DE2064484C3 - Anti-Kollisionssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Anti-Kollisionssystem zum automatischen Bremsen oder Anhalten eines Fahrzeuges, mit einer am Fahrzeug befestigten Sende-Empfangsanlage zur Übertragung eines unmodulierten, ungedämpften elektromagnetischen Signals in Fahrtrichtung des Fahrzeuges sowie zum Empfang von Reflexionen des übertragenen Signals an einem in der Fahrtrichtung befindlichen Hindernis; einem T-förmigen Wellenkoppler und einer nachgeschalteten Erfassungseinrichtung zur Ermittlung eines durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Hindernis hervorgerufenen Dopplersignals: einer Vergleichsschaltung zur Unterscheidung von Entfernungsvergrößerungs- und Annäherungs-Dopplersignalen; einer automatisch auslösende Bremsvorrichtung für das Fahrzeug, die von einem elektrischen Steuergerät bei

ίο dessen Betätigung gesteuert wird und einer auf Annäherungs-Dopplersignale ansprechende Steuerschaltung zur intervallweisen Betätigung des elektrischen Steuergerätes.

Es sind Fahrzeug-Radarsysteme bekannt, die relativ

'5 teuer und außergewöhnlich kompliziert ausgebildet sind, um in mehrfacher Weise nützlich zu sein oder weil sie elektronische oder mechanische Bauteile enthalten, die nur schwierig im Handel oder nur in einer solchen Form erhältlich sind, in der sie nicht einwandfrei verwendet werden können.

Aus der US-PS 28 04 160 ist ein Antikollisions-System für Fahrzeuge bekannt, durch die zwecks Vermeiden eines Zusammenstoßes des Fahrzeuges eine selbständige Verlangsamung des Fahrzeuges oder eine selbsttätige Bremsung hervorgerufen wird. Dabei ist auf dem Fahrzeug ein Sender und Empfänger 10 angeordnet, der zum Ausstrahlen eines stetigen Signals einer elektromagnetischen Welle längs eines Weges des Fahrzeuges sowie zur Aufnahme von Reflexionen dieses Signals von einem Hindernis im Fahrweg dient Weiterhin ist ein Bauelement zur Anzeige und Verarbeitung des Dopplersignals vorhanden und schließlich wird, unabhängig von der Geschwindigkeit und dem Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis, die Bremse

i¹» beeinflußt. Zwischen dem Abstand und der Amplitude des empfangenen Signals besteht eine direkte Beziehung, wobei die Art des Hindernisses, beispielsweise ein kleiner Sportwagen oder ein großer Sattelschlepper, in starkem Maße die Amplitude des Empfangssignals beeinflußt, was zu einem erheblichen Fehler führen kann. Ein anderer Nachteil beruht darauf, daß die Einrichtung nicht zwischen einem Entfernungs-Vergrößerungs-D'opplersignal und einem Annäherungs-Dopplersignal unterscheidet. Es kann auch ein Fehler dadurch entstehen, daß mit der Einrichtung die Fahrzeuggeschwindigkeit über einen Widerstand eines Tachometers bestimmt wird, was bei verminderter Qualität bzw. entsprechendem Preis und längerem Gebrauch sehr ungenau sein kann.

Aus den US-PS 3152 326 und 3176 294 sind Anti-Kollisions-Systeme bekannt, bei denen ein Sender und ein Empfänger auf dem Fahrzeug angeordnet sind, durch die Wellen vom Fahrzeug ausgesandt werden und deren Reflexionen an einem in dem Fahrtweg befindlichen Hindernis wieder empfangen werden. Die Anzeige und Verarbeitung von Dopplersignalen wird bei diesen bekannten Anti-Kollisions-Systemen gleichfalls vorgenommen und abhängig von der Geschwindigkeit und vom Abstand des Fahrzeuges zum Hindernis

bo wird eine Bremsanlage selbstätig beeinflußt. Diese Systeme haben den Nachteil, daß eine modulierte einzige Seitenbandfrequenz verwendet wird, für die ein teuerer Sender erforderlich ist, der nur schwierig im Handel erhältlich ist. Außerdem treten bei diesen

ί^γ> Systemen iniolge eines als Bandpaßfilter ausgebildeten Diskriminators besondere Schwierigkeiten auf, weil diese Filter im Handel nur schwer erhältlich sind und außerdem sehr genau abgestimmt sein müssen, um

bestimmte Frequenzen aufzuweisen, wobei jede Zustandsänderung eine Veränderung der Filtereinsteliung erforderlich macht, was während des Betriebes jedoch kaum möglich ist.

