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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft Fahrerassistenzsysteme für Fahrzeuge, und insbesondere solche Fahrerassistenzsysteme, die eine Kamera umfassen.
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Fahrerassistenzsysteme stellen Zusatzeinrichtungen in Fahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen bereit. Ein Fahrerassistenzsystem umfasst häufig Subsysteme wie ABS (Antiblockiersystem), ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm), einen Abstandsregeltempomaten („Adaptive Cruise Control”, ACC), oder einen Parkassistenten. Für verschiedene dieser Subsysteme sind Sensoriken erforderlich, die eine Umgebung des Fahrzeugs überwachen, um dort Objekte zu detektieren, die potentielle Hindernisse im Fahrschlauch darstellen könnten. So müssen beispielsweise beim assistierten Einparken parklückenbegrenzende Objekte detektiert und vermessen werden und auch während eines Einparkens muss die Parklücke auf das Auftreten potentieller Hindernisse wie querender Fußgänger oder sich in Bewegung setzender Fahrzeuge überwacht werden.
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Es ist bekannt, zur Umfeldüberwachung Ultraschallsensoren, Radarsensoren oder Infrarotsensoren einzusetzen. Ebenso ist es bekannt, zu diesem Zweck Kameras einzusetzen. Es können auch unterschiedliche Sensoren miteinander kombiniert werden; bspw. ist es bekannt, für einen Einparkassistenten einen oder mehrere Ultraschallsensoren zusammen mit einer Rückfahrkamera vorzusehen. Die Erfassungsbereiche der Ultraschallsensoren und der Kamera ergänzen sich hierbei: Die Ultraschallsensoren erfassen einen Nahbereich um das Fahrzeug herum mit großem Öffnungswinkel, während die Kamera einen Erfassungsbereich mit einem engeren Blickwinkel hat, der aber in größere Entfernungen reicht.
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Um Blind Spots zu vermeiden und einen Umgebungsbereich möglichst vollständig zu erfassen, müssen meist mehrere Sensoren eingebaut werden, d. h. zur vollständigen Erfassung eines Nahbereichs bspw. am Fahrzeugheck sind mehrere Ultraschallsensoren erforderlich, und zur vollständigen Erfassung eines erweiterten rückwärtigen Bereichs sind mehrere Kameras erforderlich. Dies erfordert das Vorsehen entsprechend vieler Einbauorte am Fahrzeug, bspw. in einer Stossstange und/oder in Zuordnung zu einem Nummernschild, und erfordert weiterhin den Anschluss all dieser Sensoren an ein elektrisches Bordnetz ebenso wie an ein Fahrzeug-Datennetzwerk. Dies führt zu hohen Kosten.
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Um mit möglichst wenigen Kameras einen guten Überblick über einen weiteren Umgebungsbereich des Fahrzeugs zu erhalten, ist es aus der
DE 100 59 313 A1 bekannt, eine oder mehrere Kameras auf dem Dach eines Fahrzeugs anzuordnen. Aufgrund der im Vergleich bspw. zu Ultraschallsensoren großen Erfassungsreichweite wird eine Umgebung um das Fahrzeug auch dann ausreichend abgedeckt, wenn die Kameras sich auf dem Dach befinden. Die Kameras haben dann i. d. R. ein freies Sichtfeld über einen beliebig großen Winkelbereich, so dass vergleichsweise wenige Sensoren etwa einen rückwärtigen Bereich und die Seitenbereiche eines Fahrzeugs abdecken können.
