DE2846873C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsüberwachungsanlage für ein Fahrzeug, mit einer Radareinrichtung zum Aussenden von Radarstrahlung und zum Empfangen von an einem Objekt reflektierter Radarstrahlung, einem Abstandsdetektor zur Bestimmung des Ist-Abstandes zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt anhand der empfangenen Radarstrahlung, einem Relativgeschwindigkeitsdetektor zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt anhand der empfangenen Radarstrahlung und einer ersten Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Relativgeschwindigkeit.

Eine derartige Sicherheitsüberwachungsanlage ist aus "Elektrisches Nachrichtenwesen" 1977, Nr. 2, S. 156-160 bekannt. Diese Sicherheitsüberwachungsanlage ermöglicht die Messung der Relativgeschwindigkeit und des Abstands zwischen dem eigenen Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug. Ferner wird mittels eines Mikroprozessors aus eingegebenen und gemessenen Werten ein Sicherheitsabstand berechnet. Der berechnete Sicherheitsabstand wird mit dem gemessenen Ist-Abstand ständig verglichen. Sobald der Ist-Abstand kleiner/ gleich dem berechneten Sicherheitsabstand ist, erfolgt eine Warnung des Fahrers, so daß er in Bereitschaft versetzt wird und notwendige Maßnahmen ergreifen kann. Zu einer vorausschauenden und somit sicheren Fahrweise fehlen dem Fahrer jedoch Informationen um eine Alarmsituation zu vermeiden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsüberwachungsanlage für Fahrzeuge zu schaffen, die dem Fahrer solche Informationen liefert, daß er seine Fahrweise so einrichten kann, daß eine Alarmsituation vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Sicherheitsüberwachungsanlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß kontinuierlich die Sicherheits-Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Objekt als Funktion des Abstands ermittelt und sie ständig zusammen mit der gemessenen Relativgeschwindigkeit visuell zur Anzeige gebracht wird.

Aus der DE-OS 25 12 144 ist es bekannt, dem Fahrer eines Kraftfahrzeuges eine erforderliche Bremsverzögerung anzuzeigen, damit er den Sicherheitsabstand einhalten kann.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Sicherheitsüberwachungsanlage für Fahrzeuge auf Radarbasis;

Fig. 2 Schaltungsdetails einer Sicherheitsabstands-Erkennungsschaltung aus Fig. 1;

Fig. 3 Schaltungseinzelheiten eines Kompensators von Fig. 1;

Fig. 4 Schaltungseinzelheiten einer Sicherheitsgeschwindigkeits- Erkennungsschaltung von Fig. 1;

Fig. 5 eine Darstellung einer visuellen Abstandsanzeige,

Fig. 6a und 6b einen modifizierten visuellen Abstandsanzeiger in Draufsicht bzw. im Schnitt;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine weitere modifizierte Abstandsanzeige;

Fig. 8a und 8b eine weitere Modifizierung einer visuellen Abstandsanzeige in Draufsicht bzw. im Querschnitt;

Fig. 9 eine Darstellung einer anderen, mit Leuchtdioden versehenen Abstandsanzeige;

Fig. 10a und 10c Betriebsschaltung für die Leuchtdioden von Fig. 9, und

Fig. 10b eine graphische Darstellung mit eine Blinkfrequenz als inverse Funktion der festgestellten Distanz zu einem Objekt;

Fig. 11 ein schematisches Schaltbild einer Treiberschaltung für Leuchtdioden;

Fig. 12a und 12b eine visuelle Anzeige mit durch die Treiberschaltung von Fig. 11 betriebenen Leuchtdioden in verschiedenen Zuständen;

Fig. 13a und 13b eine modifizierte Abstandsanzeige am Umfang eines konventionellen Fahrzeug-Tachometers; und

Fig. 14 und 15 eine visuelle Abstandsanzeige mit Treiberschaltung zur Relativgeschwindigkeitsanzeige.

Zu der in Fig. 1 dargestellten, auf Radarbasis arbeitenden Anlage zur Überwachung der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Sicherheitsabstands gehört eine Radareinrichtung 1 mit einem Sender 2 und einem Empfänger 5, die über einen Zirkulator 3 miteinander verbunden sind, der ein Signal des Senders 2 auf eine Antenne 4 gibt, von wo das Signal in Richtung auf ein Objekt ausgesendet, als Antwortsignal des Objektes empfangen und über den Zirkulator in den Empfänger 5 eingegeben wird. Die Signale vom Sender und Empfänger werden einem Abstands- und Relativgeschwindigkeitsdetektor oder Detektor 6 zugeführt, welcher die Fahrzeug-Relativgeschwindigkeit gegenüber dem Objekt auf konventionelle Weise mißt und entsprechende Signale an visuelle Anzeigeeinheiten 11 und 12 abgibt, wo der Augenblickswert dieser Signale dargestellt wird.

