DE19531632A1

DE19531632A1 - Entfernungsmeßgerät für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19531632A1
Application number: DE19531632A
Authority: DE
Inventors: Kiyokazu Takagi; Yoshiaki Hoashi
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2015-08-29
Also published as: DE19531632B4; US5627511A; JPH08122437A; JP3564800B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Distanz- bzw. Entfernungsmeßgerät, das dazu ausgelegt ist, Laserimpulssignale in vorgegebenen Zyklen bzw. Peri oden auszusenden und das von einem reflektierenden Objekt reflektierte Signal zu empfangen, um auf diese Weise die Entfernung zu dem betreffenden Objekt unter Zugrundelegung einer Zeitdifferenz zwischen der Aussendung des Impulssi gnals und dem Empfang des reflektierten Signals zu bestim men. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein sol ches Entfernungsmeßgerät, das in einem Kraftfahrzeug-Anti kollisionssystem verwendet werden kann und das die Entfer nung zu einem vor dem Fahrzeug befindlichen Objekt mißt, um eine Kollision mit diesem zu vermeiden.

In den japanischen Patentoffenlegungsschriften mit den Nummern 59-142488, 60-201276 und 62-15480 sind herkömmliche Entfernungsmeßsysteme für Kraftfahrzeuge beschrieben, die Impulssignale in Form von Lichtwellen oder Millimeterwellen intermittierend bzw. diskontinuierlich aus senden und das von einem reflektierenden Objekt reflektierte Signal emp fangen, um die Entfernung zu diesem unter Zugrundelegung einer Zeitdifferenz zwischen der Aussendung des Impulssi gnals und dem Empfang des reflektierten Signals zu ermit teln.

Im einzelnen offenbart die Druckschrift JP-A-59-142488 ein derartiges Entfernungsmeßgerät, bei dem eine sogenannte Empfindlichkeits-Zeitsteuerung (STC = "sensitivity time control") durchgeführtwird, bei der die Empfindlichkeit des Signalempfangs auf die Aussendung eines Lichtsignals hin verringert wird, worauf sie mit der Zeit wieder erhöht wird. Wenn das betreffende Fahrzeug bei Nebel fährt oder wenn es schneit, empfängt das Entfernungsmeßsystem Licht, das von den jeweiligen Partikeln bzw. Teilchen des Nebels oder des Schnees gestreut worden ist. Zwar ist das Reflexi onsvermögen von Nebel oder Schnee sehr viel kleiner als das eines Fahrzeugkörpers, jedoch tritt die entsprechende Re flexion bei einer kürzeren Entfernung auf, was zu einer er höhten Intensität des jeweils empfangenen Lichts führt (die Intensität des reflektierten Lichts ist proportional zur vierten Potenz der Entfernung zu einem reflektierenden Ob jekt). Bei dem in dieser Druckschrift vorgeschlagenen Ent fernungsmeßsystem wird daher die Empfangsempfindlichkeit von solchem Licht, das aus einer kurzen Entfernung reflek tiert worden ist, herabgesetzt, um dadurch zu verhindern, daß die Entfernung zu einem reflektierenden Objekt irrtüm lich unter Zugrundelegung des vom Nebel reflektierten Lichts bestimmt wird.

In der JP-A-60-201276 wird demgegenüber ein Entfer nungsmeßsystem beschrieben, bei dem ein Lichtintensitätsbe reich von Licht, das von in der Luft schwebenden Teilchen wie beispielsweise Nebel reflektiert wird, relativ zur Ent fernung zu diesen Teilchen gespeichert wird, wobei immer dann kein Ausgangssignal geliefert wird, wenn ein Signalpe gel des empfangenen Lichts innerhalb dieses Lichtintensi tätsbereichs liegt. In der Praxis stuft dieses bekannte Sy stem das jeweils empfangene Licht immer dann als ein durch Nebel reflektiertes Licht ein, wenn die Intensität des emp fangenen Lichts kleiner 20 P (wobei mit P eine Lichtinten sitätsgrenze im kürzesten Erfassungsbereich bezeichnet ist) und wenn die Entfernung L kleiner 20 m ist.

Die JP-A-62-15480 offenbart schließlich ein Kraftfahr zeug-Nebelerfassungssystem, das immer dann auf das Auftre ten von Nebel schließt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ein vorgegebener Wert ist und die ermittelten Entfernungsdaten länger als eine vorbestimmte Zeitspanne einen Wert anzeigen, der einen vorbestimmten Wert über steigt. Wenn sich beispielsweise ein vorausfahrendes Fahr zeug schneller als mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt oder wenn ein voraus befindliches Hindernis statio när bzw. unbeweglich bleibt, werden die ermittelten Entfer nungsdaten zu diesem Objekt unverzüglich geändert. Selbst dann, wenn sich ein vorausfahrendes Fahrzeug mit der glei chen Geschwindigkeit wie das eigene Fahrzeug bewegt, ändert sich die Entfernung zu dem voraus fahrenden Fahrzeug in der Regel kontinuierlich, so daß sie für eine vorbestimmte Zeitspanne kaum konstant bleibt, während dann, wenn sich innerhalb eines Erfassungsbereichs Nebel bildet, die Ent fernungsdaten unabhängig von der Geschwindigkeit des eige nen Fahrzeugs einen konstanten Wert annehmen.

Die vorstehend beschriebenen herkömmlichen Systeme lei den jedoch an den folgenden Nachteilen.

(1) Es ist unmöglich, ein ein geringeres Reflexionsver mögen aufweisendes Objekt von Nebel zu unterscheiden, so daß diese Systeme nicht in der Lage sind, ein ein geringe res Reflexionsvermögen aufweisendes Objekt zu erfassen, wenn sich dieses in einem kurzen Abstand befindet.
(2) Die bekannten Systeme sind nicht in der Lage, ein Objekt, dessen Entfernung zu ermitteln ist, dann zu erfas sen, wenn sie Nebel erfassen.

Die vorstehend diskutierten Druckschriften JP-A-59- 142488 und 60-201276 machen sich die Eigenschaft von Nebel zunutze, daß dieser gewöhnlich in einem kurzen Bereich vor dem Fahrzeug gebildet wird und ein geringeres Reflexions vermögen aufweist, um entweder die Empfindlichkeit des Si gnalempfangs nach dem Aussenden eines Lichtsignals herabzu setzen und diese dann mit der Zeit zu verringern oder um überhaupt kein Entfernungssignal aus zugeben, wenn ein emp fangenes Lichtsignal innerhalb des vorgegebenen Lichtinten sitätsbereichs liegt. Diese bekannten Systeme können daher nicht zwischen einem in einem kurzen Abstandsbereich be findlichen Objekt mit geringerem Reflexionsvermögen und Ne bel unterscheiden.

An Fahrzeugen befestigte Reflektoren sowie weiße bzw. helle Fahrzeugkörper besitzen gewöhnlich ein hohes Reflexi onsvermögen, während beispielsweise Personen, die dunkle Kleider tragen, oder schmutzige oder dunkle Fahrzeuge ein geringeres Reflexionsvermögen aufweisen. Da die neben dem Fahrgestell befindlichen Bereiche von Lastkraftwagen ge wöhnlich schwarz lackiert sind und sich auf dem gleichen Niveau wie das von dem Entfernungsmeßsystem aus gegebene Lichtsignal befinden, weisen diese ebenfalls ein geringeres Reflexionsvermögen auf.

Bei dem in der Druckschrift JP-A-62-15480 beschriebenen Nebelerfassungssystem wird die Bildung von Nebel unter Zu grundelegung der Tatsache ermittelt, daß die abgeleiteten Entfernungsdaten aufgrund der Natur von Nebel unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit einen konstanten Wert an zeigen. Da dieses bekannte System jedoch so ausgelegt ist, daß es nur ein einzelnes Objekt erfaßt, ist dieses System, sobald einmal Nebel erfaßt worden ist, nicht in der Lage, ein weiteres Objekt zu erfassen, das sich vor dem erfaßten Nebel befindet und dessen Entfernung gemessen werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Aus schaltung der vorgenannten Nachteile des Standes der Tech nik ein Entfernungsmeßgerät zu schaffen, das in der Lage ist, die Entfernung zu einem Ziel selbst dann korrekt zu messen, wenn Nebel herrscht oder wenn es schneit.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Entfernungsmeßgerät geschaffen, das folgende Merkmale auf weist: eine Signalausgabeeinrichtung, die in vorbestimmten Winkelabständen über eine vorgegebene Objekterfassungszone Signale ausgibt; eine Signalempfangseinrichtung, die ein Signal empfängt, das durch Reflexion mindestens eines der ausgesendeten Signale von einem in der vorgegebenen Objekt erfassungszone befindlichen Objekt erzeugt worden ist; eine Zeitdifferenzermittlungseinrichtung, die eine Zeitdifferenz zwischen der Ausgabe des eines der aus gegebenen Signale und dem Empfang dieses Signals durch die Signalempfangseinrich tung bestimmt; eine Speichereinrichtung, die einen Refe renzentfernungsbereich speichert, der unter Zugrundelegung derjenigen Zeitspanne festgelegt wird, die eines der von der Signalausgabeeinrichtung gelieferten Signale benötigt, um von einem bestimmten, in der Luft schwebenden Teilchen reflektiert und von der Signalempfangseinrichtung empfangen zu werden, nachdem dieses eine Signal ausgegeben worden ist; und eine Entfernungsermittlungseinrichtung, die eine Entfernung zu dem in der vorgegebenen Objekterfassungszone befindlichen Objekt unter Zugrundelegung der von der Zeit differenzermittlungseinrichtung ermittelten Zeitdifferenz und dem in der Speichereinrichtung gespeicherten Referenz entfernungsbereich bestimmt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sendet die Si gnalausgabeeinrichtung Laserimpulssignale über die vorgege bene Objekterfassungszone aus.

