DE3540704C2 - Einrichtung zur Abstandsmessung, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Einrichtung zur Abstandsmessung, insbesondere für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Abstandsmessung,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des
Anspruchs 1.
Eine Abstandsmeßeinrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 33 47 442 bekannt.
In dieser Vorveröffentlichung ist bereits darauf hingewiesen, daß man zur
Verbesserung der Auswertegenauigkeit bei einem solchen System die Wandler
mehrfach nacheinander ansteuern und aus den jeweils erfaßten Meßwerten einen
Mittelwert bilden sollte. Dies hat jedoch zur Folge, daß der Meßzyklus zur
selektiven Ansteuerung aller Wandler stark vergrößert wird. Dies kann bei
einer schnellen Annäherung eines Fahrzeuges an ein Hindernis zu kritischen
Situationen führen. Zur Lösung dieses Problems kann man die Laufzeiten der
Echosignale miteinander vergleichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich
bestimmte Wandler bevorzugt ansteuern. Bei einem konkreten
Ausführungsbeispiel in dieser Vorveröffentlichung werden zunächst alle
Wandler vierfach aktiviert. Im nächsten Meßzyklus wird dann lediglich noch
der Wandler mit der kürzesten Echolaufzeit vierfach aktiviert, während alle
anderen Wandler nur noch zweifach aktiviert werden. Die Meßzykluszeit kann
damit beträchtlich abgesenkt werden, wobei wegen der Bildung des
Mittelwertes aus vier Meßwerten eine große Auswertegenauigkeit gegeben ist.
Bei dieser Lösung wird also davon ausgegangen, daß man zunächst mit großer
Sicherheit das nächstliegende Hindernis detektieren sollte und erst dann die
Meßzykluszeit herabsetzen sollte.
Bei einer anderen in dieser Vorveröffentlichung angedeuteten Ausführung
soll jeweils zwischen zwei anderen Wandlern der Wandler mit der kürzesten
Echolaufzeit bevorzugt angesteuert werden. Auch dabei wird also der Wandler
mit der kurzen Laufzeit im Interesse der Erhöhung der Auswertegenauigkeit
mehrfach angesteuert. Bei einer Vielzahl von Wandlern führt aber auch dieses
System zu einer sehr langen Meßzykluszeit. Denn beispielsweise bei sechs am
Kraftfahrzeug angebrachten Wandlern wird der Wandler mit der kürzesten
Echolaufzeit fünfmal bei jedem Meßzyklus angesteuert.
Schließlich ist in dieser Vorveröffentlichung auch noch eine Ausführung
angedeutet, bei der nur bestimmte Wandler angesteuert werden, wenn einer
dieser Wandler ein Echosignal mit einer bestimmten Laufzeit erfaßt. Ein
solches System hat aber den Nachteil, daß ein Hindernis im Detektionsbereich
eines nicht angesteuerten Wandlers möglicherweise nicht rasch genug erfaßt
würde.
Insgesamt ist also festzustellen, daß die in dieser Vorveröffentlichung
beschriebenen Alternativen noch kein Optimum hinsichtlich
Auswertegenauigkeit und ausreichend rascher Meßwerterfaßung bieten. Dies
gilt insbesondere dann, wenn eine Vielzahl von Wandlern an einem
Kraftfahrzeug vorgesehen sind. Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß ein
ausreichend großer Überwachungsbereich nur mit sechs Wandlern geschaffen
werden kann, von denen zwei im vorderen Bereich und vier im Heckbereich des
Fahrzeuges angeordnet sein sollten.
Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine
Abstandsmeßeinrichtung dieser Art so weiterzubilden, daß eine ausreichend
hohe Auswertegenauigkeit bei schneller Meßzykluszeit gegeben ist, so daß
auch bei unvermeidbaren Störeinflüssen, die zu Meßungenauigkeiten führen
könnten, ein Fahrer sich auf die Funktionsfähigkeit des Systems verlassen
kann. Dabei soll dem Fahrer ein Hindernis verständlich gemeldet werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Mermalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, daß man zunächst bei
jedem Meßzyklus alle Wandler ansteuern sollte, damit der gesamte Bereich
vorne und hinten am Kraftfahrzeug wirksam überwacht wird. Dabei genügt
zunächst eine einfache Aktivierung der Wandler, so daß die Meßzykluszeit
kurz ist und die Gefahr durch ein Hindernis rasch erkannt wird. Sobald ein
Hindernis erkannt wird, sollte der entsprechende Wandler im nächsten
Meßzyklus zur Erhöhung der Meßgenauigkeit zweifach angesteuert werden. Damit
Echosignale vom ersten Pulspaket dieses Wandlers nicht als Echosignale des
zweiten Pulspaketes mißgedeutet werden können, sollte zwischen den beiden
Pulspaketen für diesen Wandler eine Zeitverzögerung vorgesehen werden, die
dazu ausgenutzt wird, daß wenigstens ein anderer Wandler angesteuert und
damit dessen Detektionsbereich überprüft wird.
