DE102012222715B4 - Device and method for the predictive detection of a vehicle collision - Google Patents

Device and method for the predictive detection of a vehicle collision Download PDF

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Abstract

Verfahren zum vorausschauenden Erkennen einer Kollision eines Fahrzeugs (300), mit folgenden Schritten:Aussenden (400) von Pulsen (106) elektromagnetischer Strahlung mittels eines am Fahrzeug (300) angebrachten Senders (102);Empfangen (402) reflektierter Pulse (107), mittels eines am Fahrzeug (300) angebrachten Mehrkanalsensors (108), aus einer Mehrzahl von Richtungskanälen (110);Ermitteln (420), basierend auf den reflektierten Pulsen (107), einer Gruppe (800) benachbarter Richtungskanäle (110), in welchen die reflektierten Pulse (107) von einem gleichen Objekt (200) reflektiert wurden;Ermitteln (424) einer Zeit-bis-Kollisions-Information (150) für das Objekt (200), basierend auf in den Richtungskanälen (110) der Gruppe (800) empfangenen reflektierten Pulsen; undBeurteilen (428, 430, 434), ob eine Kollision stattfinden wird, basierend auf der Zeit-bis-Kollisions-Information (150).Method for predictively detecting a collision of a vehicle (300), comprising the following steps: emitting (400) pulses (106) of electromagnetic radiation by means of a transmitter (102) attached to the vehicle (300); receiving (402) reflected pulses (107), by means of a multi-channel sensor (108) attached to the vehicle (300), from a plurality of directional channels (110); determining (420), based on the reflected pulses (107), a group (800) of adjacent directional channels (110) in which the reflected pulses (107) were reflected from a same object (200); determining (424) time-to-collision information (150) for the object (200) based on in the directional channels (110) of the group (800) received reflected pulses; and judging (428, 430, 434) whether a collision will occur based on the time-to-collision information (150).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum vorausschauenden Erkennen einer Fahrzeugkollision.The present invention relates to a method and a device for predictive detection of a vehicle collision.

Die DE 10 2005 021 225 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung der Oberflächenbeschaffenheit von Objekten des Straßenverkehrs oder Personen. Hierbei werden von einem Fahrzeug Signale ausgesendet, die von einer Person oder einem Objekt reflektiert werden, wobei die reflektierten Signale in dem Fahrzeug ausgewertet werden. Die ausgesendeten Signale sind Sendepulse, deren Echopulse empfangen werden, wobei ausgehend von den Signalcharakteristika der Echopulse auf die Oberflächenbeschaffenheit und hieraus darauf geschlossen wird, ob vor dem Fahrzeug eine Person oder ein Objekt positioniert ist.The DE 10 2005 021 225 A1 describes a method and a device for recognizing the surface condition of objects of road traffic or people. In this case, signals are emitted from a vehicle which are reflected by a person or an object, the reflected signals being evaluated in the vehicle. The emitted signals are transmission pulses, the echo pulses of which are received, the signal characteristics of the echo pulses being used to determine the surface condition and from this whether a person or an object is positioned in front of the vehicle.

Die DE 10 2004 032 048 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung eines ersten Objektes zu einem zweiten Objekt anhand ausgesendeter und reflektierter Echopulse.The DE 10 2004 032 048 A1 discloses a method and a device for determining the alignment of a first object with a second object on the basis of emitted and reflected echo pulses.

Die EP 1 600 793 A2 offenbart einen Radarsensor für Kraftfahrzeuge zur Kollisionsvermeidung unter Verwendung von ausgesendeten und reflektierten Radarimpulsen. Zur Erhöhung der Redundanz für sicherheitsrelevante Anwendungen wird die ausgesendete und empfangene Radarstrahlung in mindestens zwei oder mehr unterschiedlichen Modulationsarten ausgesendet und in einem Empfangsteil ausgewertet.The EP 1 600 793 A2 discloses a radar sensor for motor vehicles for collision avoidance using transmitted and reflected radar pulses. To increase the redundancy for safety-relevant applications, the transmitted and received radar radiation is emitted in at least two or more different types of modulation and evaluated in a receiving part.

Unter dem Titel „Vorrichtung und Verfahren, einen Unfall vorherzusagen und darauf zu reagieren“ offenbart US 6 012 008 A die ein aktives Erfassungssystem zum Vorhersagen einer Kollision, um ein Prallkissen auslösen zu können, bevor die Kollision eintritt. Die Erfassung basiert auf der Reflexion von Pulssignalen (z.B. Radar, Laser), deren Laufzeiten gemessen werden. Um eine Generierung falscher Meldungen auszuschließen, ist die Erfassung auf einen Erfassungshüllbereich nahe der Fahrzeugoberfläche beschränkt, der es erlaubt, Kollisionswarnungen etwa 10 bis 40 ms vor Eintreten einer Kollision abzugeben.Under the title "Device and procedure to predict and respond to an accident" disclosed US 6 012 008 A. which is an active detection system for predicting a collision in order to be able to trigger an impact cushion before the collision occurs. The acquisition is based on the reflection of pulse signals (eg radar, laser), the transit times of which are measured. In order to rule out the generation of false messages, the detection is limited to a detection envelope area near the vehicle surface, which allows collision warnings to be given approximately 10 to 40 ms before a collision occurs.

Während diese Zeitspanne ausreicht ein Prallkissen auszulösen, erfordern andere im Falle einer Kollision nützliche Maßnahmen wie z.B. das Straffen von Gurten, Verstellen von Kopfstützen, Abgeben eines Warntons an den Fahrer, oder Hochfahren etwaiger geöffneter Seitenfenster allerdings wesentlich mehr Zeit zur Anwendung. Daher ist es wünschenswert, eine Warnung vor einer bevorstehenden Kollision zu einem früheren Zeitpunkt bereitzustellen, ohne die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass falsche Meldungen generiert werden.While this period is sufficient to deploy an impact cushion, others require useful measures in the event of a collision, such as the tightening of belts, adjusting the head restraints, giving a warning tone to the driver, or raising any open side windows, however, requires considerably more time to use. Therefore, it is desirable to provide an early warning of an impending collision without increasing the likelihood that false messages will be generated.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum vorausschauenden Erkennen einer Fahrzeugkollision gemäß Anspruch 1, und gleichfalls durch eine Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 14.The above object is achieved by a method for predictive detection of a vehicle collision according to claim 1, and likewise by a device for predictive collision detection for a vehicle according to claim 14.

Die erfinderische Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung für ein Fahrzeug umfasst einen Pulssender zum Aussenden von Pulsen elektromagnetischer Strahlung von dem Fahrzeug, einen Mehrkanalsensor mit einer Mehrzahl von Richtungskanälen zum Empfangen reflektierter Pulse am Fahrzeug, und einen Gruppierer zum Ermitteln, basierend auf den reflektierten Pulsen, einer Gruppe reflektierter Pulse aus benachbarten Richtungskanälen, in denen die reflektierten Pulse von einem gleichen Objekt reflektiert wurden. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Zeit-bis-Kollisions-Ermittler zum Ermitteln einer Zeit-bis-Kollisions-Information für das Objekt, basierend auf in den Richtungskanälen der Gruppe empfangenen reflektierten Pulsen, und einen Beurteiler zum Beurteilen, ob eine Kollision stattfinden wird, basierend auf der Zeit-bis-Kollisions-Information. Die Verwendung von Information aus einer Mehrzahl von Richtungskanälen ermöglicht, eine Kollision mit besonders hoher Zuverlässigkeit selbst dann zu detektieren, wenn zwischen dem Fahrzeug und dem potentiellen Kollisionsobjekt eine große Entfernung besteht. Somit können Maßnahmen wie das Schließen von Fenstern oder Straffen von Gurten, die eine im Vergleich zu einem Prallkissen lange Zeitspanne erfordern, sicher eingesetzt werden. Ferner begrenzt die logische Gruppierung von Information aus mehreren Richtungskanälen den Umfang an Datenverarbeitung, sodass leistungsstarke Prozessoren und dergleichen nicht benötigt werden, was ermöglicht die Herstellungskosten zu verringern.The inventive device for predictive collision detection for a vehicle comprises a pulse transmitter for emitting pulses of electromagnetic radiation from the vehicle, a multi-channel sensor with a plurality of directional channels for receiving reflected pulses on the vehicle, and a grouper for determining a group based on the reflected pulses reflected pulses from adjacent directional channels in which the reflected pulses were reflected by a same object. The apparatus further includes a time-to-collision determiner for determining time-to-collision information for the object based on reflected pulses received in the directional channels of the group, and an assessor for judging whether a collision will occur on the time-to-collision information. The use of information from a plurality of directional channels makes it possible to detect a collision with particularly high reliability even when there is a large distance between the vehicle and the potential collision object. Measures such as closing windows or tightening belts that require a long period of time compared to an impact cushion can thus be used safely. Furthermore, the logical grouping of information from a plurality of directional channels limits the amount of data processing, so that powerful processors and the like are not required, which makes it possible to reduce the production costs.