Der Referenzentfernungsbereich wird vorzugsweise durch diejenige Zeit definiert, die eines der Signale benötigt, um durch Schnee, Nebel oder Regen gestreut und von der Si gnalempfangseinrichtung empfangen zu werden.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Entfernungsmeßgerät für ein Kraftfahrzeug geschaffen, das folgende Merkmale umfaßt: eine Signalausgabeeinrich tung, die Signale in vorgegebenen Zyklen bzw. Perioden über eine vorgegebene Objekterfassungszone um das Fahrzeug herum ausgibt; eine Signalempfangseinrichtung, die einen durch Reflexion eines der aus gegebenen Signale von einem in der vorgegebenen Objekterfassungszone befindlichen Objekt er zeugtes Signal empfängt; eine Fahrzeugfahrtzustand-Ermitt lungseinrichtung, die überprüft, ob das Fahrzeug fährt oder nicht, um ein den entsprechenden Zustand anzeigendes Signal zu liefern; eine Zeitdifferenzermittlungseinrichtung, die eine Zeitdifferenz zwischen der Ausgabe des einen der aus gegebenen Signale und dem Empfang dieses Signals durch die Signalempfangseinrichtung ermittelt; eine Speichereinrich tung, die einen Referenzentfernungsbereich speichert, der durch diejenige Zeitdifferenz bestimmt ist, die eines der von der Signalausgabeeinrichtung gelieferten Signale benö tigt, um von einem bestimmten, in der Luft schwebenden Teilchen reflektiert und von der Signalempfangseinrichtung empfangen zu werden; und eine Entfernungsermittlungsein richtung, die die jeweilige Entfernung zu dem in der vorge gebenen Objekterfassungszone befindlichen Objekt unter Zu grundelegung der von der Zeitdifferenzermittlungseinrich tung bestimmten Zeitdifferenz, dem in der Speichereinrich tung gespeicherten Referenzentfernungsbereich und dem von der Fahrzeugfahrtzustand-Ermittlungseinrichtung gelieferten Signal bestimmt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner eine Objekttyp-Ermittlungseinrichtung vorgesehen, die den jewei ligen Typ des in der vorgegebenen Objekterfassungszone be findlichen Objekts ermittelt. Die Entfernungsermittlungs einrichtung bestimmt Entfernungen unter Zugrundelegung der von der Zeitdifferenzermittlungseinrichtung ermittelten Zeitdifferenzen über vorgegebene Meßzyklen. Die Objekttyp- Ermittlungseinrichtung bestimmt, daß die Entfernungen je weils Entfernungen zu in der Objekterfassungszone in der Luft schwebenden Teilchen sind, wenn die Fahrzeugfahrtzu stand-Ermittlungseinrichtung bestimmt, daß das Fahrzeug fährt, und wenn die ermittelten Entfernungen innerhalb des Referenzentfernungsbereichs liegen.

Wenn die Signalempfangseinrichtung eine Vielzahl von Signalen empfängt, die durch eine Vielzahl von Reflexionen mindestens eines der von der Signalausgabeeinrichtung aus gegebenen Signale aus der vorgegebenen Objekterfassungszone hervorgerufen werden, ermittelt die Zeitdifferenzermitt lungseinrichtung eine jeweilige Zeitdifferenz unter Zugrun delegung der empfangenen Signale und die Entfernungsermitt lungseinrichtung ermittelt eine jeweilige Entfernung unter Zugrundelegung jeder der ermittelten Zeitdifferenzen. Wenn einige der Signale, die von der Signalempfangseinrichtung empfangen werden und von einem vorgewählten Bereich der Ob jekterfassungszone reflektiert worden sind, im wesentlichen den gleichen kürzesten Entfernungswert anzeigen, liefert die Entfernungsermittlungseinrichtung eine zweitkürzere Entfernung als Anzeigewert für die Entfernung zu dem in der Objekterfassungszone befindlichen Objekt.

Wenn einige der Signale, die von der Signalempfangsein richtung empfangen werden und von dem vorgewählten Bereich der Objekterfassungszone reflektiert worden sind, demgegen über Entfernungswerte innerhalb des Referenzentfernungsbe reichs anzeigen, liefert die Entfernungsermittlungseinrich tung die zweitkürzeste Entfernung unter den ermittelten Entfernungen als Anzeigewert für die Entfernung zu dem in der Objekterfassungszone befindlichen Objekt.

Gemäß einem noch weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Entfernungsmeßgerät für ein Kraftfahrzeug geschaf fen, das folgende Merkmale aufweist: eine Signalausgabeein richtung, die Signale in vorbestimmten Winkelintervallen über eine vorgegebene Objekterfassungszone ausgibt; eine Signalempfangseinrichtung, die ein durch Reflexion eines der aus gegebenen Signale von einem in der vorgegebenen Ob jekterfassungszone befindlichen reflektierenden Objekt er zeugtes Signal empfängt; eine Zeitdifferenzermittlungsein richtung, die eine Zeitdifferenz zwischen der Ausgabe des einen der aus gegebenen Signale und dem Empfang dieses Si gnals durch die Signalempfangseinrichtung ermittelt; eine Entfernungsermittlungseinrichtung, welche die jeweilige Entfernung zu dem Objekt unter Zugrundelegung der von der Zeitdifferenzermittlungseinrichtung ermittelten Zeitdiffe renz bestimmt; und eine Objekttyp-Ermittlungseinrichtung, die den jeweiligen Typ des in der vorgegebenen Objekterfas sungszone befindlichen Objekts ermittelt. Die Objekttyp-Er mittlungseinrichtung identifiziert das betreffende Objekt als in der Luft schwebende Teilchen, wenn eine Vielzahl der von der Signalempfangseinrichtung empfangenen Signale durch eine Vielzahl von Reflexionen eines einzelnen der von der Signalausgabeeinrichtung aus gegebenen Signale erzeugt wor den sind, und wenn eine Vielzahl der von der Signalemp fangseinrichtung empfangenen Signale durch Reflexionen der von der Signalausgabeeinrichtung in einen vorgegebenen Win kelbereich der vorgegebenen Objekterfassungszone ausgegebe nen Signale erzeugt worden sind, und wenn die von der Ent fernungsermittlungseinrichtung unter Zugrundelegung der Vielzahl der empfangenen Signale ermittelten Entfernungen vorgegebene Werte anzeigen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung identifiziert die Objekttyp-Ermittlungseinrichtung das jeweilige Objekt als in der Luft schwebende Teilchen, wenn die von der Ent fernungsermittlungseinrichtung unter Zugrundelegung der Vielzahl der empfangenen Signale ermittelten Entfernungen im wesentlichen den gleichen Wert aufweisen.

Die Entfernungsermittlungseinrichtung liefert die zweitkürzeste Entfernung unter den ermittelten Entfernungen als Anzeigewert einer Entfernung zu einem zweiten Objekt, das mit den in der Luft schwebenden Teilchen nicht überein stimmt, wenn die Objekttyp-Ermittlungseinrichtung das be treffende Objekt als in der Luft schwebende Teilchen iden tifiziert.