Auch bei diesem System wird also in Abhängigkeit von einem Vergleich der
Laufzeit der Echosignale die Reihenfolge der Ansteuerung der Wandler während
eines Meßzyklus festgelegt, wobei gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung darauf geachtet wird, daß räumlich benachbarte Wandler nicht
unmittelbar nacheinander angesteuert werden. Damit werden Meßfehler bei sich
teilweise überlappenden Überwachungsbereichen der einzelnen Wandler
vermieden.
Zur Realisierung dieses Grundgedankens der Erfindung wird man gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung in unterschiedlichen Speicherbereichen eines
Speichers die Reihenfolge der Wandleransteuerung für jeweils einen
bestimmten Meßzyklus fest vorgeben. Die Reihenfolge der Wandleransteuerung
hängt dann davon ab, welcher Speicherbereich dieses Speichers von dem
Ausgangssignal des Vergleichers angewählt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung sind also im Prinzip zwei unterschiedliche
Meßzyklen mit einer bestimmten Reihenfolge der Wandleransteuerung
vorgegeben. Es werden nämlich entweder alle Wandler nur jeweils einfach
aktiviert oder es wird in einem Meßzyklus jeweils ein bestimmter Wandler
zweifach aktiviert. Damit nun bei evtl. Fehlmessungen keine für den Fahrer
eines Kraftfahrzeuges verwirrende Anzeige ausgelöst wird, soll gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung aus den Laufzeiten der Echosignale
des zweifach angesteuerten Wandlers ein Mittelwert gebildet werden und eine
Änderung des Anzeigewertes nur erfolgen, wenn dieser Mittelwert kleiner ist
als die Laufzeit der Echosignale der anderen Wandler. Ein Mittelwert wird
dabei nur gebildet, wenn wirklich während eines Meßzyklus bei einem Wandler
zwei Echosignale auftreten. Erscheint nur ein Echosignal bei einer
zweifachen Ansteuerung eines Wandlers während eines Meßzyklus, wird der
Anzeigewert nicht geändert. Auf diese Weise vermeidet man also eine zu
häufige Änderung des Anzeigewertes, die den Fahrer eines Kraftfahrzeuges
verwirren könnten. Man kann also im Ergebnis sagen, daß nur dann eine
Meldung auf der Anzeigestufe erzeugt wird, wenn der Wandler, der zweifach
während eines Meßzyklus aktiviert wurde, auch wirklich zwei Echosignale
empfangen hat, und wenn außerdem der Mittelwert der Laufzeit dieser
Echosignale kleiner ist als die Laufzeit der Echosignale aller anderen
Wandler.
Eine den Erfordernissen optimal entsprechende Auswertung und Anzeige der
Meßwerte wird mit den Merkmalen des Anspruchs 5 erreicht. Dabei wird also
bei einer Verringerung des Abstandes zwischen dem Fahrzeug und einem
Hindernis, also bei Annäherung des Fahrzeuges an ein Hindernis die
Anzeigestufe aktiviert, bei einer Vergrößerung des Abstandes aber die
Anzeigestufe sofort abgeschaltet. Bei einem Stillstand des Fahrzeugs wird
die Anzeigestufe nach etwa 2 Sekunden verzögert abgeschaltet, wobei in
diesem Zusammenhang wesentlich ist, daß auch bei Amplitudenschwankungen des
analogen Echosignals und damit verbundener Unterschiede in den
Echolaufzeiten ein Stillstand des Fahrzeuges erkannt wird. Dazu dient der
Stillstandsdetektor, der ein entsprechendes Schaltsignal nicht nur dann
auslöst, wenn die Vergleichswerte identisch sind, sondern auch dann, wenn
die Differenz dieser Vergleichswerte kleiner ist als ein vorgegebener
Grenzwert. Sind also die Laufzeiten der Echosignale innerhalb eines
vorgegebenen Toleranzbereiches, wird davon ausgegangen, daß das Fahrzeug
steht bzw. der Abstand zwischen dem Hindernis und dem Fahrzeug konstant
bleibt. Dabei muß nun allerdings berücksichtigt werden, daß wegen des
geringen zeitlichen Abstandes zweier Meßzyklen bei einer bestimmten, beim
Einparken eines Kraftfahrzeuges üblichen Fahrgeschwindigkeit die
Vergleichswerte immer innerhalb dieses zugelassenen Toleranzbereiches liegen
könnten, und damit eine Annäherung des Fahrzeuges an ein Hindernis nicht
erkannt werden könnte. Deshalb wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung vorgeschlagen, daß man nicht die Vergleichswerte aus zwei
aufeinander folgenden Meßzyklen miteinander vergleicht, sondern den
vorletzten ermittelten Mittelwert der Laufzeiten der Echosignale mit dem
aktuellen Mittelwert vergleicht.
