DE102015104965A1

DE102015104965A1 - Fahrerassistenzsystem zur Seitenüberwachung eines Kraftfahrzeugs, Kraftfahrzeug und Verfahren

Info

Publication number: DE102015104965A1
Application number: DE102015104965.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schuler
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-10-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem (2) zum Überwachen eines seitlichen Umgebungsbereiches (3) eines Kraftfahrzeugs (1), insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit einer fahrzeugseitigen Sensorvorrichtung (4) zum Erfassen eines Objektes (O, O1, O2) in dem Umgebungsbereich (3) des Kraftfahrzeugs (1) mittels eines Laufzeitmessverfahrens von optischen Signalen, wobei die fahrzeugseitige Sensorvorrichtung (4) an einer Anbringungsstelle (A) am Kraftfahrzeug (1) eine Sendeeinrichtung (5) zum Aussenden eines optischen Signals in den Umgebungsbereich (3) und an der Anbringungsstelle (A) eine Erfassungseinrichtung (9) zum Erfassen des an dem Objekt (O, O1, O2) reflektierten optischen Signals aufweist, wobei die Sendeeinrichtung (5) ein erstes Sendeelement (6) mit einem ersten Erfassungsbereich (E1) und zumindest ein zweites Sendeelement (7) mit einem zweiten Erfassungsbereich (E2) aufweist, wobei die Erfassungsbereiche (E1, E2) in vertikaler Richtung (RV) maximal bereichsweise überlappend orientiert sind, und die Erfassungsbereiche (E1, E2) in einer Ebene senkrecht zur vertikalen Richtung (RV) betrachtet maximal bereichsweise überlappend orientiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zum Überwachen eines seitlichen Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit einer fahrzeugseitigen Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Objektes in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs mittels eines Laufzeitmessverfahrens von optischen Signalen, wobei die fahrzeugseitige Sensorvorrichtung an einer Anbringungsstelle am Kraftfahrzeug eine Sendeeinrichtung zum Aussenden eines optischen Signals in den Umgebungsbereich und an der Anbringungsstelle eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des an dem Objekt reflektierten optischen Signals aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem sowie ein Verfahren zum Überwachen eines seitlichen Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeugs.
Es ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt, einen Umgebungsbereich, insbesondere einen seitlichen Umgebungsbereich, bei Kraftfahrzeugen zu überwachen. Diese Seitenüberwachung dient insbesondere zum Erfassen von Objekten, beispielsweise Fußgängern, Fahrradfahrern oder ortsfeste Hindernissen, in Bereichen außerhalb des Kraftfahrzeugs, welche für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht oder nur schwer einsehbar sind. Diese Bereiche werden auch als toter Winkel beziehungsweise Totwinkelbereiche bezeichnet. Gerade bei Nutzfahrzeugen, wie Lastkraftwagen oder Omnibussen, kann sich dieser tote Winkel über einen besonders großen Bereich erstrecken. So sind beispielsweise für einen Lastkraftwagenfahrer auch Bereiche schräg über einer Fahrerkabine und schräg unterhalb der Fahrerkabine nicht einsehbar, sodass der Fahrer beim Manövrieren beispielsweise Hindernisse über dem Lastkraftwagen oder direkt vor dem Lastkraftwagen nicht erkennen kann.
Zum Erfassen von Hindernissen im Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs ist in der WO 2008/154736 A1 beispielsweise eine steuerbare Beleuchtungsanlage für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Dazu wird eine Lichtquelle, welche Licht im sichtbaren Bereich emittiert, angesteuert und ein Detektor zum Erfassen des im Umgebungsbereich reflektierten Lichts bereitgestellt. Mittels dieses Systems können beispielsweise Abstände von Objekten zu dem Kraftfahrzeug erfasst werden. Ein solches, objekterfassendes Beleuchtungssystem ist auch in der WO 2007/071032 A1 gezeigt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, wie ein großflächiger, seitlicher Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, besonders zuverlässig überwacht und Objekte in dem Umgebungsbereich besonders gut erfasst werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrerassistenzsystem, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem dient zum Überwachen eines seitlichen Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen in Form eines Sattelzuges mit einer Zugmaschine und einem Sattelauflieger. Zum Erfassen eines Objektes, beispielsweise eines Fußgängers, eines parkenden Personenkraftwagens oder eines Fahrradfahrers, in dem seitlichen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs umfasst das Fahrerassistenzsystem eine fahrzeugseitige Sensorvorrichtung. Die Sensorvorrichtung ist zum Erfassen des Objektes mittels eines Laufzeitmessverfahrens von optischen Signalen ausgebildet. Die fahrzeugseitige Sensorvorrichtung weist an einer Anbringungsstelle am Kraftfahrzeug eine Sendeeinrichtung zum Aussenden eines optischen Signals in den Umgebungsbereich und an der Anbringungsstelle eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des an dem Objekt reflektierten optischen Signals auf. Darüber hinaus weist die Sendeeinrichtung ein erstes Sendeelement mit einem ersten Erfassungsbereich und zumindest ein zweites Sendeelement mit einem zweiten Erfassungsbereich auf, wobei die Erfassungsbereiche in vertikaler Richtung maximal bereichsweise überlappend orientiert sind und die Erfassungsbereiche in einer Ebene senkrecht zur vertikalen Richtung betrachtet maximal bereichsweise überlappend orientiert sind.
Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem dient zum Erfassen des Objektes in dem seitlichen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs, insbesondere innerhalb des toten Winkels des Kraftfahrzeugs. Der seitliche Umgebungsbereich ist ein Bereich, welcher sich beispielsweise entlang einer Längsseite über eine Rückseite und einer Vorderseite des Kraftfahrzeugs hinaus erstreckt Die Sensorvorrichtung ist dabei an der Anbringungsstelle an dem Kraftfahrzeug angeordnet. Die Anbringungsstelle kann sich beispielsweise an der Längsseite des Kraftfahrzeugs befinden. An dieser Anbringungsstelle sind die Sendeelemente der Sendeeinrichtung angeordnet. Die Sendeelemente können beispielsweise als Laserdioden oder Leuchtdioden ausgestaltet sein und in einem gepulsten Betrieb als das optische Signal vorzugsweise Licht in einem nicht sichtbaren Wellenlängenbereich, beispielsweise Infrarot, aussenden.
Die Sendeelemente der Sendeeinrichtung sind ortsfest an der Anbringungsstelle derart räumlich nahe zueinander angeordnet, dass das optische Signal von den Sendeelementen im Wesentlichen punktuell von der Anbringungsstelle in verschiedene Hauptabstrahlrichtungen in den Umgebungsbereich ausgesendet wird. Dabei sendet das erste Sendeelement das optische Signal von der Anbringungsstelle aus entlang einer ersten Hauptabstrahlrichtung in einen ersten Teilbereich, wodurch dieser erste Teilbereich ausgeleuchtet wird. Der ausgeleuchtete erste Teilbereich entspricht dabei dem ersten Erfassungsbereich des ersten Sendeelementes. Das zweite Sendeelement sendet das optische Signal von der Anbringungsstelle aus entlang einer von der ersten Hauptabstrahlrichtung verschiedenen zweiten Hauptabstrahlrichtung in einen zweiten Teilbereich, wodurch dieser zweite Teilbereich ausgeleuchtet wird. Der ausgeleuchtete zweite Teilbereich entspricht dabei dem zweiten Erfassungsbereich des zweiten Sendeelementes. Anders ausgedrückt wird der seitliche Umgebungsbereich in mehrere Teilbereiche unterteilt, wobei jeder der Teilbereiche von jeweils einem Sendeelement durch Aussenden des optischen Signals in die jeweilige Hauptabstrahlrichtung ausgeleuchtet wird.
Die ebenfalls an der Anbringungsstelle angeordnete Erfassungseinrichtung ist dazu ausgelegt, das an dem Objekt in dem jeweiligen Erfassungsbereich reflektierte optische Signal zu erfassen. Zum Erfassen des reflektierten optischen Signals kann die Erfassungseinrichtung beispielsweise zumindest eine Fotodiode aufweisen.
Zum Aussenden der optischen Signale von der Anbringungsstelle und zum Empfangen der reflektierten optischen Signale an der Anbringungsstelle kann die Sensorvorrichtung beispielsweise als ein Sensormodul ausgestaltet sein, in welches die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung integriert sind und welches an der Anbringungsstelle am Kraftfahrzeug montiert ist.
Die Hauptabstrahlrichtungen der einzelnen Sendeelemente sind dabei derart orientiert, dass von den Sendeelementen als die Teilbereiche mehrere, in vertikaler Richtung beziehungsweise Fahrzeughochrichtung übereinanderliegende Zonen ausgeleuchtet werden. Dabei liegt die von dem ersten Sendeelement beleuchtete Zone, also der erste Erfassungsbereich, in vertikaler Richtung höchstens teilweise in der von dem zweiten Sendeelement beleuchteten Zone, also in dem zweiten Erfassungsbereich. Bevorzugt sind die Erfassungsbereiche jedoch in vertikaler Richtung im Wesentlichen angrenzend aneinander angeordnet.
In der Ebene senkrecht zu der Fahrzeughochrichtung, welche beispielsweise ein Untergrund beziehungsweise eine Fahrbahn des Kraftfahrzeugs oder eine Ebene parallel zu dem Untergrund beziehungsweise der Fahrbahn sein kann, überdecken sich die Erfassungsbereiche ebenfalls nur bereichsweise. Veranschaulicht ausgedrückt wird beispielsweise ein erstes Flächstück auf der Fahrbahn von dem ersten Sendeelement beleuchtet und ein zweites Flächenstück auf der Fahrbahn von dem zweiten Sendeelement beleuchtet.
Durch das Bereitstellen mehrerer Sendeelemente, welche das optische Signal in verschiedene Raumrichtungen aussenden, kann ein besonders großflächiger seitlicher Umgebungsbereich überwacht werden. Durch das Anordnen der Sendeelemente und der Empfangseinrichtung an der Anbringungsstelle kann eine Auswertung der Signale ohne großen Aufwand direkt an der Anbringungsstelle, beispielsweise durch eine Steuereinrichtung, erfolgen. Eine aufwändige Vernetzung der Sensoren, wie beispielsweise bei gemäß dem Stand der Technik räumlich am Kraftfahrzeug verteilt angeordneten Sensoren, kann hier in vorteilhafter Weise entfallen.