Damit die Anlage dem Fahrzeugführer die Möglichkeit zu einem visuellen Vergleich der Augenblickswerte mit Sicherheitsgrenzwerten geben kann, erhalten die Anzeigeeinheiten 11 und 12 ferner Signale von einem Sicherheitsabstandsdetektor 7 bzw. von einer Einrichtung oder einem Sicherheits-Relativgeschwindigkeitsdetektor 8. Der Sicherheitsabstandsdetektor 7 erhält der Fahrzeug-Relativgeschwindigkeit auf der Straße entsprechende Signale von einem Fahrgeschwindigkeitssensor 9 und außerdem Korrektursignale in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs von einem Kompensator 10. Der Sicherheits-Relativgeschwindigkeitsdetektor 8 erhält von dem Detektor 6 Signale, welche dem Augenblickswert des Fahrzeugabstands von dem Objekt entsprechen, und ferner Korrektursignale vom Kompensator 10. Dieser Sicherheits-Relativgeschwindigkeitsdetektor 8 bestimmt die Sicherheitsgrenze für die Geschwindigkeit relativ zu einem Objekt-Fahrzeug, das mit konstanter Geschwindigkeit fährt, unter Berücksichtigung einer Maximalverzögerung des eigenen Fahrzeugs zur Vermeidung einer Kollision mit dem Objekt-Fahrzeug.

Die Sicherheitsgrenze des festgestellten Abstands des Fahrzeugs vom Objekt wird ferner einem Komparator 15 zugeführt, um den Augenblickswert des Abstands zu vergleichen und eine Alarmeinrichtung 13 auszulösen, wenn die Sicherheitsgrenze erreicht wird. In ähnlicher Weise wird die Sicherheitsgrenze für die festgestellte Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs zum Objekt einem Komparator 75 zugeführt, um den Augenblickswert der Fahrzeug-Relativgeschwindigkeit zu vergleichen und eine Alarmeinrichtung 14 auszulösen, wenn die Geschwindigkeits-Sicherheitsgrenze erreicht ist.

Die Sicherheitsabstandsgrenze ändert sich von Fall zu Fall je nach Beschleunigungsrate, Fahrgeschwindigkeit, Reaktionszeit des Fahrers und von einem vorbestimmten Sicherheitsabstand gegenüber dem Objekt, wenn das Fahrzeug schließlich zum Stillstand kommt. Die Sicherheitsabstandsgrenze Rs ergibt sich mathematisch aus folgender Gleichung:

Darin ist α die Fahrzeugverzögerung als Funktion der Reibung zwischen Straßenoberfläche und Reifen, Va die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in m/sec, Td die Reaktionszeit des Fahrers auf äußere Einflüsse, und M der Sicherheitsabstand des Objektes vom eigenen Fahrzeug, sobald dieses zum Stillstand gekommen ist.

Wie sich aus Fig. 2 entnehmen läßt, gehört zu dem Sicherheitsabstandsdetektor 7 ein Frequenz/Spannungswandler 16 zum Umformen der vom Fahrgeschwindigkeitssensor 9 erhaltenen Geschwindigkeitsanzeigeimpulse in entsprechende Spannungssignale, die in eine Rechteckschaltung 17 eingegeben werden, um ein Va² entsprechendes Ausgangssignal zu erlangen, welches über einen veränderlichen Widerstand VR₁ geerdet wird, um das Signal um einen Faktor von 1/2 α zu vermindern. Somit geht ein Spannungssignal (1/2 α ) Va² zu einem Pufferverstärker 22 mit einheitlicher Verstärkung, dessen Ausgang in ein Netzwerk gegeben wird, zu dem Widerstände R₁, R₂ und R₃ sowie Schalter 18, 19 gehören. Dann geht das Signal über einen Widerstand R₄ in einen Summierverstärker 24. Der Ausgang des Frequenz/Spannungswandlers 16 geht außerdem über einen veränderlichen Widerstand VR₂ an Masse, um das Signal Va um einen Pd entsprechenden Faktor zu vermindern. Die verminderte Spannung Va · Pd geht über einen Pufferverstärker 23 mit einheitlicher Verstärkung zu einem Netzwerk, zu dem ein veränderlicher Widerstand VR₃ und ein Schalter 20 gehören, dessen Ausgang über einen Widerstand R₅ an einen Summierverstärker 24 angekoppelt ist. Eine Gleichspannungsquelle 26 repräsentiert den Sicherheitsabstand M und ist über einen Widerstand R₆ an den Summierverstärker 24 angekoppelt, dessen Ausgang wiederum über ein aus Widerständen R₈ und R₉ und einen Schalter 21 bestehendes Netzwerk an einen Pufferverstärker 25 mit einheitlicher Verstärkung angekoppelt ist. Die Schalter 18 bis 21 arbeiten in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des Kompensators 10, um die Reduzierverhältnisse in unten beschriebener Weise zu verändern.

