DE19931014A1 - Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Abstandssensorik für ein KraftfahrzeugInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug, die mindestens den gesamten seitlichen Bereich eines Kraftfahrzeuges erfaßt, mit einem Laserscanner (6), der in einem Spiegelgelenk (4), im Außenspiegel (1) selbst oder im Spiegelgehäuse (2) angeordnet ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug.
Aufgrund der zunehmenden Verkehrsdichte wurden verstärkt Versuche unternommen,
Fahrer-Assistenz-Systeme zu schaffen, die den Kraftfahrzeugführer während der Fahrt
entlasten. Beispiele für solche Fahrer-Assistenz-Systeme sind ADR-Systeme, Systeme zur
Erkennung von Objekten im "Toten Winkel" eines Kraftfahrzeuges, Precrash-Systeme oder
Fahrspurwechsel-Assistenzsysteme.
Aus der DE 28 39 848 ist eine Radarsensorik zur Überwachung des seitlichen und
rückwärtigen Bereiches eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei mindestens ein
Antennenreflektor im Spiegelgehäuse im Bereich zwischen dem Spiegelglas und der
Öffnung des Spiegelgehäuses angeordnet ist. Der Antennenreflektor ist aus einem
lichtdurchlässigen Material hergestellt, um das vom Spiegelglas des Außenrückspiegels
reflektierte Bild hindurchzulassen. Durch den Wegfall eines gesonderten Antennenreflektors
wird das optische Erscheinungsbild der Fahrzeugkarosserie nicht gestört. Aufgrund der Form
der möglichen Abstrahlcharakteristik ist die bekannte Radarsensorik jedoch nur bedingt
verwendbar als Bestandteil einer Fahrspurwechsel-Assistenz-Einrichtung oder eines
Precrash-Systems.
Aus der DE 28 39 849 ist ein Außenrückspiegel für Kraftfahrzeuge mit einem am vorderen
Teil der Fahrzeugkarosserie befestigbaren hohlen Spiegelfuß, einem Spiegelgehäuse mit
einem in Fahrtrichtung weisenden vorderen Endabschnitt und einem entgegen der
Fahrtrichtung weisenden vorderen Endabschnitt und einem entgegen der Fahrtrichtung
weisenden hinteren Endabschnitt, sowie mit einem im Innern des Spiegelgehäuses im
Bereich des hinteren Endabschnittes schwenkbar gelagerten Spiegelglases bekannt, wobei
innerhalb des Spiegelgehäuses im Bereich seines vorderen Endabschnittes eine durch eine
Haube nach vorn abgedeckte Radaranlage angeordnet ist, wobei sowohl am linken vorderen
Kotflügel als auch am rechten vorderen Kotflügel des Kraftfahrzeuges in gleichem Abstand
von der Fahrzeuglängsachse und in gleicher Höhe gegenüberliegend jeweils ein
Außenrückspiegel mit einer Radaranlage befestigt ist. Dadurch werden keine gesonderten
Aufnahmeräume für die Radaranlagen und Anbringungsorte für die zugehörigen
Antennenreflektoren am Kraftfahrzeug benötigt, die das Erscheinungsbild der
Fahrzeugkarosserie stören würden und gegenüber Beschädigungen besonders anfällig
wären. Durch die bekannte Radaranlage läßt sich der vordere Verkehrsraum relativ gut
erfassen.
Aus der EPO 0 381 016 A1 ist ein Außenspiegel für ein Kraftfahrzeug mit einem
Spiegelgehäuse bekannt, in welchem ein Rückspiegel gehalten und mittels eines Fußes am
Fahrzeug befestigbar ist, wobei am Spiegelgehäuse ein Sendeempfänger für
elektromagnetisch bestimmte Frequenz, dessen Antenne gegen Fahrtrichtung des
Kraftfahrzeuges gerichtet ist, befestigbar ist, welchem eine Auswerteschaltung mit optischer
und/oder akustischer Anzeigevorrichtung nachgeschaltet ist. Die Abstandssensorik gestattet
eine Erfassung von Fahrzeugen, die sich schräg hinter dem Fahrzeug des Fahrers unter
Einschluß des toten Winkels befinden, wobei die Größe der Doppler-Verschiebung der
Empfangssignalfrequenz relativ zur Sendesignalfrequenz zur Diskriminierung der
Relativgeschwindigkeit des vom Sendeempfänger erfaßten Fahrzeuges zum Fahrzeug des
Fahrers herangezogen werden kann. Die optische Anzeigevorrichtung kann dabei im nach
vorne gerichteten Blickwinkel des Fahrers vorgesehen sein, und eine gegebenenfalls
zusätzliche akustische Anzeigevorrichtung in Form eines Summers kann im Innern des
Fahrzeugs angeordnet und geeignet sein, den Fahrer beispielsweise vor einem
Fahrbahnwechsel zu warnen.