Vorzugsweise weist der Pulssender eine Leuchtdiode auf. Dies ermöglicht, die Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung in einer kompakten Form umzusetzen, die einfach herzustellen ist, wenig Energie verbraucht und z.B. unter einer Abdeckung einer Rückleuchte oder anderen Leuchte des Fahrzeugs Platz findet, sodass die Herstellung des Fahrzeugs vereinfacht und seine Gestaltung veredelt werden können. Verwendet man im Besonderen eine infrarote Leuchtdiode, bessert sich die Einwirkung widriger Wetterbedingungen wie z.B. Nebel auf den Betrieb der Vorrichtung.The pulse transmitter preferably has a light-emitting diode. This makes it possible to implement the predictive collision detection device in a compact form that is easy to manufacture, consumes little energy and e.g. fits under a cover of a rear light or other light of the vehicle, so that the manufacture of the vehicle can be simplified and its design can be refined. If you use an infrared light-emitting diode in particular, the effects of adverse weather conditions such as e.g. Fog on the operation of the device.

Das erfinderische Verfahren zum vorausschauenden Erkennen einer Kollision eines Fahrzeugs umfasst Schritte des Aussendens von Pulsen elektromagnetischer Strahlung mittels eines am Fahrzeug angebrachten Senders, des Empfangens reflektierter Pulse mittels eines am Fahrzeug angebrachten Mehrkanalsensors aus einer Mehrzahl von Richtungskanälen, und des Ermittelns, basierend auf den reflektierten Pulsen, einer Gruppe benachbarter Richtungskanäle, in denen die reflektierten Pulse von einem gleichen Objekt reflektiert wurden. Ferner umfasst es Schritte des Ermittelns einer Zeit-bis-Kollisions-Information für das Objekt, basierend auf in den Richtungskanälen der Gruppe empfangenen reflektierten Pulsen, und des Beurteilens, ob eine Kollision stattfinden wird, basierend auf der Zeit-bis-Kollisions-Information.The inventive method for predictive detection of a collision Vehicle comprises steps of emitting pulses of electromagnetic radiation by means of a transmitter attached to the vehicle, receiving reflected pulses by means of a multichannel sensor attached to the vehicle from a plurality of directional channels, and determining, based on the reflected pulses, a group of adjacent directional channels in which the reflected pulses were reflected from a same object. It further includes steps of determining time-to-collision information for the object based on reflected pulses received in the directional channels of the group and assessing whether a collision will occur based on the time-to-collision information.

