DE3341022A1

DE3341022A1 - Collision warning device for motor vehicles, based on ultrasound

Info

Publication number: DE3341022A1
Application number: DE19833341022
Authority: DE
Inventors: Juergen Prof Dr Ing Detlefsen; Horst Prof Dr Ing Groll; Ewald Paul Sautmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-11-12
Filing date: 1983-11-12
Publication date: 1985-05-23

Abstract

A collision warning device for motor vehicles is proposed, which is based on ultrasound and in which the transmission oscillator and the reception oscillator are arranged at a relatively large horizontal distance from one another on the rear side of a motor vehicle, in order to prevent collisions, primarily during parking. The range to an obstruction causing a risk of collision is determined from the propagation time of the ultrasound, points of identical propagation time being located on an ellipse which has the two oscillators as focus points. By using an additional oscillator, the direction of the obstruction can also be determined. Warning information for the driver of the motor vehicle can be derived from the range determination.

Description

Kollissionswarneinrichtung für KraftfahrzeugeCollision warning device for motor vehicles

auf Ultraschallbasis Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Kollissionswarneinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.based on ultrasound prior art The invention is based on a collision warning device according to the preamble of the main claim.

Kollissionswarneinrichtungen nach dem Radarprinzip sind bekannt und werden - zumindest in Form von Prototypen heute schon angewendet. Hierbei werden sowohl Pulsmodulation als auch Frequenzmodulation verwendet. Wegen der Antennengröße und wegen des Auflösungsvermögens in radialer Richtung werden elektromagnetische Wellen im Bereich von 8 mm Wellenlänge benutzt.Collision warning devices based on the radar principle are known and are already being used - at least in the form of prototypes. Here will be both pulse modulation and frequency modulation are used. Because of the antenna size and because of the resolving power in the radial direction, they become electromagnetic Waves in the range of 8 mm wavelength are used.

Verwendet man Ultraschallwellen an Stelle von elektromagnetischen Wellen, so lassen sich ähnlich kleine Wellenlängen und ein hohes Auflösungsvermögen bei sehr viel niedrigeren Frequenzen erzielen, wodurch die Bauteile sehr viel einfacher und damit kostengünstiger werden. Für Kollissionswarneinrichtungen von Kraftfahrzeugen bei normaler Fahrt lassen sich Schallwellen jedoch nicht verwenden, da hier Entfernungen von 100 - 200 m erfasst werden müssen.Use ultrasonic waves instead of electromagnetic waves Waves, so can be similarly small wavelengths and a high resolution Achieve at much lower frequencies, which makes the components a lot simpler and thus become more cost-effective. For collision warning systems in motor vehicles During normal driving, however, sound waves cannot be used because of the distances involved from 100 - 200 m must be recorded.

Hierbei würde eventuell auftretender Wind zu großen Meßfehlern führen, da Schallwellen vom Wind beeinflußt werden. Kollissionswarneinrichtungen für sehr kleine Entfernungen, wie sie z.B.Any wind that may occur here would lead to large measurement errors, because sound waves are influenced by the wind. Collision warning devices for very small distances, e.g.

als Einparkhilfe von Kraftfahrzeugen von Nutzen sein können, sind auch mit Ultraschall möglich, da hier Windstörungen nicht so gravierend sind.can be useful as a parking aid for motor vehicles also possible with ultrasound, since wind disturbances are not so serious here.

Daß es sich bei solchen Abstandswarneinrichtungen zur Einparkhilfe um ein interessierendes Problem handelt, zeigen die Anmeldungen 2044790 und 7042717, die eine Lösung auf elektromagnetischen Wege versuchen sowie die Anmeldungen DE 3112726A1 und Europ. 0052702, die eine optoelektronische Lösung vorschlagen.That such distance warning devices are used for parking assistance is an interesting problem, show the registrations 2044790 and 7042717, trying to find a solution by electromagnetic means and the registrations DE 3112726A1 and Europ. 0052702, suggesting an optoelectronic solution.