Es ist auch eine Einrichtung bekannt, bei der der Dopplereffekt dazu verwendet wird, die Fahrzeuggeschwindigkeit von einer entfernten, feststehenden Anordnung aus anzuzeigen (US-PS 26 79 865). Es ist auch eine Einrichtung bekannt, (US-PS 29 96 137), bei der längs der Straße ein Führungsstreifen vorgesehen ι ο ist und ein »magnetisches T« verwendet wird. Das magnetische T wird jedoch nicht zur Bestimmung der Dopplerfrequenz verwendet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anti-Kollisionssystem gemäß den US-PS 28 04 160, 31 52 326 und 31 76 294 so auszubilden, daß es sich bei vergleichbarer Zuverlässigkeit in der Erkennung und Begegnung von Kollisionsgefahren durch einen wesentlich geringeren baulichen Aufwand auszeichnet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der T-förmige Wellenkoppler asymmetrisch in der Weise ausgebildet ist, daß dessen beide Ausgänge eine Phasenbeziehung von ungleich 180° besitzen, daß das dem einen Ausgang abgeleitete Dopplersignal über die leitende und nichtleitende Betriebszustände aufweisende Vergleichsschaltung der Steuerschaltung zugeführt wird, daß die Frequenz der von der Steuerschaltung dem Steuergerät zugeführten Leistungsimpulse direkt proportional der Frequenz des an dem einen Ausgang des Wellenkopplers abgeleiteten Dopplersignals ist und w daß von dem anderen Ausgang des Wellenkopplers abgeleitete Dopplersignal einem Steuereingang der Vergleichsschaltung zugeführt wird, derart, daß bei Empfang eines Annäherungs-Dopplersignals die Vergleichsschaltung leitend und bei Empfang eines r> Entfernungsvergrößerungs-Dopplersignals nichtleitend ist.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung kann eine größtmögliche bauliche Vereinfachung des Anti-Kollisionssystems erzielt werden, und zwar wird das Dopplersignal impulsförmig empfangen und die Bremse mit einer der Dopplersignalfrequenz proportionalen Häufigkeit pro Zeiteinheit impulsweise betätigt.

Bei dem erfindungsgemäßen System wird keine große Zahl von Funktionen erfüllt, so daß die Zuverlässigkeit gesteigert und Kosten gespart werden können.

Um vorübergehende Hindernisfrequenzen auszublenden, wie beispielsweise Bäume während eines Wendevorganges, ist eine Vergleichsschaltung mit einer Verzögerungseinrichtung verbunden, die derart ausge- v) bildet ist, daß eine Betätigung des Steuergerätes erst nach Aufsummierung einer bestimmten Anzahl von das Dopplersignal darstellenden Impulsen erfolgt.

Wenn in der Nähe des Gaspedals des Fahrzeuges ein Schalter befestigt ist, durch dessen Betätigung eine v> Übersteuerungsschaltung zur Außerbetriebsetzung der automatisch auslösenden Bremsvorrichtung einschaltbar ist, kann die Bedienungsperson das erfindungsgemäße System außer Betrieb setzen und die Steuerung des Fahrzeuges selbst übernehmen. Die Übersteuerungs- wi schaltung kann als Festkörperbauleil, entsprechend einem mechanischen Klinkenrelais, ausgebildet sein.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiclcs näher beschrieben. Es zeigt . ,

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Anti-Kollisionssystem in Blockschaltbilddarstellung,

Fig. 2 ein in dem System nach Fig. I enthaltenes asymmetrisches »magisches T« in schematischer und vergrößerter perspektivischer Darstellung,

F i g. 3 ein mit dem System nach F i g. 1 ausgestattetes Fahrzeug in schematischer und perspektivischer Teildarstellung,

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel einer in dem System nach F i g. 1 enthaltenen modifizierten Vergleichs-Schaltung in Schaltbilddarstellung,

Fig.5 ein Ausführungsbeispiel einer in dem System nach F i g. 1 enthaltenen Ubersteuerungsschaltung in Schaltbilddarstellung.

Ein Fahrzeug 70 mit einem erfindungsgemäßen Anti-Kollisions-System weist ein üblicherweise fußbetätigtes Bremspedal 51 und ein Beschleunigungspedal 56 auf, die über Glieder 52,55 derart verbunden sind, daß bei einem automatischen Niederdrücken des Bremspedals das Gaspedal automatisch zurückgezogen wird. Ein automatisches Niederdrücken des Bremspedals 51 wird durch ein kraftbetätigtes Bauelement 71 bewirkt, das durch eine Reihe elektrischer Impulse betätigt wird, wobei sich die impulsfrequenz mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert Das Fahrzeug wird vorzugsweise dann verlangsamt, wenn sich der Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis um 45 cm (1,5 Fuß) verringert. Somit würde ein von einem Durchschnittsfahrer mit einer Reaktionszeit von 1,5 Sekunden geführtes Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h (45 mph) bzw. 22 Meter/sec (66 Fuß pro see) 30 Meter (99 Fuß) weit fahren, bevor der Fahrer die Bremse betätigen kann. Die Bremsen werden nach 45 cm betätigt, da die Schaltung verzögerungsfrei arbeitet. Bei einer Geschwindigkeit von 108 km/h betrüge die Reaktionszeit des Fahres 43 Meter, während die Schaltung nach wie vor gewährleistet, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeuges nach 45 cm verlangsamt wird.

