DE19518978A1

DE19518978A1 - Hinderniserfassungssystem für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19518978A1
Application number: DE19518978A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Asayama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2015-05-24
Also published as: DE19518978C2; GB2289816A; GB9509465D0; JP3212218B2; GB2289816B; JPH07320199A; US5633705A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hinderniserfassungssystem für Kraftfahrzeuge, zur Erfassung eines Gegenstandes oder Hindernisses, beispielsweise eines Fahrzeugs, welches vor dem Kraftfahrzeug fährt, oder sich davor befindet.

Bislang wurden als Hinderniserfassungssystem der voranstehend geschilderten, bekannten Art für ein Kraftfahrzeug derartige Systeme vorgeschlagen, die auf einem Laserradar- Entfernungsmeßverfahren oder einem Stereo (Binokular)- Videokameraverfahren beruhen. Beispielsweise ist ein Hinderniserfassungssystem, welches das Laserradarentfernungsmeßverfahren verwendet, in den japanischen Patentveröffentlichungen mit den Nummern 6473/1991 und 30 117/191 beschrieben.

Bei diesen bekannten Hinderniserfassungssystemen wird ein flacher Laserstrahl, welcher vertikal sektorförmig auseinanderläuft, von links nach rechts und in Gegenrichtung verschwenkt, in einer Richtung quer zu jener Richtung, in welcher das mit dem Hinderniserfassungssystem versehene Motorfahrzeug sich bewegt, um hierdurch die Entfernung zu einem Gegenstand, wie beispielsweise einem vorausfahrenden Fahrzeug, festzustellen, und ebenso dessen Breite, auf der Grundlage der Differenz zwischen einem Zeitpunkt, an welchem der Laserstrahl ausgesandt wird, und einem Zeitpunkt, an welchem ein Echostrahl empfangen wird.

Andererseits ist das Hinderniserfassungssystem für ein Motorfahrzeug, welches unter Verwendung einer Stereo- Videokamera arbeitet, beispielsweise in der japanischen Veröffentlichung einer ungeprüften Patentanmeldung Nr. 161810/1992 (JP-A-4-161810) beschrieben. Bei diesen bekannten Hinderniserfassungssystem sind zwei optische Systeme, wie beispielsweise jene von Videokameras oder dergleichen, an der Vorderseite eines Kraftfahrzeuges in einem vertikalen oder horizontalen Feld mit einer vorbestimmten Entfernung zwischen den optischen Systemen angebracht, wodurch die Bilder eines Gegenstandes, beispielsweise eines vorausfahrenden Fahrzeugs, oder eines Hindernisses vor dem Fahrzeug, die von den optischen Systemen aufgenommen werden, auf ein Paar von Bildsensoren fokussiert werden. Durch Vergleichen der von den Bildsensoren aus gegebenen Videosignale nach einer fotoelektrischen Umwandlung und einer Darstellung der auf die Bildsensoren fokussierten Bilder, wird eine Abweichung zwischen den Bildern auf den Bildsensoren erfaßt, wodurch die Entfernung zum Gegenstand arithmetisch entsprechend dem Grundsatz der trigonometrischen Messung bestimmt wird, die an sich bekannt ist.

Die bislang bekannten Hinderniserfassungssysteme für Kraftfahrzeuge der voranstehend geschilderten Art weisen jedoch Schwierigkeiten auf, die nachstehend geschildert werden.

Bei dem Hinderniserfassungssystem, welches eine Laserradarentfernungsmeßvorrichtung verwendet, kann nur die Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem davor befindlichen Hindernis, sowie dessen Breite erfaßt werden, infolge der Anordnung, daß der flache Laserstrahl mit der voranstehend geschilderten Form nach links und rechts oder in Querrichtung in bezug auf die Richtung ausgelenkt wird, in welcher das mit dem Hinderniserfassungssystem versehene Kraftfahrzeug fährt.

Andererseits kann bei dem Hinderniserfassungssystem, welches eine Stereo-Videokameravorrichtung verwendet, nur das Vorhandensein eines Gegenstands, wie beispielsweise eines Hindernisses und die Entfernung zu diesem erfaßt werden, da die verwendbare Information durch Bearbeitung der Bilder des Objekts erhalten wird, welches durch ein Paar von optischen Systemen aufgenommen wird, entsprechend dem trigonometrischen Meßprinzip.

Wie aus den voranstehenden Erläuterungen deutlich wird, ist bei dem bislang bekannten Hinderniserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug nur Meßinformation in bezug auf die Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem davor befindlichen Hindernis und dessen Breite verfügbar. Es ist unmöglich, eine Information in bezug auf die Höhe des Gegenstands zu erhalten. Anders ausgedrückt ist die Informationsmenge, die von dem bekannten Hinderniserfassungssystem erhalten werden kann, nicht ausreichend zum Optimieren der Fahrsteuerung des Kraftfahrzeugs mit hoher Verläßlichkeit.