Auch Warneinrichtungen ähnlicher Art unter Verwendung von Ultraschall sind bekannt. So wird in der Offenlegungsschrift DE 3141230 von einer Vorrichtung zum Ermitteln eines heckseitigen Hindernisses mit einem Ultraschall-Sender/Empfänger mit einem Ultraschall-Schwinger gesprochen. Über die Funktionsweise oder über die Anordnung des Ultraschall-Schwingers und seine Eigenschaften wird jedoch nichts ausgesagt. Der wesentliche Inhalt dieser Offenlegungsschrift befasst sich mit Aufbau und Anordnung der Anzeigevorrichtung.Also warning devices of a similar type using ultrasound are known. Thus, in the laid-open specification DE 3141230 of a device for determining a rear obstacle with an ultrasonic transmitter / receiver talked to an ultrasonic transducer. About how it works or about the However, the arrangement of the ultrasonic transducer and its properties will not work testified. The main content of this publication deals with structure and arrangement of the display device.

In der Offenlegungsschrift 2312248 werden "ein oder mehrere Wellengebereinrichtungen (Sonar) mit nach hinten weisender Strahlrichtung" genannt. Weiter wird auch von "einer sich über die gesamte Fahrzeugbreite erstreckenden Wellengeberleiste" gesprochen.In laid-open specification 2312248, “one or more shaft transmitter devices (Sonar) with a backward-pointing beam direction ". It is also referred to from Spoken "a wave transmitter bar extending over the entire width of the vehicle".

In keiner der o.a. Offenlegungsschriften werden nähere Angaben über die Funktionsweise der zu benutzenden Ultraschall-Radar- (bzw. Sonar-) Prinzipien gemacht. Aus den spärlichen Angaben und Skizzen geht jedoch hervor, daß es sich in jedem der Fälle um das sog. "Monostatische Radar-Prinzip" handelt.In none of the above-mentioned disclosure documents are detailed information about the functioning of the ultrasonic radar (or sonar) principles to be used made. However, from the sparse information and sketches it appears that it is in each of the cases the so-called "monostatic radar principle" is involved.

Hierunter versteht man, daß sich Sendeantenne (Sende-Schallschwinger) und Empfangsantenne (Empfangs-Schallschwinger) annähernd am gleichen Ort befinden. Da sich bei diesem Prinzip bei einer Entfernungsbestimmung durch Laufzeitmessung alle Punkte gleicher Entfernung auf einem Kreis mit dem Strahlerpaar als Mittelpunkt befinden, ergeben sich für die übliche annähernd rechteckige Form eines Kraftfahrzeuges große Nachteile, wenn nur ein Strahlerpaar verwendet wird. Aus diesem Grunde sind gemäß OS. 2312248 auch "mehrere Wellengebereinrichtungen" bzw. neine sich über die gesamte Fahrzeugbreite erstreckende Wellengeberleiste" vorgeschlagen. Aus Anspr. 1 und 2 sowie aus der Fig. 1 dieser OS. geht eindeutig hervor, daß es sich auch bei Verwendung mehrerer Wellengebereinrichtungen jeweils um paarweise angeordnete Sendercund Empfangsstrahler handelt, also um eine parallele Anordnung mehrerer monostatischer Schallradar- (Sonar-) anordnungen. Daß über die Problematik der unvermeidlich unterschiedlichen Entfernungsanzeige bei Vorhandensein mehrerer parallel liegender Schallradaranordnungen in der gen. OS. nichts ausgesagt wird, kennzeichnet den geringen Aussagewert dieser OS.This means that the transmitting antenna (transmitting sound transducer) and receiving antenna (receiving sound transducer) approximately on the same Place. Since, with this principle, when determining the distance by measuring the transit time all points of equal distance on a circle with the pair of radiators as the center are, result for the usual approximately rectangular shape of a motor vehicle major disadvantages if only one pair of radiators is used. For this reason are according to OS. 2312248 also "several shaft encoder devices" or neine about the entire vehicle width extending wave transducer "proposed. From cont. 1 and 2 and from Fig. 1 of this OS. it clearly shows that it is too when using several shaft encoder devices each arranged in pairs Transmitter and receiver radiators are involved, i.e. a parallel arrangement of several monostatic Sound radar (sonar) arrangements. That about the problem of inevitably different Distance display in the presence of several parallel sound radar arrangements in the gen. OS. nothing is stated indicates the low value of this OS.