Gemäß Fi g. 1 wird eine Energieversorgungseinheit 1 von 12 Volt über das Fahrzeugzündsystem mittels einer Verbindung 2 gespeist. Die Energieversorgungseinrichtung erzeugt die notwendige Vorspannung zur Erregung eines lmpatt-Oszillators 3. Diese Vorspannung wird einer Verbindungsleitung 4 zugeführt. Der Impatt-Oszillator 3 stellt eine Hochfrequenzquelle dar. Die meiste von dieser Hochfrequenzquelle ausgehende Energie wird in eine Sendeantenne 5 über eine elektrische Verbindung 6 eingekoppelt. Die Sendeantenne 5 sowie eine Empfängerantenne 7 sind in dem vorderen Teil des Fahrzeugs angeordnet. Diese Antennen weisen eine hohe Richtwirkung auf, so daß sie Energie in einem verhältnismäßig kleinen Winkelsektor aussenden und auf Energie von diesem ansprechen, und zwar unmittelbar vor dem Fahrzeug. Auf diese Weise werden Hindernisse oder Verkehr in anderen Verkehrsstraßen oder im Bereich außerhalb des Systems nicht erfaßt. Da das System einen Zusammenstoß mit einem Hindernis unmittelbar vor dem Fahrzeug verhindern soll, ist eine solche Unterscheidung notwendig. Jedes Hindernis vor dem Fahrzeug reflektiert die ausgesandte Energie, die an der Empfängerantenne 7 aufgenommen wird. Die aufgenommene Energie wird mittels einer elektrischen Verbindung 8 in eine vier Anschlüsse aufweisende Mikrowelleneinrichtung eingekoppelt, die allgemein als »magisches T« 9 (F i g. 2) bezeichnet wird. Die Ei.'Tgie wird in dem als Η-Arm des »T«'s bezeichneten Teil eingekoppelt. Kin kleiner Teil der durch den Impatt-Oszillator 3 erzeugten Hochfrequenzenergie wird in dem Η-Arm des »magischen T« mittels einer elektrischen Verbindung 10, eines -20db-

Richtkopplcrs Il sowie einer elektrischen Verbindung 12 eingekoppelt. Das »magische T« 9 unterscheidet sich von dem herkömmlichen »T«'s durch eine asymmetrische Ausbildung, wodurch die Hochfrequenzenergie, die sich längs der Seilenarme 13 und 14 des »T«'s fortpflanzt eine besondere gegenseitige Phasenverschiebung aufweist. Bei einem herkömmlichen »magischen T«, d. h. einem symmetrischen »T«. sind die in den Armen 13 und 14 erscheinenden Signale um 180° außer Phase. Eine Erklärung des Verhaltens von Signalen in einem »magischen T« ist ausführlich in der Veröffentlichung »Technique of Microwave Measurements«, Montgomery, Radiation Laboratory Series No. 11, McGraw-Hill 1947, S. 516, gegeben. Das asymmetrische »magische Τ« erzeugt eine Phasenbeziehung zwischen den Signalen in den Seitenarmen 13, 14, welche von 180° verschieden ist. Das Vorzeichen dieser Phasenverschiebung hängt davon ab, ob die Frequenz der aufgenommenen Energie höher oder niedriger ist als die Frequenz der Energie in dem übertragenen Signal. Befindet sich im Weg des Fahrzeuges ein Hindernis, das eine andere Geschwindigkeit als das Fahrzeug hat, dann ist die Frequenz der aufgenommmenen Energie anders als die ausgesandte Frequenz, d. h. es tritt ein Dopplereffekt auf. Wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis positiv ist, d. h. wenn sich der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis verringert, hat die aufgenommene Energie eine höhere Frequenz als die ausgesandte Frequenz. Wenn die Geschwindigkeit des Hindernisses negativ ist, d. h. wenn der Abstand zwischen dem Hindernis und dem Fahrzeug zunimmt, ist die Frequenz der aufgenommenen Energie geringer als die ausgesandte Frequenz. Der erstgenannte Fall wird als Annäherungsdopplereffekt, der letztere als Entfernungsvergrößerungsdopplereffekt bezeichnet. Die Frequenzdifferenz zwischen dem ausgesandten Signal und dem aufgenommenen Signal wird als Dopplerfrequenz bezeichnet und ist direkt proportional der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis.

Aus der vorangehenden Erläuterung ergibt sich, daß in jedem der Seitenarme 13, 14 des »magischen T« 9 zwei Hochfrequenzsignale und eine besondere Phasenbeziehung zwischen der Kombination von Signalen in dem Seitenarm 13 und dem Seitenarm 14 vorliegt. Diese besondere Phasenbeziehung wird in dem folgenden Anzeigevorgang aufrechterhalten.