Die vom Sendeempfänger abgegebene Strahlung kann im Radarbereich, im Ultrarotbereich
liegen. Alternativ kommt auch ein Ultraschall-Sendeempfänger in Betracht.
Zweckmäßig ist der Sendeempfänger in einem gegen die Fahrtrichtung offenen Ansatz
beherbergt, der an einen fußfernen Teil des Spiegelgehäuses angeformt ist. Die
Auswerteschaltung, die mit den zugehörigen elektronischen Bauteilen auf einem Chip
aufgebaut ist, kann zweckmäßig in einem hohlen Teil des Spiegelfußes untergebracht sein,
so daß sie keinerlei zusätzlichen Raum beansprucht und vor Witterungseinflüssen geschützt
ist.
Alle diese bekannten Vorrichtungen sind daher nicht geeignet, den vollständigen seitlichen
Bereich des Kraftfahrzeuges zu erfassen.
Für Anwendungsfälle, in denen der seitliche Bereich erfaßt werden muß bzw. in Systemen,
in denen die Abstandssensorik universell Daten für unterschiedliche Assistenz-Systeme
liefern soll, werden eine Vielzahl von Abstandssensoren um das Kraftfahrzeug herum
angeordnet. Dabei werden die einzelnen Abstandssensoren entsprechend ihrer Position mit
unterschiedlichen Reichweiten und/oder Auflösungen ausgebildet. Nachteilig an diesen
Abstandssensoriken ist, daß die um das Kraftfahrzeug herum angeordneten Sensoren an
der Karosserie oder Zierleisten angeordnet werden müssen, was entsprechende
mechanische Vorhaltungen notwendig macht. Zum anderen sind die Sensoren somit an
Stellen angeordnet, wo diese sehr leicht durch Unfall oder Vandalismus beschädigt werden
können.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Abstandssensorik zu
schaffen, die mindestens nahezu den gesamten seitlichen Bereich eines Kraftfahrzeuges
erfaßt, ohne den ästhetischen Gesamteindruck des Kraftfahrzeuges zu stören.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale der Patentansprüche
1, 6 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Durch die Ausbildung des Abstandssensors als Laserscanner, der in einem Drehgelenk,
einem Längs- oder Querträger des Spiegelgehäuses oder im Spiegelgehäuse selbst
angeordnet ist, läßt sich mit einem einzigen Sensor der gesamte seitliche Bereich des
Kraftfahrzeuges erfassen. Bei der Anordnung im Spiegelgelenk ergibt sich darüber hinaus
der Vorteil, daß der Laserscanner mechanisch geschützt in vorhandenen Bauraum integriert
und optisch verdeckt wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß der Laserscanner durch eine
Verstellung des Außenspiegels in seiner Position nicht verändert wird und somit stets in
einer definierten Lage sich befindet.
Bei einer Anordnung im oder am Längsträger des Gehäuses ist der Laserscanner maximal
von der Karosserie des Kraftfahrzeuges entfernt, wodurch der erfaßbare Scanbereich
maximiert wird.
Bei einer Anordnung im Spiegelgehäuse ist insbesondere der Vorteil, daß der Laserscanner
optisch überhaupt nicht mehr wahrnehmbar ist und somit den ästhetischen Gesamteindruck
nicht negativ beeinflußt.
Um den Laserstrahl des Laserscanners sowenig wie möglich zu beeinflussen, ist der
Laserscanner vorzugsweise derart im Spiegelgelenk angeordnet, daß die Scanebene, also
die vom Laserstrahl überstrichene Ebene, sich oberhalb oder unterhalb des
Spiegelgehäuses befindet.