Vorzugsweise beinhaltet der Schritt des Beurteilens, ob eine Kollision stattfinden wird, zu beurteilen, ob die Zeit bis zur Kollision gemäß der Zeit-bis-Kollisions-Information kürzer ist als ein vorbestimmter Zeit-bis-Kollisions-Schwellenwert. Auf diese Weise kann der Zeit-bis-Kollisions-Schwellenwert in Übereinstimmung mit einer erforderlichen Einsatzzeit für Maßnahmen gewählt werden, die im Fall einer Beurteilung eingesetzt werden sollen, dass eine Kollision droht.Preferably, the step of judging whether a collision will occur includes judging whether the time to collision is shorter than a predetermined time to collision threshold according to the time to collision information. In this way, the time-to-collision threshold can be selected in accordance with a required operating time for measures that are to be used in the event of an assessment that a collision is imminent.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Reflexionsentfernung für jeden reflektierten Puls, basierend auf einer Laufzeit vom Aussenden bis zum Empfangen des reflektierten Pulses, wobei der Schritt des Ermitteln der Gruppe durchgeführt wird, indem benachbarte Richtungskanäle gewählt werden, in denen die empfangenen reflektierten Pulse einer im Wesentlichen gleichen Reflexionsentfernung entsprechen. Dadurch kann das Objekt zuverlässig von anderen Objekten unterschieden werden, die sich zwar in derselben Richtung, jedoch in einer abweichenden Entfernung vom Fahrzeug befinden, z.B. von einem zweiten Objekt, das sich teilweise hinter dem der Gruppe entsprechenden Objekt befindet.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining a reflection distance for each reflected pulse, based on a transit time from sending out to receiving the reflected pulse, the step of determining the group being carried out by selecting adjacent direction channels in which the received reflected pulses correspond to essentially the same reflection distance. As a result, the object can be reliably distinguished from other objects that are in the same direction but at a different distance from the vehicle, e.g. of a second object, which is partially behind the object corresponding to the group.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Verwerfens reflektierter Pulse, die einer Reflexionsentfernung größer als eine vorbestimmte Maximalentfernung entsprechen. Dies ermöglicht es die Vorhersage einer Kollision mit einem Objekt zu verhindern, das so weit entfernt ist, dass der Führer des Fahrzeugs - oder, falls es sich bei dem Objekt um ein weiteres Fahrzeug handelt, der Führer des weiteren Fahrzeugs - noch durch Ändern von Fahrgeschwindigkeit und/oder -richtung so reagieren kann, dass eine Kollision vermieden wird. Beispielsweise werden Daten, die besagten Pulsen entsprechen, aus einem Speicher gelöscht oder als in nachfolgenden Verfahrensschritten unberücksichtigt zu lassen gekennzeichnet. Zusätzlich oder alternativ werden in ähnlicher Weise reflektierte Pulse verworfen, die einer Reflexionsentfernung kleiner als eine vorbestimmte Minimalentfernung entsprechen, was zu falschen Vorhersagen einer Kollision auf Grundlage von im Nahbereich durch Nebel, Regen u.ä. reflektierten Pulsen führen kann.According to a preferred development, the method further comprises a step of rejecting reflected pulses which correspond to a reflection distance greater than a predetermined maximum distance. This enables the prediction of a collision with an object that is so far away that the driver of the vehicle - or, if the object is another vehicle, the driver of the other vehicle - can still be prevented by changing the driving speed and / or direction can react so that a collision is avoided. For example, data corresponding to said pulses are deleted from a memory or marked as to be disregarded in subsequent method steps. Additionally or alternatively, reflected pulses which correspond to a reflection distance smaller than a predetermined minimum distance are rejected in a similar manner, which leads to incorrect predictions of a collision based on close proximity due to fog, rain and the like. reflected pulses.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung werden die Schritte des Aussendens, des Empfangens und des Ermittelns der Reflexionsentfernung für jeden reflektierten Puls wiederholt durchgeführt, um für jeden Richtungskanal eine Reflexionsentfernungs-Funktion über der Zeit bereitzustellen. Dies ermöglicht, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, indem Vorhersagen auf mehr Daten gestützt werden. Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Glättens jeder Reflexionsentfernungs-Funktion. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Unstetigkeiten, die z.B. daher rühren, dass potentielle Kollisionsobjekte erscheinen, verschwinden oder sich neu formieren, den fehlerhaften Anschein eines sich mit hoher Geschwindigkeit nähernden Objekts hervorrufen, was ermöglicht falsche Vorhersagen einer Kollision zu vermeiden.According to a preferred development, the steps of transmitting, receiving and determining the reflection distance are carried out repeatedly for each reflected pulse in order to provide a reflection distance function over time for each directional channel. This makes it possible to increase reliability by basing predictions on more data. Preferably, the method further comprises a step of smoothing each reflection distance function. In this way, discontinuities, e.g. this is because potential collision objects appear, disappear or reform, causing the false appearance of an object approaching at high speed, which makes it possible to avoid incorrect predictions of a collision.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion für jeden Richtungskanal durch Differenzieren der Reflexionsentfernungs-Funktion für den jeweiligen Richtungskanal nach der Zeit. Dies ermöglicht besonders zuverlässige Vorhersagen durch Auswertung der Relativgeschwindigkeit eines sich dem Fahrzeug nähernden Objektes basierend auf sowohl aus der Gegenwart als auch der Vergangenheit stammenden Daten.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining a reflection direction speed function for each direction channel by differentiating the reflection distance function for the respective direction channel over time. This enables particularly reliable predictions by evaluating the relative speed of an object approaching the vehicle based on data from both the present and the past.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird der Schritt des Ermittelns der Gruppe durchgeführt, indem benachbarte Richtungskanäle gewählt werden, in denen die jeweiligen Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktionen eine im Wesentlichen gleiche Reflexionsgeschwindigkeit anzeigen. Hierdurch kann das Objekt zuverlässig von anderen Objekten unterschieden werden, die in einer ähnlichen Richtung positioniert sind, sich aber mit einer anderen Geschwindigkeit relativ zum Fahrzeug bewegen, z.B. von einem zweiten Objekt neben dem der Gruppe entsprechenden Objekt.According to a preferred development, the step of determining the group is carried out by selecting adjacent direction channels in which the respective reflection direction speed functions indicate an essentially identical reflection speed. This enables the object to be reliably distinguished from other objects that are positioned in a similar direction but move at a different speed relative to the vehicle, e.g. from a second object next to the object corresponding to the group.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Reflexionsrichtungsbeschleunigungs-Funktion für jeden Richtungskanal durch Differenzieren der Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion für den jeweiligen Richtungskanal nach der Zeit. Hierbei beinhaltet der Schritt des Beurteilens, ob eine Kollision stattfinden wird, zu beurteilen, ob eine Aufprallgeschwindigkeit des Objekts auf das Fahrzeug größer als ein vorbestimmter Aufprallgeschwindigkeitsschwellenwert sein wird, basierend auf den jeweiligen Reflexionsrichtungsbeschleunigungs-Funktionen und der Zeit-bis-Kollisions-Information. Dies vermeidet z.B. falsche Vorhersagen einer Kollision, wenn das Objekt sich verlangsamt, während es sich dem Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit nähert, wie wenn es sich bei dem Objekt um ein anderes Fahrzeug handelt, das von seinem Führer abgebremst wird.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining a reflection direction acceleration function for each direction channel by differentiating the reflection direction speed function for the respective direction channel over time. Here, the step of judging whether a collision will occur includes judging whether an object's impact speed on the vehicle will be greater than a predetermined impact speed threshold based on the respective reflection direction acceleration values. Functions and the time-to-collision information. This avoids, for example, incorrect predictions of a collision if the object slows down as it approaches the vehicle at high speed, such as if the object is another vehicle that is being decelerated by its driver.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Objekt-Mittenposition. Der Schritt des Ermittelns der Zeit-bis-Kollisions-Information wird dabei basierend auf der Reflexionsentfernungs-Funktion und der Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion für einen der Objekt-Mittenposition entsprechenden Richtungskanal durchgeführt. Auf diese Weise wird eine besonders zuverlässige Vorhersage ermöglicht, weil die Objekt-Mittenposition in der Regel annähernd mit dem Schwerpunkt des Objekts zusammenfallen wird, dessen zukünftige Bewegung basierend auf vorhandenen Daten bezüglich Entfernung, Geschwindigkeit und vorzugsweise Beschleunigung mit der größten Präzision vorhersagbar ist.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining an object center position. The step of determining the time-to-collision information is carried out based on the reflection distance function and the reflection direction speed function for a direction channel corresponding to the object center position. A particularly reliable prediction is made possible in this way because the object center position will generally coincide approximately with the center of gravity of the object, the future movement of which can be predicted with the greatest precision based on existing data with regard to distance, speed and preferably acceleration.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns eines Pulsqualitätsindexes für jeden reflektierten Puls der Gruppe. Dabei wird der Schritt des Ermittelns der Objekt-Mittenposition auf Grundlage des reflektierten Pulses mit dem höchsten Pulsqualitätsindex unter den reflektierten Pulsen der Gruppe durchgeführt. Dies führt zu einer besonders hohen Zuverlässigkeit von Vorhersagen, da eine hohe Pulsqualität darauf hindeutet, dass der reflektierte Puls wahrscheinlich nicht von einem Artefakt herrührt.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining a pulse quality index for each reflected pulse in the group. The step of determining the object center position is carried out on the basis of the reflected pulse with the highest pulse quality index among the reflected pulses of the group. This leads to a particularly high reliability of predictions, since a high pulse quality indicates that the reflected pulse is probably not due to an artifact.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Quergeschwindigkeit der Objekt-Mittenposition in einer Richtung quer zu dem der Objekt-Mittenposition entsprechenden Richtungskanal. Der Schritt des Beurteilens, ob eine Kollision stattfinden wird, umfasst dabei zu beurteilen, ob die Quergeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Quergeschwindigkeitsschwellenwert. Dies ermöglicht, falsche Vorhersagen einer Kollision zu vermeiden, indem man den Quergeschwindigkeitsschwellenwert so festsetzt, dass nicht geurteilt wird, eine Kollision werde stattfinden, wenn die Quergeschwindigkeit ausreichend groß für das Objekt ist, das von den Richtungskanälen abgedeckte Gebiet innerhalb der von der Zeit-bis-Kollisions-Information angezeigten Zeit bis zur Kollision zu verlassen.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining a transverse speed of the object center position in a direction transverse to the directional channel corresponding to the object center position. The step of judging whether a collision will take place includes judging whether the lateral speed is lower than a predetermined lateral speed threshold. This makes it possible to avoid false predictions of a collision by setting the cross-speed threshold so that it is not judged that a collision will take place if the cross-speed is sufficiently large for the object, the area covered by the directional channels within the time-to range -Collision information to leave displayed time until collision.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 1 10 is a schematic block diagram of a predictive collision detection device according to an embodiment of the invention;
  • 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform, welches die Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung aus 1 eingebaut hat, mit einem dahinter fahrenden weiteren Fahrzeug; 2nd shows a schematic side view of a vehicle according to an embodiment, which the device for predictive collision detection 1 installed, with another vehicle behind it;
  • 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform, welches mehrere Exemplare der Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung aus 1 eingebaut hat und inmitten weiterer Fahrzeuge auf einer Straße fährt; 3rd shows a schematic plan view of a vehicle according to an embodiment, which consists of several copies of the device for predictive collision detection 1 installed and drives in the middle of other vehicles on a street;
  • 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum vorausschauenden Erkennen einer Fahrzeugkollision gemäß einer Ausführungsform; 4th 10 is a flowchart of a method for predictively detecting a vehicle collision in accordance with an embodiment;
  • 5 veranschaulicht einen Schritt des Verwerfens von Reflexionsentfernungsinformation, innerhalb des Verfahrens aus 4; 5 illustrates a step of discarding reflection distance information within the method 4th ;
  • 6 veranschaulicht einen Schritt des Glättens einer Reflexionsentfernungs-Funktion, innerhalb des Verfahrens aus 4; 6 illustrates a step of smoothing a reflection removal function within the process 4th ;
  • 7 ist ein Graph, der einen Schritt des Differenzierens einer Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion, innerhalb des Verfahrens aus 4, veranschaulicht; 7 Figure 11 is a graph showing a step of differentiating a reflection direction velocity function within the method 4th , illustrated;
  • 8 ist eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung von Schritten des Ermittelns einer Gruppe benachbarter Richtungskanäle, in denen die reflektierten Pulse von einem gleichen Objekt reflektiert wurden, sowie des Ermittelns einer Objekt-Mittenposition, innerhalb des Verfahrens aus 4; und 8th is a schematic top view illustrating steps within the method of determining a group of adjacent directional channels in which the reflected pulses were reflected from a same object and determining an object center position 4th ; and
  • 9 ist eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung eines Schritts des Ermittelns einer Quergeschwindigkeitskomponente der Objekt-Mittenposition in einer Richtung quer zu dem der Objekt-Mittenposition, innerhalb des Verfahrens aus 4. 9 FIG. 12 is a schematic plan view illustrating a step of determining a lateral speed component of the object center position in a direction transverse to that of the object center position within the method 4th .

Soweit nicht anders angegeben, bezeichnen gleiche Bezugszeichen überall in den Figuren gleiche Elemente.Unless stated otherwise, the same reference symbols designate the same elements throughout the figures.

Detaillierte Beschreibung der AusführungsformenDetailed description of the embodiments

1 zeigt, als ein schematisches Blockdiagramm, eine Vorrichtung 100 zur vorausschauenden Kollisionserkennung für den Einbau in einem Fahrzeug 300 (gezeigt in 2, nicht in 1), gemeinsam mit einem potentiellen Kollisionsobjekt 200, das hier als ein anderes Fahrzeug dargestellt ist. Die Vorrichtung 100 zur vorausschauenden Kollisionserkennung umfasst eine Detektoreinrichtung 101, ein Steuergerät 120 und mehrere Aktoren 191-194 zur Ausführung unterschiedlicher Handlungen im Falle einer Kollision wie Schließen von Seitenfenstern des Fahrzeugs (erster Aktor 191), Einstellen der Rückenlehnen von Sitzen (zweiter Aktor 192), Erzeugen eines Warntons (dritter Aktor 193) oder Vorspannen von Gurten (vierter Aktor 194). 1 shows, as a schematic block diagram, an apparatus 100 for predictive collision detection for installation in a vehicle 300 (shown in 2nd , not in 1 ), together with a potential collision object 200 , which is shown here as another vehicle. The device 100 for predictive collision detection comprises a detector device 101 , a control unit 120 and several actuators 191-194 to carry out different actions in the event of a collision, such as closing side windows of the vehicle (first actuator 191 ), Setting the Backrests of seats (second actuator 192 ), Generate a warning tone (third actuator 193 ) or pretensioning belts (fourth actuator 194 ).

