DE3642196A1 - Optoelektronische kollisionsschutzvorrichtung fuer fahrzeuge - Google Patents
Optoelektronische kollisionsschutzvorrichtung fuer fahrzeugeInfo
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Description
Bisher ist kein einsatzfähiges System für im öffentlichen Verkehr
bewegte Fahrzeuge vorgestellt worden, obwohl verschiedene Patent
anmeldungen vorliegen. Der Grund hierfür liegt in den prinzipiel
len Schwächen der bisher angemeldeten Systeme.
- 1. Mikrowellen-Radar - (Patent-Nr. DE 30 28 076 oder DE 29 33 692) Alle Mikrowellen-Radar-Systeme haben Schwierigkeiten, im Nahbereich unter 10 m aufgrund der kurzen Schaltzeiten noch etwas erkennen zu können. Weiterhin ist es durch die starke Strahlaufweitung nicht möglich, in größerer Entfernung ein zelne Objekte fein genug auflösen zu können bzw. die exakte Breite der zur Verfügung stehenden Durchfahrt ermitteln zu können. Hierdurch sind die Systeme gezwungen bei Objekten wie enge Durchfahrten, z.B. zwischen zwei Pfosten oder zwei ande ren Fahrzeugen Alarm zu geben, die keine Gefahr darstellen.
- Es handelt sich um aktive Systeme, ein Einsatz dieser Systeme im großen Rahmen ist durch die gegenseitige Beeinflussung deshalb kaum möglich.
- 2. Ultraschall-Echo-Systeme z.B. Patent-Nr. DE-OS 35 18 613 Der Einsatz ist nur bis zu einer Reichweite von 15 m möglich. Schon bei dieser Reichweite sind die Empfangssysteme sehr empfindlich gegenüber Verschmutzung. Nur im Nahbereich bis 6 m lassen sich umweltunempfindliche Systeme herstellen. Das vom Objekt reflektierte Signal kann vom Seitenwind fortgetra gen werden. Es handelt sich um ein aktives System mit der Möglichkeit der Beeinflussung durch andere Fahrzeuge.
- 3. Optisch aktive Systeme - Patent-Nr. DE 34 23 536 Systeme dieser Art sind grundsätzlich nur im Nahbereich ein setzbar, möglichst innerhalb von geschlossenen Räumen. Ein Einsatz bei normalen Tages- bzw. Sonnenlicht wie bei größerer Entfernung ist kaum möglich durch die hohe notwendige Licht stärke. Es handelt sich um ein aktives System mit der Mög lichkeit der Beeinflussung durch andere Fahrzeuge.
- 4. Passive Infrarot-Sensoren sind im Einsatzbereich auf ge schlossene Räume mit fixen Wärme- bzw. Strahlungsverhältnis sen beschränkt.
- 5. Doppler-Radar-Systeme z.B. DE 32 38 022, DE 32 22 900, DE 27 34 998. Mit diesen Systemen ist nur eine sehr ungenaue Ob jektabstandsmessung möglich. Hierbei ergeben sich große Un terschiede zwischen metallischen oder nichtmetallischen Ob jekten (Menschen). Nichtmetallische Objekte werden wesentlich schwächer angezeigt. Aus diesem Grunde ist der Einsatzbereich nur auf sehr eingeengte Spezialfälle beschränkt. Es handelt sich um aktive Systeme, ein Einsatz dieser Systeme im großen Rahmen ist durch die gegenseitige Beeinflussung deshalb kaum möglich.
- 6. Laufzeitmessung - Patent-Nr. DE OS 34 20 004 Bei einer Art Laufzeitmessungen müssen aktive Systeme verwen det werden, die sich gegenseitig beeinflussen können. Ein Einsatz im größeren Umfang ist hierdurch ausgeschlossen. Werden zur Laufzeitmessung Lichtimpulse verwendet, so be steht hier die Möglichkeit, Laserimpulse zu verwenden, die auch über größere Entfernungen eine genügende kleine Objekt auflösung garantieren. Jedoch wird die notwendige Lichtinten sität durch den Schutz der menschlichen Augen nicht zugelas sen.
- Andere Prinzipien mit Laufzeitmessung wurden bereits abgehan delt. Es handelt sich immer um aktive Systeme mit begrenzter Einsatzmöglichkeit.