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Bei dem vorstehend beschriebenen System kann zwar mit vergleichsweise wenigen Kameras eine gute Abdeckung einer Fahrzeugumgebung erreichen. Allerdings sind auch weiterhin für die Kameras entsprechend viele Einbauorte auf dem Dach vorzusehen. Ferner ist anders als bei einem Einbauort z. B. in einer Stoßstange für jede Kamera typischerweise ein separates Gehäuse erforderlich. Dies erhöht die Kosten und begrenzt somit die Einsatzmöglichkeiten derartiger Systeme.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches eine Kamera umfasst, die in eine Dachantenne des Fahrzeugs integriert ist. Das Fahrerassistenzsystem kann bspw. ausgebildet sein, um die Kamera als Rückfahrkamera zu betreiben. Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem kann zwei oder mehr Kameras umfassen, die in eine oder mehrere Dachantennen des Fahrzeugs integriert sind. Hierbei können die mindestens zwei Kameras als Stereokamera betreibbar sein. Die Kameras können Sichtbereiche haben, die sich teilweise überdecken. Unabhängig davon kann der Sichtbereich jeder Kamera z. B. auch jeweils einen Seitenbereich des Fahrzeugs mitabdecken.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Dachantenne für ein Fahrzeug vorgeschlagen, wobei in die Dachantenne eine Kamera integriert ist. Die Kamera ist ausgebildet, Daten für ein Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs bereitzustellen. Eine derartige Dachantenne würde bspw. über einen Anschluss an ein elektrisches Bordnetz zur Stromversorgung der Kamera sowie ggf. aktiven elektrischen Einrichtungen der Antenne, und weiterhin einen Anschluss an ein Fahrzeug-Datennetzwerk zur Weiterleitung von Daten der Kamera an Komponenten des Fahrerassistenzsystems aufweisen. Über den Netzwerkanschluss können auch weitere Einrichtungen der Dachantenne Daten mit anderen Fahrzeugkomponenten austauschen.
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Die Kamera kann bspw. in einen Sockelbereich der Dachantenne integriert sein. Bei bestimmten Ausführungsformen ist die Dachantenne eine Haifischflossenkamera, wobei die Kamera in ein Gehäuse einer derartigen Antenne integriert ist. Zusätzlich oder alternativ kann eine Kamera in einen Spitzenbereich der Dachantenne integriert sein, bspw. in eine Spitze einer Kurzstabantenne oder einer Pyramidenantenne. Bei weiteren Ausführungsformen kann einen Kamera in einen Mittelbereich einer Dachantenne integriert sein, bspw. in einen Bereich, der eine elastische Antennenspitze trägt.
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Die Kamera kann mit einer Weitwinkellinse ausgerüstet sein, um eine Erfassung eines Umgebungsbereichs um das Fahrzeug herum mit wenigen Kameras oder nur einer einzigen Kamera zu ermöglichen. Es ist jedoch generell denkbar, dass mehrere Kameras in eine Dachantenne integriert sind. So könnte bspw. ein Kamerapaar auf unterschiedliche Richtungen hin ausgerichtet sein, so dass etwa neben einem rückwärtigen auch die Seitenbereiche des Fahrzeugs abgedeckt werden, oder eine Kamera könnte nach vorne und eine Kamera nach hinten gerichtet sein. Zusätzlich oder alternativ ist denkbar, dass eine Stereokamera in eine Dachantenne integriert wird.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Dachantenne für ein Fahrzeug vorgeschlagen, wobei die Dachantenne zur Integration einer Kamera vorbereitet ist, und wobei die Kamera ausgebildet ist, Daten für ein Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs bereitzustellen. Weiterhin wird vorgeschlagen, komplementär dazu eine Kamera als Verkaufs- bzw. Artikeleinheit vorzusehen, die ausgebildet ist, um Daten für ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs bereitzustellen, wobei die Kamera zur Integration in eine Dachantenne, wie vorstehend skizziert, ausgebildet ist.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung basiert unter anderem auf der Idee, dass ein hinreichend guter Überblick über eine Fahrzeugumgebung mit vergleichsweise wenigen Kameras (z. B. nur einer einzigen Kamera) erzielt werden kann, in dem diese auf dem Dach eines Fahrzeugs angeordnet werden, wobei jedoch das Vorsehen entsprechender zusätzlicher Einbauorte vermieden werden kann, wenn die oder jede Kamera in eine Dachantenne integriert wird. Neben dem Vorteil, dass keine zusätzlichen Einbauorte für die Kameras vorgesehen werden müssen, entfallen auch separate Gehäuse für die Kameras (bleiben aber denkbar, wenn die Kamera etwa in Form eines Aufsatzes auf einem Antennengehäuse vorgesehen wird).
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Aufgrund des Einbauortes in erhöhter Position auf oder über Dachhöhe ergibt sich der Vorteil, dass eine Kamera über ein niedrigeres Hindernis wie etwa das Heck eines anderen Fahrzeugs hinwegschauen kann. Damit kann bereits in einer frühen Phase z. B. eines Einparkvorganges eine Parklücke überwacht werden. Einer in einer Stoßstange oder auf vergleichbar geringer Höhe vorgesehenen Kamera wird hingegen in der gleichen Situation die Sicht versperrt.