Die Detektoreinrichtung 101, die z.B. mit Richtung nach hinten im Fahrzeug 300 eingebaut sein kann, umfasst einen eine infrarote Leuchtdiode 104 und eine Linse beinhaltenden Pulssender 102 zum Aussenden regelmäßiger Pulse 106 infraroten Lichtes in ein Detektionsfeld, das z.B. im Wesentlichen das Gebiet hinter dem Heck des Fahrzeugs 300 abdecken kann. 3 zeigt ein Beispiel eines Fahrzeugs, in das zwei weitere Verkörperungen 100', 100" der Vorrichtung 100 zur vorausschauenden Kollisionserkennung aus 1 eingebaut sind, die beim Fahren auf einer Straße 204 entsprechende Detektionsfelder zum Detektieren von rückwärtig im toten Winkel auf der Fahrerseite fahrenden Fahrzeugen 200' bzw. zum Detektieren von Fahrzeugen 200" abdecken, die vor dem Fahrzeug 300 fahren.The detector device 101 that, for example, with a backward direction in the vehicle 300 can be installed, includes an infrared light emitting diode 104 and a pulse transmitter including a lens 102 for sending regular pulses 106 infrared light in a detection field that, for example, essentially the area behind the rear of the vehicle 300 can cover. 3rd shows an example of a vehicle in which two more incarnations 100 ' , 100 " the device 100 for predictive collision detection 1 are built in when driving on a road 204 Corresponding detection fields for detecting vehicles driving in the blind spot on the driver's side 200 ' or for detecting vehicles 200 " cover that in front of the vehicle 300 drive.

Der Pulssender 102 der Detektoreinrichtung 101 wird von einem Detektoreinrichtungsprozessor 105 gesteuert, in dem verschiedene Programme 103, 126 zum Betreiben der Detektoreinrichtung 102 gespeichert sind. Ferner weist die Detektoreinrichtung 101 einen Mehrkanalsensor 108 auf, der ebenfalls mit dem Detektoreinrichtungsprozessor 105 verbunden ist und von diesem gesteuert wird sowie ein Infrarotfilter 109, eine Linse 111 und eine infrarotlichtempfindliche Detektionsplatte mit einer Vielzahl infrarotlichtempfindlicher Abschnitte enthält, von denen jeder einen Richtungskanal 110 zum Empfangen reflektierter Pulse 107 aus einer bestimmten Richtung innerhalb des Detektionsfelds repräsentiert. Zum Beispiel kann das Detektionsfeld fächerförmig mit einem Öffnungswinkel von 40° in einer waagerechten Ebene über dem Boden sein, aufgeteilt in z.B. sechzehn Richtungskanäle von je 2,5°, wie in 8 und 9 dargestellt. Der Detektoreinrichtungsprozessor 105 ist ausgebildet Programme auszuführen, die die Funktionalität einer Entfernungsermittlungseinrichtung 103 zum Ermitteln einer Reflexionsentfernung 202, veranschaulicht in 2, von der Detektoreinrichtung 101 zu einem reflektierenden Objekt 200 aus einer Laufzeit der ausgesandten Pulse 106 ab dem Aussenden bis zum Empfang als reflektierte Pulse 107, und einer Pulsqualitätsindexermittlungseinrichtung 126 zum Ermitteln eines die Qualität der reflektierten Pulse anzeigenden Indexes bereitstellen, beides getrennt für jeden Richtungskanal 110.The pulse transmitter 102 the detector device 101 is from a detector device processor 105 controlled in which different programs 103 , 126 to operate the detector device 102 are saved. Furthermore, the detector device 101 a multi-channel sensor 108 on, also with the detector device processor 105 is connected and controlled by this and an infrared filter 109 , a lens 111 and an infrared light-sensitive detection plate including a plurality of infrared light-sensitive sections, each of which has a directional channel 110 for receiving reflected pulses 107 represented from a certain direction within the detection field. For example, the detection field can be fan-shaped with an opening angle of 40 ° in a horizontal plane above the floor, divided into, for example, sixteen directional channels of 2.5 ° each, as in FIG 8th and 9 shown. The detector device processor 105 is designed to execute programs that have the functionality of a distance determining device 103 to determine a reflection distance 202 , illustrated in 2nd , from the detector device 101 to a reflective object 200 from a runtime of the transmitted pulses 106 from transmission to reception as reflected pulses 107 , and a pulse quality index determination device 126 to determine an index indicating the quality of the reflected pulses, both separately for each directional channel 110 .

Das Steuergerät 120 beinhaltet einen Steuergerätprozessor 121 mit mehreren gespeicherten Programmblöcken 112, 113, 115-119, 122-124, zum Voraussagen, ob eine Kollision zwischen einem potentiellen Kollisionsobjekt 200 und dem Fahrzeug stattfinden wird, wo die Vorrichtung 100 zur vorausschauenden Kollisionserkennung eingebaut ist, basierend auf den von der Detektoreinrichtung 101 bereitgestellten Reflexionsentfernungs- und Pulsqualitätsindexdaten. Das Steuergerät 120 kann am selben Ort wie die Detektoreinrichtung 101 installiert sein, wie beispielhaft in 2 gezeigt, oder als Software gemeinsam mit anderer Software auf einem auch anderen Zwecken dienenden Computer oder Steuergerät des Fahrzeugs 300. Die einzelnen Programmblöcke 112, 113, 115-119, 122-124 sollen im Folgenden erläutert werden.The control unit 120 includes a control unit processor 121 with several saved program blocks 112 , 113 , 115-119 , 122-124 , to predict whether a collision between a potential collision object 200 and the vehicle will take place where the device 100 for predictive collision detection is built in, based on that from the detector device 101 provided reflection distance and pulse quality index data. The control unit 120 can be in the same place as the detector device 101 installed, as exemplified in 2nd shown, or as software together with other software on a computer or control device of the vehicle which also serves other purposes 300 . The individual program blocks 112 , 113 , 115-119 , 122-124 are to be explained below.

Das Steuergerät 120 umfasst eine Verwerfeinrichtung 113 zum Verwerfen aller Daten, wie in 5 dargestellt, die Reflexionsentfernungen kleiner als eine Minimalentfernung 502 von z.B. 0,3 m und Reflexionsentfernungen größer als eine Maximalentfernung 500 von z.B. 50 m betreffen, nachdem die Daten für die Reflexionsentfernung 202 von der Detektoreinrichtung 101 empfangen wurden. Dadurch werden ein naher Bereich 504 und ein weiter Bereich 506 aus dem Detektionsfeld ausgeschlossen. Ferner umfasst ist eine Glätteinrichtung 115 zum Glätten des getrennt pro Richtungskanal von der Detektoreinrichtung 101 über die Verwerfeinrichtung 113 als Funktion über der Zeit 600 empfangenen Stroms von Reflexionsentfernungsdaten 202, wie in 6 veranschaulicht, sodass sich eine geglättete Reflexionsentfernungs-Funktion 202' ergibt. Das Steuergerät 120 umfasst weiterhin eine Entfernungsdifferenziereinrichtung 117 zum Differenzieren der geglätteten Reflexionsentfernungs-Funktion 202' über der Zeit 600, sodass eine Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion 700 pro Richtungskanal 110 resultiert, veranschaulicht in 7, welche die zur Richtung des Richtungskanals 110 selbst parallele Geschwindigkeitskomponente des reflektierenden Objekts im jeweiligen Richtungskanal 110 angibt. Das Steuergerät 120 umfasst ferner eine Geschwindigkeitsdifferenziereinrichtung 118 zum Differenzieren der Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion 700 über der Zeit 600, sodass sich pro Richtungskanal 110 eine Reflexionsrichtungsbeschleunigungs-Funktion 702 über der Zeit 600 ergibt, die an Minima und Maxima 704 der Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion 700 gleich null ist.The control unit 120 includes a rejection device 113 to discard all data as in 5 shown, the reflection distances are smaller than a minimum distance 502 of 0.3 m, for example, and reflection distances greater than a maximum distance 500 of, for example, 50 m after the data for the reflection distance 202 from the detector device 101 were received. This will be a close range 504 and a wide area 506 excluded from the detection field. Also included is a smoothing device 115 for smoothing the separately per directional channel from the detector device 101 via the rejection device 113 as a function over time 600 received stream of reflection distance data 202 , as in 6 illustrates that there is a smooth reflection distance function 202 ' results. The control unit 120 further comprises a distance differentiating device 117 to differentiate the smoothed reflection distance function 202 ' over time 600 , so that a reflection direction velocity function 700 per directional channel 110 results, illustrated in 7 which the to the direction of the directional channel 110 even parallel speed component of the reflecting object in the respective directional channel 110 indicates. The control unit 120 further includes a speed differentiator 118 to differentiate the reflection direction velocity function 700 over time 600 , so that for each directional channel 110 a reflection direction acceleration function 702 over time 600 results in minima and maxima 704 the reflection direction velocity function 700 is zero.

