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Technisches Gebiet
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Das technische Gebiet betrifft allgemein ein Erkennungs- bzw. Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-System und -Verfahren für ein Fahrzeug in Hinsicht auf ein rückwärtiges Hindernis, und insbesondere ein Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-System und -Verfahren zum Anzeigen von rückwärtigen Hindernissen für einen Fahrer über einen Bereich von Geschwindigkeiten.
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Hintergrund
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In den meisten Fällen hat der Fahrer eines Fahrzeuges (zum Beispiel eines Autos, Lastwagens oder SUVs) eine ausreichende Sicht für einen sicheren Betrieb seines oder ihres Fahrzeuges. Tatsächlich wird eine Möglichkeit des Fahrers, Bereiche hinter dem Fahrzeug einzusehen, durch die wohl bekannte Verwendung von nach hinten gerichteten Innen- und Außen-Spiegeln erhöht. Trotzdem erleben Fahrer jedoch üblicherweise Situationen, in denen ihre Fähigkeit, den Weg des Fahrzeuges und Hindernisse auf dem Weg des Fahrzeuges zu bemerken, erschwert ist, insbesondere wenn das Fahrzeug im Rückwärtsgang betrieben wird (zum Beispiel beim Zurücksetzen des Fahrzeuges).
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Eine Vielzahl von Kollisions-Vermeidungs-Systemen rückwärtiger Hindernisse wurde entwickelt, welche einen Fahrer bei Hindernissen in der Nähe oder innerhalb des voraussichtlichen rückwärtigen Weges des Fahrzeuges alarmieren und dadurch die Wahrscheinlichkeit einer Kollision minimieren. Eine bekannte Art stellt dem Fahrer eine vollständigere Ansicht des rückwärtigen Weges des Fahrzeuges bereit, und zwar durch Verschwenken der nach hinten gerichteten Außenspiegel des Fahrzeuges nach unten, wenn das Fahrzeug im Rückwärtsgang betrieben wird (eine „Bordstein-Ansicht”-Funktion). Alternativ können einige Kollisions-Vermeidungs-Systeme einem Fahrer ermöglichen, Bilder entlang des rückwärtigen Weges des Fahrzeuges zu betrachten, welche durch eine nach hinten gerichtete Kamera aufgenommen worden sind und über einen im Fahrgastraum des Fahrzeuges angeordneten Monitor dargestellt werden.
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Eine weitere bekannte Art eines Kollisions-Vermeidungs-Systems für ein rückwärtiges Hindernis minimiert die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit einem rückwärtigen Hindernis auf eine mehr aktive Art; das heißt durch Detektion und Anzeigen. Beispielsweise kann ein Sensor verwendet werden, welcher den rückwärtigen Weg des Fahrzeuges überwacht und den Fahrer bei jeglichen detektierten Hindernissen alarmiert, und zwar durch Erzeugen von hörbaren und/oder sichtbaren Alarmen. Unglücklicherweise, während solche Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-Systeme für ein rückwärtiges Hindernis dieser Art im Allgemeinen ausreichend sind, wenn Manöver mit relativ geringer rückwärtiger Geschwindigkeit (zum Beispiel Parken) ausgeführt werden, geben sie dem Fahrer typischerweise keine ausreichende Warnung, wenn das Fahrzeug sich bei höheren Geschwindigkeiten rückwärts bewegt (zum Beispiel wenn das Fahrzeug im Rückwärtsgang gefahren wird, um aus einer langen Ausfahrt herauszufahren). Weiterhin können einige Fahrer Schwierigkeiten haben, schnell genug zu reagieren, um eine Kollision mit einem detektierten rückwärtigen Hindernis zu vermeiden, selbst wenn sich ihr Fahrzeug mit einer relativ geringen Geschwindigkeit bewegt.
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Dementsprechend ist es wünschenswert, ein Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-System für ein rückwärtiges Hinderniss bereitzustellen, welches eingerichtet ist, um einen Fahrer in wirksamer Weise auf ein rückwärtiges Hindernis und die Wahrscheinlichkeit einer Kollision damit aufmerksam zu machen, und zwar bei rückwärtigen Manövern mit geringer Geschwindigkeit und höherer Geschwindigkeit. Zusätzlich wird bevorzugt, dass es wünschenswert wäre, wenn ein solches System die Kraftstoffzufuhr bzw. Gaspedal automatisch deaktiviert und/oder das geeignete Maß an Bremskraft ausübt, und zwar unmittelbar vor einer Kollision mit einem rückwärtigen Hindernis. Weiterhin werden andere wünschenswerte Merkmale und Funktionen der vorliegenden Offenbarung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und diesem Hintergrund der Erfindung ersichtlich werden.