In den Seitenarmen 13 und 14 sind Mikrowellen-Kristalldetektoren 15, 16 in Form von üblichen quadratischen Detektoren angeordnet Alle Bestandteile der Dedektorausgangsgröße mit Ausnahme eines Bestandteils sind hochfrequent. Der einzige nicht hochfrequente Bestandteil wird durch die verhältnismäßig niedrige Frequenz gebildet welche die Differenz zwischen der übertragenen Frequenz sowie der aufgenommenen Frequenz darstellt Dies wurde vorangehend als Dopplereffekt bezeichnet Die Ausgänge der beiden Detektoren sind mit getrennten Verstärkerkanälen über elektrische Anschlüsse 17,18 verbunden. Die Verstärker 19 und 20 sind in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet Wenn sich unmittelbar vor dem Fahrzeug ein Hindernis mit einer von der Fahrzeuggeschwindigkeit abweichenden Geschwindigkeit befindet liegen an den Leitungen 17,18 Signale niedriger Frequenz, die der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis direkt proportional sind. Zwischen den Signalen herrscht eine besondere, von 0° und 180° abweichende Phasenbeziehung vor. Das Vorzeichen der Phasenbe/.iehung ist entweder positiv oder negativ, je nachdem, ob es sich um einen Entfernungsvergrößerungs- oder einen Annäherungsdopplcreffekt handelt.

■> Anschließend werden die Signale auf der Leitung 17 und 18 Tiefpaßfiltern 21, 22 zugeführt. Diese Filter lassen Signale durch, deren Frequenz nicht einen bestimmten Festwert überschreitet. Dieser Wert ist durch die maximale Dopplerfrequenz bestimmt, der während des

ic Betriebes entgegengewirkt wird. Wenn z. B. die ausgesandte Hochfrequenz 10,5 GHz und die maximale anzuzeigende relative Geschwindigkeit 250 Stundenkilometer (140 m. p. h.) beträgt, hat die maximale Dopplerfrequenz einen Wert von 3500 Hz. Der Zweck dieser

r> Tiefpaßfilter besteht in der Anweisung jeglicher Signale, die nicht durch den Dopplereffekt erzeugt sind, ohne Rücksicht auf deren Ursprung. In diesem Rahmen können sie als Störungssperreinrichtungen betrachtet werden. Der Ausdruck »Störung« wird hier im allgemeinen Sinn verwandt, um auch fehlerhafte elektrische Signale einzuschließen, welche in einem Kraftfahrzeug-Zündsystem, in der elektrischen Energieversorgung und dergleichen erzeugt werden können. Die gefilterten Ausgangsgrößen werden über Leitungen

2ί 25 und 26 an Betriebsverstärker 23,24 abgegeben. Diese stellen übliche Betriebsverstärker mit einer Rückkopplung zur Erzeugung einer Spannungsverstärkung von etwa 200 dar. Die Betriebsverstärker nehmen Vorspannungen ( + 15 Volt und —15 Volt) von der Energieversorgungseinrichtung 1 auf. Für gewisse Bedingungen mit schwachem Signal, — die auftreten, wenn Gegenstände sich in äußersten Bereichen befinden oder das Hindernis eine schlecht reflektierende Oberfläche hat, — sind zwei Verstärkerstufen erforderlich, um das

ji Rechteckwellensignal zu erzeugen, das in der Logikschaltung erforderlich ist, die sich anschließt. Aus diesem Grunde sind die Betriebsverstärker 23, 24 über Leitungen 25, 26 an den Stellen 27, 28 verdoppelt. Um eine Überlastung der Eingänge der Betriebsverstärker 27,28 zu verhindern, sind übliche Spannungsbegrenzerschaltungen 29, 30 vorgesehen. Diese gewährleisten ausreichend Schutz, wenn das angezeigte Signal in seiner Amplitude sehr groß ist was beispielsweise dann der Fall ist, wenn das Hindernis sehr kleinen Abstand vom Fahrzeug hat und/oder wenn es eine sehr stark reflektierende Oberfläche hat Die Ausgangsgröße der beiden Betriebsverstärker 27, 28 ist in allen Fällen ein Rechteckwellensignal, dessen Frequenz gleich derjenigen des Ausgangssignals des Kristalldetektors ist.

so Wichtig ist daß an den Ausgängen der Kristalldetektoren 15,16 und an den Ausgängen der Betriebsverstärker 27, 28 die gleiche besondere Phasenbeziehung herrscht. Die reine Verstärkung der ersten und zweiten Verstärkerstufe ist so gewählt, um sicherzustellen, daß jedes Signal, das die einstellbare Grenzempfindlichkeit der ersten VerstärkerstuFe überschreitet, die zweite Verstärkerstufe sättigt wobei auf diese Weise eine Rechteckwelle erzeugt wird. Signale, welche die Grenzempfindlichkeit der ersten Stufe nicht überschrei-

wi ten, erzeugen keine Ausgangsgröße an der zweiten Stufe.