Vorteile der Erfindung Erfindungsgemäß wird eine Anordnung mit nur je einem Sende-und je einem Empfangsstrahler vorgeschlagen, die an der Rückseite des Kraftfahrzeuges so angeordnet sind, daß sie in horizontaler Richtung soweit voneinander entfernt sind, daß alle Punkte gleicher Entfernungssumme eine flache Ellipse bilden, die nahe am Fahrzeug annähernd mit der Heckkontur des Fahrzeuges übereinstimmt. Es handelt sich hierbei also um ein sog. "bistatisches" Schallradar, bei dem Sendeschwinger und Empfangsschwinger an verschiedenen - relativ zur Wellenlänge deutlich unterscheidbaren Orten angebracht sind.Advantages of the Invention According to the invention, an arrangement with only One transmitting and one receiving radiator are proposed on the rear of the motor vehicle are arranged so that they so far in the horizontal direction are distant from each other so that all points of equal distance sum have a flat one Form an ellipse that approximates the rear contour of the vehicle close to the vehicle matches. This is a so-called "bistatic" sound radar, at the transmitting transducer and receiving transducer at different - relative to the wavelength clearly distinguishable places are appropriate.

Der wesentlichste Vorteil dieser Anordnung ist, daß mit geringstmöglichem Aufwand von nur einem Sende- und einem Empfangsschwinger die Heckseite eines Kraftfahrzeuges nahezu unabhängig von der Richtung und Lage eines Hindernisses gegen eine Kollission zu schützen ist.The main advantage of this arrangement is that with the least possible Expenditure of only one transmitting and one receiving transducer on the rear of a motor vehicle almost independent of the direction and position of an obstacle against a collision is to be protected.

Benützt man eine der bekannten Methoden der Radartechnik, die dort zur Entfernungsmessung gebräuchlich sind, so kann man für den Abstand eines Hindernisses im horizontalen Schnitt eine Ellipse, im räumlichen Begriff ein Ellipsoid definieren.If you use one of the well-known methods of radar technology there for distance measurement are common, so one can for the distance of an obstacle Define an ellipse in the horizontal section and an ellipsoid in the spatial term.

Eine Verringerung der üblichen Abstandsanzeige bedeutet hier das Durchlaufen eines Hindernisses durch eine Schar ineinander liegender Ellipsen, in deren Brennpunkten die beiden Schallschwinger liegen. Als in der Radartechnik übliche und bekannte Entfernungsmeßmethoden können einerseits die Impulstastung mit Laufzeitmessung, andererseits die Frequenzmodulation mit Auszählung der Differenzfrequenz angesehen werden.A reduction in the usual distance display means going through here an obstacle by a family of nested ellipses, at their focal points the two transducers are lying. As usual and known in radar technology Distance measurement methods can, on the one hand, include pulse scanning with time of flight measurement, on the other hand, the frequency modulation is viewed with counting of the difference frequency will.

Die Abstrahlrichtung des Sendeschwingers und die Empfangscharakteristik des Empfangsschwingers ist so zu gestalten, daß vorzugsweise Reflexionen aus dem hinter dem Fahrzeug liegenden Bereich aufgenommen werden. Die Idealform der beiden Strahlungsdiagramme in horizontaler Richtung ist ein Diagramm 0 0 mit einem Offnungswinkel von etwa 160 bis 180 , sodaß nur nach hinten abgestrahlt wird und Reflexionen von Teilen des eigenen Fahrzeuges unterbunden werden. In vertikaler Richtung sollte der Offnungswinkel etwa +450 nach oben und etwa -200 bis -300 nach unten betragen, sodaß nicht direkt nach unten abgestrahlt wird um Reflexionen der Fahrbahnoberfläche auszuschalten, jedoch niedrige Hindernisse noch zu erfassen.The direction of radiation of the transducer and the reception characteristics of the receiving transducer is to be designed so that preferably reflections from the behind the vehicle. The ideal form of the two Radiation diagrams in the horizontal direction is a diagram 0 0 with an opening angle from about 160 to 180, so that it is only emitted to the rear and reflections from Parts of your own vehicle are prevented. In the vertical direction should be the opening angle is approximately +450 upwards and approximately -200 to -300 downwards, so that it is not emitted directly downwards to avoid reflections from the road surface off, but still detect low obstacles.

Auch Hindernisse, die etwas oberhalb der Strahler im Heckbereich auftauchen, wie z.B. Teile eines LKW, können so erfasst werden.Even obstacles that appear a little above the spotlights in the rear area, such as parts of a truck can be recorded in this way.

Durch Anordnung eines dritten Strahlerelementes als Sende-oder auch als Empfangsschwinger läßt sich eine genauere Positionsbestimmung eines Hindernisses dadurch erreichen, daß man den Schnittpunkt von zwei Ellipsen bestimmen kann.By arranging a third radiator element as a transmitting or also a more precise position determination of an obstacle can be used as a receiving oscillator achieve by being able to determine the point of intersection of two ellipses.