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Kurze Zusammenfassung
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Gemäß beispielhaften Ausführungsformen wird ein Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-System für ein rückwärtiges Hindernis für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das System umfasst ein erstes und zweites Sensier-System, welche jeweils derart eingerichtet sind, um Hindernisse hinter dem Fahrzeug zu detektieren, während das Fahrzeug zurücksetzt, sowie einen Geschwindigkeitssensor zur Bestimmung einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Eine mit dem Geschwindigkeitssensor und dem ersten und zweiten Sensier-System gekoppelte Steuerung aktiviert eine Warnanzeige, wenn: (i) die Geschwindigkeit des Fahrzeuges in einem ersten Geschwindigkeitsbereich ist und das erste Sensier-System ein Hindernis hinter dem Fahrzeug detektiert; (ii) die Geschwindigkeit des Fahrzeuges in einem zweiten Geschwindigkeitsbereich ist und sowohl das erste als auch das zweite Sensier-System ein Hindernis hinter dem Fahrzeug detektieren; und (iii) die Geschwindigkeit des Fahrzeuges in einem dritten Geschwindigkeitsbereich ist und das zweite Sensier-System ein Hindernis hinter dem Fahrzeug detektiert. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen wird ein Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-Verfahren für ein rückwärtiges Hindernis für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Detektieren eines Hindernisses hinter dem Fahrzeug unter Verwendung eines ersten Sensier-Systems, wenn das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit in einem ersten Geschwindigkeitsbereich zurücksetzt. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Detektieren des Hindernisses hinter dem Fahrzeug unter Verwendung des ersten Sensier-Systems und eines zweiten Sensier-Systems, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, während es zurücksetzt, in einem zweiten Geschwindigkeitsbereich ist. Schließlich umfasst das Verfahren auch ein Detektieren des Hindernisses hinter dem Fahrzeug, unter Verwendung des zweiten Sensier-Systems, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, während es zurücksetzt, in einem dritten Geschwindigkeitsbereich ist und Aktivieren einer Kollisions-Warnanzeige, wenn das Hindernis detektiert worden ist.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Der Gegenstand wird hiernach in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren erörtert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und:
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1 eine Draufsicht-Darstellung eines Fahrzeuges ist, welches mit einer beispielhaften Ausführungsform eines Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-Systems eines rückwärtigen Hindernisses ausgestattet ist;
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2 ein Funktions-Blockdiagramm des Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-Systems des rückwärtigen Hindernisses aus 1 ist; und
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3 ein Flussdiagramm verschiedener Schritte eines beispielhaften Verfahrens für eine Hindernis-Detektion und Kollisions-Vermeidung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich exemplarisch und soll den Gegenstand der Offenbarung oder seiner Verwendungen nicht beschränken. Weiterhin soll es keine Beschränkung durch irgendeine ausdrücklich oder implizit in dem vorangegangenen technischen Gebiet, Hintergrund, kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellten Theorie geben.
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In diesem Dokument werden in Relation zueinanderstehende Ausdrücke, wie zum Beispiel erster und zweiter und dergleichen, lediglich verwendet, um eine Einheit oder Aktion von einer anderen Einheit oder Aktion zu unterscheiden, ohne dass notwendigerweise irgendeine tatsächliche solche Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Einheiten oder Aktionen erforderlich ist oder impliziert wird. Ordnungszahlen, wie zum Beispiel „erster”, „zweiter”, „dritter” usw. bezeichnen lediglich unterschiedliche einzelne Elemente einer Mehrzahl und implizieren keine Reihenfolge oder Sequenz, es sei denn, es ist in besonderer Weise durch die Sprache der Ansprüche definiert.
