DE10204128A1 - Vorrichtung zur Überrollerkennung - Google Patents

Vorrichtung zur Überrollerkennung

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Überrollerkennung vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, daß sie eine Stereo-Kamera in Fahrtrichtung aufweist, wobei damit eine Abstandsmessung zu einem Objekt außerhalb des Fahrzeugs möglich ist und zu diesem Objekt jeweils Bildvektoren ermittelt werden. Ändert sich nun die vertikale Komponente dieser Bildvektoren mit der Zeit, so wird in Abhängigkeit von dieser Änderung ein Überrollvorgang erkannt.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Überrollerkennung nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überrollerkennung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat den Vorteil, daß die Überrollerkennung mittels einer Stereo- Kamera auch bei einem Überschlag in der Luft funktioniert und daß eine Kamera für einen anderen Zweck, beispielsweise für Nightvision, Verkehrszeichenerkennung, Fahrspurverlassenswarner und/oder Fahrbahnverlaufserkennung oder Precrash-Sensierung, zusätzlich zur Überschlagerkennung genutzt werden kann. Eine Stereo-Kamera hat insbesondere den Vorteil, daß mit ihr eine Abstandsbestimmung durch eine Triangulation zu einem Objekt vorgenommen werden kann.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Vorrichtung zur Überrollerkennung möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, daß die Stereo-Kamera in Fahrtrichtung angeordnet ist und daß dann der Prozessor in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung der vertikalen Komponenten eines Bildvektors einen Überrollvorgang auch um die Fahrzeugquerachse erkennt. Diese Fahrzeugquerachse oder y-Achse oder auch Nickachse wird im allgemeinen noch nicht sensiert. Bei einem Ünerrollvorgang um die Fahrzeugquerachse verläuft die Änderung der vertikalen Komponenten der beiden Bildvektoren weitgehend parallel, während bei dem Überrollvorgang um die Fahrzeuglängsachse sich die vertikalen Komponenten unterschiedlich ändern.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, daß der Prozessor, der mit der Stereo-Kamera verbunden ist, die zeitliche Änderung der vertikalen Komponenten der Bildvektoren von Abtastpunkt zu Abtastpunkt ermittelt. Im allgemeinen wird hier eine Abtastrate von ungefähr 40 ms verwendet. Für Rollover- Vorgänge, die relativ langsam sind, ist eine solche Abtastrate ausreichend schnell.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, daß der Prozessor aus der zeitlichen Änderung der vertikalen Komponenten die Rollgeschwindigkeit und/oder den Rollwinkel ermittelt. Die überrollvorgangsrelevanten Werte liegen zwischen mindestens 10° Rollwinkel in 500 ms und maximal etwas über 10° Rollwinkel in 40 ms.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 eine Objektbeobachtung durch die Bildsensoren und Fig. 3 ein Flußdiagramm, das den Ablauf auf dem Prozessor der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt.
    • Beschreibung
  • Unter Überroll- oder Rollover-Vorgängen versteht man das Überschlagen eines Fahrzeugs um seine Längsachse oder seine Querachse. Die Längsachse wird auch als Rollachse bezeichnet, während die Querachse auch als Nickachse (pitch axis) bezeichnet wird.
  • Rollover-Situationen werden im allgemeinen mit Inertial- und Gravitationssensoren sensiert, d. h. mit x-Drehratensensoren und y- und z-Low-g-Beschleunigungsplausibilitätssensoren oder nur mit einfacheren mechanischen Sensoren, die nach dem Prinzip eines mit einer Magnetkraft vorgespannten Pendels arbeiten. Will man auch Pitchover-Situationen erfassen, wäre ein zusätzlicher y-Drehraten- und ein x-Low-g- Beschleunigungssensor notwendig. Überschlagvorgänge kommen in ca. 23% der Unfälle vor und führen zu ca. 6% der tödlich verletzten Fahrzeuginsassen.
  • Wenn ein Fahrzeug in der Luft, d. h. nach Bodenkontaktverlust aller Räder, überrollt (airborne rollover), ist bei den heutigen Sensierungskonzepten die Plausibilitätskontrolle durch die Low-g-Beschleunigungsplausibilitätssensoren physikalisch wegen fehlender Gravitation fehlerbehaftet. Man hat dies jedoch akzeptiert, da die die Corioliskraft messenden Drehratensensoren auch in der Luft richtig funktionieren. Mechanische Sensoren funktionieren jedoch nur, solange das Fahrzeug Bodenkontakt aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird nun mit einer Stereo-Kamera, die zwei Bildsensoren aufweist, eine Überrollsensierung möglich, die ebenso unabhängig vom Bodenkontakt ist. Solch eine Stereo- Videokamera, die nach außen schaut, ist beispielsweise in einem Fahrzeug bereits für Nightvision, Verkehrszeichenerkennung, Fahrspurverlassenswarner, Fahrbahnverlaufserkennung, einer Objektklassifizierung, einer relativen Abstands-, Geschwindigkeits- und Precrash- Sensierung vorhanden. Solch eine Kamera kann zusätzlich auch zur Überrollerkennung verwendet werden.