Der technische Aufwand steigt natürlich auch auf Seite der Informationsauswertung und Darstellung. Die üblicherweise auftretende Mehrdeutigkeit beim Schnitt zweier Ellipsen läßt läßt sich durch geeignete Wahl der Strahlungsdiagramme, wie oben erwähnt, vermeiden, da dann z.B. nur die Hälften zweier Ellipsen zum Schnitt gebracht werden. Der nach bekannten Verfahren der Radartechnik gewonnene elektronische Meßwert für die Entfernung kann dazu benutzt werden eine akustische Warnung zu erzeugen, die z.B. einen stetig in der Frequenz oder im Impulsabstand oder in der Amplitude sich verändernden Ton abgibt. Auch eine erst bei Unterschreiten einer bestimmten Entfernung auftretende akustische Warnung ist denkbar.Of course, the technical effort also increases on the information evaluation side and representation. The ambiguity that usually occurs when two are intersected Ellipses can be determined by a suitable choice of the radiation patterns, As mentioned above, avoid, because then e.g. only the halves of two ellipses to the intersection to be brought. The electronic one obtained by known methods of radar technology The measured value for the distance can be used to generate an acoustic warning, which e.g. have a constant frequency or pulse spacing or amplitude emits changing tone. Also one only when falling below a certain one Acoustic warning occurring at a distance is conceivable.

Gleichzeitig oder getrennt hiervon kann auch eine optische Warnanzeige vorgesehen werden. Diese kann in einfacher Form z.B. aus einer Reihe von Leuchtdioden bestehen, deren Zahl derjenigen von auf lösbaren Entfernungselementen entspricht und die je nach der Entfernung des Hindernisses eingeschaltet werden.At the same time or separately from this, an optical warning display can also be used are provided. This can be in a simple form, e.g. from a number of light-emitting diodes exist, the number of which corresponds to that of detachable removal elements and which are switched on depending on the distance of the obstacle.

Die Wahl der geeigneten Ultraschallfrequenz hängt vom geforderten Entfernungsauflösungsvermögen bzw. der gewünschten Meßgenauigkeit ab. Verwendet man z.B. ein Pulsverfahren und erwartet eine Meßgenauigkeit von 5 cm, so muß die Pulsdauer etwa 0,3 ms betragen. Bei einer Bandbreite von 1% ergibt sich dann als Trägerfrequenz ca. 300 kHz und eine Wellenlänge in Luft von etwa 1 mm.The choice of the appropriate ultrasonic frequency depends on what is required Distance resolution or the desired measurement accuracy. Used For example, if a pulse method is used and a measurement accuracy of 5 cm is expected, then the Pulse duration be about 0.3 ms. With a bandwidth of 1%, the result is Carrier frequency approx. 300 kHz and a wavelength in air of approx. 1 mm.

Die Konstruktion der Ultraschallschwinger und ihrer Halterung sollte so vorgenommen sein, daß sich die Teile auch nachträglich an ein schon zugelassenes Fahrzeug leicht anbringen lassen.The design of the ultrasonic transducer and its bracket should be be made in such a way that the parts can also subsequently be transferred to an already approved Let the vehicle attach easily.

Die beschriebene Kollisionswarneinrichtung kann natürlich auch zusätzlich an der Frontseite des Fahrzeuges angebracht werden um das Einparken in eine enge Parklücke zu erleichtern. Hierfür kann dann die Anzeigeeinrichtung für Front- und Heckbereich simultan benutzt werden.The described collision warning device can of course also be added Can be attached to the front of the vehicle to facilitate parking in a tight spot To facilitate parking space. For this purpose, the display device for front and Can be used simultaneously.

Zeichnungen Einige Ausführungsbeispiele von Teilen der Erfindung sind als Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Drawings are some embodiments of parts of the invention shown as a drawing and are described in more detail below.

Es zeigen: Fig. 1a die Anordnung der Strahlerelemente am Heck eines PKW und die hierdurch entstehenden Ellipsen als Orte konstanter Entfernungen im Horizontalschnitt.They show: FIG. 1a the arrangement of the radiator elements at the stern of a Cars and the resulting ellipses as locations of constant distances in the Horizontal section.

Fig. Ib die oben beschriebene Anordnung mit den Radien zu einem Hindernis.Fig. Ib the arrangement described above with the radii to an obstacle.