Hierzu kann der Laserscanner entsprechend aus dem Spiegelgelenk im Bereich des
Lichtaustritts herausragen, oder aber das Gelenk überragt entsprechend das Gehäuse und
ist mindestens im Bereich des Lichtaustritts für die Wellenlänge des Lasers lichtdurchlässig.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Scanebene derart ausgerichtet, daß
die Motorhaube überstrichen wird. Dies ermöglicht erfaßbare Scanbereiche zwischen
200-240°, so daß fast der gesamte vordere Verkehrsraum miterfaßt wird. Wird eine derartige
Abstandssensorik in beiden Außenspiegeln integriert, so wird neben den beiden seitlichen
Bereichen der gesamte vordere Verkehrsraum überwacht. Durch die dezentrale Position der
Laserscanner können so neben dem unmittelbar vorausfahrenden Kraftfahrzeug auch davor
befindliche Kraftfahrzeuge miterfaßt werden.
Da der eigentliche Laserscanner bereits oft in einem stabilen Gehäuse angeordnet ist, kann
der Laserscanner selbst als Spiegelgelenk oder Teil der Befestigung verwendet werden.
Gegebenenfalls benötigte elektrische Zuleitungen für elektrische Komponenten im
Außenspiegel können dabei sehr einfach über die vorhandenen Kabelführungen im
Laserscanner vom Kraftfahrzeuginnenraum in den Außenspiegel geführt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, sowohl im bzw. am linken
als auch im oder am rechten Außenspiegel des Kraftfahrzeuges einen Laserscanner
vorzusehen. Dies hat den Vorteil, daß auch Objekte vor dem Fahrzeug, die teilweise durch
andere Objekte vor dem Fahrzeug verdeckt werden, mit hoher Wahrscheinlichkeit detektiert
werden, das heißt, daß nicht nur der "direkte Vordermann" erkannt wird.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß die Abstrahlwinkel der Laserscanner im rechten und
linken Außenspiegel zumindest im Scanbereich vor dem Kraftfahrzeug in Bezug zur
Fahrbahn unterschiedlich sind. Dadurch ist es möglich, die Erkennungssicherheit von
Objekten bei durch Beschleunigung bzw. Bremsung des Kraftfahrzeuges auftretenden
Nickbewegungen zu verbessern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Die Figur zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivdarstellung eines Außenspiegels mit integriertem
Laserscanner im Spiegelgelenk,
Fig. 2 eine Perspektivdarstellung eines Außenspiegels mit integriertem
Laserscanner in einem Längsträger des Außenspiegels und
Fig. 3 eine Darstellung eines Fahrzeuges mit zwei Laserscannern.
Der Außenspiegel 1 umfaßt ein Spiegelgehäuse 2, ein Spiegelglas 3 und ein Spiegelgelenk
4. Das Spiegelgelenk 4 ist entweder direkt oder über ein weiteres nicht dargestelltes
Befestigungsmittel an der Karosserie 5 eines Kraftfahrzeuges, insbesondere der A-Säule
angeordnet. In dem Spiegelgelenk 4 ist ein Laserscanner 6 angeordnet, dessen Form
vorzugsweise dem Spiegelgelenk 4 angepaßt ist. Das Spiegelgelenk 4 und der darin
integrierte Laserscanner 6 sind von ihren Längsabmessungen größer als die beiden
Längsträger 7, 8 des Spiegelgehäuses 2. In dem das Spiegelgehäuse 2 überragenden
Bereich ist das Spiegelgelenk 4 für die Wellenlänge des Laserscanners 6 aus einem
lichtdurchlässigen Material ausgebildet und der Lichtaustrittsbereich des Laserscanners 6
angeordnet. Dadurch kann der Laserstrahl des Laserscanners 6 eine Scan-Ebene
überstreichen, die nicht durch das Spiegelgehäuse 2 geschnitten wird. Darüber hinaus kann
der beispielsweise zylinderförmig ausgebildete Laserscanner 6 selbst das Spiegelgelenk 4
oder einen Teil davon bilden. Der Laserscanner 6 kann sowohl eine kontinuierliche
360°-Bewegung oder eine pendelnde Schwenkbewegung im interessierenden