Die Ausgänge der Verstärker 19,20 werden auf die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutete Logikanordnung 31 gegeben, wobei die Verbindungen über

as Leitungen 32, 33 hergestellt sind. Die Wirkungsweise der Logikanordnungen besteht in einer Verarbeitung der verstärkten und von den Detektoren 15, 16 empfangenen Informationen. Insbesondere besteht die

Wirkungsweise der Logikanordnung in einer Unterscheidung zwischen Entfernungsvergrößerungs- und Annäherungsdopplersignalen, um eine Unterscheidung gegenüber falschen Zielgegenständen herbeizuführen, die relative Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis zu messen und auf der Grundlage dieser Informationen Kommandosignale für den Verlangsamungs-Steuermechanismus zu erzeugen. Die Ausgangsgröße des Betriebsverstärkers 27 wird hiernach als Signalkanal bezeichnet. Diese Rechteckwellen-Ausgangsgröße wird in einer Differenzierschaltung 34 verarbeitet. Die Wirkungsweise der Differenzierschaltung besteht in der Erzeugung eines einzigen positiven Nadelspannungsimpulses mit scharfer Anstiegsflanke für jeden vollständigen Wellenzyklus. Somit tritt in der Leitung 35 die Ausgangsgröße der Differenzierschaltung als ein positiver Nadelspannungsimpuls für jeden vollständigen Dopplerzyklus auf, welcher in dem Kristalldetektor 15 angezeigt wurde. Es kann also angegeben werden, daß die Wiederholungsgeschwindigkeit der Nadelimpulse, welche an dem Ausgang der Differenzierschaltung auftritt, identisch mit der angezeigten Dopplerfrequenz ist. Dieser sich wiederholende Nadelimpuls wird einer abgewandelten Vergleichs-Schaltung 36 (Fig.4) auf der Verbindungsleitung 35 zugeführt. Die Funktion einer üblichen Vergleichs-Schaltung ist an sich bekannt.

Die Funktion einer üblichen Vergleichs-Schaltung besteht darin, daß ein scharfer Nadelimpuls, welcher am Eingang der Schaltung auftritt, einen Rechteckimpuls konstanter Zeitdauer an dem Ausgang hervorruft. Diese Zeitdauer ist direkt proportional dem Kapazitätswert des Kondensators C in der Schaltung. Die verwendete Vergleichsschaltung 36 ist in Fig.4 dargestellt. Ein N PN-Transistor ist in einer Leitung 33 eingebaut. Dieser Transistor leitet nur, wenn an der Basis ein Potential vorliegt, das gegenüber dem Emitter negativ ist, so daß der NPN-Transistor als Schalter wirkt. Wenn der Schalter nicht eingeschaltet ist, ergibt sich unabhängig von Ausgangssignalen, die an dem Eingang der Vergleichsschaltung erscheinen, eine Ausgangsgröße der Vergleichsschaltung. An diesem Punkt wird erfindungsgemäß die besondere Phasenverschiebung verwendet, welche durch die Asymmetrie des modifizierten »magischen T« erzeugt wurde, um zwischen Entfernungs- und Annäherungsdopplereffekt zu unterscheiden. Beim Annäherungsdopplereffekt ist das auf der Leitung 33 erscheinende Rechteckwellensignal negativ, wenn der Nadelimpuls in der Leitung 35 auftritt. Somit tritt für jeden Nadelimpuls, der entsprechend einem vollständigen Dopplerzyklus auftritt, ein Ausgangsimpuls in der Leitung 37 auf, nämlich die Ausgangsgröße der ersten Vergleichs-Schaltung. Wenn jedoch infolge der besonderen, zuvor beschriebenen Phasenbeziehung ein Entfernungsdopplereffekt vorliegt, d.h. wenn sich der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis vergrößert, tritt der Nadelimpuls an dem Eingang der ersten Vergleichs-Schaltung dann auf, wenn das Signal auf der Leitung 33 positiv ist. In diesem Fall leitet der NPN-Transistor nicht, und die Vergleichsschaltung spricht nicht an. Es wird daher eine Unterscheidung zwischen dem Entfernungs-und Annäherungsdopplereffekt erzielt

