DE19644565A1 - Sich bewegende Objekte, feststellende Überwachungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Sich bewegende Objekte, feststellende Überwachungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

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DE19644565A1
DE19644565A1 DE19644565A DE19644565A DE19644565A1 DE 19644565 A1 DE19644565 A1 DE 19644565A1 DE 19644565 A DE19644565 A DE 19644565A DE 19644565 A DE19644565 A DE 19644565A DE 19644565 A1 DE19644565 A1 DE 19644565A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsschaltung, bei der sich das in einem längeren Zeitraum sich nicht ändernde Um­ feld ausgeblendet wird. Hierzu wird das zu überwachende Ob­ jekt mit mindestens zwei Strahlungsquellen abwechselnd ange­ peilt und die reflektierte Strahlung einem Empfänger zuge­ führt. Die Sendeleistung der beiden Strahlungsquellen wird nun derart ausgeregelt, daß die abwechselnd durch den Emp­ fänger empfangene reflektierte Strahlung etwa gleich ist, so daß der Empfänger bei sich nicht änderndem Umfeld aufgrund der von den beiden Sendern abgeführten Strahlung im wesent­ lichen gleich große Empfangssignale abgibt. Die Regelung ist dabei derart langsam, daß vergleichsweise schnelle Änderun­ gen des Objekts als Differenz in den empfangenen Strahlungen erkannt werden. Das Prinzip einer derartigen Überwachungs­ schaltung läßt sich aus der DE-OS 44 03 221 entnehmen. Auf­ gabe der Erfindung ist es, eine derartige Überwachungsschal­ tung für geeignete Überwachungsaufgaben in Verbindung mit einem Kraftfahrzeug einzusetzen und die Überwachungsschal­ tung für derartige Aufgaben optimal anzupassen.
Die Erfindung geht daher aus von einer Überwachungsschaltung der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gat­ tung und löst die Aufgabe durch die sich aus dem kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, den Strahlen­ gang der Strahlung an die zu überwachenden Objekte anzupas­ sen. Dabei kann die Strahlung in einem schmalen Winkel abge­ strahlt werden, wenn z. B. kleine Objekte zu überwachen sind oder sie kann auch in einem weiten Winkel abgestrahlt wer­ den, wenn ein größerer Raum zu überwachen ist. Um die An­ passung der Strahlungskeule mit preiswerten und effektiven Mitteln sicherzustellen, werden gemäß dem kennzeichnenden Teil nach Anspruch 2 eine Reihe von Bauelementen vorgeschla­ gen, die wahlweise einsetzbar sind.
Die Ausformung der Strahlungskeule und auch die Größe der reflektierten Strahlungsleistung hängen stark von der ge­ wählten Art der Strahlung ab. Hierzu werden in Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 eine Reihe von Sendern emp­ fohlen, welche mit unterschiedlicher Strahlung arbeiten.
Um die Kosten für das Koppelelement zu senken, welches sehr stark die Form der Strahlungskeule und auch die Bündelung der empfangenen Strahlung bestimmt, wird in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 4 emp­ fohlen.
Für die Arbeitsweise der Erfindung ist es weiterhin wichtig, ob hinsichtlich der Tiefe des Raumes ein großer oder ein enger Bereich gewählt werden soll. Um hier eine Variations­ möglichkeit zu haben, schlägt die Erfindung die Merkmals­ kombination nach Anspruch 5 vor. Es ist somit möglich, so­ wohl innerhalb eines tiefen Raums als auch nur innerhalb eines flachen vorhangartigen Raums die Bewegung eines Objek­ tes zu überwachen.