Beobachtungssektor durchführen. Bei einer kontinuierlichen 360°-Bewegung gibt es
prinzipiell zwei verschiedene Betriebsmöglichkeiten. Zum einen kann der Laserscanner in
den Winkellagen, wo der Laserstrahl auf das Kraftfahrzeug selbst treffen würde,
abgeschaltet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Laserscanner 6 in diesen
Winkelbereichen zur Innenraumüberwachung des Kraftfahrzeuges zu nutzen. In diesem Fall
wird in den fraglichen Winkelbereichen der Laserscanner 6 mit einer reduzierten
Sendeleistung betrieben. Wird der Lichtaustrittsbereich des Laserscanners 6 derart
bezüglich seiner Höhenlage ausgerichtet, daß die Scanebene die Motorhaube des
Kraftfahrzeuges überstreicht, so kann die Fahrzeugumgebung in einem Winkelbereich von
200-240° vollständig erfaßt werden, so daß dann bei Integration der Abstandssensorik in
beide Außenspiegel der gesamte vordere Verkehrsraum miterfaßt wird. Eine weitere
Möglichkeit besteht darin, den Lichtaustrittsbereich des Laserscanners 6 unterhalb des
Spiegelgehäuses 2 anzuordnen, so daß der Laserscanner 6 für die Fahrzeuginsassen
optisch nicht wahrnehmbar ist. Solange dabei gewährleistet ist, daß die Scanebene oberhalb
der Motorhaube liegt, ergeben sich dadurch keinerlei technische Einschränkungen.
Ansonsten wird nur der gesamte seitliche Bereich des Kraftfahrzeuges erfaßt.
In der Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei der der Laserscanner 6 in
den Längsträger 8 des Spiegelgehäuses 2 integriert ist. Bei dieser Ausführungsform
schneidet ein Teil des Spiegelgehäuses 2 die Scanebene, so daß dieser Bereich für die
Auswertung nicht zur Verfügung steht. Der Vorteil dieser Anordnung ist der sehr
geschlossene Gesamteindruck, da der Laserscanner 6 sich optisch in die Form des
Spiegelgehäuses 2 einpaßt und somit den ästhetischen Gesamteindruck nicht stört. Ein
weiterer Vorteil ist, daß durch den vergrößerten Abstand zur Karosserie der erfaßbare
Winkelbereich im vorderen Verkehrsraum vergrößert wird. Des weiteren ist es somit nicht nur
möglich, ein unmittelbar vorausfahrendes Kraftfahrzeug zu erfassen, sondern auch
mindestens ein davor sich bewegendes Kraftfahrzeug zusätzlich mitzuerfassen.
Ebenso wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist es möglich, den Lichtaustrittsbereich
des Laserscanners 6 über oder unter das Spiegelgehäuse 2 ragen zu lassen.
In einer weiteren nicht dargestellten Variante kann der Laserscanner 6 auch im
Spiegelgehäuse 2 hinter dem Spiegelglas 3 angeordnet werden, so daß der Laserscanner 6
von außen nicht sichtbar ist. Das Spiegelgehäuse 2 ist dann aus einem im
Wellenlängenbereich des Laserscanners 6 lichtdurchlässigen Material ausgebildet und das
Spiegelglas derart beschichtet, daß dieses ebenfalls für diese Wellenlänge durchlässig ist.
Zur Verbesserung des Transmissionsverhaltens wird der Laserscanner 6 vorzugsweise
möglichst nahe am Längsträger 8 angeordnet.
Fig. 3 zeigt ein Fahrzeug 12, bei dem in jedem der beiden Außenspiegel 1 ein Laserscanner
6 integriert ist. Der sich damit vergrößernde Scanbereich, der sich aus dem Scanbereich S1
des im linken Außenspiegel 1a angeordneten Laserscanners 6a und dem Scanbereich S2
des im rechten Außenspiegel 6b angeordneten Laserscanners 6b ergibt, ermöglicht einmal
die Umgebung im weitesten Sinne "rund" um das Fahrzeug zu überwachen, zusätzlich
werden aber auch beim Einsatz für eine Abstandsregelung sicher solche Fahrzeuge 11 bzw.
Objekte vor dem eigenen Fahrzeug 12 delektiert, die von anderen Fahrzeugen 13 bzw.
Objekten teilweise verdeckt werden.