Gemäß Fig. 3 gehört zu dem Kompensator 10 eine als Temperatursensor ausgebildete Diode 28, welche ein entsprechendes Spannungssignal an einen Komparator 29 abgibt. Eine Konstantstromquelle 27 speist die Diode 28 aus einer Spannungsquelle Vcc. Der Komparator 29 vergleicht die der Temperatur entsprechende Spannung mit einer Referenzspannung an einem veränderlichen Widerstand VR₄ und gibt einen Ausgang ab, wenn die Außentemperatur des Fahrzeugs unter die Frostgrenze absinkt. Dieses Ausgangssignal geht über eine Leitung A zum Schalter 18, welcher normalerweise den Ausgang von Pufferverstärker 22 über Widerstand R₁ mit dem Summierverstärker 24 verbindet und in diesem Falle seinen Schaltpfad so ändert, daß der Ausgang von Pufferverstärker 22 direkt mit dem Summierverstärker 24 verbunden ist, so daß der Wert α kleiner wird, wenn die Temperatur unter den Gefrierpunkt fällt. Ein an einen Scheibenwischermotor 30 angeschlossener Schalter 31 gibt, wenn durchgeschaltet, eine niedrige Spannung an einen Inverter 32 und über eine Leitung B zum Schalter 19, welcher normalerweise den Ausgang von Pufferverstärker 22 über den Widerstand R₃, der einen höheren Widerstandswert als R₂ hat, mit dem Summierverstärker 24 verbindet, um durch Umschaltung auf Widerstand R₂ den Wert von α abzusenken, wenn es regnet, was durch Laufen des Scheibenwischermotors 30 angezeigt wird. Während der Nachtfahrt ist ein Schalter 33 für eine Fahrzeugbeleuchtung 34 manuell eingeschaltet. Dies wird durch einen Pufferverstärker 35 abgetastet und über eine Leitung C zum Schalter 20 weitergemeldet, welcher normalerweise die Spannung am Schleifer von Potentiometer VR₃ mit dem Summierverstärker 24 verbindet, um den Schaltweg so zu ändern, daß der Ausgang des Pufferverstärkers 23 direkt an den Summierverstärker 24 geht, so daß dort jetzt ein größerer Wert für Td anliegt als während der Tagfahrt.

Die Ausgänge von Pufferverstärker 35 und Inverter 32 gehen über ein ODER-Gatter 36 zu einer Taktschaltung 37, welche Ausgangsimpulse von vorbestimmter Dauer mit jedem Eingangssignal an das ODER-Gatter 36 abgibt. Der Ausgang der Taktschaltung 37 ist über eine Leitung D mit dem Schalter 21 verbunden, und letzterer ist normalerweise offen, damit der Ausgang von Summierverstärker 24 über einen Widerstand R₉ koppelbar ist. In Abhängigkeit vom Ausgang der Taktschaltung 37 verbindet der Schalter 21 den Widerstand R₈ parallel mit Widerstand R₉, so daß der resultierende Widerstandswert für den Eingang von Pufferverstärker 25 vermindert wird. Dies hat den Zweck, die Amplitude des die Sicherheitsabstandsgrenze Rs darstellenden Ausgangssignals anzuheben, um die Sicherheitsabstandsgrenze in bestimmten Schranken zu erhöhen und dadurch eine erhöhte Umfallgefahr zu kompensieren, die sich in gewissen Übergangszeiten wie in der Dämmerung oder beim Übergang von trockenem zu regnerischem Wetter ergeben kann.

Aus dem vorhergehenden kann entnommen werden, daß das mit Radar ausgestattete Fahrzeug sich frontal einem Objekt ohne Kollisionsgefahr nähern kann, wenn die Relativgeschwindigkeit zu dem Objekt innerhalb der Sicherheitsgrenzen bleibt. Die Sicherheits-Relativgeschwindigkeit Vr errechnet sich durch Umstellung der Formel (1) wie folgt:

Darin ist a = 1/2 α und R der Abstand zu dem vorausliegenden Objekt. Aus Gleichung 2 geht hervor, daß nach Verstreichen einer Verzögerungs-Ansprechzeit bzw. Reaktionszeit Td das mit dem Wert a verzögerte eigene Fahrzeug sich dem Objekt mit einem Sicherheitsabstand M nähert.

Fig. 4 zeigt Einzelheiten des Sicherheits-Relativgeschwindigkeitsdetektors 8 von Fig. 1. Das Entfernungssignal vom Detektor 6 geht in einen Differentialverstärker 61 zur Gewinnung eines Differentialausgangssignals, welches der Differenz zwischen dem Augenblickswert des Abstands zum Objekt voraus und dem durch eine Spannung von einer Spannungsquelle 62 repräsentierten Sicherheitsabstand M zu dem Objekt entspricht. Dieser Differentialausgang geht zu einer durch einen veränderlichen Widerstand VR₅ gebildeten Untersetzerschaltung zum Zwecke der Gewinnung einer proportionierten Spannung für einen Verstärker 63 mit einheitlicher Verstärkung, dessen Ausgang an ein ähnliches Netzwerk wie bereits beschrieben geht, zu dem Schalter 64 und 65 gehören, die auf Signale über Leitungen A oder B ansprechen. Da der veränderliche Widerstand VR₅ die Eingangsspannung mit einem Faktor 4a umsetzt, ist der Ausgang von Verstärker 63 gleich 4a (M-R), und dieser wird in der Amplitude noch einmal durch vom Kompensator 10 über die Leiter A und B zugeführte Korrektursignale modifiziert.

Ein in Serie mit einem Widerstand R₁₀ an einer Gleichspannungsquelle 68 liegender veränderlicher Widerstand VR₇ gibt an seinem Schleifer eine der Reaktionsverzögerungszeit Td entsprechende Spannung an einen Pufferverstärker 67 ab, dessen Ausgang über einen veränderlichen Widerstand VR₈ geerdet ist, um eine Td² entsprechende Spannung zu gewinnen und dem nichtinvertierenden Eingang eines Differentialverstärkers 69 zuzuführen, in dem das Signal Td² algebraisch mit dem Ausgang der Schalter 64 und 65 kombiniert wird, die am invertierenden Eingang eingehen, so daß folgender Differentialausgang erzeugt wird: Td²-4a (M-R). Dieses Spannungssignal geht zu einem Radizierglied 70, welches die Quadratwurzel des Eingangssignals errechnet und als Ausgang einem Summierverstärker 71 zuführt.

