches
und anschließend in ein digitales Signal umwandeln, das schließlich
dazu herangezogen werden kann, dem Fahrzeugführer zum Beispiel
einen Warnhinweis über eine bevorstehende Kollision zu
geben.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Die
erfindungsgemäße Lösung erlaubt, die Größe
des Objekts abzuschätzen, das sich im Erfassungsbereich
der Messelektrodenanordnung befindet. Basierend auf der Anzahl und
dem Ort der beeinflussten Messkondensatoren bzw. der von ihnen eingenommenen
Größe kann die Größe des Objekts
bestimmt werden. Die Größe des Objekts entspricht
somit zumindest der von den beeinflussten Messkondensatoren bzw.
Messelektroden eingenommenen Größe. Bei der Größe
kann es sich um eine Länge oder Fläche o. ä.
handeln. Liefert bspw. nur ein Messkondensator ein verwertbares
Signal, ist daraus zu schließen, dass die Länge
des Objekts in Erstreckungsrichtung der Messanordnung im wesentlichen auf
die Länge einer Messelektrode beschränkt ist. Liefern
hingegen bspw. fünf auf fünf in einer rechteckigen
Anordnung angeordnete Messkondensatoren jeweils ein verwertbares
Signale, kann daraus geschlossen werden, dass die Fläche
des Objekts zumindest der Fläche von fünf auf
fünf Messelektroden entspricht. Dies kann besonders vorteilhaft
für PreCrash-Funktionen verwendet werden, um damit eine Größe
des Unfallobjekts abzuschätzen und geeignete Maßnahmen
einleiten zu können. Aufgrund der bestimmten Größe
können weitere Funktionen im Fahrzeug gesteuert werden.
Beispielsweise kann das Auslösen eines Seitenairbags von
einer vorgegebenen Mindestgröße des Unfallobjekts
abhängig gemacht werden. Allgemein können basierend
auf der ermittelten Objektgröße Steuer- oder Sicherheitsfunktionen
im Fahrzeug ausgelöst werden.
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Vorzugsweise
sind die Messelektroden derart bemessen sind, dass sie höchstens
der Größe des Objekts entsprechen, zu dessen Abstandsbestimmung
die Vorrichtung vorgesehen ist. Die Abstandsbestimmung ist nun vorteilhafterweise
im wesentlichen unabhängig von der Größe
des Objekts, da üblicherweise wenigstens eine der Messelektroden
im wesentlichen vollständig zur Messung beitragen kann,
d. h. sich gesamtflächig im Wechselwirkungsbereich mit
dem Objekt befindet. Mit der bevorzugten Lösung wird es
somit möglich, durch Ausgestaltung der Messelektroden die
Auflösung und das Ansprechverhalten der Vorrichtung einzustellen.
Die Messelektroden werden demnach so bemessen und angeordnet, dass
bei vorbestimmten Fahrsituation wie bspw. beim Einparken üblicherweise
wenigstens eine Messelektrode vollständig zur Messung beiträgt. Bspw.
kann die Größe der Messelektroden an übliche Straßenbegrenzungen
angepasst sein und eine horizontale Ausdehnung von höchstens
0,1 m aufweisen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform sind die wenigstens
zwei Messelektroden im wesentlichen horizontal angeordnet. Auf diese
Weise kann eine einfache Erkennung von Objekten mit relativ kleiner
horizontaler Erstreckung wie z. B. Verkehrsschilder, Pfosten usw.
ermöglicht werden. Die Erkennung von Objekten mit relativ
großer horizontaler Erstreckung wie z. B. andere Fahrzeuge, Mauern,
Leitplanken usw. wird ebenso verbessert.
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Weiterhin
vorteilhaft können die wenigstens zwei Messelektroden im
wesentlichen vertikal angeordnet sein. Auf diese Weise lassen sich
besonders einfach Objekte detektieren, die eine kleine vertikale Ausdehnung
aufweisen. Besonders vorteilhaft kann eine Kombination der beiden
Ausgestaltungen vorgesehen sein, um das Auflösungsvermögen
in beiden Dimensionen zu erhöhen.
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Es
kann sich als besonders vorteilhaft erweisen, wenn zwei benachbarte
Messelektroden einen vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen,
der höchstens der Ausdehnung einer Messelektrode entlang
der Verbindungslinie der zwei Messelektroden entspricht. Damit läßt
sich eine regelmäßige Anordnung erzielen, bei
der Objekte entsprechend der Größe einer Messelektrode
eine Messelektrode zumindest teilweise überdecken.