Bevorzugt weist das erste Sendeelement als den ersten Erfassungsbereich einen Bereich seitlich angrenzend an eine Karosserie des Kraftfahrzeugs in einem Vorderachsenbereich des Kraftfahrzeugs auf und das zweite Sendeelement als den zweiten Erfassungsbereich einen Bereich seitlich beabstandet zu der Karosserie des Kraftfahrzeugs in dem Vorderachsenbereich des Kraftfahrzeugs auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel führt die erste Hauptabstrahlrichtung des ersten Sendeelementes von der Anbringungsstelle schräg nach unten, also in Richtung der Fahrbahn. Dabei kann ein erster Winkel zwischen der ersten Hauptabstrahlrichtung und der Fahrzeughochachse beispielsweise zwischen 0° und 50° betragen. Dadurch wird ein seit lich an die Karosserie im Vorderachsenbereich des Kraftfahrzeugs angrenzender erster Teilbereich beleuchtet. Bei einem als Lastkraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeug entspricht der erste Erfassungsbereich also einem an eine Fahrerkabine des Lastkraftwagens angrenzenden Bereich. Somit können beispielsweise parkende Personenkraftwagen neben dem Lastkraftwagen erkannt werden. Die zweite Hauptabstrahlrichtung des zweiten Sendeelementes führt hier ebenfalls von der Anbringungsstelle schräg in Richtung des Bodens des Kraftfahrzeugs. Ein zweiter Winkel zwischen der zweiten Hauptabstrahlrichtung und der Fahrzeughochachse ist hier jedoch größer als der erste Winkel und kann beispielsweise zwischen 50° und 80° betragen. Somit wird ein seitlich zu der Fahrerkabine beabstandeter zweiter Teilbereich ausgeleuchtet. Dabei befindet sich auf der Ebene senkrecht zu der vertikalen Richtung eine äußere Begrenzung des ersten Erfassungsbereiches näher am Kraftfahrzeug als eine äußere Begrenzung des zweiten Erfassungsbereiches. Durch das Ausleuchten des zweiten Teilbereiches können also auch Objekte erfasst werden, welche sich in einer größeren Entfernung zu dem Kraftfahrzeug befinden. Somit kann als das Objekt ein Hindernis in zweiter Reihe, beispielsweise ein Radfahrer, welcher an den parkenden Personenkraftwagen vorbeifährt, erkannt werden.
Vorzugsweise ist die äußere Begrenzung des ersten Erfassungsbereiches in der durch den Untergrund des Kraftfahrzeugs gebildeten Ebene senkrecht zur vertikalen Richtung höchstens fünf Meter von der Karosserie des Kraftfahrzeugs in dem Vorderachsenbereich des Kraftfahrzeugs entfernt und die äußere Begrenzung des zweiten Erfassungsbereiches in derselben Ebene höchstens fünfzehn Meter von der Karosserie des Kraftfahrzeugs in dem Vorderachsenbereich des Kraftfahrzeugs entfernt. Somit wird in vorteilhafter Weise ein großflächiger seitlicher Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Sendeeinrichtung ein drittes Sendeelement mit einem dritten Erfassungsbereich auf, wobei sich der dritte Erfassungsbereich seitlich angrenzend an eine Karosserie des Kraftfahrzeugs über zumindest 80 Prozent, vorzugsweise zumindest 90 Prozent, einer gesamten Länge des Kraftfahrzeugs erstreckt. Eine dritte Hauptabstrahlrichtung des dritten Sendeelementes führt dabei von der Anbringungsstelle schräg nach hinten in Richtung des Bodens des Kraftfahrzeugs. Bei einem als Lastkraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeug kann somit beispielsweise der Bereich entlang des Sattelaufliegers des Lastkraftwagens überwacht werden. Somit kann beispielsweise ein sich dem Lastkraftwagen auf einer benachbarten Fahrspur von hinten näherndes Kraftfahrzeug erfasst werden und somit ein Überholvorgang dieses Kraftfahrzeugs besonders gut identifiziert werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Sendeeinrichtung zumindest ein viertes Sendeelement mit einem vierten Erfassungsbereich auf, wobei sich der vierte Erfassungsbereich angrenzend an ein Dach einer Fahrerkabine des als Nutzfahrzeugs ausgebildeten Kraftfahrzeugs erstreckt. Bei Nutzfahrzeugen wie Lastkraftwagen ist auch ein Bereich vorne angrenzend an die Fahrerkabine über der Fahrkabine schwer einsehbar. Um beispielsweise ein sicheres und kollisionsfreies Unterfahren eines Hindernisses, beispielsweise einer Brücke, zu ermöglichen, wird dieser Bereich mittels des vierten Sendeelementes überwacht. Daher ist eine vierte Hauptabstrahlrichtung des vierten Sendeelementes von der Anbringungsstelle schräg nach oben, also in Richtung des Himmels beziehungsweise in eine vom Boden abgewandte Richtung, orientiert.