Fig. 2a die Strahleröffnungswinkel in der Horizontalen Fig. 2b die Strahleröffnungswinkel in der Vertikalen Fig. 3 ein Beispiel mit mehreren Ellipsenscharen, die sich schneiden.2a shows the emitter opening angles in the horizontal; FIG. 2b shows the Emitter opening angle in the vertical Fig. 3 shows an example with several families of ellipses, that intersect.

Fig. 4 ein Beispiel einer einfachen optischen Anzeigevorrichtung Fig. 5 Beispiel eines Blockschaltbildes Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Fig. 1 ist das Kraftfahrzeug 3 im Horizontalschnitt angedeutet, wobei heckseitig, z.B. an der Unterkante der Stoßstange der Ultraschallschwinger 1 als Sendestrahler und der Ultraschallschwinger 2 als Empfangselement angebracht sind. Eine Berechnung zeigt, daß sich vorwiegend dann eine sehr flache Ellipse als Ort konstanter Echolaufzeit bildet, wenn die beiden Schwinger 1 und 2 sehr nahe an den beiden Enden der StoB-stange angebracht sind. In diesem Falle schmiegt sich diejenige Ellipse, die dem Entfernungsbereich "Null" entspricht recht nahe an die bei Personenkraftwagen übliche Heckkontur an. Für größere Schall-Laufzeiten kann man sich eine entsprechende Schar weiterer Ellipsen 4 denken, die den gestrichelten Linien in Fig. 1a im Horizontalschnitt entsprechen. Diejenigen Teile der Ellipsen 4, die zum Inneren des Kraftfahrzeuges 3 weisen, werden dann unwirksam, wenn die Ultraschallschwinger ein geeignetes Strahlungsdiagramm aufweisen, wie dies unten unter Fig. 2 beschrieben ist. In Fig. Ib ist ebenfalls im Horizontalschnitt ein Hindernis 5 eingezeichnet, das vom Sendeschwinger 1 in Richtung des Radius r1 angestrahlt wird und das eine Reflexion in Richtung des Radius r2 zum Empfangsschwinger 2 abgibt. Als gemessene Laufzeit tL wird das Schallradar (Sonar) hier die Summe r1 + r2 registrieren. Als Laufzeit ergibt sich dann tL = (r1 + r2) : Vs t wobei v5 die Schallgeschwindigkeit in Luft bedeutet. Der Zusammenhang zwischen der direkten Entfernung d vom Hindernis 5 zum Fahrzeugheck und der änderung des gemessenen Wertes (r1 + r2) ist zwar nicht ganz linear, lässt sich aber aus den Ellipsengleichungen leicht berechnen und ohne Schwierigkeiten in der Eichung des Gerätes korrigieren. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, daß im Auswertegerät bei der Anschaltung von Zeittoren eine entsprechend nichtlineare Zeitfunktion zum Spannungsvergleich verwendet wird. Auf bekannte Verfahren der Radartechnik wird verwiesen.4 shows an example of a simple optical display device. 5 Example of a block diagram Description of the exemplary embodiments In Fig. 1 the motor vehicle 3 is indicated in horizontal section, with the rear, e.g. on the lower edge of the bumper the ultrasonic transducer 1 as a transmitter radiator and the ultrasonic transducer 2 are attached as a receiving element. A calculation shows that then predominantly a very flat ellipse is the location of constant echo propagation time forms when the two oscillators 1 and 2 are very close to the two ends of the StoB-rod are appropriate. In this case, the ellipse that conforms to the distance range "Zero" corresponds very closely to the rear contour customary in passenger cars. A corresponding set of further ellipses can be used for longer sound propagation times 4, which correspond to the dashed lines in Fig. 1a in horizontal section. Those parts of the ellipses 4 which face the interior of the motor vehicle 3 point, become ineffective if the ultrasonic transducer has a suitable radiation pattern as described below under FIG. 2. In Fig. Ib is also in the horizontal section an obstacle 5 is drawn in, which is supported by the transmitter oscillator 1 in Direction of the radius r1 is illuminated and that a reflection in the direction of the radius r2 delivers to receiving transducer 2. The sound radar is used as the measured transit time tL (Sonar) register the sum r1 + r2 here. The running time then results in tL = (r1 + r2): Vs t where v5 means the speed of sound in air. The relationship between the direct distance d from obstacle 5 to the rear of the vehicle and the change of the measured value (r1 + r2) is not entirely linear, but can be omitted easily calculate the ellipse equations and without difficulties in the calibration correct the device. This can be done, for example, by adding the connection of time gates a corresponding non-linear time function for voltage comparison is used. Reference is made to known methods of radar technology.