Wenn ein Fehler bei dem Hinderniserfassungssystem auftritt, welches entweder nur aus einer Laserradarentfernungsmeßvorrichtung oder aus einer Stereo- Videokameravorrichtung besteht, so entsteht die Situation, daß die Information in bezug auf den Gegenstand oder das Hindernis in Vorwärtsrichtung überhaupt nicht mehr erhalten werden kann, was zu weiteren Schwierigkeiten führt.

Angesichts des voranstehend geschilderten Standes der Technik ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Hinderniserfassungssystems für ein Kraftfahrzeug, wobei dieses System nicht nur die Entfernung zu einem Gegenstand in Vorwärtsrichtung sowie dessen Breite erfassen kann, sondern auch dessen Höhe, damit hierdurch eine Kraftfahrzeugsteuerung noch besser oder optimaler mit hoher Verläßlichkeit durchgeführt werden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Hindernismeßsystems für ein Kraftfahrzeug, welches eine Sicherheit gegen Ausfälle bietet.

Angesichts der voranstehenden und weiterer Ziele, die mit der weiteren Beschreibung noch deutlicher werden, wird gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein Hinderniserfassungssystem zur Verfügung gestellt, welches aus einer Laserradarentfernungsmeßeinheit besteht, die zur Erfassung einer Entfernung zu einem Gegenstand ausgebildet ist, das sich vor dem Kraftfahrzeug befindet, gesehen in einer ersten Richtung, in welcher sich das Kraftfahrzeug bewegt, aus einer Stereo-Videokameraeinheit, und aus einer Gegenstandsgrößenermittlungseinheit. Die Entfernungsmeßeinheit besteht aus einer Laserstrahlsenderschaltung zum Aussenden eines Laserstrahls, während der Laserstrahl in einer zweiten Richtung ausgelenkt wird, welche in Querrichtung die erste Richtung durchquert, aus einer Lichtstrahlempfangsschaltung zum Empfangen eines Echolichtstrahls, der von einer Reflexion des Laserstrahls am Gegenstand herrührt, und aus einer Entfernungsmeßschaltung zur arithmetischen Bestimmung der Entfernung zum Gegenstand auf der Grundlage eines Zeitraums, der zwischen dem Aussenden des Laserstrahls und dem Empfang des Echolaserstrahls vergeht. Andererseits besteht die Stereo-Videokameraeinheit aus Stereovideokameras (einer-oberen und einer unteren Videokamera) zur Aufnahme eines Bildes eines Gegenstands oder von Gegenständen, die sich innerhalb eines Bereichs befinden, der von dem Laserstrahl überstrichen wird, aus einer Fenstereinstelleinheit zur Voreinstellung mehrerer Fenster an vorbestimmten Orten auf einer Abbildungsebene der Stereo- Videokameraeinheit, und aus einer Entfernungsmeßschaltung zur Erfassung einer Entfernung zu einem Gegenstand, der von der Stereo-Videokameraeinheit innerhalb zumindest eines der Fenster erfaßt wird. Weiterhin ist die voranstehend genannte Gegenstandsgrößenbestimmungseinheit so ausgelegt, daß sie ein Fenster entsprechend der Entfernung auswählt, die von der Stereo-Videokameraeinheit erfaßt wird, und mit der Entfernung zusammentrifft, die von der Laserradarentfernungsmeßeinheit bestimmt wird, um hierdurch arithmetisch die Größe des Gegenstands auf der Grundlage der voreingestellten Position des ausgewählten Fensters zu bestimmen.

Infolge der voranstehend geschilderten Ausbildung des Hinterniserfassungssystems kann nicht nur Information in bezug auf die Entfernung zum Gegenstand erhalten werden, sondern auch Information in bezug auf die Abmessungen einschließlich der Breite des Gegenstands. Durch Nutzung einer erhöhten Informationsmenge ist es daher möglich, die Fahrsteuerung des Kraftfahrzeugs, welches mit dem Hinderniserfassungssystem versehen ist, auf die optimalste und geeignetste Weise durchzuführen, einschließlich einer Alarmauslösesteuerung für das Kraftfahrzeug. Selbst wenn ein Fehler entweder in der Laserradarentfernungsmeßeinheit oder der Stereo-Videokameraeinheit auftritt, kann dann immer noch Information zumindest in bezug auf die Entfernung zum Gegenstand oder Hindernis erhalten werden. Daher läßt sich eine Verläßlichkeit der Messung sicherstellen, die mit jener der bislang bekannten Hinderniserfassungsvorrichtung vergleichbar ist, selbst wenn ein Fehler oder ein Ausfall in dem Hinderniserfassungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung auftritt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können mehrere Fenster in Form eines vertikalen Feldes auf der Abbildungsebene der Stereo-Videokameraeinheit voreingestellt sein.