Es kann vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung an einer Längsseite einer Fahrerkabine des als Lastkraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs als die Anbringungsstelle angebracht ist. Von dort aus kann der seitliche Umgebungsbereich besonders einfach durch Absenden des optischen Signals in die verschiedenen Hauptabstrahlrichtungen überwacht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorvorrichtung an einem Seitenspiegel des Kraftfahrzeugs als die Anbringungsstelle angebracht sein. An dieser Stelle kann die Sensorvorrichtung besonders gut und platzsparend integriert werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Erfassungseinrichtung eine zu einer Anzahl an Sendeelementen korrespondierende Anzahl an Bildsensoren auf, wobei jedem der Sendeelemente jeweils ein Bildsensor zum Abbilden des jeweiligen Erfassungsbereiches auf dem Bildsensor zugeordnet ist. Ein solcher Bildsensor weist in der Regel eine Vielzahl von Sensorelementen, beispielsweise Fotodioden, auf und ist dazu ausgelegt, den Erfassungsbereich zweidimensional abzubilden. Da durch die von der Sensorvorrichtung durchgeführte Laufzeitmessung, also die Messung einer Zeit zwischen dem Aussenden des optischen Signals und dem Empfangen des reflektierten optischen Signals, zusätzlich ein Abstand des Objekts zu dem Kraftfahrzeug bestimmt werden kann, kann der seitliche Umgebungsbereich somit dreidimensional erfasst werden. Die Bildsensoren sind dabei an der Anbringungsstelle so orientiert, dass das von dem zugehörigen Sendeelement ausgestrahlte Licht nach der Reflexion an dem Objekt auf den lichtsensitiven Sensorelementen des zugeordneten Bildsensors auftrifft. Somit kann durch jedes Sendeelement mit dem zugeordneten Bildsensor eine Sensoreinrichtung in Form einer Time-of-Flight-Kamera (TOF-Kamera) gebildet werden, wobei mehrere Time-of-Flight-Kameras an der Anbringungsstelle zu der Sensorvorrichtung zusammengefasst sind.
Alternativ weist die Erfassungseinrichtung genau einen Bildsensor mit mehreren Sensorelementen auf, wobei jedes der Sensorelemente optisch mit jeweils einer Lichtleitfaser zum Leiten des reflektierten optischen Signals aus dem Umgebungsbereich zu dem Sensorelement gekoppelt ist und jedem Sendeelement zumindest ein, mit der Lichtleitfaser gekoppeltes Sensorelement zum Leiten des reflektierten optischen Signals aus dem jeweiligen Erfassungsbereich zu dem jeweiligen Sensorelement zugeordnet ist. Die Sensorelemente bilden hier einzelne Kanäle des Bildsensors, wobei die Kanäle den unterschiedlichen Sendeelementen zugeordnet sind. Da der einzige Bildsensor jedoch nicht für alle Sendeelemente und deren zugehörige Hauptabstrahlrichtungen gleichermaßen gut zum Erfassen des aus dem jeweiligen Erfassungsbereich reflektierten Lichts orientiert werden kann, sind die jeweiligen Sensorelemente optisch mit jeweils einer Lichtleitfaser, beispielsweise einer Glasfaser oder einer Kunststofffaser, gekoppelt. Ein jeweiliger Einkoppelbereich der Lichtleitfasern ist dabei derart zu dem jeweiligen Erfassungsbereich des zugeordneten Sendeelementes orientiert, dass das reflektierte optische Signal über den Einkoppelbereich eingekoppelt werden kann und fasergebunden zum dem jeweiligen mit der Lichtleitfaser optisch gekoppelten Sensorelement weitergeleitet werden kann. Somit kann die Umgebung in besonders einfacher Weise mittels nur eines einzelnen Bildsensors dreidimensional abgebildet werden. Außerdem kann durch die flexible Ausgestaltung der Sensorvorrichtung mittels der Lichtleitfasern die Sensorvorrichtung flexibel und designgerecht an dem Kraftfahrzeug angebracht werden und beispielsweise auch in ein Anbauteil integriert werden.
Vorzugsweise weist das Fahrerassistenzsystem eine Steuereinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, anhand des von der Sensorvorrichtung erfassten Objektes zu erkennen, ob das Objekt in dem Umgebungsbereich dauerhaft oder temporär vorhanden ist. Ein dauerhaftes Objekt kann beispielsweise ein ortsfestes Objekt wie ein Bordstein sein, welcher beispielsweise aufgrund seiner Höhe von dem Kraftfahrzeug nicht überfahrbar ist. Ein temporäres Objekt kann beispielsweise ein vorbeifahrender Fahrradfahrer sein, welcher den Fahrer des Kraftfahrzeugs beispielsweise an einem Abbiegevorgang hindert. Die Steuereinrichtung kann nun bewerten, um welche Art von Objekt es sich handelt und dies dem Fahrer beispielsweise signalisieren. So kann dem Fahrer des Kraftfahrzeugs bei einem temporären Objekt beispielsweise mitgeteilt werden, dass er zum Fortsetzen des Abbiegevorgangs lediglich warten muss, bis sich das temporäre Objekt aus dem Umgebungsbereich entfernt hat. Bei einem ortsfesten, dauerhaften Objekt kann dem Fahrer mitgeteilt werden, dass sein geplantes Fahrmanöver nicht durchführbar ist und er beispielsweise das ortsfeste Objekt umfahren muss. Somit kann das Kraftfahrzeug, insbesondere eine Karosserie des Kraftfahrzeugs, beispielsweise vor Kollisionen und Schrammen geschützt werden.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung des Fahrerassistenzsystems dazu ausgelegt, bei einem von der Sensorvorrichtung erfassten, einen vorgegebenen Mindestabstand unterschreitenden Abstand des Objektes zu dem Kraftfahrzeug ein haptisches Signal in Form einer Vibration eines Lenkrades des Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Somit kann dem Fahrer auf besonders einfache und eingängige Weise das Vorhandensein eines Objektes, beispielsweise eines temporär vorhandenen Objektes, in dem Umgebungsbereich signalisiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Fahrerassistenzsystems weist dieses eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des von der Sensorvorrichtung erfassten Umgebungsbereiches auf. Die Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise ein Bildschirm in einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs sein. Somit kann dem Fahrer visuell dargestellt werden, wo sich Objekte in dem Umgebungsbereich befinden. Dies ist für einen Lastkraftwagenfahrer beim Durchführen von aufwendigen Manövriervorgängen besonders vorteilhaft.