Wenn durch die Vielzahl der Reflexionen des einen der von der Signalausgabeeinrichtung aus gegebenen Signale keine Signale erzeugt werden, identifiziert die Objekttyp-Ermitt lungseinrichtung das betreffende Objekt als in der Luft schwebende Teilchen, wenn die kürzeste Entfernung unter den ermittelten Entfernungen innerhalb des bestimmten Referenz entfernungsbereichs liegt, und zwar unter Zugrundelegung derjenigen Zeitspanne, die eines der von der Signalausgabe einrichtung gelieferten Signale benötigt, um von einem der in der Luft in der vorgegebenen Objekterfassungszone schwe benden Teilchen reflektiert und von der Signalempfangsein richtung empfangen zu werden, nachdem das eine Signal aus gegeben worden ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 anhand eines Blockschaltbilds ein Ausfüh rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Entfernungsmeßge räts;

Fig. 2 anhand eines Flußdiagramms einen von dem Entfernungsmeßgeräts durchgeführten Steuerungsablauf zum Messen der Entfernung zu einem Objekt;

Fig. 3(a) ein Impulsdiagramm, das den Verlauf von Schaltungssignalen beim Messen der Entfernung zu einem Objekt zeigt, wenn ein einzelnes reflektiertes Lichtsignal empfangen wird;

Fig. 3(b) ein Impulsdiagramm, das den Verlauf von Schaltungssignalen beim Messen der Entfernung zu einem Objekt zeigt, wenn zwei reflektierte Lichtsignale empfangen werden;

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläu terung der Bewegung eines entfernungsmessenden Lichtsi gnals;

Fig. 5 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen einer von dem eigenen Fahrzeug er faßten Entfernung zu fallendem Schnee und einem Ver hältnis der Erfassungsergebnisse in Übereinstimmung mit der Differenz im Lichtdurchlaßgrad zeigt;

Fig. 6 anhand eines Flußdiagramms einen von ei nem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Entfernungsmeßgeräts durchgeführten Steuerungsablauf zum Messen der Entfernung zu einem Objekt;

Fig. 7 anhand eines Flußdiagramms einen von ei nem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Entfernungsmeßgeräts durchgeführten Steuerungsablauf zum Messen der Entfernung zu einem Objekt;

Fig. 8(a) ein Signaldiagramm, das Änderungen im Pegel der von schwebenden Teilchen reflektierten Si gnale in Übereinstimmung mit der Differenz im Licht durchlaßgrad der schwebenden Teilchen darstellt; und

Fig. 8(b) ein Signaldiagramm, das Änderungen im Pegel der von schwebenden Teilchen reflektierten Si gnale darstellt, wenn Differenzen im Zeitpunkt, zu de nen die Signale eine Signalerfassungspegel-Untergrenze übersteigen, - beim dritten Ausführungsbeispiel verrin gert werden.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines er findungsgemäßen Entfernungsmeßgeräts 100 gezeigt, das bei einem Kraftfahrzeug-Antikollisionsradarsystem oder einem automatischen Verfolgungssystem verwendbar ist, das für ei ne derartige Steuerung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs dient, daß dieses einem vorausfahrenden Fahrzeug unter Bei behaltung eines konstanten Zwischenfahrzeugabstands folgt.

Das erfindungsgemäße Entfernungsmeßgerät 100 enthält im allgemeinen zwei Hauptteile: eine Sender-Empfänger-Einheit bzw. Transceivereinheit 31 sowie eine arithmetische Schal tung bzw. Recheneinrichtung 33.

Die Sender-Empfänger-Einheit 31 enthält eine Halblei ter-Laserdiode 39 und ein lichtempfindliches Element 43. Die Laserdiode 39 sendet Laserstrahlen H in Form von Im pulssignalen unter vorgegebenen Winkelintervallen bzw. -ab ständen durch eine Abtastspiegeleinheit 35 und eine Lichtaussendungslinse 37 aus. Das lichtempfindliche Element 43 empfängt den bzw. die von einem bzw. mehreren (nicht ge zeigten) Hindernissen reflektierten Laserstrahl(en) H und liefert eine Spannung, die der Intensität des jeweils emp fangenen Laserstrahls H entspricht. Die Sender-Empfänger- Einheit 31 kann alternativ eine Radiowelle oder eine Über schallwelle anstelle des Laserstrahls verwenden.

Die Laserdiode 39 ist über einen Diodentreiber bzw. ei ne Diodenansteuereinheit 45 mit der Recheneinrichtung 33 verbunden und spricht auf ein Diodensteuersignal aus der Recheneinrichtung 33 an, um die Laserstrahlen H auszusen den. Die Abtastspiegeleinheit 35 besteht aus einem Spiegel 47 und einem (nicht gezeigten) Elektromotor. Der Spiegel 47 ist mittels einer sich vertikal erstreckenden Welle gela gert und wird vom Elektromotor horizontal bewegt bzw. ge schwenkt, um zu bewirken, daß die Laserstrahlen H einen vorderen Erfassungsbereich über einen vorgegebenen Winkel auf einer horizontalen Ebene abtasten.

Ein von dem lichtempfindlichen Element 43 ausgegegebe nes Spannungssignal wird von einer STC-Zeitempfindlich keitssteuerungsschaltung 51 (STC = "sensitive time con trol") auf einen vorgegebenen Pegel verstärkt und daraufhin einem Verstärker 53 mit änderbarem Verstärkungsfaktor zuge führt. Die Intensität des empfangenen Signals ist gewöhn lich umgekehrt proportional zur vierten Potenz der Entfer nung zu einem Ziel, weshalb immer dann, wenn ein Objekt mit einem hohen Reflexionsvermögen wie beispielsweise ein Re flektor in kurzer Entfernung bzw. im Nahbereich vorhanden ist, dies dazu führt, daß die Intensität des empfangenen Signals erhöht wird. Die Empfindlichkeitszeitsteuerungs schaltung 51 dient dazu, einen derartigen Anstieg der Emp findlichkeit des empfangenen Signals zu kompensieren.

Der Verstärker 53 mit variablem Verstärkungsfaktor ist über einen A/D-Wandler 55 mit der Recheneinrichtung 33 ver bunden und verstärkt die jeweilige Eingangsspannung in Übereinstimmung mit einem von der Recheneinrichtung 33 ge lieferten Verstärkungsfaktor, um einem Komparator 57 ein entsprechend verstärktes Ausgangssignal zuzuführen. Der Komparator 57 vergleicht eine vom Verstärker 53 mit varia blen Verstärkungsfaktor aus gegebene Ausgangsspannung V mit einem vorgegebenen Referenzspannungspegel V0. Wenn die Aus gangsspannung V die Referenzspannung V0 übersteigt (V < V0), führt der Komparator 57 einer Zeitzählschaltung 61 ein vorgewähltes Lichtempfangssignal als Stoppimpulssignal PB zu.

Das der Diodensteuereinheit 45 aus der Recheneinrich tung 33 zugeführte Diodensteuersignal wird der Zeitzähl schaltung 61 als Startimpulssignal PA zugeführt. Die Zeit zählschaltung 61 codiert eine Phasendifferenz (d. h. eine Eingangs- bzw. Zufuhrzeitdifferenz) zwischen den Impulssi gnale PA und PB in ein binäres Digitalsignal und führt die ses der Recheneinrichtung 33 zu. Die Zeitzählschaltung 61 ist so ausgelegt, daß sie Mikrozeitintervalle in numerische Größen derart umsetzt, daß selbst dann, wenn eine Vielzahl von empfangenen Lichtsignalen relativ zu einem einzelnen Impuls der ausgesendeten Laserstrahlen H liegen, eine Zeit differenz jedes empfangenen Lichtsignals ermittelt werden kann.

Die Zeitzählschaltung 61 kann einen aus einer ungerad zahligen Anzahl von Stufen bestehenden Ringoszillator auf weisen, bei dem eine ungeradzahlige Anzahl von Invertier gatter-Verzögerungsschaltungen, die den jeweiligen Pegel der zugeführten Signale invertieren, in Ringform miteinan der verbunden sind und bei dem eine Impulsflanke um die verbundenen Verzögerungsschaltungen herum zirkuliert wird. Ein geeignetes Ringgatter-Verzögerungsschaltungssystem ist beispielsweise in der Druckschrift "IEICE TRANS. ELECTRON", Band E76-C, Nr. 12, auf den Seiten 1774 bis 1779, veröf fentlicht im Dezember 1993, beschrieben.

Die Phasendifferenz (d. h. die Zeitdifferenz) zwischen dem Startimpulssignal PA und dem Stoppimpulssignal PB wird wie folgt ermittelt: im Ansprechen auf die Zufuhr des Startimpulssignals PA wird eine Impulsflanke um den Ringos zillator herum zirkuliert, während im Ansprechen auf die Zufuhr des Stoppimpulssignals PB überprüft wird, welche der invertierenden Verzögerungsschaltungen die auf die Zufuhr des Startimpulssignals PA hin erzeugte Impulsflanke er reicht hat, um auf diese Weise die Phasendifferenz zwischen den zwei Impulssignalen PA und PB zu ermitteln.

Die Zeitzählschaltung 61 besitzt darüber hinaus eine Zeitauflösungs-Korrekturfunktion, um ein genaues Zeitzählen zu ermöglichen. Durch Verwendung eines Referenzsignals (wie beispielsweise eines quarzgesteuerten Schwingungstakts) wird mittels einer Digitalschaltung ein digitaler Korrek turvorgang durchgeführt.