Infolge der voranstehend geschilderten Anordnung kann Information in bezug auf die Höhe eines Hindernisses, welche einen Parameter in bezug auf dessen Abmessungen darstellt, erhalten werden, ohne daß eine komplizierte Verarbeitung erforderlich ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können mehrere vertikale Fensterreihen, die mehrere einzelne Fenster enthalten, in einer Horizontalrichtung auf der Abbildungsebene der Stereo-Videokameraeinheit voreingestellt sein. In diesem Fall kann die Anzahl an vertikalen Fensterreihen abhängig von einem Winkelbereich festgelegt werden, den von dem Laserstrahl überstrichen wird.

Durch Anordnung einer Anzahl vertikaler Fensterreihen in der Horizontalrichtung auf der Abbildungsebene entsprechend dem Winkelbereich, der vom Laserstrahl überstrichen oder abgetastet wird, ist es möglich, gleichzeitig die Höhen einer entsprechenden Anzahl an Gegenständen oder Hindernissen zu erfassen, die in Vorwärtsrichtung vorhanden sind oder sich bewegen, im wesentlichen einander überlagert, gesehen in der Richtung, in welcher das Kraftfahrzeug sich bewegt, welches mit dem Hinderniserfassungssystem versehen ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der allgemeinen Anordnung eines Hinderniserfassungssystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Außenansicht eines Kraftfahrzeugs, welches mit dem Hinterniserfassungssystem versehen ist;

Fig. 3 eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Zustands, in welchem mehrere Fenster auf einer Abbildungsebene einer Stereo-Videokameraeinheit voreingestellt sind, weiche einen Teil des Hinderniserfassungssystems bildet;

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in welchem Hindernisse überstrichen oder abgetastet werden durch einen flachen Laserstrahl von einer Laserradarentfernungsmeßeinheit, welche einen Teil des Hinderniserfassungssystems bildet; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung von Bildern, die auf dem Abbildungsschirm der Stereo-Videokameraeinheit in einem Zustand erzeugt werden, welcher dem in Fig. 4 gezeigten Zustand entspricht.

Bei der nachstehenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Darstellungen. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß in der nachstehenden Beschreibung solche Begriffe wie "links", "rechts" und dergleichen, aus Bequemlichkeit verwendet werden, und nicht in einschränkender Weise zu verstehen sind. Mit dem hier verwendeten Begriff "Hindernis" soll ein sich bewegendes oder ortsfestes Ziel bezeichnet werden, welches sich vor dem Kraftfahrzeug befindet, welches mit dem Erfassungssystem gemäß der Erfindung versehen ist, und auf welches der Fahrer des Kraftfahrzeugs achten muß, um beim Fahren des Fahrzeugs die Sicherheit zu gewährleisten. Daher sollte der Begriff "Hindernis" in seiner weitesten Bedeutung interpretiert werden. Der Begriff "Gegenstand" wird daher hier auch so verwendet, daß er implizit das Hindernis bezeichnet.

Nunmehr wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, wobei Fig. 1 ein Blockschaltbild ist, welches die allgemeine Anordnung eines Hinderniserfassungssystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 die Außenansicht eines Kraftfahrzeuges ist, welches mit dem Hinderniserfassungssystem ausgerüstet ist. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist das Hinderniserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung allgemein eine Laserradarentfernungsmeßeinheit 1 auf, eine Stereo- Videokameraeinheit 2, und eine Größenbestimmungseinheit 3, welche die Größenbestimmungseinrichtung darstellt.