Aus den bisherigen Erfahrungen ergibt sich, daß ein Kollisions
schutzsystem folgende Eigenschaften haben muß: Es sollte passiv
arbeiten, um bei einem zu erwartenden umfassenden Einsatz an
allen Fahrzeugen keine gegenseitige Behinderung aufzuweisen. Es
muß von einem möglichen Kollisionsobjekt die exakte Position
ermitteln. Hierzu gehört der Abstand zum Fahrzeug sowie der
seitliche Abstand zur Fahrbahnmitte, um zu erkennen, ob noch eine
Durchfahrt möglich ist. Als zweiter Schritt sollte der Geschwin
digkeitsvektor des möglichen Kollisionsobjekts bestimmt werden,
um beinahe Kollisionen auszuschließen. Erst aus diesen Daten ist
es möglich, ein Kollisionsschutzsystem ohne Fehlwarnungen aufzu
bauen. Neben einer exakten Objekterkennung ist somit ein schnel
les Mikrocomputersystem zur Auswertung der Meßwerte notwendig.
Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Kollisionsschutz
vorrichtung für Fahrzeuge unter Verwendung des Tageslichts bzw.
bei Nacht des Scheinwerferlichts zur Ausleuchtung des Kollisions
objektes.
(Fig. 1) Es wird ein Objekt (1) mit seinem Abstand (e) in Fahrt
richtung (M) des Fahrzeuges und seinem seitlichen Abstand (s) von
der Mittellinie (M) über 2 Objektive (2, 3) auf 2 fotoempfind
lichen Halbleiterarrays (4, 5) auf die Positionen (6, 7) abgebil
det.
Mit Hilfe einer nachgeschalteten Mikroelektronik (Fig. 3:) beste
hend aus den Halbleiterarray-Ansteuerungen (21, 22) und einem
Microcomputer (20) kann durch vergleichende Mustererkennung der
Abstand (a 1) und (b 1) vom jeweiligen Mittelpunkt der fotoempfind
lichen Halbleiterarrays ermittelt werden. Durch trigonometrische
Berechnungen mit Hilfe der Brennweite (f) ist es möglich, die
Koordinaten (e) und (s) des Objektes (1) zu ermitteln.
Zur Ermittlung der kritischen Objektposition erhält der Mikrocom
puter (20) die Fahrzeuggeschwindigkeit und errechnet hieraus den
notwendigen Bremsweg bei vorgegebener Bremsverzögerung. Gleich
zeitig werden alle im Erkennungsbereich (13) erfaßten Objekte auf
ihre Position untersucht. Wenn ein Objekt erkannt wird, das einen
Abstand (e) kleiner als der kritische Abstand hat, der sich durch
den notwendigen Bremsweg ergibt und gleichzeitig der Abstand (s)
kleiner als die notwendige halbe Fahrbreite ist, so wird vom
Mikrocomputer ein Bremssignal zur Warnung des Fahrers gegeben
oder ein Befehl zur Betätigung der Bremse des Fahrzeug erzeugt.
Um Fehlwarnungen durch quer zur Fahrtrichtung bewegte Objekte
(z.B. Vögel) auszuschließen besteht die Möglichkeit den Geschwin
digkeitsvektor möglicher Kollisionsobjekte über zwei Positions
messungen in einer definierten Zeiteinheit zu erfassen und mit
dem Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs zu vergleichen, ob eine
Kollision möglich ist.
Da das System sowohl für Tageslicht sowie für Scheinwerfer
beleuchtung geeignet sein muß, ist es notwendig, die abbildenden
Objektive (28, 29) mit automatisch steuerbaren Blenden (25, 26) zu
versehen, die je nach Helligkeit des Überwachungsbereichs (13)
eine optimale Lichtstärke auf den fotoempfindlichen Halbleiterar
rays (23, 24) erzeugen. Die dazu notwendigen Steuersignale werden
aus der Bilderkennung durch den Mikrocomputer (20) erzeugt.
Als Abringungsort für die optischen Elemente (10, 11) eignet sich
insbesondere die Position hinter den Scheinwerfergläsern, hier
durch ist auch ein nachträglicher Einbau möglich, ebenso besteht
die Möglichkeit, über die dort vorhandene Wischwasch-Anlage der
Scheinwerfer das optische System mit reinigen zu lassen.
Die Bilderkennung der auf den fotoempfindlichen Halbleiterarrays
abgebildeten Objekte erfolgt durch Vergleich der Lichtstärkesig
nale von jeweils in horizontaler Linie hintereinander liegenden
einzelnen Bildpunkten des Arrays (4) mit anderen jeweils in
horizontaler Linie hintereinander liegenden Bildpunkten Zellen
des Arrays (5).