Wenn zur Messung einer Zeit eine digitale Schaltung verwendet wird, wird gewöhnlich davon ausgegangen, daß die Taktzyklen die erzielbare Auflösung darstellen; wie bereits erwähnt wurde, ist die Zeitzählschaltung 61 demgegenüber dazu ausgelegt, ein Zeitintervall (d. h. die Phasendifferenz zwischen den zwei Impulssignalen PA und PB) in eine numeri sche Größe mit einem Auflösungsmaß zu konvertieren, das sehr viel feiner als das von einer Taktschaltung gelieferte ist. Die jeweilige Phasendifferenz jedes empfangenen Licht signals kann daher selbst dann ermittelt werden, wenn eine Vielzahl von empfangenen Lichtsignalen relativ zu einem Einzelimpuls der Laserstrahlen H liegt, d. h., wenn zwei Stoppimpulssignale PB relativ zu einem einzelnen Startim pulssignal PA liegen. In der nachfolgenden Erläuterung ist diese Art der Phasendifferenzerfassung als "Mehrfachüberlappungs-Erfassung" bezeichnet. Die dadurch erhaltenen Entfernungsdaten werden entsprechend als "Mehrfachüberlappungs-Entfernungsdaten" bezeichnet.

Es wird nun wieder auf Fig. 1 Bezug genommen; die Re cheneinrichtung 33 bestimmt aufgrund der Phasendifferenz (d. h. der Zeitdifferenz), die von der Zeitzählschaltung 61 ermittelt worden ist, sowie anhand des jeweiligen Winkels des Spiegels 47 sowohl die Entfernung zu einem innerhalb der Erfassungszone liegenden Hindernis als auch die Rich tung desselben. Der den variablen Verstärkungsfaktor auf weisende Verstärker 53 führt einer Spitzenwert-Halteschal tung 63 die Ausgangsspannung V zu. Die Spitzenwert-Halte schaltung 63 führt der Recheneinrichtung 33 folglich den jeweiligen Maximalwert der Ausgangsspannung V zu.

Die Recheneinrichtung 33 empfängt ein Fahrzeuggeschwin digkeitssignal, das mittels eines Fahrzeuggeschwindigkeits sensors 90 erhalten wird, der beispielsweise mittels eines Tachometers realisiert werden kann.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Entfernungsmeßgeräts 100 näher erläutert. In Fig. 2 ist ein Flußdiagramm eines Steuerungsablaufs bzw. einer Sequenz lo gischer Schritte dargestellt, die von der Recheneinrichtung 33 durchgeführt werden. Fig. 3(a) ist ein Signal- bzw. Im pulsdiagramm, das die Wirkungsweise bzw. den Verlauf von Schaltungssignalen darstellt, die bei der Messung der Ent fernung zu einem Objekt auftreten, wenn ein einzelnes re flektiertes Lichtsignal empfangen wird, wohingegen Fig. 3(b) ein entsprechendes Impulsdiagramm darstellt, das den jewei ligen Verlauf der Schaltungssignale beim Empfang von zwei reflektierten Lichtsignalen erläutert.

Gemäß Fig. 2 verzweigt der Ablauf nach dem Eintritt in die Steuerungsroutine zu einem Schritt 100, bei dem der Di odenansteuereinheit 45 das Diodensteuersignal zugeführt wird, um die Laserdiode 39 zu aktivieren, wodurch Laser strahlen H ausgesendet werden (siehe den Verlauf der ent sprechenden Kurven (1) bis (3) in den Fig. 3(a) und 3(b)).

Der Ablauf verzweigt daraufhin zu einem Schritt 105, bei dem der von einem (nicht gezeigten) Hindernis reflek tierte Laserstrahl H über die Lichtempfangslinse 41 als re flektiertes Signal empfangen wird. Der empfangene Laser strahl H wird von dem lichtempfindlichen Element 43 in ein Spannungssignal umgewandelt, dessen Pegel der Intensität des empfangenen Laserstrahls H entspricht, und anschließend über die Zeitempfindlichkeitssteuerungsschaltung 51, den den variablen Verstärkungsfaktor aufweisenden Verstärker 53 und den Komparator 57 (siehe die Signalverläufe (4) und (5) in den Fig. 3(a) und 3(b)) der Zeitzählschaltung 61 zu geführt. Wenn eine Vielzahl von reflektierten Signalen vor liegt, findet bzw. ermittelt die Zeitzählschaltung 61 eine jeweilige Phasendifferenz jedes der reflektierten Signale (siehe die Kurve (6) in Fig. 3(b)), um der Recheneinrichtung 33 die Mehrfachüberlappungs-Entfernungsdaten zuzuführen. Die Mehrfachüberlappungs-Entfernungsdaten werden daraufhin in einem (nicht gezeigten) Schreib/Lese-Speicher (RAM) der Recheneinrichtung 33 gespeichert.

Wenn das Motorsteuersignal von der Recheneinrichtung 33 über eine Motor-Ansteuereinheit 49 der Abtastspiegeleinheit 35 zugeführt wird, schwingt bzw. bewegt sich der Spiegel 47 horizontal in der Weise, daß die vordere Erfassungszone ab getastet wird, so daß die Laserstrahlen H über einen vorbe stimmten Winkel vor dem Fahrzeug ausgesendet werden.

In einem Schritt 110 wird überprüft, ob das Abtasten des Laserstrahls H über die Gesamtheit der Erfassungszone bereits beendet ist oder nicht. Wenn eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, daß der Abtastvorgang des La serstrahls H noch nicht abgeschlossen ist, kehrt der Ablauf zum Schritt 100 zurück.

Wenn im Schritt 110 demgegenüber eine positive Antwort erhalten wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 115, bei dem überprüft wird, ob irgendwelche Entfernungsdaten ermittelt worden sind oder nicht. Wenn dies verneint wird, was bedeutet, daß noch keine Entfernungsdaten vorhanden sind, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 120, bei dem keine Entfernungsdaten ausgegeben werden.

Wenn im Schritt 115 demgegenüber eine positive Antwort erhalten wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 125, bei dem die Entfernungsdaten auf die nachfolgend beschrie bene Weise in verschiedene Typen gruppiert bzw. aufgeteilt werden. Gemäß vorstehender Beschreibung verwendet das Ent fernungsmeßgerät 100 dieses Ausführungsbeispiels eine La serstrahleinheit des Abtasttyps, bei der die Laserdiode 39 jedesmal dann aktiviert wird, wenn der Spiegel 47 um einen vorgegebenen Winkel (von beispielsweise 0.5°) dreht, so daß eine Vielzahl von Laserstrahlen H diskontinuierlich bzw. intermittierend in verschiedenen Richtungen über die Erfas sungszone ausgesendet werden. Jeder Einzelwert der Entfer nungsdaten wird daher als einem einzelnen der in verschie dene Richtungen ausgesandten Laserstrahlen H entsprechender Wert identifiziert, so daß selbst dann, wenn einige Einzel werte der Entfernungsdaten anhand von solchen Lichtsigna len, die vom gleichen Objekt reflektiert worden sind, er halten werden, diese als unterschiedliche Datenwerte behan delt bzw. verarbeitet werden. Aus diesem Grund werden bei diesem Ausführungsbeispiel die nahe beieinander liegenden Entfernungsdatenwerte zur Vereinfachung der nachfolgenden Verarbeitungsschritte zusammengefaßt bzw. gruppiert.

Die enge Beziehung zwischen den Entfernungsdatenwerten kann in Übereinstimmung mit verschiedenen Bedingungen defi niert bzw. festgelegt werden. Es ist jedoch ratsam, immer dann, wenn die auf solche Laserstrahlen, die in zueinander benachbarte Richtungen ausgesendet worden sind, zurückzu führenden Entfernungsdatenwerte nahe beieinander liegende Werte aufweisen, diese in einer Gruppe zusammenzufassen. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß einige der unter vorgegebenen Winkeln ausgesendeten Laserstrahlen H vom hin teren Ende des gleichen Fahrzeugs reflektiert werden kön nen, wenn ein weiteres Fahrzeug vor dem eigenen Fahrzeug fährt.

Im Anschluß an den Schritt 125 verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 130, bei dem überprüft wird, ob Mehrfachüber lappungs-Entfernungsdaten vorhanden sind oder nicht. Diese Überprüfung wird durchgeführt, um zu erkennen, ob eine Vielzahl von empfangenen Lichtsignalen relativ bei einem Einzelimpuls der Laserstrahlen H liegt oder nicht. In der nachfolgenden Beschreibung werden die kürzesten Entfer nungswerte unter den Entfernungsdatenwerten als "erste Ent fernungsdaten" bezeichnet, während die zweitkürzesten Ent fernungsdaten als "zweite Entfernungsdaten" bezeichnet wer den.

Wenn im Schritt 130 eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, daß Mehrfachüberlappungs-Entfernungsda ten vorhanden sind, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 135, bei dem unter Zugrundelegung von Laserstrahlen, die aus dem größten Bereich der abgetasteten Erfassungszone (d. h. einem vorgegebenen Winkelbereich der Erfassungszone) reflektiert worden sind, überprüft wird, ob eine Vielzahl von Entfernungsdatenwerten, die im wesentlichen den glei chen kurzen Entfernungswert unter den erhaltenen Entfer nungsdatenwerten aufweisen, vorliegen oder nicht. Wenn es schneit oder neblig ist, sind Teilchen des Schnees bzw. Ne bels gewöhnlich in gleichmäßiger Verteilung über der abge tasteten Erfassungszone vorhanden. Wenn die Teilchen bzw. Partikel des Schnees oder Nebels in gleichmäßiger Vertei lung im wesentlichen über der gesamten Fläche der abgeta steten Erfassungszone vorhanden sind, werden die Entfer nungsdaten daher auf der Basis von Lichtsignalen erhalten, die von den im Nahbereich bzw. in kurzer Entfernung vorhan denen Teilchen gestreut worden sind.