Besonders bevorzugt weist das Fahrerassistenzsystem zumindest eine weitere Sensorvorrichtung zum Überwachen eines dem seitlichen Umgebungsbereich gegenüberliegenden seitlichen Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs auf. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass jeweils eine Sensorvorrichtung zum Überwachen eines seitlichen Umgebungsbereiches ausgelegt ist. Bei Anordnen zweier Sensorvorrichtungen, beispielsweise jeweils einer Sensorvorrichtung an jeweils einem Seitenspiegel oder jeweils einer Sensorvorrichtung auf jeweils einer Längsseite der Fahrerkabine, kann ein Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ganzheitlich überwacht werden.
Zur Erfindung gehört außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen oder ein Sport- und Nutzfahrzeug (SUV – Sport Utility Vehicle), ausgestaltet.
Die Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren zum Überwachen eines seitlichen Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, bei welchem von einer Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Objektes in dem Umgebungsbereich mittels eines Laufzeitmessverfahrens von optischen Signalen ein optisches Signal von einer Anbringungsstelle der Sensorvorrichtung an dem Kraftfahrzeug in den Umgebungsbereich ausgesendet und das an dem Objekt reflektierte optische Signal erfasst wird. Darüber hinaus wird der Umgebungsbereich in verschiedene Erfassungsbereiche unterteilt, wobei die Erfassungsbereiche in vertikaler Richtung maximal bereichsweise überlappen und die Erfassungsbereiche in einer Ebene senkrecht zur vertikalen Richtung betrachtet maximal bereichsweise überlappen.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie für das erfindungsgemäße Verfahren.
Mit den Angaben „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „horizontal“, „vertikal“, „Tiefenrichtung“ (R_T), „Breitenrichtung“ (R_B), „Höhenrichtung“ (R_V) etc. sind bei bestimmungsgemäßem Gebrauch und bestimmungsgemäßem Anordnen der Sensorvorrichtung an dem Kraftfahrzeug und bei einem dann vor dem Kraftfahrzeug stehenden und in Richtung der Sensorvorrichtung blickenden Beobachter gegebene Positionen und Orientierungen angegeben.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
Im Folgenden wird die Erfindung nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer Draufsicht;
2 eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung für eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer Frontansicht; und
4 eine schematische Darstellung einer Fahrerkabine einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer Seitenansicht.
In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 in Form eines Lastkraftwagens mit einem Fahrerassistenzsystem 2 zum Überwachen eines seitlichen Umgebungsbereiches 3 des Kraftfahrzeugs 1 in einer Draufsicht. Das Fahrerassistenzsystem 2 weist eine Sensorvorrichtung 4 auf, welche in 2 in detaillierter Darstellung gezeigt ist. Mittels der Sensorvorrichtung 4 können Objekte O im Umgebungsbereich 3 des Lastkraftwagen 1 erfasst werden. Diese Objekte O können beispielsweise Personenkraftwagen sein, welche in dem seitlichen Umgebungsbereich 3 neben dem Kraftfahrzeug 1 parken.
Die Sensorvorrichtung 4 (siehe 2) weist eine Sendeeinrichtung 5 auf, welche hier drei Sendeelemente 6, 7, 8 zum Aussenden eines optischen Signals umfasst. Die Sendeelemente 6, 7, 8 können beispielsweise als Leuchtdioden oder Laserdioden ausgestaltet sein. Die Sendeelemente 6, 7, 8 können beispielsweise gepulst betrieben werden und als das optische Signal Licht in einem nicht sichtbaren Wellenlängenbereich, beispielsweise einem Infrarotbereich, aussenden.
Die Sendeelemente 6, 7, 8 sind dabei so orientiert, dass sie das optische Signal entlang unterschiedlicher Hauptabstrahlrichtungen H1, H2, H3 aussenden. Ein von dem ersten Sendeelement 6 entlang der ersten Hauptabstrahlrichtung H1 ausgesendetes optisches Signal leuchtet einen ersten Teilbereich des Umgebungsbereiches 3 aus. Der ausgeleuchtete erste Teilbereich entspricht einem ersten Erfassungsbereich E1 des ersten Sendeelementes 6. Ein von dem zweiten Sendeelement 7 entlang der zweiten Hauptabstrahlrichtung H2 ausgesendetes optisches Signal leuchtet einen zweiten Teilbereich des Umgebungsbereiches 3 aus. Der ausgeleuchtete zweite Teilbereich entspricht einem zweiten Erfassungsbereich E2 des zweiten Sendeelementes 7. Ein von dem dritten Sendeelement 8 entlang der dritten Hauptabstrahlrichtung H3 ausgesendetes Signal leuchtet einen dritten Teilbereich des Umgebungsbereiches 3 aus. Der ausgeleuchtete dritte Teilbereich entspricht einem dritten Erfassungsbereich E3 des dritten Sendeelementes 8.