Bei dem Hinderniserfassungssystem besteht die Laserradarentfernungsmeßeinheit 1 aus einer Laserstrahlsendeschaltung 10, welche eine Laserstrahlsendeeinrichtung bildet, einer Laserstrahlempfangsschaltung 11, welche als Echolichtstrahlempfangseinrichtung dient, und einer Entfernungsberechnungsschaltung 12. Die Entfernungsmeßeinheit ist auf ein Kraftfahrzeug 100 an einem von dessen vorderen seitenabschnitten angebracht, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Laserstrahlsenderschaltung 10 schickt in Vorwärtsrichtung einen flachen Laserstrahl L aus, der vertikal sektorförmig auseinanderläuft, und tastet mit dem flachen Laserstrahl L einen Raum in Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs in der Horizontalrichtung ab, also von rechts nach links und in Gegenrichtung (siehe Fig. 2). Andererseits empfängt die Laserstrahlempfangsschaltung 11 einen Echolichtstrahl, der von einer Reflexion des flachen Laserstrahls L an den Gegenstand (beispielsweise einem Hindernis) herrührt, typischerweise einem Fahrzeug oder dergleichen, wenn sich dieses vor dem Kraftfahrzeug in dessen Fahrtrichtung befindet. Der empfangene Echolichtstrahl wird in ein elektrisches Signal durch die Laserstrahlempfangsschaltung umgewandelt, und dieses Signal wird dann an die Entfernungsmeßschaltung 12 geliefert.

Andererseits bestimmt die Entfernungsmeßschaltung 12 arithmetisch eine Zeitdifferenz zwischen einem Zeitpunkt, an welchem der flache Laserstrahl L von der Laserstrahlsendeschaltung 10 ausgesandt wird, und einem Zeitpunkt, an welchem der Echolichtstrahl von der Laserstrahlempfangsschaltung 11 erfaßt wird. Die Entfernungsberechnungsschaltung ermittelt oder berechnet dann eine Entfernung zum Hindernis auf der Grundlage der voranstehend genannten Zeitdifferenz, wobei ein Abtastwinkel (Ablenkwinkel) des flachen Laserstrahls L berücksichtigt wird. Wenn die momentan erfaßte Zeitdifferenz sich wesentlich oder übermäßig von der entsprechenden Zeitdifferenz unterscheidet, die unmittelbar vorher festgestellt wurde, so wird dann entschieden, daß der flache Laserstrahl in Querrichtung von einem Bereich abweicht, der von dem Hindernis eingenommen wird, und dann wird eine Breite des Hindernisses auf der Grundlage der Entfernung und dem Ablenkwinkel des Laserstrahls berechnet. Ein Signal D1, welches die Entfernung zum Hindernis und dessen Breite anzeigt, wird von der Entfernungsberechnungsschaltung 12 erzeugt, und an die Größenbestimmungseinheit 3 geliefert.

Die Stereo-Videokameraeinheit 3 weist eine obere Videokamera 10 auf, eine untere Videokamera 21, eine Fenstereinstelleinheit 4, und eine Entfernungsmeßschaltung 23, welche die Entfernungsmeßeinrichtung bildet.

Die obere Videokamera 20 und die untere Videokamera 21 sind in einem vertikalen Feld an einer Vorderseite des Fahrgastraums des Kraftfahrzeugs 100 angebracht, wie in Fig. 2 gezeigt ist, zum Aufnehmen eines Bildes eines Hindernisses, welches sich innerhalb eines Raumes befindet, der von dem flachen Laserstrahl L überstrichen wird, wobei die von der oberen Videokamera 20 und der unteren Videokamera 21 aus gegebenen Videosignale in die Entfernungsmeßschaltung 23 eingegeben werden.

Die Entfernungsmeßschaltung 23 ist so ausgebildet, daß sie die Videosignale vergleicht, die von der oberen Videokamera 20 und der unteren Videokamera 21 geliefert werden, um hierdurch eine Abweichung zwischen den durch beide Videosignale repräsentierten Bildern festzustellen, und die Entfernung zum Hindernis auf der Grundlage des trigonometrischen Meßprinzips festzustellen, welches an sich im Stand der Technik bekannt ist. Darüber hinaus werden mehrere rechteckige Fenster durch die Fenstereinstelleinheit 4 auf eine Abbildungsebene eingestellt, auf welcher die von den Videokameras 20 und 21 aufgenommenen Bilder fokussiert oder erzeugt werden.

Im einzelnen ist die Fenstereinstelleinheit 4 so ausgelegt, daß sie das Fenster entsprechend dem Abtastwinkel, also den Ablenkwinkel, des flachen Laserstrahls L erzeugt. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden drei Fenster 41 bis 43 in einem vertikalen Feld in einer linken Hälfte der Abbildungsebene oder des Abbildungsbildschirms erzeugt, während drei Fenster 44 bis 46 in einer vertikalen Reihe in der rechten Hälfte erzeugt werden.