Wenn die Laserstrahlen H den rechten und linken Bereich der Erfassungszone abtasten, nimmt der Lichterfassungswir kungsgrad des optischen Systems ab, so daß Schnee- oder Ne belteilchen nicht mehr erfaßt werden können. Um dieses Pro blem zu vermeiden, wird im Schritt 135 nicht überprüft, ob die den im wesentlichen gleichen kurzen Entfernungswert an gebenden Entfernungsdatenwerte über der gesamten Fläche der Erfassungszone vorhanden sind oder nicht, sondern es wird vielmehr überprüft, ob sie im vorgegebenen Winkelbereich der Erfassungszone vorhanden sind oder nicht.

Im einzelnen wird im Schritt 135 überprüft, ob die von Laserstrahlen, die unter unterschiedlichen Abtastwinkeln ausgegeben worden sind, abgeleiteten Zeitdifferenzen (d. h. Phasendifferenzen) den gleichen Wert aufweisen oder nicht. Diese Art der Ermittlung kompensiert einen Erfassungsfeh ler.

Wenn im Schritt 135 eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, daß die gleichen kurzen Distanzwerte vorliegen, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 140, bei dem überprüft wird, ob das eigene Fahrzeug in einer ver schneiten oder nebligen Umgebung fährt, worauf diese Infor mation im Speicher gespeichert wird. Anschließend verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 145, bei dem, da die im Schritt 135 erhaltenen gleichen kurzen Entfernungswerte als die er sten Entfernungsdaten angesehen werden können, die zweiten Entfernungsdaten, die länger als die ersten Entfernungsda ten sind, als repräsentativer Wert für die Entfernung zu dem Objekt ausgegeben werden, worauf der Ablauf zum Schritt 100 zurückkehrt.

Wenn im Schritt 135 demgegenüber eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, daß keine im wesentlichen gleichen Entfernungswerte erhalten worden sind oder daß sie von solchen Lichtsignalen erhalten worden sind, die nur von einem Teil des vorgegebenen Winkelbereichs der Erfassungs zone reflektiert worden sind, kann angenommen werden, daß die Entfernungsdaten nicht durch Nebel oder Schnee erzeugt worden sind, worauf der Ablauf zum Schritt 115 verzweigt, bei dem die ersten Entfernungsdaten als die für die Entfer nung zum Objekt repräsentativen Daten ausgegeben werden. Der Ablauf kehrt daraufhin zum Schritt 100 zurück.

Wenn eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, daß keine Mehrfachüberlappungs-Entfernungsdaten vorhanden sind, d. h., daß lediglich einer der Entfernungsdatenwerte erhalten worden ist, verzweigt der Ablauf zum Schritt 150. Beim Schritt 150 wird unter Zugrundelegung des Sensorsi gnals aus dem Geschwindigkeitssensor 90 überprüft, ob das eigene Fahrzeug fährt oder nicht. Wenn im Schritt 150 eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, daß das eige ne Fahrzeug geparkt ist bzw. steht, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 155, bei dem die ersten Entfernungsdaten aus gegeben werden. Da in diesem Fall lediglich ein einziger Wert der Entfernungsdaten erhalten worden ist, wird dieser als erste Entfernungsdaten ausgegeben. Die ersten Entfer nungsdaten können nicht dahingehend überprüft werden, ob sie durch Nebel oder aber durch ein anderes Fahrzeug her vorgerufen worden sind. Da das Fahrzeug im hier betrachte ten Fall jedoch steht, besteht keine Gefahr einer Kollision mit einem anderen Objekt. Im Schritt 155 werden die ersten Entfernungsdaten daher unbeachtlich der jeweiligen Umge bungsbedingungen wie beispielsweise Schnee oder Nebel aus gegeben.

Wenn im Schritt 150 demgegenüber eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, daß sich das eigene Fahrzeug bewegt, ist es wichtig, zu überprüfen, ob die ersten Ent fernungsdaten durch Nebel usw. hervorgerufen werden oder auf ein anderes Objekt zurückzuführen sind. Zu diesem Zweck werden die ersten Entfernungsdaten in einem Schritt 160 mit einem Bezugs- bzw. Referenzentfernungsbereich verglichen, der derjenigen Zeitspanne entspricht, die der Laserstrahl H benötigt, um von in der Erfassungszone schwebenden Teilchen wie beispielsweise Nebel oder Schnee reflektiert und von der Sender-Empfänger-Einheit 31 empfangen zu werden, nach dem er ausgegeben worden ist. Der Referenzentfernungsbe reich kann beispielsweise auf weniger als acht Meter einge stellt werden. Dies basiert auf der Tatsache, daß durch Schnee, Nebel oder Regen gestreutes Licht in einem sehr na hen Abstandsbereich erzeugt wird.

In Fig. 5 sind Versuchsergebnisse gezeigt, die die Be ziehung zwischen einer Entfernung zu erfaßtem fallenden Schnee und einem Verhältnis der Anzahl von Erfassungen dar stellen. Gewöhnlich hängt der Lichtdurchlaßgrad eines La serstrahls von einem Schneefall oder der Dichte der Schnee teilchen bzw. -flocken ab. In Fig. 5 sind mit dem Symbol "∎ Entfernungsdaten bezeichnet, wenn der Lichtdurchlaßgrad klein ist. Das Symbol "∎" bezeichnet Entfernungsdaten, wenn der Lichtdurchlaßgrad mittelgroß ist. Das Symbol "○" bezeichnet schließlich Entfernungsdaten, wenn der Licht durchlaßgrad groß ist.

Wie aus Fig. 5 unmittelbar hervorgeht, besitzt das Er fassungsverhältnis bei einem kleinen Lichtdurchlaßgrad den höchsten Wert dann, wenn die Entfernung zum erfaßten Schnee 2 m beträgt. Der Referenzentfernungsbereich kann daher so eingestellt werden, daß er kleiner als 5 m ist. Wenn der Lichtdurchlaßgrad mittelgroß ist, hat das Erfassungsver hältnis dann den höchsten Wert, wenn die Entfernung zu dem erfaßten Schnee 3 m beträgt. Der Referenzentfernungsbereich kann daher auf weniger als 6 m eingestellt werden. Wenn der Lichtdurchlaßgrad demgegenüber groß ist, zeigt das Erfas sungsverhältnis im wesentlichen den gleichen Wert, wenn die Entfernung zu dem erfaßten Schnee innerhalb eines Bereichs von 2 bis 7 m liegt. Die Referenzentfernungsdaten können daher so eingestellt werden, daß sie weniger als 8 m betra gen. Hieraus erkennt man, daß solange korrekt festgestellt werden kann, ob die ersten Entfernungsdaten die Entfernung zu Nebel usw. oder aber zu einem anderen Fahrzeug angeben, wie der Referenzentfernungsbereich auf weniger als auf 8 m eingestellt wird. Während Fig. 5 gemäß vorstehender Be schreibung die bei Schnee gefundenen Versuchsergebnisse darstellt, stellt sich heraus, daß Nebel und Regen eben falls die gleiche Erfassungstendenz aufweisen.

Nach dem Schritt 160 verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 170, bei dem überprüft wird, ob die ersten Entfer nungsdaten fortlaufend n-mal (d. h. über n Programmzyklen hinweg) einen Wert anzeigen, der innerhalb des Referenzent fernungsbereichs liegt, oder nicht. Falls eine positive Antwort erhalten wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 175, bei dem entschieden wird, daß das eigene Fahr zeug unter Schnee- oder Nebelbedingungen fährt, und die entsprechende Information wird im Speicher gespeichert. Der Ablauf kehrt daraufhin zum Schritt 100 zurück. Die im Schritt 170 durchgeführte Überprüfung basiert auf der Tat sache, daß dann, wenn es schneit oder Nebel um das eigene Fahrzeug herum herrscht, eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, daß die ersten Entfernungsdaten kontinuierlich über n Programmzyklen hinweg einen Wert anzeigen, der in nerhalb der Referenzentfernungsdaten liegt. Wenn demgegen über beispielsweise ein anderes Fahrzeug vor dem eigenen Fahrzeug fährt, besteht nahezu keine Wahrscheinlichkeit da für, daß die ersten Entfernungsdaten kontinuierlich über n Programmzyklen den gleichen Wert innerhalb des Referenzent fernungsbereichs anzeigen.