Die Sensoreinrichtung 4 weist eine Erfassungseinrichtung 9 zum Erfassen des an dem Objekt O reflektierten optischen Signals auf. Die Erfassungseinrichtung 9 ist hier als ein einzelner Bildsensor ausgestaltet, welcher mehrere Sensorelemente 10 aufweist. Die Sensorelemente 10 können beispielsweise Fotodioden umfassen. Hier ist mit jedem Sensorelement 10 jeweils eine Lichtleitfaser 11 optisch gekoppelt, wobei die Lichtleitfasern 11 jeweils einen fasergebundenen, optischen Übertragungspfad zwischen dem jeweiligen Umgebungsbereich E1, E2, E3 und dem mit der Lichtleitfaser 11 optisch gekoppelten Sensorelement 10 bereitstellen. Die drei linksseitig dargestellten Lichtleitfasern 11 stellen hier fasergebundene, optische Übertragungspfade zwischen dem ersten Erfassungsbereich E1 und den drei linksseitig dargestellten Sensorelementen 10 bereit. Damit sind die drei linksseitig dargestellten Sensorelemente 10 dem ersten Sendeelement 6 zugeordnet. Die vier mittig dargestellten Lichtleitfasern 11 stellen hier fasergebundene, optische Übertragungspfade zwischen dem zweiten Erfassungsbereich E2 und den vier mittig dargestellten Sensorelementen 10 bereit. Somit sind die vier mittig dargestellten Sensorelemente 10 dem zweiten Sendeelement 7 zugeordnet. Die drei rechtsseitig dargestellten Lichtleitfasern 11 stellen hier fasergebundene, optische Übertragungspfade zwischen dem dritten Erfassungsbereich E3 und den drei rechtsseitig dargestellten Sensorelementen 10 bereit. Somit sind die drei rechtsseitig dargestellten Sensorelemente 10 dem dritten Sendeelement 8 zugeordnet.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtung 9 mehrere Bildsensoren aufweist, wobei jeweils ein Bildsensor jeweils einem der Sendeelemente 6, 7, 8 zugeordnet ist. Die Bildsensoren können dann beispielsweise räumlich so orientiert sein, dass das aus dem jeweiligen Erfassungsbereich E1, E2, E3 reflektierte optische Signal direkt auf die Sensorelemente 10 trifft.
Wieder Bezug nehmend auf 1 ist die Sensorvorrichtung 4 an einer Anbringungsstelle A an dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet beziehungsweise montiert. Die Anbringungsstelle A kann sich beispielsweise an einer Längsseite einer Fahrerkabine 12 des als Lastkraftwagen ausgestalteten Kraftfahrzeugs 1 befinden. Von dieser Anbringungsstelle A aus senden die Sendeelemente 6, 7, 8 das optische Signal in die drei unterschiedlichen Hauptabstrahlrichtungen H1, H2, H3 in ihren jeweiligen Erfassungsbereich E1, E2, E3.
Die Erfassungsbereiche E1, E2, E3 der Sendeelemente 6, 7, 8 sind hier in einer Ebene senkrecht zu einer vertikalen Richtung R_V beziehungsweise zu einer Fahrzeughochrichtung (aus der Zeichenebene heraus – in Höhenrichtung) des Kraftfahrzeugs 1 gezeigt. Dabei ist ersichtlich, dass sich die Erfassungsbereiche E1, E2, E3 in der Ebene maximal bereichsweise überlappen. Der erste Erfassungsbereich E1 und der zweite Erfassungsbereich E2 sind hier angrenzend aneinander ausgebildet. Der dritte Erfassungsbereich E3 überlappt bereichsweise mit dem ersten Erfassungsbereich E1 und dem zweiten Erfassungsbereich E2.
Der erste Erfassungsbereich E1 grenzt hier seitlich an die Fahrerkabine 12 an und erstreckt sich entlang eines Vorderachsebereiches b1 des Kraftfahrzeugs 1. Eine äußere Begrenzung X1 des ersten Erfassungsbereiches E1 weist dabei einen ersten Abstand zu dem Kraftfahrzeug 1, beispielsweise höchstens fünf Meter, auf. Der zweite Erfassungsbereich E2 ist hier beabstandet zu der Fahrerkabine 12 entlang des Vorderachsebereiches b1 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Eine äußere Begrenzung X2 des zweiten Erfassungsbereiches E2 weist dabei einen im Vergleich zu dem ersten Abstand größeren zweiten Abstand zu dem Kraftfahrzeug 1, beispielsweise etwa fünfzehn Meter, auf. Der Erfassungsbereich E3 ist hier angrenzend an eine Längsseite des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet und erstreckt sich zumindest 80%, vorzugsweise zumindest 90% über eine gesamte Länge l des Kraftfahrzeugs 1. Gemäß 1 ist ersichtlich, dass beispielsweise das vordere Objekt O nicht innerhalb des ersten und des dritten Erfassungsbereichs E1, E3 liegt und somit mittels des ersten und des dritten Sendeelementes 6, 8 nicht erfassbar ist. Das vordere Objekt O befindet sich in dem zweiten Erfassungsbereich E2 und ist somit mittels des zweiten Sendeelementes 7 detektierbar.