Natürlich könnte auch in einem solchen Fall bei einer sehr langsamen
Annäherung an das Hindernis die Anzeigestufe abgeschaltet werden. Um auch
bei einem solchen Fall die Warnfunktion für den Fahrer zu verbessern, wird
gemäß Anspruch 7 nach dem Abschalten der Anzeigestufe der
Stillstandsdetektor unwirksam geschaltet und stattdessen ein Wegdetektor
aktiviert. Das bedeutet, daß die Anzeigestufe auf jeden Fall erneut
aktiviert wird, wenn sich das Fahrzeug um mehr als beispielsweise 5 cm einem
Hindernis nähert. Dabei wird berücksichtigt, daß sich das Fahrzeug
zwischenzeitlich von dem Hindernis entfernen könnte, denn es wird dann der
jeweils größtmögliche Abstand des Fahrzeuges zu diesem Hindernis in den
Meßwertspeicher eingeschrieben. Bei einer erneuten Annäherung des Fahrzeuges
an das Hindernis wird daher frühzeitig eine Warnung ausgelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild für eine Abstandsmeßeinrichtung und
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Meßwertverarbeitungsstufe.
In dem Prinzipschaltbild nach Fig. 1, das nur die für die Erfindung
wesentliche Komponenten schematisch darstellt, erkennt man sechs
elektroakustische Wandler zum Aussenden und Empfangen von
Ultraschallsignalen, die mit V1, V2, H1, H2, H3 und H4 bezeichnet sind. Die
Wandler V1 und V2 sind vorne am Kraftfahrzeug vorzugsweise in der Stoßstange
angeordnet, die mit H bezeichneten Wandler sind dagegen im Heckbereich eines
Kraftfahrzeuges angeordnet. Jedem dieser Wandler ist ein Schaltelement 10
zugeordnet, das den entsprechenden Wandler mit einem Hochfrequenzgenerator 11
verbinden kann. Diese Schaltelemente sind schematisch als UND-Gatter
dargestellt, damit die selektive Aktivierung dieser Wandler deutlich wird.
Außerdem ist jedem Wandler ein weiteres Schaltelement 12 zugeordnet, über
die die entsprechenden Wandler selektiv mit einem analogen
Empfangsverstärker 13 verbunden werden können. Auch diese Schaltelemente 12
sind schematisch lediglich als UND-Gatter dargestellt. Die Schaltelemente 10
und 12 werden in einer bestimmten Weise von einem insgesamt mit 20
bezeichneten Steuergerät angesteuert. Zu diesem Steuergerät 20 gehört ein
Impulsgeber 21, der an den Ausgängen A, B, C und D verschiedene
Steuerimpulse auslöst. Der Impuls am Ausgang A aktiviert den Generator 11,
der damit ein Impulspaket an seinem Ausgang zur Ansteuerung eines Wandlers
bereitstellt. Das Signal am Ausgang B aktiviert eines der Schaltelemente 12,
welches einen der Wandler mit dem analogen Empfangsverstärker 13 verbindet.
Der Impuls am Ausgang B erscheint zeitverzögert gegenüber dem Impuls am
Ausgang A. Während der Impulsdauer A wird also ein Wandler aktiviert,
während der Impulsdauer B kann ein Echosignal von dem gleichen Wandler
empfangen werden. Das Signal am Ausgang C dient als Taktsignal für eine
Schaltstufe 22, die im Prinzip wie ein Schieberegister oder Ringzähler
funktioniert. Bei jedem Impuls am Ausgang C des Steuergerätes wird
fortlaufend einer der Ausgänge dieser Schaltstufe aktiviert.
Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist nun ein Speicher 30, der in
mehrere Speicherbereiche a bis g aufgeteilt ist. Die Ausgangssignale der
Schaltstufe 22 liegen parallel an allen Speicherbereichen an und wählen
daher aus diesen Speicherbereichen jeweils eine Speicherzelle aus. In Fig. 1
ist schematisch mit einem X angedeutet, daß bei Auswahl einer Speicherzelle
durch die Schaltstufe 22 jeweils nur an einem Ausgang dieses Speichers 30
ein Signal erscheint. Durch die Belegung dieser Speicherzellen im
Speicherbereich a wird also die Reihenfolge der Wandleransteuerung
vorgegeben. Bei den in Fig. 1 dargestellten Verhältnissen soll also das dem
Wandler H2 vorgeschaltete Schaltelement 10 und damit der Wandler H2
aktiviert werden. Beim nächsten Taktimpuls am Ausgang C des Impulsgebers 21
wird der Wandler V1 aktiviert.