Das Steuergerät 120 umfasst ferner eine Gruppierer 112 zum Ermitteln, wie in 8 veranschaulicht, einer Gruppe 800 von Richtungskanälen 110, für die die jeweilige Reflexionsentfernungs-Funktion 202 eine gleiche Reflexionsentfernung anzeigt, d.h. in denen jeweilige Objektpositionen 802 in einer wesentlich gleichen Reflexionsentfernung 202 von der Detektoreinrichtung 202 der Vorrichtung 100 zur vorausschauenden Kollisionserkennung detektiert wurden. Der Begriff „gleich“ ist hier mit der Bedeutung von nicht voneinander um mehr als einen Toleranzwert abweichend auszulegen, der z.B. auf Grundlage einer typischen Abmessung eines bei einer gegebenen Anwendung zu erwartenden potentiellen Kollisionsobjekts vorab festgelegt werden kann, so wie etwa einer typischen Abmessung eines Kraftfahrzeugs, z.B. 2 m, im Falle einer Anwendung im Kraftfahrzeugbereich, wie sie für die vorliegende Ausführungsform in 2 und 3 dargestellt ist. Zusätzlich oder alternativ zur Verwendung der Reflexionsentfernungs-Funktionen 202 für die einzelnen Richtungskanäle kann der Gruppierer 112 konfiguriert sein, auch die Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion 700 und/oder die Reflexionsrichtungsbeschleunigungs-Funktion 702 als Kriterien zur Ermittlung der Gruppe 800 heranzuziehen.The control unit 120 also includes a grouper 112 to determine how in 8th illustrates a group 800 of directional channels 110 , for which the respective reflection distance function 202 indicates the same reflection distance, ie in the respective object positions 802 at a much the same reflection distance 202 from the detector device 202 the device 100 were detected for predictive collision detection. The term “same” is to be interpreted here with the meaning of not differing from one another by more than one tolerance value, which can be determined in advance on the basis of a typical dimension of a potential collision object to be expected in a given application, such as a typical dimension of a motor vehicle, for example 2 m, in the case of an application in the motor vehicle sector as described for the present embodiment in 2nd and 3rd is shown. In addition or as an alternative to using the reflection removal functions 202 for the individual directional channels the grouper can 112 configured, also the reflection direction velocity function 700 and / or the reflection direction acceleration function 702 as criteria for determining the group 800 to use.

Das Steuergerät 120 umfasst weiterhin eine Objektmittenpositionsermittlungseinrichtung 119 zum Ermitteln einer Objektmitte 804, die als nahe einem tatsächlichen Schwerpunkt des Objekts 200 angenommen wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Objektmittenpositionsermittlungseinrichtung 119 ausgebildet, denjenigen Richtungskanal 110 auszuwählen, in dem momentan der reflektierte Puls 107 mit dem höchsten Qualitätsindex, wie durch die Detektoreinrichtung 101 bereitgestellt, empfangen wird. Eine alternative Konfiguration kann vorsehen, einen Richtungskanal 110 im Zentrum der Gruppe 800 oder, im Fall einer geraden Anzahl von Richtungskanälen in der Gruppe 800, eine gedachte Position zwischen den beiden Richtungskanälen im Zentrum der Gruppe 800 als die Mittenposition 804 auszuwählen.The control unit 120 further comprises an object center position determination device 119 to determine a center of an object 804 that as close to an actual center of gravity of the object 200 Is accepted. In the present embodiment, the object center position determination device is 119 trained that directional channel 110 to select in which the reflected pulse is currently 107 with the highest quality index, as by the detector device 101 provided, is received. An alternative configuration can provide a directional channel 110 at the center of the group 800 or, in the case of an even number of directional channels in the group 800 , an imaginary position between the two directional channels in the center of the group 800 than the center position 804 to select.

Das Steuergerät 120 umfasst ferner einen Zeit-bis-Kollisions-Ermittler 123, der ausgebildet ist, aus der Reflexionsentfernungs- und Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion 202, 700 in dem Richtungskanal/den Richtungskanälen 100 der Mittenposition 804 eine Zeit-bis-Kollisions-Information 150 zu berechnen, die eine Zeitspanne angibt, nach der das von der Gruppe 800 vertretene Objekt 200 mit dem Fahrzeug unter der Annahme kollidieren wird, dass der Richtungskanal 110 der Mittenposition 804 und die Reflexionsrichtungsgeschwindigkeit 700 gleich bleiben. Weiterhin umfasst ist eine Quergeschwindigkeitsermittlungseinrichtung 124 zum Ermitteln einer Quergeschwindigkeit der Mittenposition 804 des Objekts 200 in einer Richtung quer zu dem der Objekt-Mittenposition entsprechenden Richtungskanal 110.The control unit 120 further includes a time-to-collision detector 123 configured from the reflection distance and reflection direction velocity function 202 , 700 in the directional channel (s) 100 the center position 804 time-to-collision information 150 to calculate, which indicates a period of time after which that of the group 800 represented object 200 will collide with the vehicle on the assumption that the directional channel 110 the center position 804 and the direction of reflection speed 700 stay the same. Also included is a transverse speed determination device 124 to determine a transverse speed of the center position 804 of the object 200 in a direction transverse to the directional channel corresponding to the object center position 110 .

Außerdem umfasst das Steuergerät 120 einen Beurteiler 116 zum Beurteilen, ob eine Kollision des Objekts 200 mit dem Fahrzeug 300 stattfinden wird, basierend auf der Zeit-bis-Kollisions-Information 150, der von der Quergeschwindigkeitsermittlungseinrichtung 124 ermittelten Quergeschwindigkeit und der Reflexionsrichtungsbeschleunigungs-Funktion 702.The control unit also includes 120 an assessor 116 to judge whether a collision of the object 200 with the vehicle 300 will take place based on the time-to-collision information 150 by the transverse speed determination device 124 determined transverse speed and the reflection direction acceleration function 702 .

Der Betrieb der Vorrichtung 100 zur vorausschauenden Kollisionserkennung soll im Folgenden mit Bezug auf ein in 4 angegebenes Flussdiagramm erläutert werden. Nach dem Einschalten in Schritt 442 sendet die Detektoreinrichtung 101 in Schritt 400 regelmäßige Pulse infraroten Lichts, z.B. 30 Pulse pro Sekunde auf einer Wellenlänge von ca. 900 nm, in das Detektionsfeld hinter dem Fahrzeug 300 aus. In Schritt 402 empfängt die Detektoreinrichtung 101 am Mehrkanalsensor 108 reflektierte Pulse 107 in einer Mehrzahl von Richtungskanälen 110. Es wird angenommen, dass reflektierte Pulse 107 nur in einer Untermenge der vollen Anzahl von Richtungskanälen des Mehrkanalsensors 108 empfangen werden. In Schritt 404 berechnet der Prozessor 101 der Detektoreinrichtung 101 eine Reflexionsentfernung 202 getrennt für jeden Richtungskanal 110, aus dem ein reflektierter Puls 107 empfangen wurde. In Schritt 406 berechnet der Prozessor 101 der Detektoreinrichtung 101 einen Pulsqualitätsindex für jeden Richtungskanal 110, aus dem ein reflektierter Puls 107 empfangen wurde. Daten mit den Nummern der Richtungskanäle 110, Werten für die Reflexionsentfernung 202 und Pulsqualitätsindexwerten werden dem Steuergerät 120 fortlaufend von der Detektoreinrichtung 101 zugeführt.Operation of the device 100 for predictive collision detection in the following with reference to an in 4th specified flow chart are explained. After switching on in step 442 sends the detector device 101 in step 400 regular pulses of infrared light, eg 30 pulses per second on a wavelength of approx. 900 nm, in the detection field behind the vehicle 300 out. In step 402 receives the detector device 101 on the multi-channel sensor 108 reflected pulses 107 in a plurality of directional channels 110 . It is believed that reflected pulses 107 only in a subset of the full number of directional channels of the multi-channel sensor 108 be received. In step 404 the processor calculates 101 the detector device 101 a reflection distance 202 separate for each directional channel 110 from which a reflected pulse 107 was received. In step 406 the processor calculates 101 the detector device 101 a pulse quality index for each directional channel 110 from which a reflected pulse 107 was received. Data with the numbers of the directional channels 110 , Values for the reflection distance 202 and pulse quality index values are sent to the control unit 120 continuously from the detector device 101 fed.