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Da sich eine Dachantenne bspw. bei einem PKW etwa in Augenhöhe eines stehenden Menschen befindet, ist eine von dieser Kamera gelieferte Ansicht intuitiv leichter erfassbar als das etwa bei herkömmlichen, in eine Stoßstange integrierten Kameras der Fall ist. Dies wiegt Nachteile einer z. B. mit einer starken Weitwinkellinse ausgestatteten (Einzel-)Kamera auf, die häufig eine leicht verzerrte Darstellung der Umgebung liefert.
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Insofern die Position einer in einen Mittelbereich oder einen Spitzenbereich einer Dachantenne integrierten Kamera nochmals gegenüber einem Einbauort unmittelbar auf dem Fahrzeugdach erhöht ist, liegen die vorstehend diskutierten Vorteile in nochmals verstärkter Form vor.
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Sofern Einrichtungen der Antenne wie etwa ein Vorverstärker, Frequenzwandler, A/D-Wandler, etc. einen Anschluss an ein elektrisches Bordnetz benötigen, ist für die Kamera kein zusätzlicher elektrischer Anschluss notwendig. Gleiches gilt für den Anschluss der Kamera an das Fahrzeug-Datennetzwerk.
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Die Erfindung senkt die Kosten für Fahrerassistenzsysteme, die einen umfassenden Überblick über eine bspw. rückwärtige Fahrzeugumgebung bereitstellen. Insbesondere werden mit der Erfindung einfache Systeme sinnvoll darstellbar, die bspw. nur über eine einfache (Mono-)Kamera verfügen sollen. Diese kann aufgrund ihrer i. d. R. geringen Abmessungen ohne weiteres in eine Dachantenne integriert vorgesehen werden. Eine einzelne Kamera, die etwa mit einer Weitwinkellinse bestückt wird, bietet somit zu vergleichsweise geringen Kosten einen guten Überblick mit einer ausreichenden Darstellungsqualität.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden nunmehr anhand der beigefügten Figuren eingehender beschrieben. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgerüsteten Fahrzeugs;
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2A–F Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Dachantennen mit integrierter Kamera;
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3A, B ein Ausführungsbeispiel einer für den Einbau einer Kamera vorbereiteten Dachantenne und die dazugehörige Kamera; und
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4 in schematischer Form ein Fahrzeug mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt in schematischer Form ein Fahrzeug 100 mit einem erfindungsgemäß ausgerüsteten Fahrerassistenzsystem 102. In eine angedeutete Dachantenne 104 ist eine Kamera 106 integriert, die mit einer als ECU (”Electronic Control Unit”) implementierten zentralen Verarbeitungseinheit 108 des Fahrerassistenzsystems 102 verbunden ist. Die Kamera 106 sowie bestimmte elektrische Einrichtungen der Antenne 104 (bei den elektrischen Einrichtungen kann es sich bspw. um einen Vorverstärkter, A/D-Wandler, etc. handeln, in 1 nicht gezeigt) sind über einen gemeinsamen Anschluss an ein elektrisches Bordnetz 110 angeschlossen. Die Antenne 104 ist weiterhin an Einrichtungen 112 wie bspw. einen Radioempfänger angeschlossen, die Teil des Fahrerassistenzsystems 102 oder davon separat sein können.
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Die Kamera 106 kann über ein (in 1 nicht gezeigtes) Fahrzeugnetzwerk wie ein Bussystem oder dergleichen an die ECU 108 angeschlossen sein. Gleiches kann ggf. auch für eine Datenschnittstelle der Dachantenne 104 gelten, d. h. sofern die Antenne 104 digitale Daten mit anderen Fahrzeugkomponenten (bspw. der Komponente 112) austauscht, kann dieser Austausch über eine gemeinsam mit der Kamera 106 genutzte Netzwerkschnittstelle erfolgen. Neben dem Empfang von bspw. Radiosignalen kann die Antenne 104 auch zum Aussenden von Daten vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Dachantenne 104 zur Verbindung von Empfangsanlagen im Fahrzeug 100 mit einem Mobilfunksystem vorgesehen sein.