Als Problem hat sich immer wieder herausgestellt, daß beim Überholen oder Ausweichen eines Hindernisses der Fahrer ei­ nes Fahrzeugs ein im toten Winkel seines Rückspiegels bzw. seines Seitenspiegels befindliches Fahrzeug nicht erkennt, welches ihn gerade zu überholen versucht. Um hier Abhilfe zu schaffen, schlägt die Erfindung in Weiterbildung die Merk­ malskombination nach Anspruch 6 vor. Es wird also durch die Überwachungsschaltung ein Alarmsignal gegeben, wenn inner­ halb des toten Winkels sich ein Objekt bewegt. Die Überwa­ chung kann durch die Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers oder aber auch durch einen entsprechenden Lenkradausschlag eingeschaltet werden. In der Regel wird es genügen, nach einer gewissen Zeit die Überwachung abzuschalten, was nach einem vorgegebenen Zeitraum selbsttätig geschehen kann. Ein wichtiges Objekt zur Überwachung innerhalb eines Fahrzeugs ist auch der Fahrzeugsitz, insbesondere der Sitz des Beifah­ rers. Zum einen wird gewünscht, daß der Airbag nicht aus­ löst, wenn der Kopf des Fahrers oder Beifahrers dem Airbag zu nahe ist, da durch die explosionsartige Ausdehnung des Airbags es zu tödlichen Verletzungen kommen kann, wenn der von dem Airbag erfaßte Kopf zurückgeschleudert wird. Ent­ sprechendes gilt für Kindersitze, in welchen Kleinkinder entgegen der Fahrtrichtung gehalten werden. Diese Sitze kön­ nen durch den Airbag durch den Fahrgastraum geschleudert werden. Befindet sich andererseits ein Fahrgast im Beifah­ rersitz, so soll sichergestellt werden, daß der Airbag im Gefahrenfall auslöst. Hier läßt sich also die (stets gegebe­ ne geringfügige) Bewegung des Fahrgastes als Merkmal dafür ausgewerten, daß der Airbag auslösen soll. Etwas anderes ist es, wenn auf dem Beifahrersitz nur ein bewegungsloser Gegen­ stand deponiert ist. In diesem Fall soll keine Auslösung des Airbag erfolgen. Die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung ist zur Darstellung der benötigten Signale hervorragend ge­ eignet. Dabei können zum einen mehrere Überwachungsschaltun­ gen vorgesehen werden. Es kann aber auch die gleiche Überwa­ chungsschaltung abwechselnd beide Sitzbereiche überwachen, was mit Hilfe der Änderung der Strahlungsfrequenz oder der Änderung des Koppelelements der Strahlungsleistung oder des Laufzeitbereiches geschehen kann bzw. einer geeigneten Kom­ bination dieser Parameter. Nach dem gleichen Konzept kann zusätzlich auch noch der Innenraum des Fahrzeugs überwacht werden. Vielfach wird es sich aber auch empfehlen, eine ge­ sonderte Überwachungsschaltung zur Überwachung des Fahrga­ stinnenraums zu wählen. Bei Überwachung des Fahrgastinnen­ raums ist zu beachten, daß die Strahlungskeule einen relativ breiten Strahlungswinkel haben soll, während bei der Überwa­ chung des Fahrzeugsitzes die Strahlungskeule einen relativ engen Strahlungswinkel besitzen kann. Die Überwachungsschal­ tung kann aber nicht nur den Fahrgastinnenraum, sondern auch den gesamten oder einen Teil des das Fahrzeug umgebenden Außenraum überwachen, um hier den Zutritt von Personen zu dem Fahrzeug zu melden. Eine Meldung kann dabei beispiels­ weise über einen selbsttätig eingeschalteten Sender, bei­ spielsweise das Autotelefon, geschehen.
Selbstverständlich läßt sich aber auch den Totwinkel des Fahrzeugs überwachende Überwachungsschaltung gleichzeitig für die Überwachung des das Fahrzeug umgebenden Außenraums ausnutzen.
Eine andere Möglichkeit für die Verwendung der erfindungs­ gemäßen Überwachungsschaltung besteht in der Überwachung eines vorausfahrenden Fahrzeuges. Dabei kann der vorhang­ artige Überwachungsbereich durch Änderung der Sendefrequenz oder der Laufzeit in Abhängigkeit von der eigenen Fahrge­ schwindigkeit nach entfernteren Fahrzeugen hin ausgedehnt oder verschoben werden. Andererseits ist die erfindungsgemä­ ße Überwachungsanlage aber auch zur Überwachung feststehen­ der Gegenstände und Hindernisse als Parkhilfe hervorragend geeignet. Dabei besteht ein besonderer Vorteil dieser Über­ wachungsanlage darin, daß keine Relativbewegung zu dem sich bewegenden Fahrzeug durchführende Fahrzeugteile wie Anhän­ gerkupplung, Stoßstange oder ähnliches durch die Über­ wachungsschaltung ausgeblendet werden, so daß nur die tat­ sächlich relativ beweglichen Gegenstände gemeldet werden.