In Schritt 408 wird alle Information mit Bezug auf Objekte gelöscht, die als unwichtig erachtet werden, weil sie sich entweder zu nah am Fahrzeug 300 oder zu weit von ihm entfernt befinden. Dies betrifft alle Daten, wo die Reflexionsentfernung unter 0,3 m liegt, und wo diese über 50 m liegt. Diese Werte können freilich als Parameter implementiert werden, um einfach in Abhängigkeit von z.B. dem Typ des Fahrzeugs 300 und der Einbauposition der Detektoreinrichtung 101 innerhalb des Fahrzeugs 300 konfigurierbar zu sein.In step 408 all information related to objects that are considered unimportant is deleted because they are either too close to the vehicle 300 or too far from it. This applies to all data where the reflection distance is less than 0.3 m and where it is more than 50 m. These values can of course be implemented as parameters, simply depending on, for example, the type of vehicle 300 and the installation position of the detector device 101 inside the vehicle 300 to be configurable.

In Schritt 410 werden für jeden Richtungskanal 110 die korrespondierenden Werte der Reflexionsentfernung 202, die nicht in Schritt 408 verworfen wurden, als eine Funktion über der Zeit behandelt und einer Glättung unterzogen, insbesondere um Unstetigkeiten wie in 6 dargestellt zu beseitigen, wodurch sich eine geglättete Reflexionsentfernungs-Funktion 202' ergibt. Wenn ein detektiertes Objekt von einem näheren Objekt verdeckt wird, fällt der Entfernungswert im jeweiligen Kanal plötzlich ab, sodass eine Unstetigkeit entsteht, als ob sich ein Objekt sehr schnell genähert hätte. Zur Glättung solcher Unstetigkeiten wird beispielsweise ein Filter mit gleitendem Mittelwert verwendet, das einen Puffer mit acht Zeitschritten aufweist, nach einem „First In - First Out“-Prinzip arbeitet und pro Richtungskanal 110 angewandt wird.In step 410 are for each directional channel 110 the corresponding values of the reflection distance 202 that are not in step 408 were treated as a function over time and subjected to smoothing, in particular to discrepancies as in 6 shown eliminating, resulting in a smooth reflection removal function 202 ' results. If a detected object is covered by a closer object, the distance value in the respective channel suddenly drops, causing a discontinuity as if an object had approached very quickly. To smooth such discontinuities, for example, a filter with a moving average is used, which has a buffer with eight time steps, works according to a "first in - first out" principle and per directional channel 110 is applied.

In Schritt 412 wird die geglättete Reflexionsentfernungs-Funktion 202' getrennt pro Richtungskanal 100 nach der Zeit 600 differenziert, um eine Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion 700 für den Richtungskanal zu berechnen, die einer Geschwindigkeitskomponente des Objekts parallel zur Richtung des Richtungskanals 110 entspricht. Negative Geschwindigkeitsresultate, die ein sich vom Fahrzeug entfernendes Objekt anzeigen, werden ignoriert. Da Relativgeschwindigkeiten berechnet werden, ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ zur Bodenoberfläche ohne Belang. In Schritt 414 glättet ein Filter mit gleitendem Mittelwert, das einen Puffer mit acht Zeitschritten aufweist, die relativen Reflexionsrichtungsgeschwindigkeiten 700. Wie in Schritt 410 arbeitet das Filter nach einem „First In - First Out“-Prinzip und wird je Richtungskanal 110 angewandt.In step 412 becomes the smoothed reflection distance function 202 ' separately per directional channel 100 after the time 600 differentiated to a reflection direction velocity function 700 for the directional channel, which is a speed component of the object parallel to the Direction of the directional channel 110 corresponds. Negative speed results that indicate an object moving away from the vehicle are ignored. Since relative speeds are calculated, the speed of the vehicle relative to the ground surface is irrelevant. In step 414 A moving average filter that has an eight time step buffer smoothes the relative reflection direction velocities 700 . As in step 410 the filter works according to a "first in - first out" principle and is used for each directional channel 110 applied.

In Schritt 416 wird die geglättete Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion getrennt pro Richtungskanal 110 nach der Zeit 600 differenziert, um eine Reflexionsrichtungsbeschleunigungs-Funktion 702 für den Richtungskanal 110 zu berechnen, die einer Beschleunigungskomponente des Objekts parallel zur Richtung des Richtungskanals 110 entspricht. Diese gibt Aufschluss darüber, ob das Objekt schneller wird oder sich verlangsamt. In Schritt 418 glättet ein Filter mit gleitendem Mittelwert, das einen Puffer mit acht Zeitschritten aufweist, die relativen Reflexionsrichtungsbeschleunigungen. Wie in Schritt 410 und 414 arbeitet das Filter nach einem „First In - First Out“-Prinzip und wird je Richtungskanal 110 angewandt.In step 416 the smoothed reflection direction velocity function is separated per direction channel 110 after the time 600 differentiates to a reflection direction acceleration function 702 for the directional channel 110 to compute an acceleration component of the object parallel to the direction of the directional channel 110 corresponds. This provides information about whether the object is getting faster or slowing down. In step 418 A moving average filter that has an eight time step buffer smoothes the relative reflection direction accelerations. As in step 410 and 414 the filter works according to a "first in - first out" principle and is used for each directional channel 110 applied.

In Schritt 420 wird eine Gruppe von Richtungskanälen ermittelt, die einem gleichen reflektierenden Objekt entsprechen, wie in 8 veranschaulicht. Sich nähernde Objekte wie andere Fahrzeuge belegen in der Regel mehr und mehr Richtungskanäle 110 im Zuge ihrer Annäherung. Benachbarte Richtungskanäle, die Objektdaten mit gleicher Reflexionsrichtungsgeschwindigkeit 700 und Reflexionsentfernung 202 werden als Repräsentanten eines einzigen Objekts 200 logisch gruppiert. Entsprechende Differenzschwellenwerte, die vorschreiben, wann Reflexionsrichtungsgeschwindigkeiten 700 und Reflexionsentfernungen 202 als gleich zu betrachten sind, werden als Parameter vorab festgelegt.In step 420 a group of directional channels is determined which correspond to the same reflecting object as in 8th illustrated. Approaching objects, such as other vehicles, generally occupy more and more directional channels 110 in the course of their rapprochement. Adjacent directional channels, the object data with the same direction of reflection speed 700 and reflection distance 202 are represented as a single object 200 logically grouped. Corresponding difference threshold values which dictate when reflection direction speeds 700 and reflection distances 202 are to be considered as the same, are defined as parameters in advance.

In Schritt 422 wird unter den Richtungskanälen 110 der Richtungskanal, wo der Qualitätsindex am höchsten ist, d.h. die Signalqualität der reflektierten Pulse 107 am höchsten ist, als einer Mittenposition 804 des Objekts 200 entsprechend identifiziert. Dies gewährleistet eine ausreichende Signalverfügbarkeit über die nächsten Schritte. Weiterhin kann davon ausgegangen werden, dass der Punkt mit der höchsten Qualität in den meisten Fällen den projizierten Schwerpunkt des Objekts darstellt.In step 422 is under the directional channels 110 the directional channel where the quality index is highest, ie the signal quality of the reflected pulses 107 is highest as a center position 804 of the object 200 identified accordingly. This ensures sufficient signal availability over the next steps. Furthermore, it can be assumed that the point with the highest quality represents the projected center of gravity of the object in most cases.

Unter Verwendung von Daten aus Schritt 414 und 422 wird in Schritt 424 eine Zeit-bis-Kollisions-Information berechnet, die anzeigt, wann das Objekt auf das Fahrzeug 300 prallen wird, unter Annahme keiner Richtungs- und Geschwindigkeitsänderungen. Das von der Zeit-bis-Kollisions-Information 150 vorgestellte Zeitfenster wird laufend aktualisiert.Using data from step 414 and 422 will in step 424 calculates time-to-collision information that indicates when the object is on the vehicle 300 will bounce, assuming no changes in direction and speed. That from the time-to-collision information 150 The time window presented is continuously updated.