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Zusätzlich bezieht sich die folgende Beschreibung auf Elemente oder Merkmale, welche miteinander „verbunden” oder „gekoppelt” sind. Wie hierin verwendet, kann sich „verbunden” auf ein Element/Merkmal beziehen, welches direkt verbunden ist mit (oder in direkter Kommunikation stehend ist mit) einem anderen Element/Merkmal, und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Ebenso kann sich „gekoppelt” auf ein Element/Merkmal beziehen, welches direkt oder indirekt verbunden ist mit (oder in direkter oder indirekter Kommunikation stehend ist mit) einem anderen Element/Merkmal, und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass, obwohl zwei Elemente unten in einer Ausführungsform als „verbunden” beschrieben werden können, in alternativen Ausführungsformen ähnliche Elemente „gekoppelt” sein können, und umgekehrt. Somit können, obwohl die hierin dargestellten schematischen Diagramme ein Beispiel von Anordnungen von Elementen zeigen, zusätzliche wechselwirkende Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten in einer tatsächlichen Ausführungsform vorhanden sein.
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Schließlich müssen aus Gründen der Kürze herkömmliche Techniken und Komponenten, welche sich auf elektrische und mechanische Fahrzeugteile und andere funktionale Aspekte des Systems beziehen (und die individuellen Betriebskomponenten des Systems), hierin nicht im Detail beschrieben seien. Weiterhin sollen die in den hierin enthaltenen verschiedenen Figuren gezeigten Verbindungslinien, welche in den Figuren gezeigt sind, beispielhafte funktionelle Beziehungen und/oder physische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es wird darauf hingewiesen, dass viele alternative oder zusätzliche funktionelle Beziehungen oder physische Verbindungen in einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden sein können. Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass 1 bis 2 lediglich der Darstellung dienen und nicht maßstabsgetreu sind.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten betreffen, zeigt 1 ein Fahrzeug 100, welches für eine Verwendung mit den beispielhaften mechanischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet ist. Das Fahrzeug 100 kann ein beliebiges Fahrzeug einer Anzahl von verschiedenen Arten von Fahrzeugen sein, wie zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Lastwagen, oder ein Sports Utility Vehicle (SUV), und kann Zweiradantrieb (2WD), Vierradantrieb (4WD), oder Allradantrieb (AWD) aufweisen. Das Fahrzeug 100 kann ebenso eine oder eine Kombination von einer Anzahl von verschiedenen Arten von Motoren aufweisen, wie zum Beispiel eine Benzin- oder Diesel-Verbrennungskraftmaschine, eine Gemischt-Kraftstoff-Fahrzeug(FFV)-Verbrennungskraftmaschine (das heißt unter Verwendung einer Mischung von Benzin und Alkohol), eine Gasgemisch- (zum Beispiel Wasserstoff und/oder Erdgas) betriebene Verbrennungskraftmaschine, eine Verbrennungs-/Elektromotor-Hybrid-Maschine, sowie einen Elektromotor.
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Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen verwendet ein Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-System für ein rückwärtiges Hindernis wenigstens zwei voneinander unabhängige Sensier-Systeme. Ein erstes Sensier-System umfasst ein Ultraschall-Sensier-System und wird bei niedrigen und mittleren Geschwindigkeitsbereichen verwendet, während das Fahrzeug zurücksetzt. Ein zweites System verwendet ein Radarsystem mit kurzer Reichweite (SRR = Short Range Radar System), welches verwendet wird, während das Fahrzeug in mittleren Geschwindigkeits-Bereichen und bei Geschwindigkeiten über dem mittleren Geschwindigkeitsbereich zurücksetzt. Die Anordnung nutzt den Vorteil des Sichtbereichs (FOV = Field Of View) jedes Sensier-Systems, was eine überlegene Detektion eines rückwärtigen Hindernisses und Ermöglichen einer Kollisions-Vermeidung bereitstellt. Wie in 1 gesehen werden kann, weist das Ultraschall-Sensier-System ein weiträumiges FOV 102 auf, welches in hohem Maße akkurat für Hindernisse in der Nähe des Fahrzeuges 100 ist. Das SRR-System weist ein FOV 104 auf, welches in der Nähe des Fahrzeuges 100 enger ist, jedoch eine größere Reichweite hinter dem Fahrzeug hat, was ein früheres Warnen bei höheren rückwärtigen Geschwindigkeiten ermöglicht.