Die Spannung am Ausgang von Pufferverstärker 67 entspricht -Td und geht zum Summierverstärker 71, um algebraisch dem Quadratwurzelausgang aufaddiert zu werden, so daß eine

entsprechende Spannung entsteht, die mittels eines veränderlichen Widerstands VR₆ um einen Faktor 1/2a in Zuordnung zu dem veränderlichen Widerstand VR₅ proportioniert wird, wie mit unterbrochenen Linien angedeutet. Dieser Proportionalitätsfaktor wird mittels eines Schaltwiderstandsnetzwerks variiert, zu dem Schalter 73 und 74 gehören, die auf über die Leiter A und B zugeführte Signale ansprechen.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungen der Anzeigeeinheit 11 beschrieben, die in den Fig. 5 bis 13 dargestellt sind.

Die Anzeigeeinheit 11 von Fig. 5 hat eine Horizontalskala mit zwei identischen Zeigern 38 und 39, wobei der Zeiger 38 das Signal für den Augenblicksabstand vom Detektor 6 und der Zeiger 39 das Spannungssignal von dem Sicherheitsabstandsdetektor 7 anzeigt. Beide Zeiger 38 und 39 zeigen die Entfernung zu einem interessierenden Objekt auf einer von 0 bis 100 m reichenden Skala an. Solange der obere Zeiger 38 rechts vom unteren Zeiger 39 steht, besteht noch eine gewisse Reserve gegenüber der Sicherheitsgrenze. Dies kann der Fahrer am Abstand zwischen den beiden Zeigern erkennen. Wandert der obere Zeiger 38 auf die linke Seite vom unteren Zeiger 39 aus, wird automatisch Alarm durch den Ausgang von Komparator 15 gegeben und der Fahrer gewarnt.

Als Alternativlösung ist in Fig. 6a eine Rundskala-Anzeigeeinheit dargestellt, mit einem inneren Zeiger 40 für den Abstands-Augenblickswert und einem äußeren Zeiger 41 für den Sicherheitsgrenzwert. Beide sind, wie aus Fig. 6b entnehmbar ist, coaxial gelagert. Eine Deckplatte 43 auf einer Skala 42 bedeckt einen Teil der Skala 42, so daß beispielsweise weit außerhalb des Radarbereiches von beispielsweise 100 m ein Teil der Skala 42 verdeckt und der Zeiger 40 versteckt bleibt, um den Fahrer nicht unnötig zu irritieren.

Bei einer in Fig. 7 dargestellten Abwandlung wird der augenblickliche Abstandswert durch einen oberen Zeiger 44 und der Sicherheitsgrenzwert durch die Länge eines vorzugsweise rot gefärbten horizontal bewegbaren Bandes 45 dargestellt. Das Band 45 ist an einem Ende an einer aufgewickelten Feder befestigt, wird normalerweise nach links vorgespannt und durch Stromzufuhr zu einer nicht dargestellten bewegbaren Magnetspule nach rechts ausgezogen. Diese Anordnung erleichtert die Erkennung des Unterschiedes zwischen beiden Anzeigewerten.

Bei der in Fig. 8a und 8b dargestellten Modifizierung wird ein Zeiger 46 für den augenblicklichen Abstandswert durch einen Motor 50 angetrieben, während ein Sektor 47 coaxial um die Drehachse des Zeigers 46 schwenkbar durch einen weiteren Motor 51 angetrieben wird und die Sicherheitsabstandsgrenze anzeigt. Der Sektor 47 ist mit einer auffallenden Farbe lackiert und normalerweise hinter einer halbkreisförmigen Maske 49 versteckt. Der Motor 51 dreht den Sektor 47 im Verhältnis zum zugeführten Strom im Uhrzeigersinn gegenüber einer Skala 48 in die obere Hälfte des Anzeigeinstrumentes hinein.