Insgesamt erkennt man also in Fig. 1 folgende Wandleransteuerung in den
einzelnen Speicherbereichen:
a: V2, H1, H4, V2, H2, V1, H3.
b: V2, H1, H4, V1, H2, V1, H3.
c: V2, H3, H1, H4, H2, V1, H1.
d: V2, H3, H1, H4, H2, V1, H2.
e: V2, H3, H1, H4, H2, V1, H3.
f: V2, H3, H1, H4, H2, V1, H4.
g: V2, H1, H4, 0, H2, V1, H3.
b: V2, H1, H4, V1, H2, V1, H3.
c: V2, H3, H1, H4, H2, V1, H1.
d: V2, H3, H1, H4, H2, V1, H2.
e: V2, H3, H1, H4, H2, V1, H3.
f: V2, H3, H1, H4, H2, V1, H4.
g: V2, H1, H4, 0, H2, V1, H3.
Man erkennt daraus also, daß in jedem Speicherbereich a bis g eine bestimmte
Reihenfolge für die Wandleransteuerung während eines Meßzyklus vorgegeben
ist, wobei räumlich benachbarte Wandler nicht unmittelbar nacheinander
angesteuert werden. Man erkennt außerdem, daß in jedem Meßzyklus alle
Wandler angesteuert werden. Zwischen den Speicherbereichen a bis f und dem
Speicherbereich g besteht nun der wesentliche Unterschied, daß in den
erstgenannten Speicherbereichen jeweils ein Wandler zweifach angesteuert
wird. Im Speicherbereich a ist dies der Wandler V2. Wird die Reihenfolge der
Wandleransteuerung aber von dem Speicherbereich g bestimmt, werden alle
Wandler jeweils nur einfach aktiviert. Während eines bestimmten Zeitraumes
wird dagegen keiner der Wandler aktiviert, so daß die Meßzykluszeit in allen
Fällen gleich groß ist.
Zu dem insgesamt mit 20 bezeichneten Steuergerät gehört als wesentlicher
Baustein auch eine Schaltstufe 40 mit einem Vergleicher, dessen
Ausgangssignal über den Dekoder 41 einen der Speicherbereiche a bis g
auswählt. Die Ausgangsleitungen dieses Dekoders 41 können also als
Adreßleitungen für den Speicher 30 bezeichnet werden.
Insgesamt kann also bisher festgestellt werden, daß in Abhängigkeit von dem
Ausgangssignal des Vergleichers 40 ein bestimmter Speicherbereich,
beispielsweise der Speicherbereich a ausgewählt wird, wobei dann durch die
Impulse am Ausgangs C des Impulsgebers 21 zeitlich nacheinander einer der
Speicherzellen aktiviert und somit nacheinander die Wandler in einer
vorgegebenen Reihenfolge aktiviert werden. Jeweils nach Aktivierung eines
bestimmten Wandlers wird durch den Impuls am Ausgang B des Impulsgebers 21
das dem aktivierten Wandler zugeordnete Schaltelement aktiviert und ggf. ein
Echosignal dem analogen Empfangsverstärker zugeführt.
Zu einer insgesamt mit 50 bezeichneten Signalempfangsstufe gehört neben dem
Empfangsverstärker 13 auch ein Zähler 51, der jeweils zu Beginn eines
Meßzyklus durch den Impuls am Ausgang C des Impulsgebers 21 zurückgesetzt
wird. Dieser Zähler zählt Taktimpulse, bis er bei Vorliegen eines
Echosignales gestoppt wird. Am Ende eines Meßvorganges eines Wandlers wird
ebenfalls über den Impuls am Ausgang C des Impulsgebers 21 der Zählerstand 51
in einen Silospeicher 53 übernommen. Da während eines Meßzyklus der
Impuls am Ausgang C insgesamt sieben mal erscheint und damit die Wandler in
der durch den Speicherbereich a vorgegebenen Reihenfolge angesteuert werden,
deren entsprechendes Echosignal jeweils empfangen und der entsprechende
Zählerstand dann in den Silospeicher 53 eingespeichert wird, sind am Ende
eines Meßzyklus die Laufzeiten der Echosignale der einzelnen Wandler in der
in Fig. 1 angedeuteten Art in dem Silospeicher 53 gespeichert. Am Ende eines
Meßzyklus wird am Ausgang D des Steuergerätes ein Impuls ausgelöst, der die
Schaltstufe 40 mit dem Vergleicher aktiviert. Es können nun folgende Fälle
auftreten:
Die in den einzelnen Speicherplätzen des Silospeichers eingeschriebenen, die
Echolaufzeiten symbolisierenden Werte liegen oberhalb eines bestimmten
Grenzwertes. Dies bedeutet, daß der von der Empfangsstufe 13 gestoppte
Zähler 51 einen maximalen Zählerstand erreicht hat, weil von keinem der
Wandler ein Echosignal empfangen wurde. In einem solchen Fall wird durch den
Vergleicher 40 anschließend der Speicherbereich g des Speichers 30
ausgewählt, so daß beim folgenden Meßzyklus alle Wandler jeweils nur einfach
aktiviert werden. Dieser Betriebsfall tritt auch beim Einschalten der
Abstandsmeßeinrichtung auf.