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In dem Ausführungsbeispiel der 1 umfasst das Fahrerassistenzsystem 102 eine einzelne Kamera 106 auf dem Dach des Fahrzeugs 100. Um einen umfassenden Überblick über eine rückwärtige Fahrzeugumgebung zu ermöglichen, kann die Kamera 106 mit einer Weitwinkellinse ausgestattet sein, die einen vergleichsweise breiten Erfassungsbereich 114 bietet. Obwohl eine Weitwinkellinse häufig zu einer verzerrten Darstellung führt, ist die Perspektive der Kamera 106 vom Dach des Fahrzeugs 100 für den Fahrer intuitiv leicht erfassbar, sofern sich die Kamera in etwa auf Augenhöhe eines stehenden Menschen befindet, was bei einem PKW der Fall ist. Eine vergleichbare Ansicht kann eine in einer Stoßstange oder einem Kotflügel angeordnete Kamera nicht bieten.
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In den 2A–2F werden verschiedene Ausführungsbeispiele von Dachantennen mit integrierten Kameras gezeigt. In 2A ist eine Kurzstabantenne 202 skizziert, die mit einem Sockelbereich 204 auf einem Dach eines Fahrzeugs montierbar ist. In einem verstärkten Spitzenbereich der Kurzstabantenne 202 ist eine Kamera 208 integriert. Die Kurzstabantenne 202 kann hinreichend starr ausgeführt sein, so dass bspw. bei einem Einsatz der Kamera 208 als Rückfahrkamera bei einer Ein- oder Ausparksituation entsprechender Geschwindigkeit eine stetige Ansicht einer rückwärtigen Fahrzeugumgebung ohne Wackeln der Kamera erhalten werden kann.
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In 2B ist als weiteres Ausführungsbeispiel eine Stabantenne 210 mit einem starren Sockelbereich 212 zur Montage auf einem Fahrzeugdach und einem flexiblen Spitzenbereich 214 skizziert. Eine Kamera 216 ist in den Sockelbereich 212 der Antenne 210 integriert. 2C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Stabantenne 220 mit einem zur Montage auf einem. Fahrzeugdach vorgesehenen Sockelbereich 222, einem verstärkten Mittelbereich 224 und einer flexibel oder starr ausgeführten Spitze 226. Eine Kamera 228 ist in den verstärkten Mittelbereich 224 der Antenne integriert. Für eine Elastizität bzw. Starrheit des Sockelbereichs 222 und Mittelbereichs 224 gilt das zu dem Ausführungsbeispiel in 2A Ausgeführte entsprechend.
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In 2D ist eine starre Aufsatz- bzw. Säulenantenne 230 skizziert, in dessen Sockelbereich 232 eine erste Kamera 234 integriert ist. In einen Spitzenbereich 236 ist eine weitere Kamera 238 integriert. Die Kameras 234, 238 können einander überlappende Sichtbereiche haben. Zusätzlich oder alternativ können sie bspw. zu verschiedenen Seiten eines Fahrzeugs ausgerichtet sein. In 2D ist angedeutet, dass die tiefer gelegene Kamera 234 auf eine rückwärtige Fahrzeugumgebung ausgerichtet ist, während die höher gelegene Kamera 238 auf eine vordere Fahrzeugumgebung ausgerichtet ist. Diese Konfiguration ist vorteilhaft, wenn die Antenne 230 in einem rückwärtigen Bereich eines Fahrzeugdachs montiert wird. Die Kamera 234 kann als Rückfahrkamera genutzt werden, während die Kamera 238 aufgrund ihrer erhöhten Position dennoch eine Erfassung eines vor dem Fahrzeug gelegenen Bereichs ermöglicht.
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In 2E ist eine starre Dachantenne 240 in gemäßigter Haifischflossenform skizziert, welche eine in einen Spitzenbereich 242 integrierte Kamera 244 aufweist. 2F zeigt ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Haifischflossenantenne 250 mit einem breiteren Sockel 252, bei der eine Kamera 254 ebenfalls in einen Spitzenbereich 256 der Antenne integriert ist. Unter Berücksichtigung der Abmessungen einer Kamera könnten in eine Antenne wie die Antenne 250 in 2F auch zwei Kameras integriert werden, deren. Erfassungsbereiche bspw. jeweils einen Seitenbereich des Fahrzeugs abdecken und sich in einem rückwärtigen Fahrzeugbereich überdecken.