Sind die Lichtsignalmuster der hintereinanderliegenden Bildpunkte
(23) gleich zu anderen hintereinander liegenden Bildpunkten von
24, ergeben sich aus den Positionen (6, 7) und die Verschiebungen
(a 1, b 1) gegenüber der Mittellinie. Bei konstanten Lichtstärkesig
nalen von hintereinanderliegenden Bildpunkten, wird angenommen,
daß sich kein Objekt im Erkennungsbereich befindet.
Die Vorteile des Systems gegenüber bisherigen Versuchen mit Ul
traschall- oder Radarsystemen als Kollisionsschutzsystem bestehen
darin, daß es keine Beeinflussung der Fahrzeuge untereinander
gibt und daß auch eine genaue Objekterkennung bezogen auf den
Abstand (s) für die benötigte Fahrbahnbreite besteht. Erst hier
durch ist es möglich, Alleebäume bzw. Straßenpfosten von wirklich
gefährlichen Objekten zu unterscheiden. Weiterhin besteht die
Möglichkeit, durch infrarotlichtempfindliche fotoempfindlichen
Halbleiterarrays das System auch bei Nebel wirkungsvoll arbeiten
zu lassen, da Nebel für bestimmte Infrarotlichtfrequenzen relativ
durchlässig ist.
Claims (13)
1. Optoelektronische Kollisionsschutzvorrichtung für Fahrzeug,
die bei Eintritt eines Hindernisses in den möglichen Kolli
sionsbereich Signal gibt und das Fahrzeug abbremsen kann,
dadurch gekennzeichnet, daß die über zwei oder mehr Objektive
(10, 11) abgebildeten Bilder des kollisionsgefährdeten Be
reichs (13) durch Bildanalyse auf mögliche Kollisionsobjekte
untersucht werden.
2. Kollisionsschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Bildaufnahme Elemente fotoempfindlichen
Halbleiterarrays sind.
3. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsmessung (e) zum
Hindernisobjekt (1) durch Erkennung der gleichen Bildmuster
signale an den Positionen (6) und (7) auf den fotoempfind
lichen Halbleiterarrays (4) und (5), verursacht durch Abbil
dung des Hindernisobjekts (1) erfolgt.
4. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der
Objekt-bilder (a 1 und b 1) auf den fotoempfindlichen Halb
leiterarrays (6 und 7) von ihrem jeweiligen Mittelpunkt mit
Hilfe eines Mikrocomputers ermittelt wird.
5. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Abständen (a 1)
und (b 1) durch einen Mikrocomputer über trigonometrische
Berechnungen, der Hindernisobjektabstand (e) ermittelt wird.
6. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Abständen (a 1)
und (b 1) mit Hilfe eines Mikrocomputers über trigonometische
Berechnungen der Objektabstand (s) von der Mittellinie (M)
ermittelt wird.
7. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optoelektronischen
Systeme (10, 11) diffus reflektiertes Licht der möglichen Hin
dernisobjekte im Bereich von 0,4 µm bis 10 µm erfaßt.
8. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer
anhand der ihm angegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit den für
das Fahrzeug kritischen Kollisions-minimalabstand (e) ermit
telt, und bei Unterschreitung des Abstands durch ein Hinder
nis Signal gibt.
9. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoempfindlichen
Halbleiterarrays mit abbildenden Objektiven an der Vorder
seite des Fahrzeug (12) angebracht sind (10 und 11).
10. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Bilderken
nungseinrichtung hinter den Scheinwerfergläsern untergebracht
sind.
11. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung
vorn am Fahrzeug durch eine Wischwasch-Anlage gereinigt wird.
12. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektive (28, 29)
mit mikrocomputersteuerbaren Blenden (20, 26) versehen sind.
13. Kollisionsschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das durch zwei oder mehr
zeitlich aufeinander folgende Messungen die Bewegungsrichtung
und Geschwindigkeit des Hindernisobjektes durch den Mikrocom
puter errechnet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863642196 DE3642196A1 (de) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | Optoelektronische kollisionsschutzvorrichtung fuer fahrzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19863642196 DE3642196A1 (de) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | Optoelektronische kollisionsschutzvorrichtung fuer fahrzeuge |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3642196A1 true DE3642196A1 (de) | 1988-06-23 |
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ID=6315897
Family Applications (1)
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