Wird jedoch von wenigstens einem Wandler ein Echosignal festgestellt,
ermittelt der Vergleicher 40 aus den im Silospeicher 53 abgespeicherten
Werten den Wandler mit der kürzesten Laufzeit und wählt dann für den
folgenden Meßzyklus einen der Speicherbereiche a bis g derart aus, daß nun
dieser Wandler zweifach angesteuert wird. Das gleiche gilt natürlich auch
dann, wenn bei einem Meßzyklus ein Wandler zwei Echosignale empfangen hat
und der in der Schaltstufe 40 gebildete Mittelwert der Laufzeiten dieser
beiden Echosignale des gleichen Wandlers kleiner ist als die Laufzeiten der
Echosignale der anderen Wandler. Ist hingegen die Laufzeit des Echosignals
eines nur einfach angesteuerten Wandlers geringer als der Mittelwert der
Laufzeiten der Echosignale eines zweifach aktivierten Wandlers, wird im
folgenden Meßzyklus natürlich der zuerst genannte Wandler zweifach aktiviert.
Insgesamt ist also festzustellen, daß in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal
des Vergleichers bei Ausbleiben eines Echosignales während eines Meßzyklus
im folgenden Meßzyklus alle Wandler mit jeweils nur einem Impulspaket
beaufschlagt, also aktiviert werden, während beim Empfang wenigstens eines
Echosignales eines Wandlers im folgenden Meßzyklus der Wandler mit der
kürzesten Echolaufzeit zusätzlich mit einem zweiten Impulspaket beaufschlagt,
also zweifach aktiviert wird.
Versuche haben gezeigt, daß bei einer solchen Art der Wandleransteuerung ein
optimales Ergebnis bezüglich einer kurzen Meßzykluszeit, aber andererseits
auch einer hohen Auswertegenauigkeit erreicht wird, denn ein von einem
Wandler detektiertes Hindernis wird im nächsten Meßzyklus zweifach
angepeilt, so daß Fehlmessungen aufgrund äußerer Störeinflüsse weitestgehend
vermieden werden.
Wesentlich für eine informative Warnfunktion an den Fahrer ist natürlich
auch die Art der Darstellung der Meßwerte auf einer Anzeigestufe.
Insbesondere bei Verwendung einer akustischen Anzeigestufe, bei der eine
Annäherung an das Hindernis durch eine Erhöhung der Pulsfrequenz des
Anzeigesignals angezeigt wird, sollte in unkritischen Zuständen die
Anzeigestufe unwirksam geschaltet werden. Das gilt natürlich - wenn auch in
eingeschränktem Maße - auch bei optischen Anzeigestufen. Insbesondere sollte
also bei einer Abstandsvergrößerung zwischen Fahrzeug und Hindernis die
akustische Meldung sofort abgebrochen werden. Auch im Stillstand des
Fahrzeuges, also bei gleichbleibendem Abstand zwischen Fahrzeug und
Hindernis, ist eine akustische Meldung nicht unbedingt notwendig.
Andererseits sollte aber eine Annäherung des Fahrzeuges an ein Hindernis
sofort dem Fahrer mitgeteilt werden, sofern sich das Hindernis in einem
vorbestimmten Anzeigebereich, der für die Wandler vorne am Fahrzeug
beispielsweise 0,5 m, für die Wandler hinten am Fahrzeug aber 1,5 m betragen
kann, liegt. Dazu dient eine Meßwertverarbeitungsstufe 60, die der
Anzeigestufe 61 vorgeschaltet ist und in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.