Weiterhin weist die Fenstereinstelleinheit 4 die Funktion auf, die Höhe h auf der Grundlage der Entfernungsinformation zu ändern, die von der Entfernungsmeßschaltung 23 geliefert wird. Im einzelnen stellt die Fenstereinstelleinheit 4 die Fenster jeweils auf eine vorbestimmte Höhe h0 ein, die vorher für eine voreingestellte Entfernung festgelegt wird. Wenn jedoch die tatsächliche Entfernung zum Hindernis größer wird als die voreingestellte Höhe h0, so wird die Höhe h des Fensters (vergl. Fig. 3) entsprechend der tatsächlichen Entfernung verringert, wogegen dann, wenn die tatsächliche Entfernung zum Hindernis kürzer wird als die voreingestellte Entfernung h0, die Höhe h des Fensters entsprechend der tatsächlich gemessenen Entfernung vergrößert wird.

Weiterhin ist die Entfernungsmeßschaltung 23 so ausgelegt, daß sie ein Signal D2 erzeugt, welches die Entfernung zum Hindernis anzeigt, und die Information enthält, welche anzeigt, in welches der Fenster das Bild des Hindernisses fokussiert wird. Das Signal D2, welches von der Entfernungsmeßschaltung 23 ausgegeben wird, wird der Größenbestimmungseinheit 3 zugeführt.

Die Größenbestimmungseinheit 3 vergleicht das Signal D1, welches von der Entfernungsmeßschaltung 12 der Laserradarentfernungsmeßeinheit 1 geliefert wird, mit dem Signal D2, welches von der Entfernungsmeßschaltung 23 geliefert wird, die in der Stereo-Videokameraeinheit 2 vorgesehen ist, um hierdurch auf der Grundlage des Signals D2 das Fenster auszuwählen, welches das Hindernis abdeckt, das sich in jener Entfernung befindet, die mit der Entfernung übereinstimmt, die durch das Signal D1 angezeigt wird, um hierdurch die Größe des Hindernisses auf der Grundlage der voreingestellten Position des Fensters zu bestimmen, in welchem das Hindernis erscheint.

Im einzelnen wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ein Gegenstand oder Hindernis 101, welches sich in einer Entfernung befindet, die durch das Signal D1 angezeigt wird, welches von der Entfernungsberechnungsschaltung 12 geliefert wird, und dessen Bild auf der Abbildungsebene 40 erzeugt wird, auf der Grundlage des Signals D2 identifiziert, woraufhin das Fenster (oder die Fenster), in welchen bzw. welchen sich das Hindernis 101 befindet, unter den Fenstern 41 bis 43 ausgesucht wird. Befindet sich beispielsweise das Fenster 101 nur innerhalb eines (beispielsweise 41) der voreingestellten Fenster 41, 42 und 43, so wird dann entschieden, daß die Höhe des Hindernisses 101 gering ist. Wird andererseits festgestellt, daß sich das Fenster 101 über zwei Fenster erstreckt, beispielsweise die Fenster 41 und 42, so wird dann entschieden, daß das Hindernis 101 eine mittlere Höhe aufweist. Wird dagegen festgestellt, daß sich das Hindernis 101 über sämtliche Fenster 41, 42 und 43 erstreckt, so wird dann entschieden, daß der Gegenstand 101 eine große Höhe aufweist.

Die Größenbestimmungseinheit 3 bestimmt dann die Größe des Hindernisses 101 auf der Grundlage von dessen Breite, die durch das Signal D1 angezeigt wird, welches von der Entfernungsmeßschaltung 12 geliefert wird, und bestimmt die Höhe des Hindernisses 101, die durch die voranstehend geschilderte Prozedur ermittelt wird. Information bezüglich der auf diese Weise ermittelten Größe wird dann einer Alarmvorrichtung und/oder einer Fahrzustandssteuereinheit (nicht gezeigt) zugeführt, zusammen mit der Information in bezug auf die Entfernung zum Hindernis.

Nachstehend wird der Betriebsablauf des Hinderniserfassungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

In Fig. 4 wird angenommen, daß ein Personenkraftwagen 102 mit einer Breite A und ein Lastkraftwagen 103 mit einer Breite B in einer Entfernung S bzw. R vor dem Kraftfahrzeug fahren, welches mit dem Hinderniserfassungssystem ausgerüstet ist.

