DE2255729C3

DE2255729C3 - Method for monitoring the lane keeping of road vehicles and device for carrying out the method

Info

Publication number: DE2255729C3
Application number: DE19722255729
Authority: DE
Inventors: Kurt 2000 Hamburg Eichweber
Original assignee: Precitronic Gesellschaft für Feinmechanik und Electronic mbH, 2000 Hamburg
Filing date: 1972-11-14
Publication date: 1976-08-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der Spurhaitung bei Straßenfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for monitoring lane keeping in road vehicles, according to the preamble of claim 1.

Als eine häufige Unfallursache wird das Abkommen von der Fahrbahn, insbesondere von Lastkraftfahrzeugen angesehen. Da hierbei Ermüdungen und Konzentrationsschwächen beim Fahrer eine ausschlaggebende Rolle spielen, wären Vorschläge wie das Messen des Pulsschlages oder eine Überwachung der Atmung bzw. des CO2-Gehaltes der Lut zweifelsohne geeignet, ein rechtzeitiges Wanrsignal auszulösen. Die hierfür benötigten Einrichtungen arbeiten nur dann mit der ausreichenden Genauigkeit, wenn Fremdeinflüsse weitgehendst ausgeschaltet werden, d. h. der Fahrer sich die Einrichtungen anlegt. Erfahrungen mit Sicherheitsgurten beweisen, daß erhebliche Widerstände bestehen, wenn sich der Fahrer Sicherheitseinrichtungen anlegen muß.A frequent cause of accidents is getting off the lane, especially of trucks viewed. Since fatigue and lack of concentration for the driver are decisive here Play a role, would be suggestions such as measuring the pulse rate or monitoring the breathing resp. the CO2 content of the Lut is undoubtedly suitable to trigger a timely warning signal. The ones required for this Institutions only work with the sufficient Accuracy if external influences are largely eliminated, d. H. the driver himself the Establish facilities. Experience with seat belts shows that there is considerable resistance when the driver has to put on safety devices.

Das Abkommen von der Fahrbahn zeigt einen auffällig gleichartigen Ablauf, wobei von dem Zeitpunkt, da der Fahrer die Kontrolle über s«in Fahrzeug verliert, sich das Fahrzeug nach einer Kurve der Fahrbahnbegrenzung nähert, die etwa einen zunehmend parabolischen Verlauf zeigt. Auf Grund dieses Kurvenverlaufes ist es bereits bekannt, an der Fahrbahnbegrenzung ao einen wellblechartigen, parallel zur Fahrbahnkante verlaufenden Streifen anzubringen, der den Fahrer durch die Fahrzeugerschütterungen auf die Gefahr aufmerksam machen soll, sobald ein Rad des Fahrzeugs auf diesen Streifen kommt. Diese Maßnahme konnte sich jedoch nicht durchsetzen, da die Warnung in der Regel zu spät kommt, obwohl davon ausgegangen werden kann, daß geübte Fahrer in Seli.undenbruchteilen auf solche Erschütterungen richtig reagieren.The departure from the lane shows a conspicuously similar sequence, from the point in time since the driver loses control of the vehicle the vehicle approaches the lane boundary after a curve that is increasingly parabolic Course shows. Because of this curve shape, it is already known at the lane boundary ao a corrugated metal sheet that runs parallel to the edge of the road To attach strips that draw the driver's attention to the danger due to vehicle vibrations should do as soon as a wheel of the vehicle is on this Strip is coming. However, this measure could not prevail, as the warning usually arrives too late, although it can be assumed that experienced drivers in a fraction of a second react properly to such tremors.

Da die Verwendung von Leitkabeln sehr aufwendig ist, ist es auch bereits bekannt, diese Leitkabel durch Leitstreifen aus einem beliebigen radioaktiven Material zu ersetzen und am Fahrzeug Strahlungsdetektoren vorzusehen, die eine quantitative Messung der aufgenommenen Strahlung ermöglichen, um daraus ein Steuersignal abzuleiten, das mit Hilfe von Servomotoren die Lenkung beeinflussen kann, um das Fahrzeug auf der vorgesehenen Spur zu halten (DT-PS 11 12 416). Die Verwendung derartiger Leitstreifen aus radioaktivem Material stößt auf erhebliche Bedenken, da die Beeinflussung der Umwelt sowie der Verkehrsteilnehmer durch die Radioaktivität in ihrer Langzeitwirkung nicht einwandfrei abgeschätzt werden kann.Since the use of guide cables is very complex, it is also already known to use these guide cables Replace guide strips made of any radioactive material and on vehicle radiation detectors provide, which allow a quantitative measurement of the absorbed radiation in order to get a Derive a control signal which, with the help of servo motors, can influence the steering to the vehicle keep in the designated lane (DT-PS 11 12 416). The use of such guide strips radioactive material is of major concern, because the long-term effect of radioactivity is influencing the environment and road users cannot be accurately estimated.