Die nächste in der Logikschaltung zu erreichende Funktion besteht in der Unterscheidung zwischen echten und falschen Zielgegenständen. Echte Zielgegenstände sind Hindernisse, die zu einem ZusammenstoS führen können. Falsche Zielgegenstände sind beispielsweise Straßenbegrenzungen, Signalmasten, Verkehrsteilnehmer in benachbarten Straßen, welche in einer Kurve im Blickfeld erscheinen, und dergleichen. Alle vorangehenden falschen Zielgegenstände erzeugen Dopplersignale. Die meisten falschen Zielgegenstände befinden sich nur kurz, d. h. über eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Dopplerzyklen in dem Gesichtsfeld, während ein echter Zielgegenstand während längerer Zeit konstant im Gesichtsfeld bleibt. Um eine Bremswirkung hervorzurufen, muß deshalb zunächst eine zusammenhängende Gruppe einer bestimmten Anzahl von Zyklen aufgezeichnet werden. Zu diesem Zweck wird eine Unterscheidung gegenüber solchen Zielgegenständen herbeigeführt, welche lediglich für einige Perioden in das Gesichtsfeld kommen. Dies wird über eine Verzögerungseinrichtung 38 und einen Unijunction-Transistor 39 erreicht, die durch eine Leitung 40 miteinander verbunden sind. Der Unijunction-Transistor ist eine Einrichtung, die eine nadelartige Ausgangsgröße erzeugt, wenn das Potential am Eingang einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß aufeinanderfolgende Ausgangsgrößen der ersten Vergleichs-Schaltung ein Potential an der als Zählkondensatur ausgebildeten Verzögerungseinrichtung aufbauen. Wenn ein echter Zielgegenstand vorliegt, stellt die Ausgangsgröße der ersten Vergleichs-Schaltung 36 eine zusammenhängende Gruppe von Rechteckimpulsen dar. Jeder dieser Impulse trägt zu dem Potential des Zählkondensators 38 bei. Wenn das Potential an diesem Kondensator den Grenzwert des Unijunction-Transistors 39 erreicht, tritt in der Leitung 41 ein nadelartiger Ausgangsimpuls auf. Wie nachfolgend beschrieben wird, leitet dieser nadelartige Ausgangsimpuls einen Verlangsamungsimpuls ein. Durch Verbinden des Zählkondensators 38 und des Unijunction-Transistors 39 wird eine Unterscheidung von falschen Zielgegenständen erreicht Wenn ein falscher Zielgegenstand im Gesichtsfeld über eine kurze Zeitperiode auftaucht, wird der Zählkondensator durch eine Anzahl von Ausgangsimpulsen der Vergleichsschaltung aufgeladen. Verschwindet der falsche Zielgegenstand wieder aus dem Gesichtsfeld, sammelt sich keine weitere Ladung an dem Kondensator an, so daß dieser sein Potential abgibt, ohne den Unijunctions-Transistor zu zünden, so daß kein Verlangsamungsimpuls auftritt.

Die zweite Vergleichsschaltung 42, (mono-flop) ist in bekannter Weise ausgebildet; mit ihr wird ein Impuls erzeugt, der den Verlangsamungsmechanismus betätigt.

Insbesondere zündet ein echter Zielgegenstand, nach dem eine Zielgegenstands-Unterscheidung durchgeführt wurde, die zweite Vergleichs-Schaltung; diese erzeugt ihrerseits einen positiven Rechteckwellenimpuls. Die Zeitdauer dieser Ausgangsgröße, welche auf der Leitung 43 auftritt, ist durch Veränderung des Kapazitätswertes des Kondensators in der zweiten Vergleichs-Schaltung steuerbar. Diese Ausgangsgröße steuert wiederum eine als Treiber bezeichnete Steuerschaltung 44. Der Treiber 44 stellt einen Transistor dar, der als ein Schalter bei normalerweise geschlossener Stellung wirksam ist Dieser wird durch den Rechteckwellenimpuls auf der Leitung 43 in seinen leitenden Zustand versetzt Der Treiber schaltet über eine Verbindung 46 für ein Steuerventil 45 auf Masse. Wenn

es sich der Treiber in seinem nichtleitenden Zustand befindet, ist· das Solenoid-Steuerventil 45 in seinem Schließzustand, so daß jeder von der zweiten Vergleichs-Schaltung ausgehender impuls wiederum den

Treiber in seinen Leitzustand schaltet; dies wiederum bewirkt, daß das Solenoid-Steuerventil 45 in die Offenstellung gelangt.

Das Ventil bleibt offen, solange der Treiber leitet. Der Treiber hört an der nachlaufenden Flanke des Rechteckwellen-Ausgangsimpulses von der zweiten Vergleichs-Schaltung zu leiten'auf. Der Treiber schaltet auch über eine Verbindung 48 für einen Niederfrequenzoszillator 47 auf Masse. Der Niederfrequenzoszillator wiederum bewirkt, daß ein Lautsprecher 49 ein hörbares Signal aussendet, das als Warnung für die Bedienungsperson des Fahrzeuges dient. Der Lautsprecher sendet einen hörbaren Impuls zusammen mit jedem Verlangsamungsimpuls aus.