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Wird
die Gegenelektrode vom Eigenfahrzeug gebildet, kann zur Verbesserung
der Messcharakteristik ferner eine Abschirmungselektrode zwischen
Messelektrode und Gegenelektrode bereitgestellt werden, die beispielsweise über
einen hochohmigen Impedanzwandler nach gängiger Schaltungstechnik
auf gleichem Potential wie die Messelektrode liegt. Hierdurch kann
zwischen der Abschirmungselektrode und der Messelektrode ein feldfreier
Bereich geschaffen werden. Durch diese Anordnung wird eine Verbesserung
der Messqualität erreicht, wobei der Feldlinienverlauf
zwischen Messelektrode und Gegenelektrode bei niedrigerem Absolutwert
der Kapazität anteilsmäßig stärker
durch ein sich annäherndes Objekt erhöht wird,
als dies ohne Abschirmungselektrode der Fall wäre. In diesem
Fall, d. h. bei Nichtvorhandensein einer Abschirmungselektrode, würde
die Kapazität im wesentlichen durch die direkte Nachbarschaft
zwischen Messelektrode und Fahrzeug bestimmt, weniger hingegen durch
weiter entfernte Objekte.
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Vorteilhafterweise
ist eine Messelektrodenanordnung im oder am Fahrzeug, insbesondere
in Stoß- und/oder Zierleisten unsichtbar verbaubar. Ebenso
ist eine Integration in ein Mehrschichtlacksystem angedacht. Insbesondere
können hierbei die Messelektroden der Vorrichtung unsichtbar
verbaut sein. Hierdurch kann insbesondere eine Platzeinsparung erzielt
werden. Ist eine Messelektrodenanordnung unsichtbar verbaut, kann
dies insbesondere auch zur Verbesserung der Strömungseigenschaften am
Fahrzeug führen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann mittels der Messkondensatoren,
durch deren gemessene Kapazität der Abstand des Objekts
vom Fahrzeug bestimmt wird, eine Relativgeschwindigkeit des Objekts
zum Fahrzeug bestimmt werden. Beispielsweise kann ausgewertet werden,
in welcher Reihenfolge und mit welcher zeitlichen Verzögerung
benachbarte Messkondensatoren verwertbare Signale liefern. Aus der
bekannten geometrischen Anordnung der Messelektroden kann dann auf die
Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung des Objekts geschlossen
werden. Diese Funktionalität kann bspw. vorteilhaft in
Kombination mit sog. Autopilotfunktionen eingesetzt werden, bspw.
um eine Einparkfunktionalität zu verbessern.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der
Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur kapazitiven
Abstandsmessung gemäß dem Stand der Technik,
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2 zeigt
eine schematische Querschnittsdarstellung einer an einem Fahrzeug
angebrachten Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung gemäß dem
Stand der Technik; und
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3 zeigt
schematisch in Draufsicht eine Ausgestaltung einer ersten erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Bestimmung einer Größe eines Objekts in
der Umgebung eines Fahrzeugs umfassend eine erfindungsgemäße
Messelektrodenanordnung sowie ein großes Objekt; und
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4 zeigt
schematisch in Draufsicht eine Ausgestaltung einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bestimmung einer Größe eines Objekts in der
Umgebung eines Fahrzeugs umfassend die erfindungsgemäße
Messelektrodenanordnung gemäß 3 sowie
ein kleines Objekt.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist
eine Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung gemäß dem
Stand der Technik schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet.
Die Vorrichtung weist eine Messelektrode 106 und eine Gegenelektrode 101 auf.
Durch geeignete Spannungsbeaufschlagung ist zwischen Messelektrode 106 und
Gegenelektrode 101 eine geeignete Kondensatorspannung messbar.
Insbesondere kann eine Vorrichtung zur Spannungsbeaufschlagung als
Sinusgenerator und/oder Wechselstromquelle, die eine Spannung bzw.
einen Strom einer bestimmten Frequenz f erzeugt, vorgesehen sein.
Zwischen Messelektrode 106 und Gegenelektrode 101 ist
in diesem Fall eine Abschirmungselektrode 104 vorgesehen.
Die Abschirmungselektrode 104 liegt über einen
hochohmigen Impedanzwandler 105 auf gleichem Potential
wie die Messelektrode 106 und dient dazu, zwischen Abschirmungselektrode 104 und
Messelektrode 106 einen feldfreien Bereich zu schaffen.
Hierdurch wird die Kapazität der Anordnung zwischen Messelektrode 106 und
Gegenelektrode bzw. Fahrzeug 101 bei niedrigerem Absolutwert der
Kapazität anteilsmäßig stärker
durch ein sich annäherndes Objekt erhöht, als
dies ohne Abschirmungselektrode der Fall wäre. In der Abbildung
ist ferner ein Objekt 102 dargestellt, das sich, wie durch Pfeil 103 veranschaulicht,
auf die Messanordnung zu bewegt. Zum dargestellten Zeitpunkt weisen
Objekt 102 und Messelektrode 106 eine Distanz
d auf.