Es sind auch Einrichtungen, um das von einer Lichtquelle auf die Fahrbahn gerichtete und von dieser reflektierte Licht zur Steuerung von Kraftfahrzeugen zu verwenden, bekannt (OE-PS 146 231 und US-PS 23 31 144). Bei diesen Einrichtungen wird aus dem Leuchtdichteunterschied zwischen der normalen Fahrbahnoberfläche und einer Fahrbahnmarkierung ein Steuersignal abgeleitet, mit dessen Hilfe über Servomo toren die Spurhaitung bewirkt wird.There are also devices that are directed from a light source onto the roadway and reflected by it To use light to control motor vehicles, known (OE-PS 146 231 and US-PS 23 31 144). With these facilities, the difference in luminance between the normal road surface is calculated and a lane marking, a control signal is derived, with the help of which via Servomo gates the tracking is effected.

Da durch Verschmutzung der Straßenoberfläche die Reflexionsfähigkeit stark beeinträchtigt werden kann ist eine Empfindlichkeitssteigerung wünschenswert.Since the pollution of the road surface Reflectivity can be severely impaired, an increase in sensitivity is desirable.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Maßnahme zu schaffen, mit der die Spurhaltung bei Straßenfahrzeugen mit erhöhter Empfindlichkeit überwacht werden kann, wobei diese Maßnahmen auch zur Abstandsmessung gegenüber vorausfahrenden bzw. seitlich fahrenden Fahrzeugen verwendbar istThe invention is therefore based on the object of creating a measure with which the lane keeping in road vehicles can be monitored with increased sensitivity, these measures also can be used to measure the distance to vehicles in front or to the side

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This object is achieved according to the invention by the measures specified in the characterizing part of claim 1 solved.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht ferner vor, daß der Lasersender und der Strahlungsempfänger von einer rohrförmigen Schutzblende umgeben sind. Dadurch kann der Lasersender und der Strahlungsempfänger vor Beschädigungen und insbe-The device for performing the method also provides that the laser transmitter and the radiation receiver are surrounded by a tubular protective screen. This allows the laser transmitter and the Radiation receiver from damage and especially

sondere vor Verschmutzungen geschützt werden.specially protected from dirt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den übrigen Unieransprüchen zu entnehmen.Other features of the invention are the rest Unier claims can be found.

Zur Verwirklichung der Erfindung wird von einer auf der Fahrbahn angebrachten Markierung ausgegangen. S die ζ. β. aus den üblichen weißen Leit- oder Begrenzungslinien bestehen kann. Im Fahrzeug selbst sind die Einrichtungen zur Überwachung der Spurhaltung vorgesehen und umfassen eine Lichtquelle in Form eines Lasers, der einen Laserstrahl im infraroten Bereich abstrahlt Als Laser kann z. B. ein Halbleiterlaser Verwendung Finden, dem eine Optik zur Ausrichtung und Formgebung des Lichtstrahles nachgeschaltet sein kann. Die Lichtquelle zusammen mit der nachgeordneten Optik wird als Lasersender betrachtet, wobei der von diesem Lasersender abgegebene Laserstrahl einen auf die Fahrzeuglängsachse oder seitliche Begrenzung des Fahrzeugs bezogenen Lichtfleck auf der Fahrbahnoberfläche erzeugt. Die Leuchtdichte des Lichtflecks. d. h. das regelmäßig oder diffus reflektierte Laserlicht trifft auf eiircn Strahlungsempfänger auf, der einen oder mehrere Sensoren umfaßt, um ein von der Leuchtdichte des Lichtfleckes abhängiges elektrisches Signal zu erzeugen, das beim Oberschreiten eines bestimmten Schwellwertes das Warnsignal auslöst Der Lasersender und der Strahlungsempfänger sind derart ausgerichtet daß ein gewisser Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Lichtfleck besteht wobei dieser Abstand ausreichend groß sein soll, um beim Auslösen einer Warnung dem Fahrer zum Zurückbringen des Fahrzeugs in die gewünschte Fahrspur genügend Zeit zu lassen.To implement the invention, it is assumed that a marking is made on the roadway. S. the ζ. β. can consist of the usual white guidelines or boundary lines. They are in the vehicle itself Means for monitoring lane tracking are provided and comprise a light source in the form of a Laser that emits a laser beam in the infrared range. B. Find a semiconductor laser use, which an optics for alignment and Shaping of the light beam can be connected downstream. The light source together with the downstream optics is regarded as a laser transmitter, whereby the The laser beam emitted by this laser transmitter is directed towards the longitudinal axis or the side of the vehicle of the vehicle-related light spot generated on the road surface. The luminance of the light spot. d. H. the regularly or diffusely reflected laser light meets a radiation receiver, the one or comprises a plurality of sensors in order to generate an electrical signal which is dependent on the luminance of the light spot to generate, which triggers the warning signal when a certain threshold value is exceeded. The laser transmitter and the radiation receiver are aligned in such a way that there is a certain distance between the vehicle and the light spot, this distance should be sufficiently large to allow the driver enough time to bring the vehicle back into the desired lane when a warning is triggered leave.