Eine Verlangsamung wird wie folgt erreicht. Ein Vakuumbalg 50 ist mechanisch mit dem Bremspedal 51 durch ein Glied 52 verbunden. Ein zweiter Vakuumbalg 53 ist mechanisch mit einer Drossel 54 an einem Vergaser mittels eines Gliedes 55 verbunden. Diese Drossel ist ihrerseits mechanisch mit einem Gaspedal 56 über ein in einem Fahrzeug 57 vorliegendes Glied verbunden. Ein Vakuumschlauch 58 verbindet die beiden Balge 50 und 53 mit dem Solenoid-Steuerventil 45. Das Solenoid-Steuerventil 45 ist ein Dreiwegventil. Die Auslaßöffnung, die normalerweise geschlossen ist, liegt an dem Maschinen-Einlaßverteiier über eine Vakuumleitung 59, während die Auslaßöffnung, die normalerweise offen ist, an einem Nadelventil 60 liegt.

In der normalen Stellung des Solenoid-Steuerventils — wenn kein Strom in der Wicklung fließt — werden die beiden Balge zur Atmosphäre geöffnet, ohne daß die Bewegung des Brems- oder des Gaspedals eingeschränkt werden muß. Wenn das Solenoid-Steuerventil für kurze Zeil über den Treiber 44 leitend wird, wird die Auslaßöffnung des Ventils 45, die normalerweise zur Atmosphäre geöffnet ist, geschlossen, und die Auslaßöffnung, die normalerweise geschlossen ist, zum Einlaßrohrverteiler der Maschine geöffnet. Das Vakuum bewirkt, daß die beiden Balge evakuiert werden, solange der Treiber leitet. Die Zeitdauer eines einzigen Verlangsamungsimpulses, die in der Größenordnung von Millisekunden liegt, entspricht derjenigen der Ausgangsgröße der zweiten Vergleichsschaltung. Beim Leiten des Treibers wird das Bremspedal leicht nach unten und das Gaspedal leicht nach oben gedrückt. Dieser Vorgang wird für jeden Bremsimpuls wiederholt. Eine Reihe von Bremsimpulsen rascher Aufeinanderfolge bewirkt daß das Brems- und Gaspedal sich in ihre Endstellung bewegen. Die Geschwindigkeit, mit welcher die Pedale in ihre Endstellung gelangen, hängt direkt von der Wiederholungsgeschwindigkeit der Ausgangsgröße der zweiten Vergleichs-Schaltung ab; diese ist proportional zur Dopplerfrequenz. Die Schnelligkeit der Bremswirkung ist proportional zur relativen Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis.

Wird beispielsweise infolge eines im Gesichtsfeld verbleibenden falschen Zielgegenstandes eine Bremsung ausgelöst oder wird eine automatische Bremsung auf einer nassen StraBenoberfläche eingeleitet, die zu einer Schleudergefahr führen kann, muß der Fahrer die Möglichkeit haben, diese außer Betrieb zu setzen. Hierfür ist erfindungsgemäB eine Obersteuerungsschaltung 64 vorgesehen. Ein leicht zugänglicher Mikröschalter 62 ist an dem Gaspedal mittels einer Verbindung 63 angebracht. Der Schalter liefert über eine Verbindung 65 einen nadelartigen Impuls an die Übersteuerungsschaltung 64. Die Übersteuerungsschaltung entspricht einem mechanischen Klinkenrelais wie einem Festkörper- oder Transistorbauelement. Wenn die Schaltung 64 durch einen, vom Schalter 62 ausgehenden nadelartigen Impuls beteiligt wird, wird eine Übersteuerungsventil-Spuie 66 betätigt. Dabei wird das Ventil zum Atmosphärendruck geöffnet, so daß ein eventuell vorhandenes Vakuum in den Balgen 50 und 53 sofort aufgehoben wird. Um den Übersteuerungszustand aufrechtzuerhalten, bleibt das Ventil offen. Dabei fließt in der Spule des Solenoid-Ventils so lange ein Strom, bis ein zweiter Nadelimpuls an den Rückstelleingang der Überstcuerungsschaltung geliefert wird. Der Rückstellimpuls verhindert einen Stromfluß in der Spule des Solenoid-Ventils 67, wobei das Ventil geschlossen und das Anti-Kollisions-System aus dem Übersteuerungszustand herausgenommen wird. Mit einem in der Leitung 65 zwischen dem Übersteuerungsschalter und der Übersteuerungsschaltung angeordneten Vakuumschalter 68 kann der nadelartige Impuls von dem Übersteuerungsschalter 62 dem Einstelleingang oder dem Rückstelleingang der Übersteuerungsschaltung zugeführt werden. Dies ist wichtig, weil der Übersteuerungsschalter 62 am Gaspedal angebracht ist, um für den Fahrer leicht erreichbar zu sein. Um zu verhindern, daß der Schalter, der leicht zugänglich ist, vom Fahrer unbeabsichtigt betätigt wird, ist der Vakuumschalter vorgesehen. Dieser hindert den Fahrer daran, das Brems-System unbeabsichtigt außer Betrieb zu setzen. Der Schalter 68 und damit die Übersteuerungsschaltung wird sofort in Betrieb gesetzt, wenn eine Bremswirkung auftritt, so daß der Fahrer unmittelbar eine Übersteuerung erzielen kann.