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In 2 ist
eine weitere Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung gemäß dem
Stand der Technik schematisch im Querschnitt dargestellt. Die Vorrichtung
ist insgesamt mit 200 bezeichnet. Die Bezugszeichen sind
im Vergleich zur 1 bei Bezeichnung gleicher oder
gleichartiger Objekte um 100 inkrementiert. Vorliegend
sind zusätzlich Feldlinien 210 und 211 gezeigt,
wobei in dieser Figur die Vorrichtung ohne eine Abschirmungselektrode
vorgesehen ist. Es ist ersichtlich, dass Feldlinien 211,
die von der Rückseite der Messelektrode 206 zur
Gegenelektrode bzw. dem Fahrzeug 201 verlaufen, die Messcharakteristik
der Vorrichtung in der Praxis stark dadurch beeinflussen, dass eine
direkte Nachbarschaft zwischen Messelektrode und Fahrzeug vorliegt.
In diesem Fall wird die Messung damit in geringerem Umfang durch
Objekt 202 beeinflusst. Feldlinien 210 entsprechen
den Feldlinien, die bei Anwesenheit einer Abschirmungselektrode
ausschließlich vorhanden waren.
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In
den nachfolgend beschriebenen 3 und 4 werden
gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
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In 3 ist
eine Ausgestaltung einer ersten erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Bestimmung einer Größe eines Objekts
in der Umgebung eines Fahrzeugs schematisch in Draufsicht dargestellt
und insgesamt mit 300 bezeichnet. Die Vorrichtung 300 umfasst
eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Messelektrodenanordnung 301 sowie
eine, durch ein ausgedehntes Objekt 302 gebildete Gegenelektrode.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen,
dass die Gegenelektrode üblicherweise durch das Eigenfahrzeug,
gebildet wird. Die im folgenden beschriebene Ausgestaltung eignet sich
jedoch besser zur Darstellung grundlegender Zusammenhänge.
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Die
Messelektrodenanordung 301 umfasst in der beispielhaften
Ausgestaltung vier einzelne Messelektroden 306a, 306b, 306c und 306d und
ist an einer Seite, beispielsweise einer Flanke, eines Fahrzeugs 303 angeordnet.
Die Messelektroden 306a bis 306d der Messelektrodenanordnung 301 sind
im Wesentlichen horizontal entlang des Fahrzeugs 303 angeordnet.
Jede einzelne der Messelektroden 306a bis 306d ist
mit einer Kapazitätmesseinrichtung (nicht gezeigt) verbunden,
wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Weiterhin umfasst
die Messelektrodenanordnung 301 eine Recheneinheit (nicht
gezeigt), die dazu eingerichtet ist, eine Größe
eines Objekts zu bestimmen.
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In
einem Abstand d zum Fahrzeug 303 befindet sich das Objekt 302,
das die Gegenelektrode bildet und beispielsweise eine Mauer oder
ein Fremdfahrzeug sein kann. Jede der Messelektroden 306a bis 306d bildet
in der gezeigten Ausgestaltung zusammen mit dem gegenüberliegenden
Bereich des Objekts 302 einen Messkondensator 316a bis 316d. In
der gezeigten Darstellung überdeckt das Objekt 302 die
gesamte Messelektrodenanordnung 301, so dass jeder der
Messkondensatoren 316a bis 316d ein verwertbares
Signal liefert und zur Messung beiträgt. Aus der Anzahl
der ein verwertbares Signal liefernden Messkondensatoren kann auf
die Größe des Objekts 302 geschlossen
werden. In der gezeigten Darstellung liefert jeder der Messkondensatoren 316a bis 316d ein
verwertbares Signal, so dass bestimmt werden kann, dass das Objekt 302 zumindest eine
Ausdehnung 304 aufweist, die der Ausdehnung der Summe der
ein verwertbares Messsignal liefernden Messkondensatoren 316a bis 316d entspricht.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann durch Messung
der Kapazität eines jeden einzelnen Messkondensators 316a bis 316d der
Abstand d des Objekts 302 vom Fahrzeug 303 bestimmt
werden, z. B. durch Kalibration des Kapazitätsverlaufes
mit gemessenem Abstandsverlauf..
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In 4 ist
eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Bestimmung einer Größe eines Objekts
in der Umgebung eines Fahrzeugs schematisch in Draufsicht dargestellt
und insgesamt mit 400 bezeichnet. Die Vorrichtung 400 umfasst
wiederum die an dem Fahrzeug 303 angebrachte Messelektrodenanordnung 301 gemäß 3 sowie
ein die Gegenelektrode bildendes Objekt 402. Die Messelektroden 306a bis 306d weisen jeweils
eine horizontale Ausdehnung 403 auf und sind regelmäßig
in einem Abstand 405 zueinander angeordnet, wobei der Abstand 405 in
der gezeigten beispielhaften Ausgestaltung einer halben Ausdehnung 403 entspricht.