Zu dieser Meßwertverarbeitungsstufe 60 gehört zunächst ein Zwischenspeicher 62
mit drei Speicherplätzen N, N-1 und N-2. In diese Speicherplätze des
Zwischenspeichers werden über den Vergleicher 40 die zuletzt ermittelten
Mittelwerte der Echolaufzeiten fortlaufend eingeschrieben. Der aktuelle
Mittelwert liegt im Speicherplatz N, der vorletzte Mittelwert im
Speicherplatz N-2. Mit 63 ist ein Richtungsdetektor bezeichnet, der die
Mittelwerte aus den Speicherplätzen N und N-2 miteinander vergleicht und
daraus die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs in Bezug zu Hindernissen
ableitet. Es wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß die
Mittelwerte in den Speicherplätzen N, N-1 und N-2 durchaus von verschiedenen
Wandlern und damit verschiedenen Hindernissen stammen können, denn
entscheidend ist nur, daß der kürzeste Abstand zwischen Fahrzeug und
Hindernis angezeigt wird. Die Funktion des Richtungsdetektors 63 kann man
sich derart vorstellen, daß dieser die beiden gespeicherten Meßwerte
vergleicht, z. B. voneinander subtrahiert und unter Berücksichtigung des
Vorzeichens dann entweder das Ergebnis auf dem Ausgang 64 oder dem Ausgang 65
ausgibt. Auf dem Ausgang 64 erscheint das Ergebnis, wenn sich der Abstand
zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis verringert. Auf dem Ausgang 65
erscheint das Ergebnis dann, wenn sich das Fahrzeug vom Hindernis wegbewegt.
Das Ergebnis wird nun einem Stillstandsdetektor 66 zugeführt. Dieser kann
aus zwei identischen Schaltkreisen 67 und 68 aufgebaut sein, wobei der
Schaltkreis 67 über den Ausgang 64 des Richtungsdetektors 63, der
Schaltkreis 68 aber über den Ausgang 65 des Richtungsdetektors 63
angesteuert wird. In diesen Schaltkreisen 67 und 68 wird die Differenz der
gespeicherten Meßwerte mit einem Grenzwert G verglichen. Dieser Grenzwert G
ist so festgelegt, daß Meßwertungenauigkeiten innerhalb eines bestimmten
Toleranzbereiches gewissermaßen ausgefiltert werden. Liegt also die
Differenz zwischen den beiden Meßwerten innerhalb dieses Toleranzbereiches,
erscheint an den Ausgängen 69 dieser Schaltkreise 67 bzw. 68 ein
Schaltsignal, das symbolisiert, daß das Fahrzeug stillsteht bzw. sich der
Abstand zwischen Fahrzeug und Hindernis nicht ändert. Ist die Differenz der
Meßwerte dagegen größer als der vorgegebene Grenzwert G, erscheint an den
Ausgängen 70 bzw. 71 dieser Schaltkreise 67 bzw. 68 ein Schaltsignal. Bei
Vorliegen eines Schaltsignale am Ausgang 70 ist folglich eine Annäherung des
Fahrzeuges an ein Hindernis erkannt, während sich bei Vorliegen eines
Schaltsignals am Ausgang 71 der Abstand zwischen Fahrzeug und Hindernis
zwischen den ausgewerteten Meßzyklen vergrößert hat. Durch das Schaltsignal
am Ausgang 70 wird die Anzeigestufe 61 sofort aktiviert und der aktuelle
Mittelwert des zuletzt zweifach angesteuerten Wandlers wird gemeldet. Liegt
am Ausgang 71 ein Schaltsignal vor, wird über die beiden ODER-Gatter 72 und
73 die Anzeigestufe sofort abgeschaltet. Dies ist also der Fall, wenn sich
das Fahrzeug vom Hindernis wegbewegt. Ist ein Stillstand des Fahrzeuges
detektiert, liegt also ein Schaltsignal an einem der Ausgänge 69 vor, wird
über das ODER-Gatter 74 ein Zeitglied 75 aktiviert, das die Anzeigestufe 61
erst nach zwei Sekunden abschaltet. Bei einem Stillstand des Fahrzeuges wird
also die Anzeigestufe nicht sofort abgeschaltet, vielmehr wird durch
nachfolgende Meßzyklen erneut überprüft, ob das Fahrzeug wirklich steht.