Andere zur Überwachung durch die erfindungsgemäße Überwa­ chungsschaltung geeignete Objekte bestehen insbesondere in beweglichen Teilen des Fahrzeugs, deren Bewegung zur Vermei­ dung von Gefahren unter Umständen unterbrochen werden soll. Hierbei ist an automatisch schließende Türen oder Fenster zu denken. Der Überwachungsbereich sollte hierbei eine geringe Tiefe haben, um die Bewegung der Personen im Fahrzeug (Auto­ bus) ohne Meldung zu lassen, während die Bewegung einer Hand im Schließbereich des Fensters oder der Tür zu einem sofor­ tigen Abschalten der Bewegung führen sollte.
Vielfach ist es erwünscht, mehrere der erfindungsgemäßen Überwachungsanlagen zu einem Überwachungssystem zusammen­ zuschalten. Hierbei empfiehlt sich die Merkmalskombination nach Anspruch 11. Bei der Verwendung unterschiedlicher, durch Filter trennbarer Frequenzen können mehrere Überwa­ chungsschaltungen gleichzeitig arbeiten. Verwenden aber die Überwachungsschaltungen die gleiche Sendefrequenz, so emp­ fiehlt sich, diese entsprechend der Merkmalskombination nach Anspruch 12 im Zeitmultiplex zu betreiben. Hieraus ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß wichtige Baugruppen der Überwachungsschaltungen nur einmal benötigt werden, wie bei­ spielsweise Koppelelement und/oder Empfänger und/oder Regel­ einrichtung und/oder Auswerteeinrichtung.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung nicht nur als Regensensor anzuwenden, sondern darüber hinaus (gleichzeitig) auch zur Abstandswar­ nung zu anderen Fahrzeugen zu verwenden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 eine Ausgestaltung der Überwachungsschaltung ohne sich bewegendes Objekt und
Fig. 2 die Überwachungsschaltung nach Fig. 1 mit einem sich bewegenden Objekt.
Fig. 1 zeigt zwei steuerbare Sendeverstärker 1 und 2, die ihre Sendeleistung an die Sendeleuchtdioden 3 und 4 abgeben. Die von den Leuchtdioden 3, 4 gesendete Strahlung wird durch die Sendekoppelelemente 5 und 6 gebündelt und in den umge­ benden Luftraum abgestrahlt. In einem nicht dargestellten fernerliegenden Raum wird durch nicht gezeigte Objekte bzw. den Luftraum selbst die in den Sendekegeln 7, 8 abgestrahlte Strahlung in einem Empfangskegel 9 zu einem geringen Teil zurückgeführt, in dem Empfangskoppelelement 10 gebündelt und dann in der Empfangsdiode 11 in eine entsprechende elektri­ sche Spannung umgewandelt. Diese Spannung wird über einen Empfangsverstärker 12 einem Synchrondemodulator 13 zu­ geführt. Für die erfindungsgemäße Arbeitsweise der Überwa­ chungsschaltung ist es nun wichtig, daß die Senderverstärker 1, 2 abwechselnd senden, so daß zeitversetzt die Sendekegel 7, 8 abwechselnd ausgestrahlt werden. In Abhängigkeit von den durch die beiden Sendekegel unterschiedlich getroffenen re­ flektierenden Gegenstände hat der zugehörige Empfangskegel 9 also jeweils eine unterschiedliche Stärke. Eine nicht dar­ gestellte Regelschaltung regelt in Abhängigkeit von der ge­ messenen Empfangsleistung über die beiden durch Pfeile 13, 14 dargestellten Eingänge, die Verstärker 1 und 2 derart nach, daß die aus den Sendekegeln resultierenden Empfangskegel sich annähern, so daß die abwechselnden Empfangssignale sich ebenfalls angleichen. Diese Regelung geschieht vergleichs­ weise langsam, so daß sehr langsam geschehende Änderungen der reflektierenden Objekte zu keiner Differenz der entspre­ chenden Ausgangssignale des Empfangsverstärkers 10 führen.
Wohl aber resultiert eine vergleichsweise schnelle Bewegung eines Objekts in einer hinreichend großen Differenz der zu­ geordneten Empfangssignale.