Je kleiner die Ausdehnung 403 und der Abstand 405 jeder
einzelnen Messelektrode gewählt wird, desto besser wird
die Auflösung der gesamten Anordnung.
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In
der gezeigten Darstellung liegt das Objekt 402 nur der
Messelektrode 306a gegenüber und bildet damit
als Gegenelektrode nur zusammen mit dieser Messelektrode einen Messkondensator 416a. Damit
kann bestimmt werden, dass das Objekt 402 zumindest eine
Ausdehnung 404 aufweist, die der Ausdehnung 403 einer
Messelektrode entspricht.
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Obwohl
nur der Messkondensator 416a ein beeinflusstes bzw. verwertbares
Signal liefert, kann dennoch mit der gezeigten Ausgestaltung der
Abstand d des Objekts 402 vom Fahrzeug 303 genau bestimmt
werden, da gemäß einer bevorzugten Weiterbildung
die Größe 403 der einzelnen Messelektroden 306a bis 306d klein
ist bzw. der Größe 404 des Objekts 402 entspricht.
Der Messkondensator 416a trägt damit mit seinem
vollen Signal zur Messung bei. In der gezeigten bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung sind die Messelektroden 306a bis 306d der Messelektrodenanordnung 301 so
bemessen, dass sie höchstens einer Größe 404 eines
Objekts 402 entsprechen, zu dessen Abstandsbestimmung die Vorrichtung 400 vorgesehen
sein kann. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um eine Vorrichtung 400,
die auch dafür vorgesehen ist, den Abstand des Fahrzeugs 303 zu
kleinen Objekten wie beispielsweise Pfosten bestimmen zu können.
Die horizontale Ausdehnung 403 der einzelnen Messelektroden 306a bis 306d entspricht
demnach der horizontalen Ausdehnung 404 eines Pfostens 402.
Es versteht sich, dass mit einer derartigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Messelektrodenanordnung auch größere Objekte auf
einfache Weise detektiert werden können, wie es beispielsweise
anhand 3 erläutert wurde.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann auch die Relativgeschwindigkeit
des Pfostens 402 zum Fahrzeug 303 bestimmt werden.
Bewegt sich beispielsweise der Pfosten 402 relativ zum
Fahrzeug 303 in die mit 406 bezeichnete Richtung,
tragen nacheinander die Messelektroden 306a bis 306d bzw.
die durch die jeweiligen Messelektrode und das gegenüberliegende
Objekt 402 gebildeten Messkondensatoren zur Messung bei.
Auf diese Weise entsteht beispielsweise in der Auswertung eine zeitliche
Abfolge von Messimpulsen, die anhand der bekannten geometrischen Größen 403 und 405 in
eine Relativgeschwindigkeit umgerechnet werden können.
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Die 3 und 4 zeigen
Ausführungsbeispiele zur Anbringung der Elektrodenanordnung am
Eigenfahrzeug. Die Gegenelektrode wird für beide Anordnungen
im Ausführungsbeispiel durch das Objekt gebildet. Die Kapazitätsmessung
erfolgt vorzugsweise jedoch zwischen einer Messelektrode und dem
Eigenfahrzeug, wobei die Kapazität dieser Anordnung ebenfalls
durch die Annäherung eines Objekts erhöht wird.
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Die
Segmentierung der Messelektroden 306a bis 306d erfolgt
beispielsweise für eine PreCrash-Funktion in Längsrichtung
in der Tür des Eigenfahrzeugs. Der Kapazitätswert
des Kondensators 416a für den Fall des kleinflächigen
Objekts 402 unterscheidet sich bei gleichem Abstand d zwischen Elektrode 306 und
Objekt aufgrund der gleichen wirksamen Fläche nur unwesentlich
vom Kapazitätswert des Kondensators 316a im Falle
des großflächigen Objekts 302. Diese
Unterschiede ergeben sich aufgrund von inhomogenen Streufeldern
am Elektrodenrand. Bei einer einzelnen Elektrode, die sich über
die Dimension aller vier Elektroden erstrecken würde, wäre
ein wesentlich stärkerer Kapazitätsunterschied zwischen
kleinflächigem und großflächigem Objekt bei
gleichem Abstand festzustellen. Der Vorteil der Anordnung basiert
auf der Kernaussage, dass die Kapazität einer Anordnung
einer Segmentelektrode und Objekt nicht wesentlich von der Objektfläche
abhängt, solange diese größer ist als
die Fläche der Segmentelektrode.
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Es
versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur eine besonders
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.
Daneben ist jede andere Ausführungsform denkbar, ohne den Rahmen
dieser Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - GB 2404443 [0005]
- - DE 19501642 B4 [0006, 0006]