Wenn im Schritt 170 eine negative Antwort erhalten wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 180, bei dem überprüft wird, ob die Information vorliegt, daß Nebel um das eigene Fahrzeug herum herrscht, oder nicht. Der Grund für die Durchführung dieser Überprüfung liegt darin, daß es nicht ausreicht, lediglich deshalb zu entscheiden, daß kein Schneefall oder keine Nebelbildung vorliegt, weil die er sten Entfernungsdaten über n Programmzyklen hinweg keinen Wert anzeigen, der innerhalb des Referenzentfernungsbe reichs liegt. Wenn beispielsweise im Schritt 140 oder 175 entschieden wird, daß Schneetreiben herrscht oder eine Ne belbildung vorliegt, und die entsprechende Information im Speicher gespeichert wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 185, und zwar ohne den Schluß zu ziehen, daß es schneit oder um das eigene Fahrzeug herum Nebel herrscht. Im Schritt 185 wird vielmehr angenommen, daß es schneit oder daß Nebel um das eigene Fahrzeug herum herrscht. Der Ablauf kehrt daraufhin zum Schritt 100 zurück.

Wenn im Schritt 180 eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, daß das eigene Fahrzeug nicht in einer nebligen Umgebung oder bei Schneefall fährt, verzweigt der Ablauf zum Schritt 155, bei dem die ersten Entfernungsdaten ausgegeben werden.

Gemäß vorstehender Beschreibung ist das Entfernungsmeß gerät 100 dieses Ausführungsbeispiels in der Lage, Laser strahlen H in vorgegebenen Zeitintervallen auszusenden, ei ne Vielzahl von Lichtsignalen in Relation zu einem einzel nen Impuls der Laserstrahlen H zu erfassen, und Phasendif ferenzen oder Zeitdifferenzen der reflektierten Lichtsi gnale zu ermitteln, um entsprechende Entfernungen zu Objek ten zu messen. Wie anhand der Fig. 4 beispielhaft darge stellt ist, kann das Entfernungsmeßgerät 100 selbst dann, wenn in kurzer Entfernung vor dem eigenen Fahrzeug eine Ne belbildung vorliegt und sich vor der Nebelwand ein zu mes sendes Objekt befindet, sowohl von dem Nebel als auch von dem Objekt reflektierte Lichtsignale erfassen, indem die durch den Nebel und das Objekt hervorgerufenen Zeitdiffe renzen korrekt gemessen werden, um dadurch die jeweilige Entfernung zum Nebel und zum Objekt zu ermitteln. Die Über prüfung dahingehend, ob die ermittelte Entfernung die Ent fernung zum Nebel oder zum Objekt darstellt, wird unter Verwendung der physikalischen Eigenschaften des Schnees und Nebels durchgeführt. Im einzelnen speichert das Entfernungsmeßgerät 100 im Speicher denjenigen Referenzentfer nungsbereich, der einer Lichtwelle entspricht, die durch Streuung eines Lichtsignals durch solche Teilchen hervorge rufen wird, die bei Wetterbedingungen wie Schnee, Nebel oder Regen in der Luft schweben. Wenn die gleichen kurzen Entfernungsdaten über den Großteil der von den Laserstrah len H abgetasteten Erfassungszone hinweg erhalten werden (wenn im Schritt 135 die Antwort JA erhalten wird), wird beispielsweise entschieden, daß es schneit oder Nebel herrscht. Es wird überprüft, ob die ersten Entfernungsdaten über n Programmzyklen hinweg kontinuierlich einen Wert an zeigen, der innerhalb des Referenzentfernungsbereichs liegt (Schritt 170). Wenn dem so ist, wird entschieden, daß es schneit oder um das eigene Fahrzeug herum Nebel herrscht (Schritt 175).

Wenn ein ein geringes Reflexionsvermögen aufweisendes Objekt, wie beispielsweise eine dunkle Kleider tragende Person, ein schmutziges oder dunkles Fahrzeug, oder ein Be reich neben dem Fahrgestell eins Lastkraftwagens, in nahem Abstand vorhanden ist, nimmt dieses die gleichen physikali schen Eigenschaften wie diejenigen von Nebel an, wenn der Nebel in nahem Abstand herrscht und ein geringes Reflexi onsvermögen aufweist. Es ist daher schwierig, zu entschei den, ob es sich bei einem empfangenen Lichtsignal um von dem das geringe Reflexionsvermögen aufweisenden Objekt oder vom Nebel reflektiertes Licht handelt. In dem erfindungsge mäßen Entfernungsmeßgerät 100 wird diese Problem dadurch gelöst, daß überprüft wird, ob das eigene Fahrzeug gerade fährt oder nicht.

Wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug beispielsweise mit einer Geschwindigkeit fährt, die höher als die des eigenen Fahrzeugs ist, oder wenn ein Hindernis stationär bleibt (einschließlich eines geparkten Fahrzeugs), ändern sich die aus einem reflektierten Lichtsignal ermittelten Zeitdiffe renzdaten unverzüglich. Selbst wenn das voraus befindliche Fahrzeug mit der gleichen Geschwindigkeit wie das eigene Fahrzeug fährt, tritt gleichwohl selten der Fall ein, daß diese Situation lange anhält, so daß sich der Zwischenfahr zeugabstand dennoch konstant ändert.

Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbei spiels schwenkt die Abtastspiegeleinheit 35 den Spiegel 47 horizontal, damit die Laserstrahlen H die vorgegebene Er fassungszone abtasten. Alternativ hierzu kann die Erfindung auch ein feststehendes Laserstrahl-Sendesystem verwenden.

Ein derartiges feststehendes Laserstrahl-Sendesystem macht keinen Gebrauch von der Abtastspiegeleinheit 35 und der Motor-Ansteuereinheit 49. Anstelle davon ist die Laser diode 39 so aufgebaut, daß sie einen Laserstrahl aussendet, dessen Breite über einen vorgegebenen Winkelbereich (der im wesentlichen der Erfassungszone des ersten Ausführungsbei spiels entspricht) zunimmt.

In Fig. 6 ist anhand eines Flußdiagramms ein Steuerungs ablauf gezeigt, der von dem das feststehende Laserstrahl- Sendesystem verwendenden Entfernungsmeßgerät 100 durchge führt wird. Dieses Flußdiagramm enthält nicht die im Fluß diagramm des ersten Ausführungsbeispiels durchgeführten Schritte 110, 125 und 135. Das heißt, aufgrund der Unter schiede im Typ des Laserstrahl-Sendesystems ist es beim zweiten Ausführungsbeispiel nicht erforderlich, Überprüfun gen dahingehend durchzuführen, ob der Abtastvorgang des La serstrahls H über die gesamte Erfassungszone hinweg abge schlossen ist oder nicht, sowie dahingehend, ob eine Viel zahl von im wesentlichen die gleiche kurze Entfernung an zeigenden Entfernungswerten auf der Basis der aus dem Groß teil der abgetasteten Erfassungszone reflektierten Licht strahlen erhalten werden oder nicht, wobei es weiterhin nicht erforderlich ist, diese Vielzahl von ermittelten Ent fernungsdaten zu gruppieren.

Wenn in einem Schritt 220 daher eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, daß keine Mehrfachüberlap pungs-Entfernungsdaten vorhanden sind, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 225, bei dem die ersten Entfernungsdaten mit dem Referenzentfernungsbereich verglichen werden. Dar aufhin verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 230, bei dem überprüft wird, ob die ersten Entfernungsdaten kontinuier lich über in Programmzyklen hinweg einen innerhalb des Refe renzentfernungsbereichs liegenden Wert anzeigen oder nicht. Es sei angemerkt, daß die Anzahl "m" der Anzahl "n" ent sprechen oder auch unterschiedlich zu dieser sein kann. Wenn eine positive Antwort erhalten wird, verzweigt der Ab lauf zu einem Schritt 235, bei dem entschieden wird, daß die ersten Entfernungsdaten auf der Basis von Lichtsignalen erhalten worden sind, die von Schnee oder Nebel reflektiert worden sind. In einem Schritt 240 werden die zweiten Ent fernungsdaten als diejenigen Daten ausgegeben, die die Ent fernung zu einem Objekt repräsentieren, worauf der Ablauf zum Schritt 200 zurückkehrt.

Wenn im Schritt 220 demgegenüber eine negative Antwort erhalten wird, verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 245, bei dem überprüft wird, ob das eigene Fahrzeug fährt oder nicht. Die nachfolgenden Schritte 255 bis 275 entsprechen den Schritten 160 bis 185 der Fig. 2, weshalb auf eine er neute Erläuterung derselben verzichtet wird.

Nachfolgend wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Wie bereits der vorstehenden Er läuterung entnehmbar war, liegt das wesentliche Merkmal der Erfindung darin, daß Entfernungsdaten, die durch Verwendung der spezifischen Eigenschaften von Schnee oder Nebel erhal ten worden sind, von solchen Daten unterschieden werden, die aus einem zu messenden Objekt erhalten worden sind.

Nachfolgend werden die Eigenschaften von Schnee oder Nebel in näheren Einzelheiten untersucht.