In Fig. 2a ist der horizontale Offnungswinkel des Strahlungsdiagrammes der beiden Schwinger 1 und 2 und seine Ausrichtung zum Fahrzeug 3 skizziert. Die Halbwertsbreite der Horizontaldiagramme sollte bei 1600 bis 1800 liegen. In Fig. 2b ist Größe und Lage der Vertikaldiagramme der Schwinger 1 und 2 relativ zum Vertikalschnitt des Kraftfahrzeuges 3 gezeichnet. Es ist zu erkennen, daß sich die Montage der Schallschwinger z.B. auf der Unterseite der Heckstoßstange 6 als vorteilhaft erweist.In Fig. 2a is the horizontal opening angle of the radiation pattern of the two oscillators 1 and 2 and its alignment to the vehicle 3 outlined. the The half width of the horizontal diagrams should be between 1600 and 1800. In Fig. 2b is the size and position of the vertical diagrams of the transducers 1 and 2 relative to the vertical section of the motor vehicle 3 drawn. It can be seen that the assembly of the sound transducer e.g. on the underside of the rear bumper 6 proves advantageous.

0 Der vertikale öffnungswinkel der Strahlung sollte etwa 60 bis 800 betragen, wobei die Schwinger so zu montieren sind, daß nach unten ein Winkel von etwa 200 bis 300 gegenüber der Horizontalen entsteht und somit Reflexionen, die von der Straßenoberfläche kommen, erst in relativ "größeren Entfernungsbereichen registriert werden. Nach oben sollte der Offnungswinkel etwa 450 bis 600 gegenüber der Horizontalen einnehmen, um auch höhere Hindernisse, z.B. die Bordwand eines LKW wahrnehmen zu können. 0 The vertical opening angle of the radiation should be around 60 to 800 The transducers are to be mounted in such a way that an angle of about 200 to 300 against the horizontal arises and thus reflections that come from the road surface, only in relatively "larger distance areas" registered will. At the top, the opening angle should be about 450 to 600 from the horizontal take in order to also perceive higher obstacles, e.g. the side wall of a truck can.

In Fig. 3 ist eine etwas aufwendigere Gestaltung des Erfindungsgedankens skizziert, wobei drei Ultraschallschwinger am Heck des Fahrzeuges montiert sind. Verwendet man den Schwinger 1, der hier in der Mitte liegt, als Sendestrahler und die Schwinger 2 und 7, die nahe den Außenseiten des Fahrzeuges 3 angeordnet sind, als Empfangselemente, so lassen sich zwei Gruppen von Ellipsen definieren, die jeweils Orte konstanter Abstandssumme beschreiben. Man kann nun den Schnittpunkt zweier Ellipsen bestimmen und so den Ort eines Hindernisses genauer ermitteln als nur durch die Entfernungsangabe. So ist in Fig. 3 als Beispiel ein Hindernis 9 gezeichnet, dessen Reflexionsschwerpunkt auf den Ellipsen 4 und 8 liegt. Der ebenfalls denkbare Schnittpunkt 10 wird durch geeignete Diagrammwahl der Strahler unwirksam gemacht.In Fig. 3 is a somewhat more complex design of the inventive concept outlined, with three ultrasonic transducers mounted on the rear of the vehicle. If you use the transducer 1, which is here in the middle, as a transmitter radiator and the transducers 2 and 7, which are arranged near the outer sides of the vehicle 3, as receiving elements, two groups of ellipses can be defined, each Describe places of constant sum of distances. You can now see the intersection of two Determine ellipses and thus determine the location of an obstacle more precisely than just through the distance. So in Fig. 3 an obstacle 9 is drawn as an example, whose focus of reflection is on ellipses 4 and 8. The also conceivable Intersection 10 is made ineffective by choosing a suitable diagram.

Eine auf diese Weise gewonnene zusätzliche Richtungsinformation stellt natürlich höhere Anforderungen an die Auswertung und an die Sichtdarstellung und erfordert einen entsprechend höheren Aufwand.Additional directional information obtained in this way represents of course, higher demands on the evaluation and on the visual representation and requires a correspondingly higher effort.