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In 3A ist eine Haifischflossenkamera 302 in einer teilweisen Schnittansicht skizziert. Unter einer Abdeckung 304 befindet sich ein Hohlraum 306, der zur Aufnahme der in 3B gezeigten Kamera 308 vorgesehen ist. Insbesondere ist ein Anschluss 310 an ein elektrisches Bordnetz eines Fahrzeugs sowie ein Anschluss 312 an ein Fahrzeug-Datennetzwerk vorhanden, mit dem eine Kommunikation der Kamera 308 mit weiteren Komponenten eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs ermöglicht wird. In 3B ist gezeigt, dass die Kamera 308 über Verbinder (z. B. Stecker) 314 für die Anschlüsse 310 und 312 der Antenne 302 vorbereitet ist.
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Die in 3A gezeigte Dachantenne bietet die Möglichkeit zur optionalen Nachrüstung mit der Kamera 308. Somit kann ein Fahrzeug bei Bedarf mit einem Fahrerassistenzsystem, bzw. dieses mit einem kamerabasierten Subsystem ausgestattet werden. Ebenso kann die Antenne 302 zur Bestückung mit unterschiedlichen Kameras vorgesehen werden, bspw. bei der Herstellung des Fahrzeugs oder zu einem späteren Zeitpunkt. Ist z. B. für eine Fahrzeugserie eine einzelne Dachantenne 302 vorgesehen, kann in diese eine Kamera mit einer Weitwinkellinse eingebaut werden, während bei einer Fahrzeugserie, die mit zwei Dachantennen ausgerüstet ist, Kameras mit engerem Blickwinkel aber besserer Bildqualität zum Einsatz kommen können. Voraussetzung ist lediglich dass die unterschiedlichen. Kameras jeweils in den Einbauraum 306 aufgenommen werden können. Die in den 3A und 3B ermöglicht darüberhinaus generell einen leichten Austausch der Kamera 308.
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In 4 ist in schematischer Form ein Fahrzeug 400 dargestellt, welches mit einem weiteren Ausführungsbeispiel 402 eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems ausgestattet ist. Hierbei sind an eine ECU 404 über ein (nicht weiter gezeigtes) Datennetzwerk zwei Kameras 406 und 408 angeschlossen. Die Kameras 406 ist in eine Dachantenne 410 und die Kamera 408 ist in eine Dachantenne 412 integriert. Die Kameras haben einen Erfassungsbereich 414 bzw. 416. Der sich aus der Kombination der Bereiche 414 und 416 ergebende Erfassungsbereich ist insgesamt weit genug um den gesamten rückwärtigen Umgebungsbereich abzudecken, so dass Weitwinkellinsen für die Kameras 406, 408 nicht erforderlich sind. Die Bereiche 414 und 416 überlappen sich teilweise. Hierauf basierend ist in diesem Überlappungsbereich 418 eine Abstandsbestimmung zu Objekten sowie die Gewinnung einer Stereoansicht möglich, die bspw. dem Fahrer in geeigneter Weise etwa durch die Anzeige Von Tiefeninformationen auf einem Anzeigeschirm 418 ausgegeben werden kann.
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Die in 4 gezeigte Konfiguration macht sich zunutze, dass bei vielen Fahrzeugen eine Mehrzahl von Antennen vorhanden sind um bspw. einen Radioempfang oder eine Mobilfunkkommunikation zu verbessern (”Antennendiversity”). Sind somit auf dem Fahrzeugdach ohnehin mehrere Antennen vorgesehen, können mindestens einige von diesen erfindungsgemäß mit integrierten Kameras ausgestattet sein. Die ermöglicht einen guten Überblick über etwa einen rückwärtigen Umgebungsbereich des Fahrzeugs 400, ohne dass hierfür auf dem Fahrzeugdach zusätzliche Einbauorte für die beiden Kameras 406, 408 vorgesehen werden müssten. Auch werden weitere Einbauorte für zusätzliche Kameras in bspw. einer hinteren Stoßstange überflüssig. Jedoch können Ultraschallsensoren zur detaillierten Erfassung eines Nahbereichs rund um das Heck des Fahrzeugs 400 vorgesehen sein.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt; vielmehr sind innerhalb des durch die anhängenden Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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