Nunmehr wird angenommen, daß die Laserstrahlsendeschaltung 10 den flachen Laserstrahl L durch dessen Verschwenkung von links nach rechts und in umgekehrter Richtung aussendet, und daß die Echolichtstrahlen, die infolge der Reflexion des flachen Laserstrahls L am Personenkraftwagen 102 bzw. dem Lastkraftwagen 103 auftreten, von der Laserstrahlempfangsschaltung 11 empfangen werden. Daraufhin werden die Signale, die durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt werden, in die Entfernungsberechnungsschaltung 12 eingegeben, welche dann die Entfernung S bzw. R zum Personenkraftwagen 102 bzw. zum Lastkraftwagen 103 berechnet, auf der Grundlage der Zeitdifferenzen zwischen dem Zeitpunkt, an welchem der flache Laserstrahl L ausgesandt wird, und den Zeitpunkten, an welchen der Echolichtstrahl von dem Personenkraftwagen 102 bzw. vom Lastkraftwagen 103 empfangen wird, wobei der Abtast- oder Ablenkwinkel des flachen Laserstrahls L berücksichtigt wird. Gleichzeitig werden die Breite A und die Breite B des Personenkraftwagens 102 bzw. des Lastkraftwagens 103 auf der Grundlage der berechneten Entfernungen S und R und der Ablenkwinkel des flachen Laserstrahls L berechnet. Die Signale oder Informationen D1, welche die Entfernungen S und R und die Breiten A und B anzeigen, werden dann der Größenbestimmungseinheit 3 zugeführt.

Hierbei wird der Raumbereich, der von dem flachen Laserstrahl L überstrichen wird, von der oberen Videokamera 20 und der unteren Videokamera 21 der Stereo-Videokameraeinheit 3 aufgenommen, und die von den Kameras 20 und 21 ausgegebenen Bildsignale werden der Entfernungsmeßschaltung 23 zugeführt.

Die Fenstereinstelleinheit 4 stellt vorher die Fenster 41, 42 und 43 jeweils auf eine Höhe h auf der Abbildungsebene an der linken Seite ein, zusammen mit einer Einstellung der Fenster 44, 45 und 46 jeweils auf die Höhe h an der rechten Seite, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Die Entfernungsmeßschaltung 23 bestimmt dann wiederum auf der Grundlage der Bildsignale, welche von der oberen Videokamera 20 und der unteren Videokamera 21 ausgegeben werden, die Entfernung S zum Personenkraftfahrzeug 102, das in dem Fenster auf der linken Seite liegt, und die Entfernung R zum Lastkraftfahrzeug 103, das durch die Fenster auf der rechten Seite erfaßt wird.

Daraufhin wird die Höhe jedes der linken Fenster 41, 42 und 43 geändert oder aktualisiert auf den Wert h1 entsprechend zur Entfernung S, wobei die Höhe jedes der rechten Fenster 44, 45 und 46 entsprechend auf den Wert h2 in Abhängigkeit von der Entfernung R aktualisiert wird. Weiterhin werden die Entfernungen zum Personenkraftwagen 102 bzw. zum Lastkraftwagen 103, deren Bilder durch die aktualisierten Fenster 41 bis 46 erfaßt werden, durch die Entfernungsmeßschaltung 23 bestimmt. Daraufhin wird das Signal D2, welches die Entfernung S bzw. R zum Personenkraftwagen 102 bzw. zum Lastkraftwagen 103 anzeigt, und welches das Vorhandensein des Bildes des Personenkraftwagens 102 innerhalb des voreingestellten oder aktualisierten Fensters 41 und ebenso das Vorhandensein des Bildes des Lastkraftwagens 103 über die Fenster 44, 45 und 46 (vergl. Fig. 5) anzeigt, von der Entfernungsmeßschaltung 23 der Größenbestimmungseinheit 3 zugeführt.

Nach Empfang des Signals D1 von der Entfernungsmeßschaltung 12 und des Signals D2 von der Entfernungsmeßschaltung 23 bestimmt die Größenbestimmungseinheit 3 arithmetisch die Größen des Personenkraftwagens 102 und des Lastkraftwagens 103, auf der Grundlage der Signale D1 und D2.

Im einzelnen wird für den Personenkraftwagen 102 das Fenster auf der Abbildungsebene 40, welches den Personenkraftwagen 102 abdeckt, der sich in der Entfernung befindet, die mit der Entfernung S zusammenfällt, die durch das Signal D1 angezeigt wird, auf der Grundlage des Signals D2 ausgewählt, und daraufhin wird festgestellt, daß sich der Personenkraftwagen 102 nur innerhalb des Fensters 41 befindet, und daher die Höhe des Personenkraftfahrzeugs 102 gering ist.

Auf diese Weise wird durch die Größenbestimmungseinheit 3 festgestellt, daß der Personenkraftwagen 102, der sich in der Entfernung S befindet, eine geringe Höhe und eine große Breite A aufweist.

Andererseits werden für den Lastkraftwagen 103 die Fenster auf der Abbildungsebene 40, welche den Lastkraftwagen 103 abdecken, der sich in der Entfernung befindet, die mit der Entfernung R zusammenfällt, die durch das Signal D1 angezeigt wird, auf der Grundlage des Signals D2 ausgesucht. Wenn festgestellt wird, daß sich der Lastkraftwagen 103 über die Fenster 44, 45 und 46 erstreckt, so wird dann festgestellt, daß der Lastkraftwagen 103 eine große Höhe und eine große Breite B aufweist.