Bei einem in Fig. 9 dargestellten anderen Ausführungsbeispiel sind mehrere Leuchtdioden (LED) D 1 bis D 20 auf einem Teil des Umfangs einer kreisförmigen Scheibe verteilt, um den Sicherheitsgrenzwert durch die Anzahl der aktivierten LED's darzustellen, während ein Zeiger 52 dem Augenblicks- Abstandswert zugeordnet ist. Bei der in Fig. 10a dargestellten Treiberschaltung für die Leuchtdioden D 1-D 20 sind Komparatoren CO₁ bis CO₂₀ mit ihren invertierenden Eingängen an den Ausgang des Sicherheitsabstandsdetektors 7 und mit ihren nicht-invertierenden Eingängen an die entsprechenden Punkte eines Spannungsteilers angeschlossen, welcher durch Widerstände Rs₁ bis Rs₂₁ gebildet wird, die zwischen einer Spannungsquelle und Erde in Serie geschaltet sind. In Proportion zu einer an den Anschluß IN angelegten Spannung erhöht sich die Anzahl der angesteuerten Komparatoren CO₁-CO₂₀, wenn die Spannung an den nicht-invertierenden Eingängen die jeweilige Referenzspannung übersteigt. Die Ausgangsanschlüsse der Komparatoren CO₁-CO₂₀ sind mit jeweils einem Ende der betreffenden Leuchtdioden D₁-D₂₀ verbunden, während deren andere Enden gemeinsam an den Emitter eines Transistors Q₁ angeschlossen sind, dessen Basis und Kollektor durch normalerweise geschlossene Kontakte eines Relais 56 überbrückt sind. Der Kollektor von Transistor Q₁ liegt an einer Spannungsquelle Vcc, so daß der Transistor normalerweise durchgeschaltet ist und die Diodenanordnung mit Strom versorgt. Wenn das Eingangssignal die Referenzspannung übersteigt, geben die Komparatoren CO₁-CO₂₀ eine niedrige Spannung ab, so daß über den Transistor Q₁ die entsprechenden Leuchtdioden D₁-D₂₀ mit Strom versorgt werden. Das Relais 56 ist abhängig vom Komparator 15, welcher, wie vorstehend beschrieben, zur Aktivierung der Alarmeinrichtung 13 dient. Wenn das Relais 5 b die Verbindung zwischen Basis und Kollektor des Transistors Q₁ öffnet, wird die Basis mit dem Ausgang eines Spannungs/Frequenz-Wandlers 55 verbunden, dessen Eingang an den Ausgang eines Differentialverstärkers 54 angeschlossen ist. Dieser Differentialverstärker 54 erhält den Augenblickswert des Abstandssignals von dem Detektor 6 am invertierenden Eingang, um das Signal mit einer Referenzspannung zu vergleichen, die von einer Spannungsquelle Vs kommt. So wird ein Differentialausgang erzeugt. Der Differentialverstärker 54 arbeitet als Subtraktor, indem er die Referenzspannung um die Spannung am invertierenden Eingang vermindert, so daß mit einem Anstieg des Abstandssignals die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 54 sinkt. Somit ändert sich die Frequenz des Spannungs/Frequenzwandlers 55 nach einer inversen Funktion des Augenblickswertes der festgestellten Entfernung zwischen Fahrzeug und Objekt. Nähert sich das Fahrzeug dem Objekt, dann steigt die Frequenz des Spannungs/Frequenzwandlers 55 an, und sobald der Augenblickswert unter die Sicherheitsgrenze absinkt, gibt der Komparator 15 ein Warnsignal ab. Dadurch wird das Relais 56 getriggert, so daß der Transistor Q₁ und die Leuchtdioden D 1-D 20 mit der Frequenz des Spannungs/Frequenzwandlers 55 ein- und ausgeschaltet werden. Dieser Blinkvorgang lenkt die Aufmerksamkeit des Fahrers auf das Anzeigeinstrument und er kann sofort die notwendigen Schritte zur Vermeidung einer Kollision unternehmen. Versuche haben gezeigt, daß 120 bis 180 Blinkvorgänge pro Minute (etwa 2 bis 3 Hz) dem menschlichen Auge am besten auffallen. Vorzugsweise ist die Schaltung so ausgelegt, daß der Spannungs/Frequenzwandler 55, als konventioneller spannungsgesteuerter Oszillator ausgebildet, ein 3 Hz-Signal erzeugt, wenn der Abstand zum Objekt nahe 0 ist; dieses Signal nimmt in seiner Frequenz linear in dem Maße ab, wie die Entfernung ansteigt, so daß im Grenzbereich der Radarauffassung die Blinkfrequenz nahe 0 ist (siehe Fig. 10b). Somit wird der Alarmzustand desto größer, je mehr sich das Fahrzeug dem Objekt nähert.

In Fig. 10c ist die Schaltung von Fig. 10a in der Weise modifiziert, daß der Differentialverstärker 54 die Entfernungssignale vom Detektor 6 mit den Sicherheitsgrenzsignalen vom Sicherheitsabstandsdetektor 7 vergleicht, so daß die Blinkfrequenz proportional dem Betrag ist, um den das Fahrzeug den Abstand zur Sicherheitsgrenze über- bzw. unterschreitet.