  • Die Stereo-Kamera mißt Abstände von ca. 4 m bis 40 m durch die sogenannte Triangulation. Triangulation beschreibt eine Methode des Aufteilens eines Gebiets in kleinere Gebiete und zwar in Dreiecke, die miteinander verbunden sind. Durch Winkelbestimmung ist dann die Entfernungsmessung möglich. Die Stereo-Kamera weist einen Öffnungswinkel in vertikaler Richtung von ca. 17° auf und eine Abtastrate von 40 ms. Die Stereo-Kamera weist zwei Bildsensoren auf, die synchron ausgewertet werden, wobei ein Bildvektor für ein Objekt in beispielsweise 20 m Abstand bestimmt wird. Die vektorielle Änderung zwischen den Einzelbildern wird zur Bestimmung des Überrollvorgangs verwendet. Ändern sich nämlich die vertikalen Komponenten der Bildvektoren der beiden Bildsensoren von einem Abtastvorgang zum nächsten für die gleichen Abtastpunkte zu unterschiedlich, so liegt ein Überrollvorgang vor. Es findet demnach ein Schwellwertvergleich statt. Auch der Schwellwertvergleich der Änderung der vertikalen Komponente eines Bildvektors von einem Bildsensor kann bereits zur Erkennung eines Überrollvorgangs verwendet werden. Zusätzlich kann man Rotationsinformationen aus den Bildvektoren ableiten und daraus die Rollgeschwindigkeit und den akkumulierten Rollwinkel berechnen. Die überrollvorgangsrelevanten Werte liegen zwischen mindestens 10° Rollwinkel in 500 ms und maximal 10° Rollwinkel in 40 ms.
  • Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Bildsensoren 1 und 2 sind an eine Elektronik 3 angeschlossen, die die Bildsensorsignale verstärkt, digitalisiert und eine Vorauswertung gegebenenfalls durchführt. Die Bildsensoren 1 und 2 sowie die Elektronik 3 bilden zusammen die Stereo-Kamera. Als Bildsensoren 1 und 2 können CMOS-Kameras verwendet werden, aber auch andere, beispielsweise Infrarot-Bildaufnehmer, sind hier möglich. Die Bildsensoren können auch jeweils eine eigene Elektronik aufweisen. Die Elektronik 3 ist an einen Prozessor 4 angeschlossen. Diese Verbindung kann über eine Zweidrahtleitung, über eine Funkverbindung oder wie hier über einen Bus geschehen. Der Prozessor 4 führt die Auswertung der Bildsensorsignale durch und bestimmt den Bildvektor und die Änderung der Bildvektoren in Abhängigkeit von der Zeit. Daraus bestimmt der Prozessor dann, ob ein Überrollvorgang vorliegt und wenn ja, die Rollgeschwindigkeit und den akkumulierten Rollwinkel. Hat der Prozessor 4 einen solchen Überrollvorgang erkannt, dann überträgt der Prozessor 4 zu einem Steuergerät 5 für Rückhaltemittel, entweder über eine Zweidrahtleitung oder über einen Bus, diese Information, so daß das Steuergerät 5 in Abhängigkeit von diesem Überrollvorgang und gegebenenfalls anderen Sensorwerten Rückhaltemittel 6 ansteuern kann. Unter solchen Rückhaltemitteln 6 sind Gurtstraffer und Airbags zu verstehen.
  • Fig. 2 zeigt, wie die Bildsensoren 1 und 2 ein Objekt 7 erkennen. Es werden jeweils Vektoren 9 und 8 von den Bildsensoren 1 und 2 zu dem Objekt 7 durch den Prozessor 4 berechnet. Ändert sich nun bei diesen Vektoren 9 und 8 die vertikale Komponente, also in z-Richtung, unterschiedlich, dann ist von einem Überrollvorgang auszugehen, da bei einem Überrollvorgang um die Fahrzeuglängsachse die z-Komponente sich stark ändern wird. Bei einem Überrollvorgang um die Fahrzeugquerachse ändern sich die z-Komponenten der beiden Bildvektoren parallel und weitgehend gleichartig.
  • Fig. 3 zeigt in einem Flußdiagramm das Verfahren, das auf dem Prozessor 4 abläuft. In Verfahrensschritt 10 wird mit Hilfe der Bildsensoren 1 und 2 und der Elektronik 3 ein Objekt identifiziert, und der Prozessor 4 berechnet die Vektoren 9 und 8 zu diesem Objekt 7. Im Verfahrensschritt 11 ermittelt der Prozessor 4 die vertikale Komponente und vergleicht diese entweder direkt mit einem Schwellwert oder mit dem vorhergehenden vertikalen Abschnitt und dann die Differenz zwischen diesen mit einem vorgegebenen Schwellwert. In Verfahrensschritt 12 wird dann überprüft, ob der Schwellwert überschritten wurde oder nicht. Ist das nicht der Fall, wird zu Verfahrensschritt 10 zurückgesprungen, ist das der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 13 der Rollover erkannt und dies dem Steuergerät 5 mitgeteilt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Überrollerkennung, wobei die Vorrichtung in einem Fahrzeug angeordnet ist und eine Stereo-Kamera mit zwei Bildsensoren (1, 2) aufweist, die eine Abstandsmessung zu einem Objekt durchführt und einen Bildvektor (9, 8) für jeden Bildsensor (1, 2) erzeugt, wobei die Stereo-Kamera mit einem Prozessor (4) verbunden ist, der aus der zeitlichen Änderung von vertikalen Komponenten der Bildvektoren (9, 8) einen Überrollvorgang erkennt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stereo-Kamera in Fahrtrichtung angeordnet ist und daß dann der Prozessor in Abhängigkeit von der zeitlichen, unterschiedlichen Änderung der vertikalen Komponenten einen Überrollvorgang um die Fahrzeuglängsachse erkennt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (4) in Abhängigkeit von der parallelen, weitgehend gleichartigen Änderung der vertikalen Komponenten, die die in Fahrtrichtung angeordnete Stereo- Kamera erzeugt, einen Überrollvorgang um die Fahrzeugquerachse erkennt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (4) die zeitliche Änderung von Abtastpunkt zu Abtastpunkt ermittelt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (4) aus der zeitlichen Änderung die Rollgeschwindigkeit und/oder den Rollwinkel ermittelt.
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