Aus systematischen Gründen ist natürlich auch die Möglichkeit gegeben die Schwinger 2 und 7 als Sendestrahler zu benutzen und den Schwinger 1 als gemeinsamen Empfänger. Dies bringt jedoch gegenüber der oben beschriebenen Anordnung höchstens den Vorteil höherer Gesamtleistung mit besserem Störabstand, hat jedoch den Nachteil, daß man entweder verschiedene Sendefrequenzen oder verschieden codierte Modulationen für die Schwinger 2 und 7 verwenden muß, um die Signale empfangsseitig wieder trennen zu können.For systematic reasons, the option is of course also given to use the transducers 2 and 7 as transmitter radiators and the transducer 1 as common Recipient. However, compared to the arrangement described above, this brings at most the advantage of higher overall performance with a better signal-to-noise ratio, but has the disadvantage that one either has different transmission frequencies or differently coded modulations must use for the oscillators 2 and 7 to separate the signals again on the receiving side to be able to.

Selbstverständlich ist in ähnlicher Weise auch die Verwendung von zwei Sende- und zwei Empfangsschwingern u.s.w. möglich um Richtungsinformationen zu erhalten. Dies ist zeichnerisch nicht dargestellt.It goes without saying that the use of two transmitting and two receiving transducers etc. possible around Directional information to obtain. This is not shown in the drawing.

Zur akustischen Anzeige ist zu bemerken, daß man zweckmäßig einen Ton erzeugen kann, der erst bei Unterschreiten eines maximalen Hindernisabstandes eingeschaltet wird und sich bei Annäherung an das Hindernis stetig in der Frequenz, in der Lautstärke oder in der Tastfrequenz mit abnehmender Entfernung ändert. Sprunghafte Änderungen können auf eine Annäherung in den engsten Kollisionsbereich hinweisen.For the acoustic indication it should be noted that it is advisable to use a Can generate sound that only occurs when the distance from the obstacle falls below a maximum is switched on and when approaching the obstacle steadily increases in frequency, changes in volume or in keying frequency with decreasing distance. Erratic Changes can indicate an approach into the closest collision area.

Für eine optische Anzeige, die auch mit einer akustischen kombiniert werden kann, sind vielerlei Verfahren (vom Zeigerinstrument bis zur Kathodenstrahlröhre) bekannt. Eine besonders einfache Darstellungsart für die Entfernungsinformation ist in Fig. 4 skizziert. Sie besteht aus einer Anzahl von z.B. Leuchtdioden 11, die entfernungsabhängig zu- oder abgeschaltet werden. Um möglichst genaue Entfernungsinformation zu erhalten, kann man dem Auflösungsvermögen des Gerätes entsprechend, die z.B. von der Impulslänge abhängt, jeder kleinsten Auflösungszelle eine eigene Leuchtdiode zuordnen. Die Anzeige lässt sich natürlich auch durch eine Distanzansabe eichen. Ist beispielsweise die Impulsdauer des Ultraschallradars 0,3 ms, so ergibt sich ein Auflösungsvermögen von etwa 5 cm und man kann Entfernungen im Abstand von 5 cm jeweils eine Leuchtdiode zuordnen.For a visual display that can also be combined with an acoustic signal are many processes (from pointer instruments to cathode ray tubes) known. A particularly simple type of representation for the distance information is sketched in FIG. 4. It consists of a number of e.g. light emitting diodes 11, which are switched on or off depending on the distance. For the most accurate distance information possible can be obtained according to the resolution of the device, e.g. depends on the pulse length, each smallest resolution cell has its own light-emitting diode assign. The display can of course also be calibrated by specifying the distance. If, for example, the pulse duration of the ultrasonic radar is 0.3 ms, this results a resolution of about 5 cm and distances of 5 cm assign a light-emitting diode to each.

Die Anbringung des optischen Anzeigegerätes, innerhalb des Fahrzeuges hängt weitgehend vom Fahrzeugtyp ab. In einem PKW mit großer Heckscheibe wird der Fahrer beim Einparken vornehmlich seinen Blick zur Heckscheibe richten. Hier wird die Anbringung einer optischen Anzeige im Bereich der Heckscheibe von Vorteil sein. In einem LKW oder Lieferwagen,der keine direkte Sicht nach hinten erlaubt, kann eine Anbringung des optischen Anzeigegerätes in Blickrichtung zum seitlichen Rückspiegel vorteilhaft sein.The installation of the optical display device inside the vehicle largely depends on the type of vehicle. In a car with a large rear window, the When parking, the driver primarily looks to the rear window. Here will the attachment of an optical display in the area of the rear window can be advantageous. In a truck or delivery van that does not allow a direct view to the rear an attachment of the optical display device in the direction of view of the side rearview mirror be beneficial.