Bei nach vorn bzw. nur geringfügig seitlich und annähernd vertikaler bzw. vertikaler Ausrichtung von Lasersender und Strahlungsempfänger kann für die Laserlichtmessung von dem remittierten Licht ausgegangen werden. In diesem Faäl bietet sich auch eine Möglichkeit das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung zur Abstandsmessung gegenüber dem vorausfahrenden Fahrzeug zu verwenden, wobei es zweckmäßig sein kann, geeignete Maßnahmen vorzusehen, um eine der Leit- und Begrenzungsmarkierung entsprechende Laserlichtreflexion an der Rückseite des Fahrzeuges vorzusehen.With forward or only slightly to the side and approximately vertical or vertical alignment of Laser transmitter and radiation receiver can be assumed for the laser light measurement from the remitted light. In this case there is also one Possibility of using the method and the device according to the invention for measuring the distance from the to use the vehicle in front, whereby it may be useful to take suitable measures to avoid one of the guidance and boundary markings Provide appropriate laser light reflection on the rear of the vehicle.

Bei der technischen Verwirklichung der Erfindung ist vorzugsweise ein gepulster Laserstrahl zu verwenden, womit auch entsprechend der Lasersender und der Strahlungsempfänger für den Empfang und die Verarbeitung von Impulssignalen geeignet ausgestattet werden. Der Strahlungsempfänger umfaßt nach dem Sen- so sor bzw. den Sensoren Verstärker, die das von dem Sensor oder den Sensoren gelieferte elektrische Signal verstärken und an eine Schwellwertstufe anlegen, die nach Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes nachgeschaltete Stufen ansteuert um einen Signalge- SS ber zu erregen, der beispielsweise aus der im Fahrzeug installierten Hupe oder einem Summer bzw. einer Lampe bestehen kann.In the technical implementation of the invention, a pulsed laser beam is preferably to be used, with which the laser transmitter and the radiation receiver are suitably equipped for the reception and processing of pulse signals. The radiation receiver includes after the transmission sor or the sensors amplifier that the electrical signal supplied by the sensor or sensors amplify and apply to a threshold level after exceeding a certain threshold value controls downstream stages in order to excite a signal generator, for example from the in the vehicle installed horn or a buzzer or a lamp.

Bei geeigneter Anbringung sowohl des Lasersenders wie auch des Strahlungsempfängers und bei einer geeigneten Ausführung der Markierung kann die Erfindung auch dazu benutzt werden, um zusammen mit dem Warnsignal oder unabhängig davon die Richtungsanzeige automatisch zu betätigen.With a suitable attachment of both the laser transmitter and the radiation receiver and with a suitable design of the marking, the invention can also be used to, together with automatically actuate the warning signal or, independently of it, the direction indicator.

Es ist auch vorgesehen, die Einrichtungen gemäß der Erfindung so auszugestalten, und zwar durch entweder ergänzende Einrichtungen oder eine entsprechende Anordnung im Fahrzeug, daß damit auch das seitliche Sichnähern von Fahrzeugen festgestellt werden kann, wenn sich diese vom Fahier unbemerkt aus einem toten Winkel nähern. Zu diesem Zweck können zusätzliche Sende- und Empfangseinrichtungen vorgesehen sein. Es ist auch möglich, durch geeignete optische Umlenkung sowohl des ausgesandten Laserstrahls als auch des empfangenen reflektierten Laserlichtes diese seitliche Annäherung von Fahrzeugen unabhängig vorzunehmen, wobei geeignete Stufen der Einrichtung zweifach ausgenützt werden.Provision is also made for the facilities in accordance with To design the invention in this way, either through supplementary facilities or a corresponding one Arrangement in the vehicle so that it can also be used to detect vehicles approaching from the side, if they approach from a blind spot unnoticed by the fahier. Additional transmitting and receiving devices can be provided for this purpose being. It is also possible through suitable optical deflection both of the emitted laser beam and of the received reflected laser light to make this lateral approach of vehicles independently, with suitable levels of the device being used twice.