Bei den Ausführungen von Fig. 11 und 12 werden unterschiedliche Farben zur Unterscheidung zwischen der Ist- Entfernung und der Sicherheits-Entfernung benutzt. In Fig. 11 vergleicht ein Differentialverstärker 59 die Signale vom Sicherheitsabstandsdetektor 7 und vom Abstands- und Relativgeschwindigkeitsdetektor 6 und gibt ein Signal ab, welches der Differenz zwischen beiden Signalen entspricht. Dieses abgegebene Signal geht zum nicht-invertierenden Eingang eines Komparators CO _{A 0}, dessen invertierender Eingang geerdet ist. Letzterer gibt eine logische "1" ab, solange die Ist-Entfernung größer als die Sicherheits-Grenzentfernung ist, und dieser Ausgang geht zu einem Anschluß S _{C 0}, um Relais SW₀₁ und SW₀₂ zu aktivieren. Relais SW₀₁, welches normalerweise das Signal vom Sicherheitsdetektor 7 mit den nicht-invertierenden Eingängen von Komparatoren CO _{B 1} bis CO _{B 20} verbindet, ändert seinen Schaltweg in Abhängigkeit vom Ausgang des Komparators CO _{A 0} und verbindet jetzt das Signal vom Detektor 6 mit jenen Komparatoren CO _{B 1}-CO _{B 20}. Das Relais SW₀₂, welches normalerweise die nicht-invertierenden Eingangsanschlüsse von Komparatoren CO _{A 1} bis CO _{A 20} mit Masse verbindet, ändert seinen Schaltpfad in Abhängigkeit vom Komparator CO _{A 0} und verbindet die nicht-invertierenden Eingangsanschlüsse mit dem Ausgang des Differentialverstärkers 59. An die invertierenden Eingänge der Komparatoren CO _{A 1} bis CO _{A 20} werden verschiedene Referenzspannungen angelegt, die erzeugt werden durch einen zwischen einer Spannungsquelle VS₁ und Masse angeschlossenen Spannungsteiler. In ähnlicher Weise werden die invertierenden Eingänge der Komparatoren CO _{B 1} bis CO _{B 20} an unterschiedliche Potentiale eines zwischen einer Spannungsquelle VS₂ und Masse liegenden Spannungsteilers angeschlossen. Jeder der invertierenden Eingänge der Komparatoren CO _{A 1} bis CO _{A 20} ist mit einer Potentialdifferenz vorgespannt, welche einem Abstand von 5 Metern entspricht, so daß jeder Schritt des Differenzausgangs des Differentialverstärkers 59 eine logische "1" als Ausgang vom entsprechenden Komparator CO _{A 1}-CO _{A 20} zur Folge hat. Die Ausgangsanschlüsse der Komparatoren CO _{A 1} bis CO _{A 20} sind über Anschlüsse S _{C 1} bis S _{C 20} an Relais SW₁ bis SW₂₀ angeschlossen, die wiederum mit den Ausgängen der Komparatoren CO _{B 1} bis CO _{B 20} verbunden sind, um unter normalen Bedingungen deren Ausgangssignale den Basiselektroden von Transistoren Q _{R 1} bis Q _{R 20} zuzuführen und die Emission von rotem Licht zu veranlassen. Die Kollektoren dieser Transistoren Q _{R 1}-Q _{R 20} sind jeweils an einen Anschluß einer zugeordneten Leuchtdiode D _{R 1} bis D _{R 20} angeschlossen, die rotes Licht abgeben. Die Relais SW₁ bis SW₂₀ ändern ihre Schaltpfade und verbinden die Ausgänge der Komparatoren CO _{B 1} bis CO _{B 20} mit den Basiselektroden von Transistoren Q _{G 1} bis Q _{G 20} in Abhängigkeit von Steuersignalen, die von den Ausgängen der Komparatoren CO _{A 1} bis CO _{A 20} kommen. Ein Satz von Leuchtdioden D _{G 1} bis D _{G 20} ist an die Kollektoren der Transistoren Q _{G 1} bis Q _{G 20} angeschlossen und gibt grünes Licht ab. Die Emitter sämtlicher Transistoren Q _Rn und Q _Gn sind gemeinsam geerdet, so daß die Transistoren Q _Rn und Q _Gn als Verstärkerstufe für die entsprechenden Leuchtdioden D _Rn und D _Gn dienen.

Nun zum Betrieb der Schaltung von Fig. 11. Ist die Ist- Entfernung größer als die Sicherheitsgrenze, dann geht das Differentialsignal vom Differentialverstärker 59 an die Komparatoren CO _{A 1} bis CO _{A 20} und das der Ist-Entfernung entsprechende Signal an die Komparatoren CO _{B 1} bis CO _{B 20}, so daß ein oder mehrere Transistoren Q _{G 1} bis Q _{G 20} aktiviert werden und die entsprechenden Leuchtdioden D _{G 1} bis D _{G 20} so ansteuern, wie dies dem Überschuß des Ist-Entfernungssignals gegenüber dem entsprechenden Referenzpotential entspricht, so daß der Fahrer grüne Lichtanzeigen enthält. Angenommen, das Differenzsignal übersteigt die entsprechenden Referenzspannungen in bestimmten Komparatoren CO _{A 1} bis CO _{A 20}, dann werden die zugeordneten Relais SW₁ bis SW₂₀ aktiviert und schalten von Grün- auf Rotlicht um, so daß die entsprechenden Leuchtdioden D₅ bis D₁₃ von grün auf rot umgeschaltet werden, wie dies in Fig. 12a durch schwarze Punkte angedeutet ist. Die übrigen Leuchtdioden D₁ bis D₄ bleiben auf Grünlicht geschaltet, was durch schraffierte Punkte angedeutet ist. In diesem Falle beträgt die Ist-Entfernung des Fahrzeugs vom Objekt etwa 60 Meter, wie ein Zeiger 58 aussagt. Sobald die Entfernung des Fahrzeugs vom Objekt abnimmt, verändert sich die Leuchtfarbe der Leuchtdioden entgegen dem Uhrzeigersinn entsprechend, so daß, wenn die Ist-Entfernung gleich dem Sicherheitsabstand ist, sämtliche grünen Leuchtdioden erloschen sind und dafür die Leuchtdioden D₁ bis D₉ rotes Licht abgeben, wie in Fig. 12b dargestellt ist. Unter diesen Umständen ist der Ausgang von Differentialverstärker 59 abgeschaltet, es gelangt Erdpotential zum nicht-invertierenden Eingang sämtlicher Komparatoren CO _{A 1} bis CO _{A 20}, so daß sämtliche Relais SW₁-SW₂₀ ihre Schaltwege auf Normalposition stellen und nur die Rotlicht-Leuchtdioden aktiviert sind und den Sicherheitsgrenzwert anzeigen.