Auf diese Weise stellt die Größenbestimmungseinheit 103 fest, daß sich der in der Entfernung R befindliche Lastkraftwagen 103 eine große Höhe und eine große Breite B aufweist.

Die Größeninformation und ebenso die Entfernungsinformation, die durch den voranstehend geschilderten Betriebsablauf erhalten wurden, werden einer Alarmvorrichtung und/oder einer Fahrzustandssteuereinheit (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeuges zugeführt.

Durch die Ausbildung des Hinderniserfassungssystems gemäß der geschilderten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich geworden sein sollte, nicht nur die Entfernung zu einem Hindernis zu messen, welches beispielsweise ein Personenkraftwagen ist, der vor dem Kraftfahrzeug fährt, das mit dem Hinderniserfassungssystem versehen ist, sondern auch die Größe des Hindernisses. Anders ausgedrückt können infolge der Tatsache, daß eine größere Informationsmenge in bezug auf das Hindernis oder den Gegenstand, das bzw. der vor dem Kraftfahrzeug vorhanden ist, welches mit dem Hinderniserfassungssystem ausgerüstet ist, gemäß der Erfindung zur Verfügung gestellt wird, die Alarmvorrichtung, die Fahrzustandssteuereinheit und andere Einrichtungen, die auf dem Kraftfahrzeug angebracht sind, optimaler und genauer mit hoher Verläßlichkeit arbeiten. Selbst wenn ein Fehler entweder in der Laserradarentfernungsmeßeinheit 1 oder der Stereo-Videokameraeinheit 3 auftritt, so ist dann zumindest noch die Information in bezug auf die Entfernung zum Hindernis verfügbar. Selbst wenn entweder die Laserradarentfernungsmeßeinheit 1 oder die Stereo- Videokameraeinheit 3 ausfällt, so kann die Fähigkeit des Systems, ein Hindernis in Vorwärtsrichtung zu erfassen, zumindest in gewissem Maße sichergestellt werden, also ebenso wie bei dem bislang bekannten Hinderniserfassungssystem, bei welchem kein Fehler auftritt.

Zahlreiche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der voranstehenden Beschreibung deutlich, und dabei sollen von den beigefügten Patentansprüchen sämtliche derartigen Merkmale und Vorteile des Systems erfaßt werden, welche innerhalb des wahren Wesens und Umfangs der Erfindung liegen. Da zahlreiche Abänderungen und Kombinationen Fachleuten auf diesem Gebiet deutlich werden, soll die Erfindung nicht auf den exakt beschriebenen Aufbau bzw. Betriebsablauf beschränkt sein.

Zum Beispiel ist die Erfindung nicht auf irgendeine bestimmte Anzahl an Fenstern beschränkt, obwohl in Falle der voranstehend geschilderten Ausführungsform der Erfindung drei Fenster in jeder vertikalen Reihe oder jedem Feld durch die Fenstereinstelleinheit 4 erzeugt werden. Durch Bereitstellung von vier oder mehr Fenstern in jeder Reihe kann noch detailliertere Information in bezug auf die Höhe des Hindernisses und dergleichen erhalten werden. Zwar wurde beschrieben, daß die Fenster in zwei Reihen in horizontaler Richtung erzeugt werden, jedoch ist es ebenso möglich, drei oder mehr vertikale Reihen von Fenstern zu erzeugen, durch Vergrößerung des Auslenkwinkels des flachen Laserstrahls L, um das Vorhandensein eines Hindernisses über einen größeren Bereich zu erfassen, der von dem Strahl überstrichen wird. Zwar erfolgte die Beschreibung auf der Grundlage der Annahme, daß die Entfernungsberechnungsschaltung 12, die Entfernungsmeßschaltung 13, die Fenstereinstellschaltung 4 und die Größenbestimmungseinheit 3 als voneinander getrennte oder diskrete Einheiten ausgebildet sind, jedoch können sie selbstverständlich auch unter Zuhilfenahme eines Mikrocomputers ausgebildet werden, der so programmiert ist, daß er die voranstehend geschilderten Betriebsabläufe ausführt. Darüber hinaus kann die Stereo-Kameraeinheit, die zwei Kameras zur Erfassung der tatsächlichen Entfernung zum Hindernis entsprechend dem Prinzip der trigonometrischen Messung aufweist, durch ein anderes optisches Entfernungsmeßsystem ersetzt werden, beispielsweise ein solches, welches bei Autofokus-Fotokameras verwendet wird, soweit jedenfalls die tatsächliche Entfernung zum Hindernis ermittelt werden kann. Weiterhin kann das Hinderniserfassungssystem gemäß der Erfindung auch an der Rückseite des Kraftfahrzeugs angebracht sein, um Sicherheit beim Rückwärtsfahren des Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Selbstverständlich kann die Stereo-Kameraeinheit auch als Entfernungsmeßeinrichtung mit geteiltem Bild ausgeführt sein, die konventionellerweise bei Fotokameras eingesetzt wird. Darüber hinaus kann die Entfernungsberechnungsschaltung 12 so ausgelegt sein, daß sie die Entfernung zum Gegenstand auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen den ausgesandten Laserstrahl und dem empfangenen Echolichtstrahl berechnet.