Nun ist jedoch zu berücksichtigen, daß bei einer langsamen Annäherung des
Fahrzeuges an ein Hindernis die Meßwerte aufeinanderfolgender Zyklen
durchaus in dem Toleranzbereich liegen können, der durch den Grenzwert G
vorgegeben ist. In einem solchen Fall würde also nach einer Verzögerungszeit
von 2 Sekunden die Meldung abgebrochen. Zur Erhöhung der Anzeigesicherheit
wird nun nach dem Abschalten der Anzeigestufe 61 der Stillstandsdetektor 66
unwirksam geschaltet. Stattdessen wird ein Wegdetektor 80 aktiviert, der bei
einer Annäherung um beispielsweise 5 cm erneut die Anzeigestufe 61
einschaltet. Man erkennt in Fig. 2 eine Kippstufe 82, die Schaltelemente 83,
84 und 85 steuert, die normalerweise den in der Zeichnung dargestellten
Schaltzustand einnehmen. Über das ODER-Gatter 73 wird diese Kippstufe 82
zurückgesetzt, sobald die Anzeigestufe 61 ausgeschaltet wird. Dann werden
die Schaltelemente 83, 84 und 85 in die andere Schaltstellung umgestellt und
man erkennt, daß nunmehr das Ergebnis am Ausgang 64 des Richtungsdetektors 63
dem Wegdetektor 80 zugeführt wird, während die Schaltkreise 67 und 68 des
Stillstandsdetektors 66 abgeschaltet sind. In diesem Wegdetektor wird nun
das Ergebnis der Differenz zweier Meßwerte mit einem Schwellwert S
verglichen. Sobald dieser Schwellwert überschritten wird, erscheint am
Ausgang 86 ein Schaltsignal, das die Anzeigestufe 61 wieder aktiviert und
den Speicher 82 wieder setzt. Das bedeutet, daß bei einer Annäherung um
einen bestimmten durch S vorgegebenen Wegabschnitt die Anzeigestufe 61
sofort wieder aktiviert wird.
Von der Kippstufe 82 wird - wie bereits erwähnt - auch das Schaltelement 83
umgesteuert, das eine Auswahlschaltstufe 87 aktiviert. Die Wirkung dieser
Schaltstufe muß man sich so vorstellen, daß sie einen neuen Mittelwert des
aktuellen Meßzyklus mit dem zuletzt im Speicherplatz N-2 gespeicherten Wert
vergleicht und diesen gespeicherten Wert mit dem neuen Wert nur
überschreibt, wenn dieser größer als der vorher gespeicherte Wert ist. Diese
Schaltstufe 87 sorgt also dafür, daß in diesem Speicherplatz N-2 jeweils der
größte Mittelwert aus den nachfolgenden Meßzyklen nach dem Abschalten der
Anzeigestufe 61 steht. Für die Praxis bedeutet dies, daß bei einer
Entfernung des Fahrzeuges von dem Hindernis in diesen Speicherplatz laufend
neue Werte eingeschrieben werden. Nähert sich nun das Fahrzeug wieder dem
Hindernis, wird dieser gespeicherte Wert mit einem aktuellen Meßwert
verglichen und bei einer Annäherung um beispielsweise 5 cm wird sofort die
Anzeigestufe 61 wieder aktiviert. Würde man dagegen nach dem Abschalten der
Anzeigestufe diese größeren Werte nicht in die Speicherzelle N-2
einschreiben, sondern dort den Wert beim Abschalten der Anzeigestufe lassen,
hätte dies zur Folge, daß bei einer Wegbewegung des Fahrzeuges von einem
Hindernis die Anzeigestufe erst wieder aktiviert wird, wenn sich das
Fahrzeug näher am Hindernis befindet als vor dem Abschalten der
Anzeigestufe. Durch die Einschreibung des größten Mittelwertes aus den
nachfolgenden Meßzyklen wird also bei einer Wiederannäherung des Fahrzeuges
an ein Hindernis ein früheres Einschalten der Anzeigestufe gewährleistet,
was für die Funktionssicherheit wichtig ist.
In Fig. 2 ist noch angedeutet, daß die gesamte Abstandswarneinrichtung durch
Betätigung des Tastschalters 90 aktiviert und bei erneuter Betätigung dieses
Tastschalters 90 wieder deaktiviert wird, denn das Ausgangssignal dieses
Tastschalters 90 triggert eine bistabile Kippstufe 91, über deren Ausgang
die einzelnen Bauelemente angesteuert werden. Ein Tachogenerator 93 mit
nachgeordnetem Schwellwertschalter setzt diese Kippstufe 91 zurück, sobald
die Fahrgeschwindigkeit einen bestimmten Wert z. B. 20 km/h übersteigt. Dann
wird also die Abstandswarneinrichtung automatisch abgeschaltet.
Schließlich ist in der Zeichnung noch angedeutet, daß über den Detektor 95
und das ODER-Gatter 73 die Anzeigestufe auch dann sofort abgeschaltet wird,
wenn überhaupt kein Echosignal mehr empfangen wird.