Die Auswertung der Ausgangsspannung der Empfangsdiode 11 geschieht dadurch, daß in dem Synchrondemodulator 13 jedem der beiden Sendeleuchtdioden 3, 4 ein eigener Speicher 16, 17 zugeordnet ist, wobei die Speicher abwechselnd geladen wer­ den. Liegt die Stärke des reflektierten Empfangskegels 9 unterhalb einer vorgegebenen Schwelle, so wird das an den Speichern 16, 17 liegende Spannungssignal in dem Schwellwert­ detektor 18 unterdrückt. Sind die abwechselnd eintreffenden Empfangskegel 9 hinreichend groß, so werden die an den Spei­ chern 16, 17 anliegenden Spannungswerte zu einem Komparator 19 übertragen. Dieser gibt nur dann ein Signal ab, wenn die beiden an seinen Eingängen liegenden Signale hinreichend unterschiedlich sind, was mit der Auslösung eines Alarms gleichzusetzen ist.
Die Darstellung in Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die Sendekegel 7, 8 auf ein Objekt 20 auftreffen, so daß bezogen auf das Objekt zwei unter­ schiedliche Reflexionskegel 21 entstehen, von denen nur der Reflexionskegel des Sendekegels 7 dargestellt ist. Der zu beiden Sendekegeln gehörende Empfangskegel, der dem Refle­ xionskegel überlagert ist, stellt eine Form eines Hinter­ grundgeräusches dar, die zu keiner Auslösung in dem Kompara­ tor 19 führt.
Die Arbeitsweise der Überwachungsschaltung läßt sich daher zusammenfassend wie folgt beschreiben:
Zuerst betrachtet man Fig. 1. Auf dieser ist der Strahlen­ gang zweier Sendeleuchtdioden und einer Empfangsdiode ohne Objekt im Strahlengang abgebildet. Die beiden Sendedioden werden alternierend, mit einem Taktverhältnis von 1 : 1 mit einer Frequenz von 20 kHz angesteuert.
Es sind zwei Zustände zu betrachten. Zustand 1:
Sendezweig 1 sendet einen Lichtkegel bestimmter Intensität wie gezeichnet in den "freien" Raum. Der ausgesendete Strahl wird nur schwach reflektiert und tritt mit geringer Leistung wieder in das Empfangselement 11 ein. Der Synchrondemodula­ tor 13 "speichert" gleichzeitig das aufgearbeitete Empfangs­ signal im Speicherelement 16. Während der gesamten Zeit ist der Sendezweig 2 aus.
Zustand 2:
Der Sendezweig 1 ist aus und Sendezweig 2 sendet, ansonsten sind die Verhältnisse wie bei Situation 1. Der Synchrondemo­ dulator speichert jetzt das Empfangssignal in Speicherele­ ment 17.
Dabei gilt generell:
Der Schwellwertdetektor 18 ist so konzipiert, daß er erst das Signal weiterleitet, wenn ein bestimmter Pegel über­ schritten ist. Prinzipiell kann auch auf den Schwellwertde­ tektor verzichtet werden.
Der nachfolgend geschaltete Komparator 19 vergleicht die beiden Speicherinhalte aus Speicherelement 16 und 17. Sind die Inhalte nicht in einem bestimmten Verhältnis zueinander, wird ein Ausgangssignal erzeugt.
Weichen die Speicherinhalte, also die empfangenen Signale voneinander ab, so regelt nun eine relativ langsame Regel­ stufe (1-2 Hz) die Differenz nach. Die Regelung erfolgt, indem die Sendeleistung bei dem schwächer empfangenen Sende­ zweig erhöht wird und gleichzeitig bei dem stärker empfange­ nen Sendezweig gesenkt wird, bis der Ausgleich wieder her­ gestellt ist. Dies verdeutlicht, daß das Ausgangssignal des Komparators abhängig von der Abweichung der Speicherelemente ist und so lange ansteht wie die Regelstufe braucht, um wie­ der gleiche Verhältnisse zu schaffen.