Zeitdifferenzwerte, die aus Lichtsignalen erhalten wer den, die durch Streuung durch solche Teilchen reflektiert bzw. hervorgerufen werden, die bei Wetterbedingungen wie Schnee- Nebel oder Regen in der Luft schweben, hängen von sogenannten Schleierreflexionen ab, die durch diese schwe benden Teilchen hervorgerufen werden, wodurch jeder dieser Zeitdifferenzwerte im Prinzip im wesentlichen den gleichen Wert aufweisen sollte. Aus diesem Grund ist der in Fig. 2 gezeigte Schritt 135 aufgrund der Annahme vorgesehen, daß Teilchen wie Schnee oder Nebel in gleichmäßiger Verteilung über dem gesamten Bereich der von den Laserstrahlen abgeta steten Erfassungszone existieren.

Die Dichte der schwebenden Teilchen kann innerhalb der Erfassungszone jedoch unterschiedlich sein. Insbesondere im Falle eines Nebels kann sich lokal ein sehr dichter Nebel entwickeln. Der entsprechende Unterschied in der Dichte der schwebenden Teilchen führt daher zu einem entsprechenden Unterschied im Lichtdurchlaßgrad relativ zum Laserstrahl. Insbesondere führt ein geringer Lichtdurchlaßgrad zu einem vergrößerten Pegel einer reflektierten Welle, so daß deren Spitzenwert entsprechend hoch sein wird, während ein großer Lichtdurchlaßgrad zu einem verringerten Pegel einer reflek tierten Welle führt, so daß deren Spitzenwert entsprechend verringert ist.

In Fig. 8(a) sind Änderungen im Pegel von drei erfaßten Lichtsignalen L1, L2 und L3 in Übereinstimmung mit dem Aus maß des Lichtdurchlaßgrads gezeigt. Sobald jedes der Licht signale L1 bis L3 eine Signalpegel-Erfassungsgrenze über schreitet, kann es zur Ermittlung der Entfernung zu einem Objekt verwendet werden. Wie aus Fig. 8(a) deutlich hervor geht, überschreiten die drei Lichtsignale L1 bis L3 die Si gnalpegel-Erfassungsgrenze zu verschiedenen Zeitpunkten c1, c2 bzw. c3. Dies führt zu Erfassungsfehlern, die durch Un terschiede in der den Zeitdifferenzen zwischen t1, t2 und t3 entsprechenden Entfernung hervorgerufen werden. Insbe sondere der Unterschied in der Dichte von schwebenden Teil chen wie Nebel oder Schnee verursacht den Unterschied in der Erfassungszeit.

Mit dem dritten Ausführungsbeispiel soll das vorgenann te Problem beseitigt werden. In Fig. 7 ist anhand eines Flußdiagramms ein Steuerungsablauf gezeigt, der von dem Entfernungsmeßgerät 100 gemäß dem dritten Ausführungsbei spiel durchgeführt wird. Die Erläuterung derjenigen Schrit te, die denen der Fig. 2 entsprechen, wird indes weggelas sen.

In einem Schritt 335 wird überprüft, ob oder ob nicht eine Vielzahl von Entfernungsdatenwerten vorliegen, die un ter den unter Zugrundelegung der von dem vorgegebenen Win kelbereich der abgetasteten Erfassungszone reflektierten Laserstrahlen abgeleiteten Entfernungsdatenwerten im we sentlichen den gleichen geringen Entfernungswert aufweisen. Der Referenzentfernungsbereich ist gemäß vorstehender Be schreibung auf etwas weniger als 8 m eingestellt. Schnee oder Nebel wird, wie aus Fig. 5 hervorgeht, gewöhnlich in nerhalb des Bereichs von 8 m erfaßt, und zwar unabhängig von dem Ausmaß des Lichtdurchlaßgrads. Wenn die von den La serstrahlen abgetastete Erfassungszone teilweise einen Be reich mit größerem Lichtdurchlaßgrad aufweist, kann daher in einem Schritt 340 ermittelt werden, daß es schneit oder Nebel herrscht, solange die ersten Entfernungsdaten einen Wert anzeigen, der innerhalb des Referenzentfernungsbe reichs von weniger als 8 m innerhalb des vorgegebenen Win kelbereichs der Erfassungszone liegt. In einem Schritt 345 werden daher die zweiten Entfernungsdaten als diejenigen Daten ausgegeben, die die Entfernung zu einem Ziel reprä sentieren.

Das dritte Ausführungsbeispiel ist dann von Vorteil, wenn die Zeitpunkte t1 bis t3, zu denen die drei Lichtsi gnale L1 bis L3 die Signalpegel-Erfassungsgrenze über schreiten, unterschiedlich zueinander sind, so daß die auf diese Zeitdifferenzen zurückzuführenden Entfernungen zu groß werden, als daß sie ignoriert werden könnten. Die je weiligen Zeitintervalle zwischen t1 bis t3 können jedoch auf ein solches Maß verkürzt werden, daß Zeitdifferenzda ten, die von diesen Lichtsignalen L1 bis L3 abgeleitet wer den, als gleich zueinander angesehen werden können, indem einer Schaltungsanordnung, die das reflektierte Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, eine Funktion hinzuge fügt wird, die die Lichtsignale L1 bis L3 so steuert, daß diese schnell ansteigen, wie aus Fig. 8(b) hervorgeht. Die entsprechende Verringerung der Zeitdifferenzen zwischen t1, t2 und t3 unter eine zeitliche Auflösung der Zeitzählschal tung 61 eliminiert Meßfehler, die durch den Unterschied im Lichtdurchlaßgrad zwischen reflektierenden Objekten hervor gerufen wird.

Der in Fig. 8(b) gezeigte schnelle Anstieg der Lichtsi gnale kann dadurch erreicht werden, daß die (induktive oder kapazitive) Reaktanz der Lasersendeanordnung um die Laser diode 39 herum herabgesetzt wird. Ein derartiges Verfahren ist auf dem Gebiet der optischen Kommunikation bereits rea lisiert worden. Beispielsweise gibt es eine Laserdiode, die eine Halbbreiten-Emission in der Größenordnung von mehreren Nanosekunden aufweist. Die Verwendung einer derartigen La serdiode macht es jedoch erforderlich, das Frequenzband ei ner Lichtempfangseinheit zu vergrößern. Beispielsweise kann eine Avalanche-Photodiode (APD) als lichtempfindliches Ele ment 43 verwendet werden.

Der schnelle Anstieg der Lichtsignale verbessert dar über hinaus die Meßgenauigkeit, wodurch auf die Verwendung des den variablen Verstärkungsfaktor aufweisenden Verstärkers 53 und der Spitzenwert-Halteschaltung 63 gegebenen falls verzichtet werden kann.

Vorstehend wurde ein Entfernungsmeßgerät für Kraftfahr zeuge offenbart, das Laserimpulse in vorgegebenen Winkelin tervallen über eine Objekterfassungszone aus gibt und ein durch Reflexion von einem der aus gegebenen Signale an einem reflektierenden Objekt erzeugtes Signal empfängt, um die Entfernung zu diesem Objekt zu ermitteln. Das erfindungsge mäße Entfernungsmeßgerät enthält ferner eine Objekttyp-Er mittlungsfunktion, um den jeweiligen Typ des in der Objekt erfassungszone befindlichen Objekts zu ermitteln. Wenn eine Vielzahl der durch Streuung eines einzelnen Impulses der Laserimpulssignale erzeugten Signale vorhanden sind, und wenn die anhand der aus dem Großteil der Objekterfassungs zone reflektierten Signale ermittelten Entfernungen vorge gebene kürzere Entfernungswerte anzeigen, wird das in der Objekterfassungszone befindliche Objekt als ein in der Luft schwebendes Teilchen wie beispielsweise Schnee oder Nebel identifiziert.

Claims

1. Entfernungsmeßgerät, mit:
einer Signalausgabeeinrichtung (39), die Signale in vorgewählten Winkelintervallen über eine vorgegebene Ob jekterfassungszone ausgibt;
einer Signalempfangseinrichtung (43), die ein durch Re flexion mindestens eines der aus gegebenen Signale von einem in der vorgegebenen Objekterfassungszone befindlichen Ob jekt erzeugtes Signal empfängt;
einer Zeitdifferenzermittlungseinrichtung (33), die ei ne Zeitdifferenz zwischen der Ausgabe des einen der ausge gebenen Signale und dem Empfang dieses Signals durch die Signalempfangseinrichtung bestimmt;
einer Speichereinrichtung zur Speicherung eines Refe renzentfernungsbereichs, der auf der Basis einer Zeitdauer festgelegt wird, die eines der von der Signalausgabeein richtung (39) gelieferten Signale benötigt, um von einem be stimmten, in der Luft schwebenden Teilchen reflektiert und von der Signalempfangseinrichtung (43) empfangen zu werden, nachdem dieses eine der Signale ausgegeben worden ist; und
einer Entfernungsermittlungseinrichtung (33), die eine Entfernung zu dem in der vorgegebenen Objekterfassungszone befindlichen Objekt unter Zugrundelegung der von der Zeit differenzermittlungseinrichtung ermittelten Zeitdifferenz und des in der Speichereinrichtung gespeicherten Referenz entfernungsbereichs ermittelt.

2. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Signalausgabeeinrichtung (39) Laserimpuls signale über der vorgegebenen Objekterfassungszone aus sen det.

3. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Referenzentfernungsbereich durch eine Zeit definiert ist, die das eine der Signale benötigt, um durch Schnee, Nebel oder Regel gestreut und von der Signal empfangseinrichtung (43) empfangen zu werden.

4. Entfernungsmeßgerät, mit:
einer Signalausgabeeinrichtung (39), die Signale in vorgewählten Winkelintervallen über eine vorgegebene Ob jekterfassungszone ausgibt;
einer Signalempfangseinrichtung (43), die ein durch Re flexion mindestens eines der aus gegebenen Signale von einem in der vorgegebenen Objekterfassungszone befindlichen Ob jekt erzeugtes Signal empfängt;
einer Fahrzeugfahrtzustand-Ermittlungseinrichtung (90), die überprüft, ob das Fahrzeug fährt oder nicht, um ein entsprechendes Anzeigesignal zu liefern;
einer Zeitdifferenzermittlungseinrichtung (33), die ei ne Zeitdifferenz zwischen der Ausgabe des einen der aus ge gebenen Signale und dem Empfang dieses Signals durch die Signalempfangseinrichtung bestimmt;
einer Speichereinrichtung zur Speicherung eines Refe renzentfernungsbereichs, der auf der Basis einer Zeitdauer festgelegt wird, die eines der von der Signalausgabeein richtung (39) gelieferten Signale benötigt, um von einem be stimmten, in der Luft schwebenden Teilchen reflektiert und von der Signalempfangseinrichtung (43) empfangen zu werden; und
einer Entfernungsermittlungseinrichtung (33), die eine Entfernung zu dem in der vorgegebenen Objekterfassungszone befindlichen Objekt unter Zugrundelegung der von der Zeit differenzermittlungseinrichtung ermittelten Zeitdifferenz, des in der Speichereinrichtung gespeicherten Referenzent fernungsbereichs und des von der Fahrzeugfahrzustand-Er mittlungseinrichtung (90) gelieferten Signals ermittelt.

5. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Objekttyp-Ermittlungseinrichtung, die den Typ eines in der vorgegebenen Objekterfassungszone befindlichen Objekts ermittelt, wobei die Entfernungsermittlungseinrich tung Entfernungen unter Zugrundelegung der von der Zeitdif ferenzermittlungseinrichtung ermittelten Zeitdifferenzen über vorgegebene Meßzyklen ermittelt, wobei die Objekttyp- Ermittlungseinrichtung entscheidet, daß die von der Entfer nungsermittlungseinrichtung ermittelten Entfernungen je weils Entfernungen zu in der Luft in der Objekterfassungs zone schwebenden Teilchen sind, wenn die Fahrzeugfahrtzu stand-Ermittlungseinrichtung entscheidet, daß das Fahrzeug fährt, und wenn die ermittelten Entfernungen innerhalb des Referenzentfernungsbereichs liegen.

6. Entfernungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Signalemp fangseinrichtung (43) aus der vorgegebenen Objekterfassungs zone eine Vielzahl von Signalen empfängt, die durch eine Vielzahl von Reflexionen mindestens eines der von der Si gnalausgabeeinrichtung (39) aus gegebenen Signale erzeugt worden sind, die Zeitdifferenzermittlungseinrichtung eine Zeitdifferenz unter Zugrundelegung jedes der empfangenen Signale ermittelt, wobei die Entfernungsermittlungseinrich tung eine Entfernung unter Zugrundelegung jeder der ermit telten Zeitdifferenzen ermittelt, und wobei die Entfer nungsermittlungseinrichtung dann die zweitkürzeste Entfer nung als die die Entfernung zu dem in der Objekterfassungs zone befindlichen Objekt repräsentierende Entfernung lie fert, wenn einige Signale der von der Signalempfangsein richtung (43) empfangenen, aus einem vorgewählten Bereich der Objekterfassungszone reflektierten Signale im wesentli chen den gleichen kürzesten Entfernungswert anzeigen.

7. Entfernungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Signalemp fangseinrichtung (43) aus der vorgegebenen Objekterfassungs zone eine Vielzahl von Signalen empfängt, die durch eine Vielzahl von Reflexionen mindestens eines der von der Si gnalausgabeeinrichtung (39) aus gegebenen Signale erzeugt worden sind, die Zeitdifferenzermittlungseinrichtung eine Zeitdifferenz unter Zugrundelegung jedes der empfangenen Signale ermittelt, wobei die Entfernungsermittlungseinrich tung eine Entfernung unter Zugrundelegung jeder der ermit telten Zeitdifferenzen ermittelt, und wobei die Entfer nungsermittlungseinrichtung dann die zweitkürzeste Entfer nung als die die Entfernung zu dem in der Objekterfassungs zone befindlichen Objekt repräsentierende Entfernung lie fert, wenn einige Signale der von der Signalempfangsein richtung (43) empfangenen, aus einem vorgewählten Bereich der Objekterfassungszone reflektierten Signale innerhalb des Referenzentfernungsbereichs liegende Entfernungswerte anzeigen.

8. Entfernungsmeßgerät, mit:
einer Signalausgabeeinrichtung (39), die Signale in vorgewählten Winkelintervallen über eine vorgegebene Ob jekterfassungszone ausgibt;
einer Signalempfangseinrichtung (43), die ein durch Re flexion mindestens eines der aus gegebenen Signale von einem in der vorgegebenen Objekterfassungszone befindlichen Ob jekt erzeugtes Signal empfängt;
einer Zeitdifferenzermittlungseinrichtung (33), die ei ne Zeitdifferenz zwischen der Ausgabe des einen der ausge gebenen Signale und dem Empfang dieses Signals durch die Signalempfangseinrichtung bestimmt;
einer Entfernungsermittlungseinrichtung (33), die eine Entfernung zu dem Objekt unter Zugrundelegung der von der Zeitdifferenzermittlungseinrichtung ermittelten Zeitdiffe renz ermittelt; und
einer Objekttyp-Ermittlungseinrichtung, die den jewei ligen Typ des in der vorgegebenen Objekterfassungszone be findlichen Objekts ermittelt, wobei die Objekttyp-Ermitt lungseinrichtung das betreffende Objekt als in der Luft schwebende Teilchen identifiziert, wenn von der Signalemp fangseinrichtung (43) eine Vielzahl von Signalen empfangen werden, die von einer Vielzahl von Reflexionen des einen der von der Signalausgabeeinrichtung (39) aus gegebenen Si gnale hervorgerufen worden sind, wenn eine Vielzahl der von der Signalempfangseinrichtung (43) empfangenen Signale durch Reflexionen der von der Signalausgabeeinrichtung (39) in ei nen vorgewählten Winkelbereich der vorgegebenen Objekter fassungszone ausgegebenen Signale erzeugt worden sind, und wenn die von der Entfernungsermittlungseinrichtung auf der Basis der Vielzahl der empfangenen Signale ermittelten Ent fernungen vorgegebene Werte anzeigen.

9. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Objekttyp-Ermittlungseinrichtung das be treffende Objekt als in der Luft schwebende Teilchen iden tifiziert, wenn die von der Entfernungsermittlungseinrich tung unter Zugrundelegung der Vielzahl der empfangenen Si gnale ermittelten Entfernungen im wesentlichen den gleichen Wert aufweisen.

10. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Entfernungsermittlungseinrichtung dann die zweitkürzeste Entfernung unter den ermittelten Entfer nungen als diejenige Entfernung liefert, die den Abstand zu einem zweiten Objekt repräsentiert, das sich von den in der Luft schwebenden Teilchen unterscheidet, wenn die Objekt typ-Ermittlungseinrichtung das Objekt als die in der Luft schwebenden Teilchen identifiziert.

11. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß dann, wenn durch die Vielzahl der Reflexionen des einen der von der Signalausgabeeinrichtung (39) ausgege benen Signale keine Signale erzeugt werden, die Objekttyp- Ermittlungseinrichtung das Objekt als die in der Luft schwebenden Teilchen identifiziert, wenn die kürzeste Ent fernung unter den ermittelten Entfernungen innerhalb eines Referenzentfernungsbereichs liegt, der unter Zugrundelegung einer Zeitdauer ermittelt wird, die eines der von der Si gnalausgabeeinrichtung gelieferten Signale dazu benötigt, um von einem der in der vorgegebenen Objekterfassungszone in der Luft schwebenden Teilchen reflektiert und von der Signalempfangseinrichtung (43) empfangen zu werden, nachdem das eine der Signale ausgegeben worden ist.

12. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Signalausgabeeinrichtung (39) die Signale über die vorgegebene Objekterfassungszone in Entfernungs- Meßzyklen ausgibt, wobei die Objekttyp-Ermittlungseinrich tung das Objekt als die in der Luft schwebenden Teilchen identifiziert, wenn die kürzeste Entfernung unter den er mittelten Entfernungen über eine vorgegebene Anzahl der Entfernungs-Meßzyklen innerhalb des Referenzentfernungsbe reichs liegt.