In 3 ist das Kraftfahrzeug 1 in Form des Lastkraftwagens in einer Frontansicht gezeigt. Die Sensorvorrichtung 4 ist hier an einem Längsseitenbereich der Fahrerkabine 12 als die Anbringungsstelle A angeordnet. Es könnte aber auch vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung 4 in einen der Seitenspiegel 13 des Kraftfahrzeugs 1 integriert ist. In dem seitlichen Umgebungsbereich 3 des Lastkraftwagens 1 befindet sich hier ein erstes Objekt O1 in Form eines parkenden Personenkraftwagens sowie ein zweites Objekt O2 in Form eines an dem parkenden Personenkraftwagen O1 vorbeifahrenden Fahrradfahrers.
Die Erfassungsbereiche E1 und E2 sind hier in der vertikalen Richtung R_V gezeigt. Die Hauptabstrahlrichtung H1 des ersten Sendeelementes 6 zeigt hier schräg von der Anbringungsstelle A in Richtung des Untergrundes B beziehungsweise der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs 1 nach unten. Ein erster Winkel α1 zwischen der Hauptabstrahlrichtung H1 und der vertikalen Richtung R_V beträgt hier beispielsweise etwa 30°. Die Hauptabstrahlrichtung H2 des zweiten Sendeelementes 7 zeigt hier ebenfalls in Richtung des Untergrundes B nach unten, wobei ein zwischen der zweiten Hauptabstrahlrichtung H2 und der vertikalen Richtung R_V gebildeter zweiter Winkel α2 insbesondere größer als der erste Winkel α1 ist. Der zweite Winkel α2 beträgt hier beispielsweise etwa 70°.
Gemäß 3 ist gezeigt, dass sich der vorbeifahrende Fahrradfahrer O2 innerhalb des zweiten Erfassungsbereiches E2 des zweiten Sendeelementes 7 befindet. Anders ausgedrückt sendet das zweite Sendeelement 7 das optische Signal über den parkenden Personenkraftwagen O1 hinweg und leuchtet somit einen Bereich hinter dem parkenden Personenkraftwagen O1 aus.
4 zeigt die Fahrerkabine 12 des Kraftfahrzeugs 1 in einer Seitendarstellung. Hier ist wiederum der Erfassungsbereich E1 des ersten Sendeelementes 6, welches das optische Signal in die erste Hauptabstrahlrichtung H1 aussendet, gezeigt. Außerdem ist ein vierter Erfassungsbereich E4 eines hier nicht dargestellten vierten Sendeelementes gezeigt, welches das optische Signal in eine vierte Hauptabstrahlrichtung H4 von der Anbringungsstelle A in Richtung des Himmels und somit nach oben aussendet. Der Erfassungsbereich E4 dient zum Überwachen eines Bereiches über und knapp vor dem Dach der Fahrerkabine 12, beispielsweise für das sichere Unterfahren einer Brücke.
Das Kraftfahrzeug 1 kann beispielsweise eine hier nicht gezeigte Anzeigeinrichtung aufweisen, auf welcher der seitliche Umgebungsbereich 3 dargestellt wird. Außerdem kann das Kraftfahrzeug 1 eine hier nicht dargestellte Steuereinrichtung aufweisen, welche ein haptisches Signal, beispielsweise eine Vibration eines Lenkrades des Kraftfahrzeugs 1, oder ein akustisches Signal, beispielsweise einen Warnton, bereitstellt, falls das Objekt O, O1, O2 einen vorbestimmten Mindestabstand zu dem Kraftfahrzeug 1 unterschreitet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/154736 A1 [0003]
WO 2007/071032 A1 [0003]

Claims

Fahrerassistenzsystem (2) zum Überwachen eines seitlichen Umgebungsbereiches (3) eines Kraftfahrzeugs (1), insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit einer fahrzeugseitigen Sensorvorrichtung (4) zum Erfassen eines Objektes (O, O1, O2) in dem Umgebungsbereich (3) des Kraftfahrzeugs (1) mittels eines Laufzeitmessverfahrens von optischen Signalen, wobei die fahrzeugseitige Sensorvorrichtung (4) an einer Anbringungsstelle (A) am Kraftfahrzeug (1) eine Sendeeinrichtung (5) zum Aussenden eines optischen Signals in den Umgebungsbereich (3) und an der Anbringungsstelle (A) eine Erfassungseinrichtung (9) zum Erfassen des an dem Objekt (O, O1, O2) reflektierten optischen Signals aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (5) ein erstes Sendeelement (6) mit einem ersten Erfassungsbereich (E1) und zumindest ein zweites Sendeelement (7) mit einem zweiten Erfassungsbereich (E2) aufweist, wobei die Erfassungsbereiche (E1, E2) in vertikaler Richtung (R_V) maximal bereichsweise überlappend orientiert sind, und die Erfassungsbereiche (E1, E2) in einer Ebene senkrecht zur vertikalen Richtung (R_V) betrachtet maximal bereichsweise überlappend orientiert sind.
Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sendeelement (6) als den ersten Erfassungsbereich (E1) einen Bereich seitlich angrenzend an eine Karosserie des Kraftfahrzeugs (1) in einem Vorderachsenbereich (b1) des Kraftfahrzeugs (1) aufweist, und das zweite Sendeelement (7) als den zweiten Erfassungsbereich (E2) einen Bereich seitlich beabstandet zu der Karosserie des Kraftfahrzeugs (1) in dem Vorderachsenbereich (b1) des Kraftfahrzeugs (1) aufweist.
Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Begrenzung (X1) des ersten Erfassungsbereiches (E1) in der durch einen Untergrund (B) des Kraftfahrzeugs (1) gebildeten Ebene senkrecht zur vertikalen Richtung (R_V) höchstens fünf Meter von der Karosserie des Kraftfahrzeugs (1) in dem Vorderachsenbereich (b1) des Kraftfahrzeugs (1) entfernt ist und eine äußere Begrenzung (X2) des zweiten Erfassungsbereiches (E2) in derselben Ebene höchstens fünfzehn Meter von der Karosserie des Kraftfahrzeugs (1) in dem Vorderachsenbereich (b1) des Kraftfahrzeugs (1) entfernt ist.
Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (5) ein drittes Sendeelement (8) mit einem dritten Erfassungsbereich (E3) aufweist, wobei sich der dritte Erfassungsbereich (E3) seitlich angrenzend an eine Karosserie des Kraftfahrzeug (1) über zumindest 80%, vorzugsweise zumindest 90%, einer gesamten Länge (l) des Kraftfahrzeugs (1) erstreckt.
Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (5) zumindest ein viertes Sendeelement mit einem viertem Erfassungsbereich (E4) aufweist, wobei sich der vierte Erfassungsbereich (E4) angrenzend an ein Dach einer Fahrerkabine (12) des als Nutzfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs (1) erstreckt.
Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (4) an einer Längsseite einer Fahrerkabine (12) des als Nutzfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs (1) als die Anbringungsstelle (A) angebracht ist.
Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (4) an einem Seitenspiegel (13) des Kraftfahrzeugs (1) als die Anbringungsstelle (A) angebracht ist.
Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (9) eine zu einer Anzahl an Sendeelementen (6, 7, 8) korrespondierende Anzahl an Bildsensoren aufweist, wobei jedem der Sendeelemente (6, 7, 8) jeweils ein Bildsensor zum Abbilden des jeweiligen Erfassungsbereiches (E1, E2, E3, E4) auf dem Bildsensor zugeordnet ist.
Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (9) genau einen Bildsensor mit mehreren Sensorelementen (10) aufweist, wobei jedes der Sensorelemente (10) optisch mit jeweils einer Lichtleitfaser (11) zum Leiten des reflektierten optischen Signals aus dem Umgebungsbereich (3) zu dem Sensorelement (10) gekoppelt ist und jedem Sendeelement (6, 7, 8) zumindest ein, mit der Lichtleitfaser (11) gekoppeltes Sensorelement (10) zum Leiten des reflektierten optischen Signals aus dem jeweiligen Erfassungsbereich (E1, E2, E3) zu dem jeweiligen Sensorelement (10) zugeordnet ist.
Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (2) eine Steuereinrichtung aufweist, welche dazu ausgelegt ist, anhand des von der Sensorvorrichtung (4) erfassten Objektes (O, O1, O2) zu erkennen, ob das Objekt (O, O1, O2) in dem Umgebungsbereich (3) dauerhaft oder temporär vorhanden ist.
Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung des Fahrerassistenzsystems (2) dazu ausgelegt ist, bei einem von der Sensorvorrichtung (4) erfassten, einen vorgegebenen Mindestabstand unterschreitenden Abstand des Objektes (O, O1, O2) zu dem Kraftfahrzeug (1) ein haptisches Signal in Form von einer Vibration eines Lenkrades des Kraftfahrzeugs (1) bereitzustellen.
Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (2) eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des von der Sensorvorrichtung (4) erfassten Umgebungsbereiches (3) aufweist.
Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (2) zumindest eine weitere Sensorvorrichtung (4) zum Überwachen eines dem seitlichen Umgebungsbereich (3) gegenüberliegenden seitlichen Umgebungsbereiches (3) des Kraftfahrzeugs (1) aufweist.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Überwachen eines seitlichen Umgebungsbereiches (3) eines Kraftfahrzeugs (1), insbesondere eines Lastkraftwagens, bei welchem von einer Sensorvorrichtung (4) zum Erfassen eines Objektes (O, O1, O2) in dem Umgebungsbereich (3) mittels eines Laufzeitmessverfahrens von optischen Signalen ein optisches Signal von einer Anbringungsstelle (A) der Sensorvorrichtung (4) an dem Kraftfahrzeug (1) in den Umgebungsbereich (3) ausgesendet und das an dem Objekt (O, O1, O2) reflektierte optische Signal erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungsbereich (3) in verschiedene Erfassungsbereiche (E1, E2, E3) unterteilt wird, wobei die Erfassungsbereiche (E1, E2, E3) in vertikaler Richtung (R_V) maximal bereichsweise überlappen, und die Erfassungsbereiche (E1, E2, E3) in einer Ebene senkrecht zur vertikalen Richtung (R_V) betrachtet maximal bereichsweise überlappen.