Da der Zeiger 58 die Ist-Entfernung zum Objekt anzeigt und diese immer mit der am weitesten rechts liegenden aktivierten Leuchtdiode übereinstimmt, kann man auf den Zeiger 58 auch ganz verzichten. Die Schaltung kann dann so ausgelegt sein, daß auf der linken Seite die rot leuchtenden Dioden und rechts davon die grün leuchtenden Dioden brennen, und daß mit Abnahme der Ist-Entfernung zum Objekt die Anzahl der grün leuchtenden Dioden stufenweise entgegen dem Uhrzeigersinn vermindert wird.

Da in einem Fahrzeug immer Platzmangel herrscht, kann man die zuvor beschriebene Anzeige auch so ausbilden, daß die Ist-Entfernung und die Sicherheitsentfernung zum Objekt am Umfang eines konventionellen Tachometers dargestellt werden, wie in Fig. 13a gezeigt. Ein inneres Band 61 gibt die Ist-Entfernung, und ein äußeres Band 62 die Sicherheits- Grenzentfernung an, während sich ein Zeiger 60 des Tachometers in der Mitte befindet. Anstelle von Bändern zur Anzeige kann man auch eine Punktanzeige wählen, siehe Fig. 13b.

Die Anzeigeeinheit 12 kann auch ähnlich den zuvor beschriebenen Beispielen ausgebildet sein. Fig. 14 zeigt eine ähnlich einfache Ausführung wie in Fig. 9. In Fig. 14 werden Leuchtdioden D₁₁ bis D₂₀ in Abhängigkeit von einem Sicherheitsgeschwindigkeitssignal aktiviert, welches vom Sicherheits-Relativgeschwindigkeitsdetektor 8 abgegeben wird. Eine in Fig. 15 dargestellte Schaltung wandelt dieses Signal in einen Satz von Signalen zum Aktivieren der Leuchtdioden um, wobei ein Vergleich mit einem Satz von Referenzsignalen erfolgt, ähnlich wie zuvor in Verbindung mit Fig. 10 beschrieben. Hier besteht nur insofern eine Ausnahme, daß sämtliche Leuchtdioden D₁-D₂₀ gemeinsam an eine Spannungsquelle Vcc angeschlossen sind und nicht über einen Transistor Q₁. An einem Eingangsanschluß 75 wird das Sicherheitsgrenz- Geschwindigkeitssignal eingespeist, und wenn diese Spannung ansteigt, werden die Leuchtdioden D₁-D₂₀ entgegen dem Uhrzeigersinn nach und nach zugeschaltet, beginnend mit Leuchtdiode D₂₀. Wenn die Anzeigeeinheit 12 gemäß Fig. 14 ausgebildet ist, dann beträgt die Sicherheits-Relativgeschwindigkeit zum Objekt 50 km/h und die Ist-Relativgeschwindigkeit zum Objekt etwa 40 km/h. Ein Zeiger 76 wird von einem Motor in Abhängigkeit von einem Relativgeschwindigkeitssignal angetrieben, welches von dem Abstands- und Relativgeschwindigkeitsdetektor 6 stammt. Der Fahrzeugführer erkennt dann den zusätzlichen Abstand von der Sicherheitsgrenze durch Vergleich der Position des Zeigers 76 gegenüber der am weitesten links leuchtenden Leuchtdiode, in Fig. 14 ist das die Leuchtdiode D₁₁.

Claims (18)

1. Sicherheitsüberwachungsanlage für ein Fahrzeug, mit

• - einer Radareinrichtung (1) zum Aussenden von Radarstrahlung und zum Empfangen von an einem Objekt reflektierter Radarstrahlung,
• - einem Abstandsdetektor (6) zur Bestimmung des Ist-Abstandes (R) zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt anhand der empfangenen Radarstrahlung,
• - einem Relativgeschwindigkeitsdetektor (6) zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt anhand der empfangenen Radarstrahlung, und
• - einer ersten Anzeigeeinrichtung (12) zur Anzeige der Relativgeschwindigkeit,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - mit dem Abstandsdetektor (6) eine Einrichtung (8) zur kontinuierlichen Ermittlung einer Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) zwischen Fahrzeug und Objekt als Funktion des Abstandes verbunden ist, und daß
• - mit dem Ausgang dieser Einrichtung (8) die erste Anzeigeeinrichtung (12) verbunden ist, durch die neben der Relativgeschwindigkeit die Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) anzeigbar ist.

2. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Fahrgeschwindigkeitssensor (9) und einen Sicherheitsabstandsdetektor (7) zur Ableitung eines Sicherheitsabstands (M) zwischen Fahrzeug und Objekt als Funktion der Fahrgeschwindigkeit (Va) des Fahrzeugs, und durch eine zweite Anzeigeeinheit (11) zur Darstellung der Differenz zwischen dem Sicherheitsabstand (M) und dem von der Radareinrichtung (1) festgestellten Ist-Abstand (R).

3. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anzeigeeinheiten (11, 12) jeweils zwei auf parallelen Skalen bewegbare Zeiger (38, 39) enthalten zur Darstellung des Ist-Abstands (R) und des Sicherheitsabstands (M) bzw. der Relativgeschwindigkeit und der Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr).

4. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anzeigeeinheiten (11, 12) jeweils als Rundinstrument mit einer von 0 bis zu einem Maximalwert reichenden teilkreisbogenförmigen Skala (42) und mit einer den Rest der Skala (42) überdeckenden sektorförmigen Deckplatte (43) ausgebildet sind, welche einen Zeiger (40) des Rundinstrumentes verdeckt, wenn er sich außerhalb des Anzeigebereichs befindet.

5. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anzeigeeinheiten (11, 12) die Differenz zwischen dem Sicherheitsabstand (M) und dem Ist-Abstand (R) bzw. die Differenz zwischen der Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) und der Relativgeschwindigkeit jeweils in Form eines Sektors (47) anzeigen.

6. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anzeigeeinheiten (11, 12) die Differenz zwischen dem Sicherheitsabstand (M) und dem Ist-Abstand (R) bzw. die Differenz zwischen der Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) und der Relativgeschwindigkeit jeweils in Form eines Bandes (45) anzeigen.

7. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anzeigeeinheiten (11, 12) jeweils mehrere Leuchtdioden (D₁-D₂₀) aufweisen, die jeweils hintereinander auf einer Skala angeordnet und so ansteuerbar sind, daß sie den ermittelten Sicherheitsabstand (M) bzw. die ermittelte Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) anzeigen, und daß jeweils ein Zeiger (52) den Ist-Abstand (R) bzw. die Relativgeschwindigkeit anzeigt.

8. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei den beiden Anzeigeeinheiten (11, 12) jeweils das emittierte Licht periodisch unterbrochen wird, wenn der Ist-Abstand (R) geringer als der Sicherheitsabstand (M) bzw. die Relativgeschwindigkeit größer als die Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) ist.

9. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Anzeigeeinheiten (11, 12) jeweils ein Spannungs/Frequenzwandler (55) zugeordnet ist zum jeweiligen Unterbrechen des emittierten Lichts in einem Zeitverhältnis, welches der jeweiligen Differenz zwischen dem Sicherheitsabstand (M) und dem Ist-Abstand (R) bzw. der Sicherheits- Relativgeschwindigkeit (Vr) und der Relativgeschwindigkeit proportional ist.

10. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anzeigeeinheiten (11, 12) jeweils mittels einer Anzahl hintereinander angeordneter Leuchtdioden (D₁ bis D₂₀) die jeweilige Differenz zwischen dem Sicherheitsabstand (M) und dem Ist-Abstand (R) bzw. der Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) und der Relativgeschwindigkeit anzeigen.

11. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den beiden Anzeigeeinheiten (11, 12) jeweils ein erster Satz hintereinander angeordneter und Licht einer ersten Farbe emittierender Leuchtdioden (D _{G 1}-D _{G 20}) und ein zweiter Satz hintereinander angeordneter und Licht einer zweiten Farbe emittierender Leuchtdioden (D _{R 1}-D _{R 20}) und jeweils eine Leuchtdiode (D _{G 1}-D _{G 20}) des ersten Satzes in der Nähe einer Leuchtdiode (D _{R 1}-D _{R 20}) des zweiten Satzes positioniert ist, die beiden Sätze jeweils derart ansteuerbar sind, daß die Leuchtdioden (D _{G 1}-D _{G 20}) des jeweiligen ersten Satzes die jeweilige Differenz zwischen dem Sicherheitsabstand (M) und dem Ist- Abstand (R) bzw. der Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) und der Relativgeschwindigkeit und die Leuchtdioden (D _{R 1}-D _{R 20}) des jeweiligen zweiten Satzes den Sicherheitsabstand (M) bzw. die Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) jeweils in einer Sequenz entlang einer Skala anzeigen.

12. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anzeigeeinheiten (11, 12) jeweils am Umfang der Skala eines konventionellen Fahrzeug-Anzeigeinstruments angeordnet sind.

13. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Sicherheitsabstandsdetektor (7) eine Rechnerschaltung (Fig. 3) gehört, welche die Gleichung 1/2 α × Va² + Td × Va + M errechnet, worin α die Fahrzeugverzögerung, Td die Reaktionszeit des Fahrers und M der vorbestimmbare Sicherheitsabstand ist.

14. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einrichtung (8) zur kontinuierlichen Ermittlung der Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) eine Rechnerschaltung (Fig. 4) zur Bestimmung der Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) gehört, welche die Gleichung errechnet, worin α die Fahrzeugverzögerung, Td die Reaktionszeit des Fahrers, M der vorbestimmbare Sicherheitsabstand und R der von der Radareinrichtung (1) ermittelte Ist-Abstand des Fahrzeugs zum Objekt ist.

15. Sicherheitsüberwachungsanlage nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch einen Kompensator (10) zur Korrektur der Werte für die Fahrzeugverzögerung (α) und/oder der Reaktionszeit (Td) in Abhängigkeit von Änderungen der Kondition des Fahrers und/oder der Umweltbedingungen.

16. Sicherheitsüberwachungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 15, gekennzeichnet durch einen ersten Komparator (15) zum Vergleichen des abgeleiteten Sicherheitsabstands (M) mit dem festgestellten Ist-Abstand (R) und zum Auslösen einer ersten Alarmeinrichtung (13), wenn der Ist-Abstand (R) gleich oder geringer als der Sicherheitsabstand (M) ist.

17. Sicherheitsüberwachungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch einen zweiten Komparator (75) zum Vergleichen der abgeleiteten Sicherheits-Relativgeschwindigkeit (Vr) mit der festgestellten Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs und zum Auslösen einer zweiten Alarmeinrichtung (14), wenn die Relativgeschwindigkeit gleich oder größer als die Sicherheits- Relativgeschwindigkeit (Vr) ist.