Befindet sich nun ein Objekt im Strahlengang der Sendedioden 3, 4 (siehe Fig. 2) oder bewegt es sich hinein, so wird ein Teil der ausgesendeten Strahlung reflektiert und gelangt auf die Empfangsfläche des nachgeschalteten Empfängers. Bei Ein­ tritt oder bei der geringsten Bewegung des Objekts im Strah­ lengang registriert die Auswerteelektronik eine Änderung der Strahlverhältnisse und gibt ein Signal aus.
Betrachtet man jeden einzelnen Speicher für sich, kann man als weitere Information die Richtung und die Symmetrie des Objektes erhalten.
Zur besseren Detektion des Objektes ist es hilfreich, Leuchtdioden mit unterschiedlicher Wellenlänge zu verwenden, da manche Stoffe bestimmte Wellenlängen besser bzw. schlech­ ter reflektieren.

Claims (12)

1. Überwachungsschaltung mit mindestens zwei abwechselnd sendenden Strahlungsquellen (3, 4), mit mindestens einem reflektierte Strahlung (9, 21) empfangenden Empfänger (11) mit einer Auswerteeinrichtung (13, 16, 17, 18, 19), welche die Differenz der empfangenen Signale (16, 17) mißt und ein von der gemessenen Differenz abhängiges Steuersignal abgibt und mit einer Regeleinrichtung (15, 16), welche mit einer vergleichsweise großen Zeit­ konstante die Sendeleistungen (14, 15) der Strahlungs­ quellen (3, 4) in Richtung aufgleich große Empfangssi­ gnale beim Empfänger (11) verschiebt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Koppelelement (5, 6, 10) vorgesehen ist, welches die in den umgebenden Luftraum übertragene Strahlung der Strahlungsquellen (3, 4) und/oder von dem umgebenden Luftraum zum Empfänger (11) übertragene Re­ flexionsstrahlung (21) im Sinne eines optimalen Empfangs der Reflexionsstrahlung (21) eines zu überwachenden Ge­ genstandes (20) anpaßt.
2. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Koppelelement (5, 6, 10) eine Fresnel-Linse, ein optisches Gitter, eine holographische Folie oder eine optische Linse ist.
3. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (3, 4) Ultraschall, elek­ tromagnetische Wellen, Infrarotstrahlung, Laserstrah­ lung, Lichtstrahlung oder Radarstrahlung senden.
4. Überwachungsschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelele­ mente (4, 5, 10) durch eine einstückige Baueinheit ge­ bildet sind.
5. Überwachungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierte Strahlung (21) nur innerhalb eines bestimmten Laufzeitbereichs bewertet wird.
6. Überwachungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zu überwachende Gegen­ stand (20), der in einem toten Winkel des Seiten- und/oder Rückspiegels eines Kraftfahrzeugs liegende Raum ist und die Einschaltung der Überwachungsschaltung be­ vorzugt mit der Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers bzw. des Lenkrades gekoppelt ist.
7. Überwachungsschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu überwa­ chende Gegenstand (20) ein Fahrzeugsitz ist und vorzugs­ weise ein dem Armaturenbrett naher oder der Rückenlehne naher Bereich des Sitzes überwacht wird.
8. Überwachungsschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu überwa­ chende Gegenstand der Innenraum eines Fahrzeugs und/oder zumindest ein Teil des das Fahrzeug umgebenden Außen­ raums ist.
9. Überwachungsschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu überwa­ chende Gegenstand (20) ein sich bewegender Gegenstand wie ein vorausfahrendes Fahrzeug oder ein feststehender Gegenstand wie ein Hindernis in Fahrzeugnähe ist.
10. Überwachungsschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu überwa­ chende Gegenstand (20) ein bewegbares Fahrzeugteil wie Fensterscheibe oder Fahrzeugtür ist.
11. Überwachungssystem mit Überwachungsschaltungen nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Überwachungsschaltungen parallel arbeiten, deren Sender mit Sendedioden senden, die für jede Überwa­ chungsschaltung eine andere Strahlungsfrequenz aufwei­ sen.
12. Überwachungssystem mit Überwachungsschaltungen nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltungen zeitlich versetzt arbeiten und vorzugsweise Koppelelement (5, 6, 10) und/oder Empfän­ ger (11) und/oder Regeleinrichtung und/oder Auswerteein­ richtung (13, 16, 17, 18, 19) gemeinsam nutzen.
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Cited By (13)

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