In Schritt 426 wird eine Quergeschwindigkeitskomponente der Objekt-Mittenposition in einer Richtung parallel zum Boden und senkrecht zur Richtung des Richtungskanals 110 der Mittenposition 804 berechnet. Ein Objekt mit einer signifikanten Quergeschwindigkeit wird mit der Zeit zwischen Richtungskanälen wechseln. Um die Bewegung des Objekts 200 quer zu den Richtungen der Richtungskanäle 110 zu berechnen, wird die Veränderung Mittenposition 804 beobachtet. Eine hohe Quergeschwindigkeit lässt erkennen, dass das Objekt 200 nicht mit dem Fahrzeug 300 kollidieren wird. So zeigt 9 ein Beispiel, wo eine Gruppe 800 mit der Zeit an eine neue Position 800' wechselt, die Reflexionsorte 802' in unterschiedlichen Richtungskanälen 110 beinhaltet. Der Geschwindigkeitsvektor 900 zwischen den jeweiligen Mittenpositionen 804, 804' wird als der Geschwindigkeitsvektor des Objekts 200 relativ zum Fahrzeug 300 behandelt.In step 426 becomes a transverse speed component of the object center position in a direction parallel to the ground and perpendicular to the direction of the directional channel 110 the center position 804 calculated. An object with a significant transverse speed will change between directional channels over time. To the movement of the object 200 across the directions of the directional channels 110 to calculate the change is center position 804 observed. A high cross speed reveals that the object 200 not with the vehicle 300 will collide. So shows 9 an example where a group 800 over time to a new position 800 ' changes, the places of reflection 802 ' in different directional channels 110 includes. The speed vector 900 between the respective center positions 804 , 804 ' is called the speed vector of the object 200 relative to the vehicle 300 treated.

In Entscheidungsschritt 428 wird die Zeit-bis-Kollisions-Information 150 mit einem Reflexionsrichtungsschwellenwert für den Einsatz einer gewünschten Handlung verglichen. Der Reflexionsrichtungsschwellenwert ist ein Parameterwert, der gemäß den Auslösezeitdauern der jeweiligen gewünschten Handlungen vorbestimmt wird, z.B. 200 ms für einen elektromechanischen Gurtstraffer. Dieser Schritt überprüft, ob innerhalb der durch den Reflexionsrichtungsschwellenwert gegebenen Zeit eine Kollision zu erwarten ist, ohne eine mögliche Verzögerung des Fahrzeugs oder eine Geschwindigkeitskomponente quer zu den Richtungen der Richtungskanäle 110 in Betracht zu ziehen. Im positiven Fall („Y“) fährt Entscheidungsschritt 428 mit Entscheidungsschritt 430 fort. Im negativen Fall („N“) folgt ein Neustart 440 des Verfahrens.In decision step 428 becomes the time-to-collision information 150 compared to a reflection direction threshold for the use of a desired action. The reflection direction threshold value is a parameter value which is predetermined in accordance with the triggering times of the respective desired actions, for example 200 ms for an electromechanical belt tensioner. This step checks whether a collision is to be expected within the time given by the reflection direction threshold, without a possible deceleration of the vehicle or a speed component transverse to the directions of the direction channels 110 to consider. In the positive case ("Y") decision step goes 428 with decision step 430 away. In the negative case ("N") there is a restart 440 of the procedure.

In Schritt 430 wird die in Schritt 426 berechnete Quergeschwindigkeit mit einem Querrichtungsschwellenwert verglichen, der von der Reflexionsrichtungsgeschwindigkeit 700 abhängt. Dieser Schritt bewertet, ob die Querbewegung des Objekts hinreichend klein ist, um eine Kollision des Objekts 200 mit dem Fahrzeug 300 nicht zu verhindern. Im positiven Fall („Y“) fährt Entscheidungsschritt 430 mit Schritt 432 fort. Im negativen Fall („N“) folgt ein Neustart 440 des Verfahrens. Zum Beispiel hat in 9 der Geschwindigkeitsvektor 900 ersichtlich eine so erhebliche Komponente quer zu den Richtungen der Richtungskanäle 110 (d.h. annähernd senkrecht zur Mittellinie des Fahrzeugs 300), dass mit einer Kollision nicht zu rechnen ist.In step 430 will that in step 426 calculated cross-speed compared to a cross-direction threshold, that of the reflection direction speed 700 depends. This step evaluates whether the lateral movement of the object is sufficiently small to cause a collision of the object 200 with the vehicle 300 unavoidable. In the positive case ("Y") decision step goes 430 with step 432 away. In the negative case ("N") there is a restart 440 of the procedure. For example, in 9 the speed vector 900 such a significant component can be seen transversely to the directions of the directional channels 110 (ie approximately perpendicular to the center line of the vehicle 300 ) that a collision is not to be expected.

In Schritt 432 wird unter Verwendung der Reflexionsrichtungsbeschleunigung aus Schritt 416 und der Zeit-bis-Kollisions-Information 150 aus Schritt 424 eine Kollisionsgeschwindigkeit berechnet. In Entscheidungsschritt 434 wird ermittelt, ob die in Schritt 423 berechnete Kollisionsgeschwindigkeit größer als ein vorbestimmter Kollisionsgeschwindigkeitsschwellenwert ist. Im positiven Fall („Y“) fährt Entscheidungsschritt 434 mit Schritt 436 fort, in welchem die für den Kollisionsfall vorgesehenen Handlungen eingesetzt werden. Im negativen Fall („N“) folgt ein Neustart 440 des Verfahrens. Somit kombinieren die Entscheidungsschritte 428, 430, 434 kumulativ Tests gegen drei Schwellenwerte, vor dem Treffen der endgültigen Einsatzentscheidung.In step 432 is calculated using the reflection direction acceleration from step 416 and the time-to-collision information 150 from step 424 a collision speed is calculated. In decision step 434 it is determined whether the in step 423 calculated collision speed is greater than a predetermined collision speed threshold. In the positive case ("Y") decision step goes 434 with step 436 in which the actions intended for the event of a collision are used. In the negative case ("N") there is a restart 440 of the procedure. Thus, the decision steps combine 428 , 430 , 434 cumulative tests against three thresholds, before making the final deployment decision.

Claims (16)