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2 stellt ein Funktions-Blockdiagramm eines Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-Systems 106 für ein rückwärtiges Hindernis gemäß einer beispielhaften Ausführungsform bereit. Wie oben erwähnt, verwendet das Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-System 106 für ein rückwärtiges Hindernis zwei Hindernis-Detektoren: ein Ultraschall-Sensor-System 108 und ein SSR-System 110. Wenn ein Hindernis unter Verwendung entweder eines oder beider Systeme detektiert ist, wird eine Kollisions-Warnanzeige mittels eines hörbaren Alarmerzeugers 112 (zum Beispiel ein Tonmodul, Tonerzeuger oder eine aufgezeichnete Stimmennachricht-Wiedergabe) bereitgestellt und mittels eines visuellen Alarmerzeugers 114 (zum Beispiel eine Armaturenbrett-Darstellung, beleuchtete Anzeige oder eine dargestellte Anzeige) in Antwort auf eine Steuerung 116 angezeigt. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 116 auch mit einem Motor-Steuerungsmodul 118, einem Kraftstoff- bzw. Gaspedal-Modul 120 (welches Teil eines elektronischen Kraftstoff- bzw. Gaspedal-Systems sein kann, welches durch das Motor-Steuerungsmodul 118 gesteuert wird), und mit einem Bremssystem 122 gekoppelt. In diesen Ausführungsformen kann die Steuerung 116 auch auf die Detektion eines rückwärtigen Hindernisses hin agieren, um die Fahrzeug-Kraftstoffzufuhr zu reduzieren und/oder Bremsen zu betätigen, um das Vermeiden einer Kollision zu unterstützen.
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Die Steuerung 116 ist ebenso mit einem Fahrzeug-Geschwindigkeits-Sensor 124 gekoppelt, wobei die Steuerung 116 verwendet wird, um zu bestimmen, welcher Sensor für ein rückwärtiges Hindernis bei einer Hindernis-Detektion zu berücksichtigen ist. Das Hindernis-Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-System 106 wird typischerweise automatisch mittels der Steuerung 116 aktiviert, wobei bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug im Rückwärtsgang befindet. Die Steuerung 116 verwendet dann Daten, welche die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeuges von dem Fahrzeug-Geschwindigkeits-Sensor 124 anzeigen, um zu bestimmen, welches Sensor-System für ein rückwärtiges Hindernis zu verwenden ist. In einem ersten (niedrigen) Geschwindigkeitsbereich (zum Beispiel etwa weniger als 2,4 Kilometer pro Stunde), verwendet die Steuerung Daten, welche durch das Ultraschall-Detektionssystem 108 zur Verfügung gestellt werden. In einem zweiten (mittleren) Geschwindigkeitsbereich (zum Beispiel zwischen etwa 2,4 und 6,4 Kilometer pro Stunde), verwendet die Steuerung sowohl das Ultraschall-Detektionssystem 108 als auch das SRR-System 110. In einer Ausführungsform bearbeitet die Steuerung zunächst Daten von dem SRR-System 110, und bestätigt bei Detektion die Detektion mittels des Ultraschall-Sensier-System 108 vor Aktivieren des Kollisions-Warnanzeigers oder Ausführen einer Aktion, wie zum Beispiel Reduzieren der Fahrzeug-Kraftstoffzufuhr oder Ausüben von Bremsen. Schließlich bearbeitet in einem dritten (hohen) Geschwindigkeitsbereich (zum Beispiel etwa über 6,4 Kilometer pro Stunde) die Steuerung Daten von dem SRR-System 110 für eine Hindernis-Detektion. Andere Geschwindigkeitsbereiche sind natürlich möglich.
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Obwohl in 2 nicht dargestellt ist, kann eine rückwärtig gerichtete Kamera und/oder andere Art von Kamera ebenso in dem Hindernis-Detektions- und Kollisions-Vermeidungs-System 106 enthalten sein. Die Kamera kann mit der Steuerung 116 und einer Anzeige gekoppelt sein und dem Fahrer eines Fahrzeuges 100 Bilder des rückwärtigen Weges des Fahrzeuges (100 in 1) bereitstellen und/oder andere Bilder. Eine solche Kamera kann die Wahrscheinlichkeit weiterhin erhöhen, dass ein Fahrer entsprechende Handlungen vornimmt, um eine Kollision mit einem Hindernis zu vermeiden.