Werden zusätzlich die Abstrahlwinkel der beiden Laserscanner 6a und 6b zumindest im
Scanbereich S3 vor dem eigenen Fahrzeug 12 in Bezug zur Fahrbahn unterschiedlich
gewählt, erhöht sich die Erkennungssicherheit bei Nickbewegungen des eigenen
Fahrzeuges 12.
1
Außenspiegel
2
Spiegelgehäuse
3
Spiegelglas
4
Spiegelgelenk
5
Karosserie
6
Laserscanner
7
Längsträger
8
Längsträger
9
Querträger
10
Querträger
11
Fahrzeug
12
Fahrzeug
13
Fahrzeug
14
Scanbereich
15
Scanbereich
16
Scanbereich
Claims (16)
1. Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug, die mindestens den gesamten seitlichen
Bereich des Kraftfahrzeuges erfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abstandssensorik einen als Laserscanner (6) ausgebildeten Abstandssensor
umfaßt, wobei der Laserscanner (6) in einem Spiegelgelenk (4) eines Außenspiegels
(1) angeordnet ist.
2. Abstandssensorik nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Spiegelgelenk (4) mindestens im Lichtaustrittsbereich des Laserscanners (6) aus
einem für die Wellenlänge des Laserscanners (6) lichtdurchlässigen Material besteht.
3. Abstandssensorik nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Laserscanner (6) derart zum Spiegelgehäuse (2) ausgerichtet ist, daß die Scan-
Ebene des Laserscanners (6) ober- oder unterhalb des Spiegelgehäuses (2) ist.
4. Abstandssensorik nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Scan-Ebene des Laserscanners (6) oberhalb einer Motorhaube des
Kraftfahrzeuges ist.
5. Abstandssensorik nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Laserscanner (6) das Spiegelgelenk (4) oder einen Teil der Spiegelbefestigung
bildet.
6. Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug, die mindestens den gesamten seitlichen
Bereich des Kraftfahrzeuges erfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abstandssensorik einen als Laserscanner (6) ausgebildeten Abstandssensor
umfaßt, wobei der Laserscanner (6) in oder an einem Längsträger (7, 8) oder in oder
an einem Querträger (9, 10) des Spiegelgehäuses angeordnet ist.
7. Abstandssensorik nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Material des Spiegelgehäuses (2) zumindest im Lichtaustrittsbereich des
Laserscanners (6) aus einem für die Wellenlänge des Laserscanners (6)
lichtdurchlässigem Material besteht.
8. Abstandssensorik nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Scan-Ebene des Laserscanners (6) oberhalb oder unterhalb des Spiegelgehäuses
(2) ist.
9. Abstandssensorik nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Scan-Ebene des Laserscanners (6) oberhalb einer Motorhaube des
Kraftfahrzeuges ist.
10. Abstandssensorik nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Laserscanner (6) einen Teil des Spiegelgehäuses (2) bildet.
11. Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug, die mindestens den gesamten Bereich des
Kraftfahrzeuges erfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abstandssensorik einen als Laserscanner (6) ausgebildeten Abstandssensor
umfaßt, wobei der Laserscanner (6) im Hohlraum eines Außenspiegelgehäuses (5)
angeordnet ist und das Spiegelglas (3) und das Außenspiegelgehäuse (2) zumindest
teilweise im Wellenlängenbereich des Laserscanners (6) lichtdurchlässig ausgebildet
sind.
12. Abstandssensorik nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Laserscanner im Bereich des äußeren Längsträgers (8) des
Außenspiegelgehäuses (2) angeordnet ist.
13. Abstandssensorik nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Scan-Ebene des Laserscanners (6) oberhalb oder unterhalb des Spiegelgehäuses
(2) gebildet ist.
14. Abstandssensorik nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Scan-Ebene des Laserscanners (6) oberhalb einer Motorhaube des
Kraftfahrzeuges gebildet ist.
15. Abstandssensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
beide Außenspiegel (1) einen als Laserscanner (6) ausgebildeten Abstandssensor
aufweisen.
16. Abstandssensorik nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abstrahlwinkel der Laserscanner (6) zumindest im Scanbereich vor dem
Kraftfahrzeug in Bezug zur Fahrbahn unterschiedlich sind.
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