Verfahren zum vorausschauenden Erkennen einer Kollision eines Fahrzeugs (300), mit folgenden Schritten: Aussenden (400) von Pulsen (106) elektromagnetischer Strahlung mittels eines am Fahrzeug (300) angebrachten Senders (102); Empfangen (402) reflektierter Pulse (107), mittels eines am Fahrzeug (300) angebrachten Mehrkanalsensors (108), aus einer Mehrzahl von Richtungskanälen (110); Ermitteln (420), basierend auf den reflektierten Pulsen (107), einer Gruppe (800) benachbarter Richtungskanäle (110), in welchen die reflektierten Pulse (107) von einem gleichen Objekt (200) reflektiert wurden; Ermitteln (424) einer Zeit-bis-Kollisions-Information (150) für das Objekt (200), basierend auf in den Richtungskanälen (110) der Gruppe (800) empfangenen reflektierten Pulsen; und Beurteilen (428, 430, 434), ob eine Kollision stattfinden wird, basierend auf der Zeit-bis-Kollisions-Information (150).Method for predictively detecting a collision of a vehicle (300), comprising the following steps: Emitting (400) pulses (106) of electromagnetic radiation by means of a transmitter (102) attached to the vehicle (300); Receiving (402) reflected pulses (107) by means of a multi-channel sensor (108) attached to the vehicle (300) from a plurality of directional channels (110); Determining (420), based on the reflected pulses (107), a group (800) of adjacent directional channels (110) in which the reflected pulses (107) were reflected by a same object (200); Determining (424) time-to-collision information (150) for the object (200) based on reflected pulses received in the directional channels (110) of the group (800); and Judge (428, 430, 434) whether a collision will occur based on the time-to-collision information (150). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Beurteilens (428, 430, 434), ob eine Kollision stattfinden wird, zu beurteilen (428) umfasst, ob die Zeit bis zur Kollision gemäß der Zeit-bis-Kollisions-Information (150) kürzer ist als ein vorbestimmter Zeit-bis-Kollisions-Schwellenwert.Procedure according to Claim 1 wherein the step of judging (428, 430, 434) whether a collision will occur includes judging (428) whether the time to collision is shorter than a predetermined one according to the time-to-collision information (150) Time-to-collision threshold. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend einen Schritt des Ermittelns (404) einer Reflexionsentfernung (202) für jeden reflektierten Puls, basierend auf einer Laufzeit vom Aussenden (400) bis zum Empfangen (402) des reflektierten Pulses (107), wobei der Schritt des Ermitteln (420) der Gruppe (800) durchgeführt wird, indem benachbarte Richtungskanäle (110) gewählt werden, in welchen die empfangenen reflektierten Pulse (107) einer im Wesentlichen gleichen Reflexionsentfernung entsprechen.Procedure according to Claim 1 or 2nd , further comprising a step of determining (404) a reflection distance (202) for each reflected pulse based on a transit time from sending (400) to receiving (402) the reflected pulse (107), the step of determining (420) the group (800) is carried out by selecting adjacent directional channels (110) in which the received reflected pulses (107) correspond to a substantially equal reflection distance. Verfahren nach Anspruch 3, ferner aufweisend einen Schritt des Verwerfens (408) reflektierter Pulse (107), welche einer Reflexionsentfernung (202) größer als eine vorbestimmte Maximalentfernung (500) entsprechen, und/oder reflektierter Pulse, welche einer Reflexionsentfernung (202) kleiner als eine vorbestimmte Minimalentfernung (502) entsprechen.Procedure according to Claim 3 , further comprising a step of rejecting (408) reflected pulses (107) which correspond to a reflection distance (202) greater than a predetermined maximum distance (500), and / or reflected pulses which correspond to a reflection distance (202) less than a predetermined minimum distance ( 502). Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Schritte des Aussendens (400), des Empfangens (402) und des Ermittelns (404) der Reflexionsentfernung (202) für jeden reflektierten Puls wiederholt (440) durchgeführt werden, um für jeden Richtungskanal (110) eine Reflexionsentfernungs-(202)-Funktion über der Zeit (600) bereitzustellen.Procedure according to Claim 3 or 4th , wherein the steps of transmitting (400), receiving (402) and determining (404) the reflection distance (202) are repeated (440) for each reflected pulse to determine a reflection distance (202) for each directional channel (110) Function over time (600). Verfahren nach Anspruch 5, ferner aufweisend einen Schritt des Glättens (410) jeder Reflexionsentfernungs-(202)-Funktion.Procedure according to Claim 5 further comprising a step of smoothing (410) each reflection distance (202) function. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, ferner aufweisend einen Schritt des Ermittelns (412) einer Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-(700)-Funktion für jeden Richtungskanal (110) durch Differenzieren der Reflexionsentfernungs-(202)-Funktion für den jeweiligen Richtungskanal (110) nach der Zeit (600).Procedure according to Claim 5 or 6 further comprising a step of determining (412) a reflection direction velocity (700) function for each direction channel (110) by differentiating the reflection distance (202) function for the respective direction channel (110) by time (600). Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Ermittelns (420) der Gruppe (800) durchgeführt wird, indem benachbarte Richtungskanäle (110) gewählt werden, in welchen die jeweiligen Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-(700)-Funktionen eine im Wesentlichen gleiche Reflexionsgeschwindigkeit (700) anzeigen.Procedure according to Claim 7 wherein the step of determining (420) the group (800) is performed by selecting adjacent direction channels (110) in which the respective reflection direction speed (700) functions indicate a substantially equal reflection speed (700). Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, ferner aufweisend einen Schritt des Ermittelns (416) einer Reflexionsrichtungsbeschleunigungs-(702)-Funktion für jeden Richtungskanal (110) durch Differenzieren der Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-(700)-Funktion für den jeweiligen Richtungskanal (110) nach der Zeit (600), wobei der Schritt des Beurteilens (428, 430, 434), ob eine Kollision stattfinden wird, zu beurteilen (434) umfasst, basierend auf den jeweiligen Reflexionsrichtungsbeschleunigungs-(702)-Funktionen und der Zeit-bis-Kollisions-Information (150), ob eine Aufprallgeschwindigkeit des Objekts (200) auf das Fahrzeug (300) größer sein wird als ein vorbestimmter Aufprallgeschwindigkeitsschwellenwert.Procedure according to Claim 7 or 8th further comprising a step of determining (416) a reflection direction acceleration (702) function for each direction channel (110) by differentiating the reflection direction velocity (700) function for the respective direction channel (110) by time (600), the The step of judging (428, 430, 434) whether a collision will occur includes judging (434) based on the respective reflection direction acceleration (702) functions and the time-to-collision information (150) whether there is a Impact speed of the object (200) on the vehicle (300) will be greater than a predetermined impact speed threshold. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Schritt des Ermittelns (422) einer Objekt-(200)-Mittenposition (804), wobei der Schritt des Ermittelns (424) der Zeit-bis-Kollisions-Information durchgeführt wird auf Grundlage der Reflexionsentfernungs-(202)-Funktion und der Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-(700)-Funktion für einen der Objekt-Mittenposition entsprechenden Richtungskanal (110).The method of any preceding claim, further comprising a step of determining (422) an object (200) center position (804), the step of determining (424) the time-to-collision information being performed based on the reflection distance - (202) function and the reflection direction velocity (700) function for a direction channel (110) corresponding to the object center position. Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend einen Schritt des Ermittelns (406) eines Pulsqualitätsindex für jeden reflektierten Puls der Gruppe (800), wobei der Schritt des Ermittelns (422) der Objekt-Mittenposition (804) durchgeführt wird auf Grundlage des reflektierten Pulses mit dem höchsten Pulsqualitätsindex unter den reflektierten Pulsen der Gruppe (800).Procedure according to Claim 10 , further comprising a step of determining (406) one Pulse quality index for each reflected pulse of the group (800), the step of determining (422) the object center position (804) being performed based on the reflected pulse with the highest pulse quality index among the reflected pulses of the group (800). Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, ferner aufweisend einen Schritt des Ermittelns (426) einer Quergeschwindigkeit der Objekt-(200)-Mittenposition (804) in einer Richtung quer zu dem der Objekt-Mittenposition (804) entsprechenden Richtungskanal, wobei der Schritt des Beurteilens (428, 430, 434), ob eine Kollision stattfinden wird, zu beurteilen (430) umfasst, ob die Quergeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Quergeschwindigkeitsschwellenwert.Procedure according to Claim 10 or 11 further comprising a step of determining (426) a cross speed of the object (200) center position (804) in a direction transverse to the directional channel corresponding to the object center position (804), the step of judging (428, 430, 434 ) to assess (430) whether a collision will take place includes whether the lateral speed is less than a predetermined lateral speed threshold. Computerprogrammprodukt mit computerausführbaren Anweisungen, welche bei Ausführung durch einen Computer oder ein Steuergerät (120) eines Fahrzeugs (300), in dem ein Pulssender (102) und ein Mehrkanalsensor (108) eingebaut sind, den Computer oder das Steuergerät (120) veranlassen, in Verbindung mit dem Pulssender (102) und dem Mehrkanalsensor (108) die Schritte des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Computer program product with computer-executable instructions which, when executed by a computer or a control device (120) of a vehicle (300) in which a pulse transmitter (102) and a multi-channel sensor (108) are installed, cause the computer or the control device (120) in Connection to the pulse transmitter (102) and the multi-channel sensor (108) to carry out the steps of the method according to one of the preceding claims. Vorrichtung (100) zur vorausschauenden Kollisionserkennung für ein Fahrzeug (300), aufweisend: einen Pulssender (102) zum Aussenden von Pulsen (106) elektromagnetischer Strahlung, von dem Fahrzeug (300); einen Mehrkanalsensor (108) mit einer Mehrzahl von Richtungskanälen (110), zum Empfangen (402) reflektierter Pulse (107) am Fahrzeug (300); einen Gruppierer (112) zum Ermitteln, basierend auf den reflektierten Pulsen (107), einer Gruppe (800) reflektierter Pulse (107) aus benachbarten Richtungskanälen (110), in welchen die reflektierten Pulse von einem gleichen Objekt (200) reflektiert wurden; einen Zeit-bis-Kollisions-Ermittler (123) zum Ermitteln einer Zeit-bis-Kollisions-Information (150) für das Objekt (200), basierend auf in den Richtungskanälen (110) der Gruppe (800) empfangenen reflektierten Pulsen (107); und einen Beurteiler (116) zum Beurteilen, ob eine Kollision stattfinden wird, basierend auf der Zeit-bis-Kollisions-Information (150).Device (100) for predictive collision detection for a vehicle (300), comprising: a pulse transmitter (102) for sending pulses (106) of electromagnetic radiation from the vehicle (300); a multi-channel sensor (108) with a plurality of directional channels (110) for receiving (402) reflected pulses (107) on the vehicle (300); a grouper (112) for determining, based on the reflected pulses (107), a group (800) of reflected pulses (107) from adjacent directional channels (110) in which the reflected pulses were reflected from a same object (200); a time-to-collision detector (123) for determining time-to-collision information (150) for the object (200) based on reflected pulses (107) received in the directional channels (110) of the group (800) ; and a judge (116) for judging whether a collision will take place based on the time-to-collision information (150). Vorrichtung (100) zur vorausschauenden Kollisionserkennung nach Anspruch 14, wobei der Pulssender (102) eine Leuchtdiode (104), insbesondere eine infrarote Leuchtdiode, aufweist.Device (100) for predictive collision detection Claim 14 , wherein the pulse transmitter (102) has a light emitting diode (104), in particular an infrared light emitting diode. Fahrzeug (300), in welchem die Vorrichtung (100) zur vorausschauenden Kollisionserkennung nach Anspruch 14 oder 15 eingebaut ist, um eine Kollision an einem Heck des Fahrzeugs (300) zu erkennen.Vehicle (300) in which the device (100) for predictive collision detection according to Claim 14 or 15 is installed to detect a collision at a rear of the vehicle (300).
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