Zur Empfindlichkeitssteigerung ist auch vorgesehen, den Strahlungsempfänger mit zwei getrennten optischen Sensoreinheiten zu versehen, von denen die eine das vom Laserlichtfleck reflektierte Licht und die andere das von der normalen Fahrbahn reflektierte Licht empfängt und entsprechende elektrische Signale erzeugt. Diese Signale können dann einer Differenz- oder Vergleichsschaltung zugeführt werden, von der das Signal zum Auslösen des Signalgebers abgeleitet wird.To increase sensitivity, it is also provided to provide the radiation receiver with two separate optical sensor units, one of which the light reflected from the laser light spot and the other the light reflected from the normal roadway receives and generates corresponding electrical signals. These signals can then be a difference or Comparison circuit are supplied from which the signal for triggering the signal generator is derived.

Für die konstruktive Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, sowohl den Lasersender als auch den Strahlungsempfänger entweder nebeneinander oder in konzentrischer Lage zueinander anzuordnen. Insbesondere die konzentrische Anordnung von Lasersender und Strahlungsempfänger bietet Vorteile, da sie beispielsweise eine einfache Möglichkeit für eine verstellbare Halterung bietet, mit der die Richtung des Strahlenganges eingestellt werden kann. Selbst bei der Verwendung einer Vergleichsschaltung, wobei zwei getrennte Sensoreinheiten benötigt werden, ist es möglich, den Strahlengang der beiden Sensoreinheiten in einer festen Zuordnung so vorzusehen, daß eine gemeinsame Verschwenkung von Lasersender und Strahlungsempfänger möglich ist Selbstverständlich können auch unabhängig von dem Lasersender verstellbare Empfangseinrichtungen vorgesehen werden, wenn dies für besondere Anwendungszwecke vorteilhaft ist.For the structural design of the invention is it is useful to have both the laser transmitter and the radiation receiver either side by side or in to be arranged in a concentric position to each other. In particular the concentric arrangement of the laser transmitter and radiation receiver offers advantages because it offers, for example, a simple possibility for an adjustable holder with which the direction of the beam path can be set. Even when using a comparison circuit, whereby two separate sensor units are required, it is possible to use the beam path of the two sensor units in to provide a fixed assignment so that a common pivoting of the laser transmitter and radiation receiver is possible adjustable receiving devices are also provided independently of the laser transmitter, if this is advantageous for special purposes.

Die konzentrische Anordnung von Lasersender und Strahlungsempfänger bietet auch den Vorteil, daß sie in der Tiefe einer rohrförmigen Blende angeordnet werden kann, um die optischen Elemente gegen Verschmutzung soweit wie möglich zu schützen, und um den Einfluß von Streulicht weitgehendst auszuschalten.The concentric arrangement of the laser transmitter and radiation receiver also offers the advantage that they are in the depth of a tubular screen can be arranged to protect the optical elements from contamination as much as possible, and around to eliminate the influence of stray light as far as possible.

Für die Anbringung am Fahrzeug erweist sich die Vorderfront des Fahrzeuges als besonders günstig, wobei die Einrichtungen beispielsweise sowohl in der Stoßstange als auch den Peilstäben angeordnet sein können.For attachment to the vehicle, the front of the vehicle proves to be particularly favorable, with the facilities, for example, both in the Bumper as well as the dipsticks can be arranged.

Claims

Patent claims:

I. Method for monitoring the lane keeping of road vehicles, in particular trucks, where the road is irradiated by a radiation transmitter and the radiation from the road and a marking placed on the road are recorded by means of a radiation receiver attached to the vehicle, while evaluating the luminance difference between the road surface and the marking and when leaving the lane to be followed, a control signal is generated, characterized in that a laser beam for generating a light spot on the road surface is emitted forwards or to the side at a safe distance from the vehicle by means of a laser transmitter, that the radiation receiver has two laser sensors comprises, one of which responds to the light reflected from the normal road surface and the other to the light reflected from the marking, and that the electrical signals supplied by the two laser sensors of a differential circuit are supplied in order to derive the control signal for controlling the signal generator.

2. The method according to claim 1, characterized in that that a laser beam with a light frequency ir.ι used infrared spectral range will.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the laser transmitter is preferably emits a pulsed laser beam.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the radiation receiver the electrical derived from the regularly or diffusely reflected laser light in a sensor The signal is amplified and automatically sent to a signal generator when a given threshold is exceeded in the vehicle

5. Device for performing the method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the laser transmitter and the radiation receiver are of a tubular shape Protective cover are surrounded.

6. Device according to claim 5, characterized in that the laser transmitter and the radiation receiver in the dipstick or in the front bumper of the vehicle.

7. Device according to one or more of the claims 5 or 6, characterized in that the laser transmitter and the radiation receiver are adjustable are held.

8. Device according to one or more of claims 5 to 7, characterized in that the Laser transmitter and the radiation receiver for monitoring the lateral approach of vehicles Find use.