Zu den elektronischen Schaltungen des Senders, des Empfängers, der Entfernungsauswertung und der Anzeigeeinrichtungen wird nur ein Blockschaltbild vorgelegt, da hierfür nach bekannten Schaltungen der Radartechnik verfahren werden kann.To the electronic circuits of the transmitter, the receiver, the Distance evaluation and the display devices is only a block diagram submitted, as this is done according to known circuits of radar technology can.

Nach dem Blockschaltbild der Fig. 5 wird der Sendeschwinger 1 vom Sender 12 mit hochfrequenter Engergie versorgt. Der Modulator 13 tastet den Sender 12 oder verändert ihn in seiner Frequenz. Der Schall-Schwinger 2 gibt das empfangene Signal in den Empfangsverstärker 14 weiter, von dem es zur Auswerteschaltung 15 geleitet wird. Diese steuert die optische Anzeige 16 und/oder die akustische Warneinrichtung 17.According to the block diagram of FIG. 5, the transmitter oscillator 1 is from Transmitter 12 supplied with high-frequency energy. The modulator 13 scans the transmitter 12 or changes its frequency. The sound transducer 2 gives the received The signal continues into the receiving amplifier 14, from which it is sent to the evaluation circuit 15 is directed. This controls the optical display 16 and / or the acoustic warning device 17th

Sender, Empfangsverstärker, Auswerteschaltung, Stromversorgung etc. können z.B. in einem Gehäuse vereint sein, das im Kofferraum oder hinter dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges untergebracht wird. Es ist aber auch denkbar, daß z.B. der Sender 12 mit dem Schallschwinger 1 und der Empfänger 14 mit dem Schallschwinger 2 jeweils in einem gemeinsamen Gehäuse integriert werden, wobei dann z.B. die Auswerteeinrichtung 15 mit der Anzeigeeinrichtung 16 ein gemeinsames Gehäuse haben könnte. In jedem Falle sollten die Anlagenteile so gestaltet sein, daß sie nachträglich leicht an einem schon zugelassenen Fahrzeug montiert werden können.Transmitter, receiver amplifier, evaluation circuit, power supply, etc. can e.g. be combined in a housing that is in the trunk or behind the dashboard of the motor vehicle is housed. But it is also conceivable that e.g. the transmitter 12 with the sound transducer 1 and the receiver 14 with the sound transducer 2, respectively can be integrated in a common housing, in which case the evaluation device, for example 15 with the display device 16 could have a common housing. In each Case, the system components should be designed so that they can be easily retrofitted can be mounted on an already registered vehicle.

Claims

Ultrasonic-based collision warning device for motor vehicles Claims 1 J collision warning device for motor vehicles based on ultrasound with an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver for close range with Runtime evaluation, characterized in that the transmitting transducer (1) and the receiving transducer (2) are arranged at a horizontal distance from each other on the motor vehicle that an ellipsoidal protection area is created against a collision with obstacles, which is largely adapted to the outer contours of the motor vehicle.

2. Collision warning device according to claim 1, characterized in that that the arrangement is used as a parking aid and the oscillators (1) and (2) are mainly attached to the rear of the motor vehicle.

3. Collision warning device according to claim 1 and 2, characterized in that that a second receiving transducer (7) at a distance from the first receiving transducer (2) and the transmitter transducer (1) is provided and that from the section of the Determine direction information from the resulting two families of ellipses leaves.

4. Collision warning device according to claim 1 to 3, characterized in that that the ultrasonic oscillators (1) and (2) are designed or arranged so that they radiate mainly backwards and that the opening angle of their radiation diagram is restricted in the vertical to suppress floor reflections.

5. Collision warning device according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic transmitter modulates with pulses and the Distance can be determined over the running time.

6. Collision warning device according to one of claims 1 to 4 thereby characterized in that the ultrasonic transmitter is modulated in frequency and the Distance is detected via a frequency count.

7. Collision warning device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance display takes place with acoustic means, in which the tone emitted varies in height, strength and / or length with distance of the collision-endangering object changes to the motor vehicle.

8. Collision warning device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance display operates with optical means.

9. Collision warning device according to one of the preceding claims, characterized in that transmitting transducers and receiving transducers as subsequently are formed on the motor vehicle mountable parts.