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3 ist ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren 200 für eine Detektion und Kollisions-Vermeidung eines rückwärtigen Hindernisses darstellt. Das Verfahren beginnt bei Schritt 202, welcher bestimmt, warm das Fahrzeug zurücksetzt (zum Beispiel, wenn der Wählhebel in die Rückfahr-Position geschaltet wurde). Als Nächstes bestimmt Schritt 204 die momentane Rückwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeuges. Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit etwa 2,4 Kilometer pro Stunde (km/h) oder weniger (Entscheidungsschritt 206) beträgt, dann bestimmt Entscheidungsschritt 208, ob ein Hindernis detektiert worden ist, und zwar mit dem Ultraschall-Sensier-System (108 in 2). Falls kein Hindernis detektiert worden ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 204 zurück.
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Falls jedoch die Bestimmung des Entscheidungsschrittes 206 ist, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht weniger als 2,4 km/h beträgt, dann bestimmt Entscheidungsschritt 210, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen etwa 2,4 km/h und 6,4 km/h ist. Falls dies der Fall ist, bestimmt der Entscheidungsschritt 212, ob ein Hindernis unter Verwendung des SRR-Systems (110 in 2) detektiert worden ist. Falls nicht, kehrt das Verfahren zu Schritt 204 zurück, falls jedoch ein Hindernis durch Entscheidungsschritt 212 detektiert worden ist, dann fragt Entscheidungsschritt 214 ab, ob das Ultraschall-Sensor-System die Detektion bestätigt. Falls nicht, kehrt das Verfahren zu Schritt 204 zurück.
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Falls jedoch die Bestimmung von Entscheidungsschritt 210 ist, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht etwa zwischen 2,4 km/h und 6,4 km/h ist, dann bestimmt Entscheidungsschritt 216, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als etwa 6,4 km/h ist. Falls ja, bestimmt der Entscheidungsschritt 218, ob ein Hindernis unter Verwendung des SRR-Systems (110 in 2) detektiert worden ist. Falls nein, kehrt das Verfahren zu Schritt 204 zurück.
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Im Gegensatz dazu, für den Fall, dass eine der Entscheidungsschritte 208, 212 und 214 oder 218 ein Hindernis detektiert, wird dann eine Kollisions-Warnanzeige aktiviert (Schritt 220), welche eine hörbare Warnung und/oder eine visuelle Warnung umfassen kann. Optional könnte die Fahrzeug-Kraftstoffzufuhr reduziert (Schritt 222) und/oder ein Bremsen angewendet (Schritt 224) werden, um die Kollisions-Vermeidung zu unterstützen.
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Schließlich bestimmt Entscheidungsschritt 226, ob das Fahrzeug das Rückfahr-Manöver beendet hat, und falls ja, endet das Verfahren bei Schritt 228. Falls das Fahrzeug weiterhin zurücksetzt, kehrt das Verfahren zu Schritt 204 zurück und das Verfahren fährt fort.
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Dementsprechend wird ein Hindernis-Detektions- und Kollisions-Warn-System für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die beispielhaften Ausführungsformen nutzen das Gesichtsfeld (FOV = Field Of View) jedes Sensier-Systems, was eine überragende Detektion eines rückwärtigen Hindernisses bereitstellt und eine Kollisions-Vermeidung ermöglicht. Durch wahlweises Betreiben eines oder beider Systeme in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, wird eine Hindernis-Detektion verbessert und eine wirksame Kollisions-Warnung kann über einen Bereich von Fahrzeug-Geschwindigkeiten ausgegeben werden.
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Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorangegangenen Zusammenfassung und der detaillierten Beschreibung gegeben wurde, wird bevorzugt, dass eine große Anzahl an Variationen existiert. Es wird außerdem bevorzugt, dass die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhaften Ausführungsformen lediglich Beispiele sind, und den Umfang, die Anwendbarkeit, oder Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise nicht beschränken sollen. Vielmehr wird die vorangegangene Zusammenfassung und detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine nützliche Anleitung zur Ausführung der beispielhaften Ausführungsform oder beispielhaften Ausführungsformen zur Verfügung stellen. Es wird davon ausgegangen, dass verschiedene Änderungen hinsichtlich der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Offenbarung, wie in den beigefügten Ansprüchen und den rechtlichen Äquivalenten davon, zu verlassen.