Claims (10)
1. Einrichtung zur Abstandsmessung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit mehreren elektroakustischen Wandlern zum Aussenden und Empfangen von
Ultraschallsignalen, einem elektrischen Generator zur Aktivierung der
Wandler mit einem Pulspaket, einer Signalempfangsstufe mit nachgeschalteter
Anzeigestufe für die von den Wandlern erfaßten Echosignale sowie einem
Steuergerät zur Ansteuerung von Schaltelementen, über die die Wandler
zeitlich nacheinander mit dem Generator bzw. der Signalempfangsstufe
verbindbar sind, wobei das Steuergerät einen Vergleicher zum Vergleich der
Laufzeiten der Echosignale aufweist, der in Abhängigkeit von diesem
Vergleich die Reihenfolge der Wandleransteuerung während eines Meßzyklus
auswählt, dadurch gekennzeichnet, daß bei allen Meßzyklen alle Wandler (V1,
V2, H1, H2, H3, H4,) angesteuert werden und daß in Abhängigkeit von dem
Ausgangssignal des Vergleichers (40) bei Ausbleiben eines Echosignals
während eines Meßzyklus im folgenden Meßzyklus alle Wandler in einer
vorgegebenen Reihenfolge jeweils nur mit einem Impulspaket beaufschlagt
werden oder beim Empfang wenigstens eines Echosignals eines Wandlers während
eines Meßzyklus im folgenden Meßzyklus der Wandler mit der kürzesten
Echolaufzeit zeitverzögert zusätzlich mit einem zweiten Impulspaket
beaufschlagt wird, wobei während dieser Verzögerungszeit wenigstens ein
anderer Wandler angesteuert wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reihenfolge der Wandleransteuerung derart vorgegeben ist, daß räumlich
benachbarte Wandler nicht unmittelbar nacheinander angesteuert werden.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von
dem Ausgangssignal des Vergleichers (40) einer von mehreren
Speicherbereichen (a . . . . g) eines Speichers (30) ausgewählt wird, wobei in
jedem Speicherbereich die Reihenfolge der Wandleransteuerung für einen
bestimmten Meßzyklus festgelegt ist.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (40) aus den Laufzeiten der
Echosignale des zweifach angesteuerten Wandlers einen Mittelwert bildet und
diesen Mittelwert mit den Laufzeiten der Echosignale der anderen Wandler
vergleicht, wobei eine Änderung des Anzeigewertes der Anzeigestufe (61) nur
erfolgt, wenn dieser Mittelwert kleiner ist als die Laufzeit der Echosignale
der anderen Wandler.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mittelwerte einer der Anzeigestufe (61) vorgeschalteten
Meßwertverarbeitungsstufe (60) zugeführt werden, die einen Zwischenspeicher
(62) für wenigstens zwei Meßwerte unterschiedlicher Meßzyklen aufweist, daß
diese Meßwertverarbeitungsstufe (60) außerdem einen Richtungsdetektor (63)
aufweist, der aus einem Vergleich der gespeicherten Meßwerte die
Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeuges in Bezug zu Hindernissen ableitet, und
daß diese Meßwertverarbeitungsstufe (60) außerdem einen Stillstandsdetektor
(66) aufweist, der ein Schaltsignal auslöst, wenn die Differenz der
gespeicherten Meßwerte kleiner als ein vorgegebener Grenzwert (G) ist, wobei
in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Richtungsdetektors (63) bei
Annäherung an ein Hindernis die Anzeigestufe (61) aktiviert und der zuletzt
erfaßte Mittelwert angezeigt oder bei Entfernung die Anzeigestufe (61)
sofort abgeschaltet wird, während bei Auftreten des Schaltsignals des
Stillstandsdetektors (66) ein Zeitglied (82) gesetzt wird, das die
Anzeigestufe (61) verzögert abschaltet.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zwischenspeicher (62) die Mittelwerte dreier aufeinanderfolgender Meßzyklen
speichert und jeweils der vorletzte Mittelwert mit dem aktuellen Mittelwert
verglichen wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem
Abschalten der Anzeigestufe (61) der Stillstandsdetektor (66) unwirksam
geschaltet wird und stattdessen ein Wegdetektor (80) aktiviert wird, der die
Anzeigestufe (61) wieder aktiviert, sobald bei einer Annäherung die
Differenz der Vergleichsmeßwerte einen vorgegebenen Schwellwert (S)
überschreitet.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem
Abschalten der Anzeigestufe (61) eine Auswahlschaltstufe (87) zur
Abspeicherung des größten Mittelwertes aus den nachfolgenden Meßzyklen in
den Zwischenspeicher (62) aktiviert wird.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigestufe (61) oberhalb einer bestimmten
Fahrgeschwindigkeit abgeschaltet wird.
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Betätigung eines Tastschalters (90)
wechselweise aktiviert und deaktiviert wird.
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