Mit der Steuerkonsole 69 können mehrere Funktionen sowie die folgenden Funktionen gesteuert werden: Ein/Aus-Steuerung, Betriebsartschaltung, mit der der Fahrer zwischen vollautomatischer Bremsung oder wahlweise Überwachungs- und Warnbetriebsart wählen kann, wobei das Steuerventil 45 außer Betrieb gesetzt wird und das System bei gefährlichen Situationen ein Überwachungssignal zur Erzeugung eines Warnsignals für den Fahrer liefert. Die letztgenannte Betriebsart ist beim Fahren auf glatten Straßen zu empfehlen, da in diesem Fall der Fahrer selbst für ein gezieltes Anhalten sorgen muß. An der Steuerkonsole 69 kann zur Einstellung der Lautstärke des Lautsprechers auch der Pegel verändert werden. Die Betriebsart kann auch entsprechend der Verkehrslage gewählt werden, insbesondere stehen zwei Betriebsarten, nämlich »Stadt« oder »Land« zur Verfügung. Bei geringer Fahrgeschwindigkeit, wie beispielsweise bei Stadtfahrten, wird die erforderliche Strecke zum Anhalten des Fahrzeuges

geringer sein als bei Oberlandfahrten, wo höhere Geschwindigkeiten vorliegen- Es ist daher möglich, den Bereich des Anti-Kollisions-Systems unter diesen Umständen einzuschränken, und ein noch genaueres Arbeiten je nach Verkehrslage zu erzielen, ohne daß dabei die Sicherheit verringert wird. In der »Latidtt-Betriebsart-Stellung spricht das System auf Hindernisse in einem viel größeren Bereich an, als dies erforderlich ist um ein sicheres Anhalten des Fahrzeuges bei hoher Geschwindigkeit zu erreichen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anti-Kollisionssystem zum automatischen Bremsen oder Anhalten eines Fahrzeuges, mit einer am Fahrzeug befestigten Sende-Empfangsanlage zur Übertragung eines unmodulierten, ungedämpften elektromagnetischen Signals in Fahrtrichtung des Fahrzeuges sowie zum Empfang von Reflexionen des übertragenen Signals an einem in der Fahrtrichtung befindlichen Hindernis; einem T-förmigen Wellenkoppler und einer nachgeschalteten Erfassungseinrichtung zur Ermittlung eines durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Hindernis hervorgerufenen Dopplersignals; einer Vergleichsschaltung zur Unterscheidung von Entfernungsvergrößerungs- und Annäherungs-Dopplersignalen; einer .automatisch auslösenden Bremsvorrichtung für das Fahrzeug, die von einem elektrischen Steuergerät bei dessen Betätigung gesteuert wird und einer auf Annäherungs-DopplersignaJe ansprechenden Steuerschaltung zur iritervaliweisen Betätigung des elektrischen Steuergerätes, dadurch gekennzeichnet, daß der T-förmige Wellenkoppler (9) asymmetrisch in der Weise ausgebildet ist, daß dessen beide Ausgänge (13, 14) eine Phasenbeziehung von ungleich 180° besitzen, daß das von dem einen Ausgang (13) abgeleitete Dopplersignal über die leitende und nichtleitende Betriebszustände aufweisende Vergleichsschaltung (36) der Steuerschaltung (Treiber 44) zugeführt wird, daß die Frequenz der von der Steuerschaltung (Treiber 44) dem Steuergerät (Steuerventil 45) zugeführten Leistungsimpulse direkt proportional der Frequenz des an dem einen Ausgang (13) des Wellenkopplers (9) abgeleiteten Dopplersignals ist und daß das von dem anderen Ausgang (14) des Wellenkopplers (9) abgeleitete Dopplersignal einem Steuereingang (33) der Vergleichsschaltung (36) zugeführt wird, derart, daß bei Empfang eines Annäherungs-Dopplersignals die Vergleichsschaltung (36) leitend und bei Empfang eines Entfernungsvergrößerungs-Dopplersignals nichtleitend ist.

2. Anti-Kollisionssystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (36 mit einer Verzögerungseinrichtung (Kondensator 38) verbunden ist, die derart ausgebildet ist, daß eine Betätigung des Steuergerätes (Steuerventil 45) erst nach Aufsummierung einer bestimmten Zahl von das Dopplersignal darstellenden Impulsen erfolgt.

3. Anti-Kollisionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Gaspedals (56) des Fahrzeuges ein Schalter (62) befestigt ist, durch dessen Betätigung eine Übersteuerungschaltung (64) zur Außerbetriebsetzung der automatisch auslösenden Bremsvorrichtung (Vakuumbalgen 50) einschaltbar ist.