Daher können alle geeigneten Abänderungen und Äquivalente eingesetzt werden, die innerhalb des Wesens und Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen.

Claims

1. Hinderniserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch:

(a) eine Laserradarentfernungsmeßeinheit zur Erfassung einer Entfernung zu einem Gegenstand, der sich vor dem Kraftfahrzeug befindet, gesehen in einer ersten Richtung, in welcher das Kraftfahrzeug fährt;
wobei die Entfernungsmeßeinheit aufweist:
- (i) eine Laserstrahlsendeeinrichtung zum Aussenden eines Laserstrahls unter Ablenkung des Laserstrahls in einer zweiten Richtung, welche die erste Richtung in Querrichtung überquert;
- (ii) eine Echolichtstrahlempfangseinrichtung zum Empfang eines Echolichtstrahls infolge einer Reflexion des Laserstrahls an dem Gegenstand; und
- (iii) eine Entfernungsberechnungseinrichtung zum arithmetischen Bestimmen einer Entfernung zum Gegenstand auf der Grundlage eines Zeitraums, der zwischen dem Aussenden des Laserstrahls und dem Empfang des Echolichtstrahls vergeht;
(b) eine optische Abbildungseinheit mit:
- (i) einer optischen Abbildungseinrichtung zur Aufnahme eines Bildes eines Gegenstands, der sich innerhalb eines Bereichs befindet, der von dem Laserstrahl überstrichen wird;
- (ii) einer Fenstereinstelleinrichtung zur Voreinstellung mehrerer Fenster an vorbestimmten Orten auf einer Abbildungsebene der optischen Abbildungseinheit; und
- (iii) einer Entfernungsmeßeinrichtung zur Erfassung einer Entfernung zu einem Gegenstand, der von der optischen Abbildungseinheit zumindest innerhalb eines der Fenster festgestellt wird; und
(c) eine Gegenstandsgrößenbestimmungseinrichtung zur Auswahl eines Fensters entsprechend einem Entfernungswert, der durch die optische Abbildungseinheit festgestellt wird und mit einem Entfernungswert übereinstimmt, der von der Laserradarentfernungsmeßeinheit berechnet wird, um hierdurch die Größe des Gegenstands auf der Grundlage der voreingestellten Position des ausgewählten Fensters zu bestimmen.

2. Hinderniserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Fenster in einer Vertikalrichtung auf der Abbildungsebene der optischen Abbildungseinheit voreingestellt sind.

3. Hinderniserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Fenster feldartig in mehreren vertikalen Reihen angeordnet sind, die in feldartiger Anordnung in Horizontalrichtung auf der Abbildungsebene der optischen Abbildungseinheit vorgesehen sind, wobei die Anzahl der Reihen in Abhängigkeit von einem Winkelbereich festgelegt ist, der von dem Laserstrahl abgetastet wird.

4. Hinderniserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abbildungseinheit durch eine Stereo-Videokameraeinheit gebildet wird, die ein Paar von Videokameras aufweist, die in einem vertikalen Feld angeordnet sind, und daß die Entfernungsmeßeinrichtung so ausgelegt ist, daß sie eine Entfernung zu dem Gegenstand auf der Grundlage von Ausgangssignalen der Videokameras entsprechend einer trigonometrischen Messung erfaßt.

5. Hinderniserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abbildungseinheit durch eine Autofokus- Optikmeßeinrichtung gebildet wird.

6. Hinderniserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einheit durch eine optische Entfernungsmeßeinrichtung mit Bildteilung gebildet wird.

7. Hinderniserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsberechnungseinrichtung, die Fenstereinstelleinrichtung, die Entfernungsmeßeinrichtung und die Gegenstandsgrößenbestimmungseinrichtung durch einen entsprechend programmierten Mikrocomputer gebildet werden.

8. Hinderniserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hinderniserfassungssystem an einer Vorderseite des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

9. Hinderniserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hinderniserfassungssystem an einer Rückseite des Kraftfahrzeugs angebracht ist.