DE3739128A1 - Apparat und verfahren zum zwecke der kollisionsabsicherung bei fahrzeugen durch einen sensor - Google Patents

Description

Im Gegensatz zu den herkömmlichen und bekannten Impuls- Echomethoden wird das zurückgeworfene Echo nicht mit Hilfe eines Schaltverstärkers oder eines Komperators in einen digitalen Impuls verwandelt, vielmehr wird der eingehende Echozug mit Hilfe eines schnellen Digital-Analogwandlers in eine frei festlegbare Anzahl von einzelnen Meßwerten zerlegt, die jeweils die Amplitude des Echosignals an den fraglichen Stellen kennzeichnet. Dieser Echozug wird im Arbeitsspeicher eines Mikroprozessors abgelegt.

In der bevorzugten Ausführung werden pro Sekunde zwischen 20 und 50 Einzelmessungen gemacht. Aus der jeweils aktuell gewonnenen Echoverlaufskurve und der abgespeicherten Echoverlaufskurve wird ein Mittelwert gebildet, der sodann als neue Referenzkurve gespeichert wird. Nach einigen Messungen bildet sich eine sehr stabile Referenzkurve, die alle statisch vorhandenen Ziele abbildet. Aufgrund der Tat­ sache, daß die Mittelwertbildung der Referenzkurve nicht nur arithmetisch, sondern auch geometrisch oder nach anderen Rechenverfahren ermittelt werden kann, ergibt sich einerseits eine recht große "Lerngeschwindigkeit" der Referenzkurve, andererseits wird diese Referenzkurve träge genug, wie sie beispielsweise durch Luftturbulenzen entstehen, nicht mehr zu reagieren.

Erfindungsgemäß wird die aktuelle Echokurve mit der Referenz­ kurve verglichen. Eventuelle Abweichungen der Referenzkurve von der aktuellen Kuve werden vom Rechner ermittelt. Von Bedeutung ist, daß es bei der vorgeschlagenen Programmversion unerheblich ist, ob die Abweichungen positiv oder negativ sind, weil die Abweichungen grundsätzlich als Absolutzahl herausge­ geben werden. (Positive, ganze Zahl)

Das System reagiert also nicht nur auf neu hinzugekommene Informationen, sondern würde auch Alarm auslösen, wenn ein als "Sollecho" erkanntes und erlerntes Echo plötzlich ver­ schwindet, z. B. weil es verdeckt worden ist. Ein beispiel­ hafter Echo-Zug ist in Fig. 1 aufgezeigt.

Die Erfindung hat zahlreiche vorteilhafte und neuartige Aus­ gestaltungen, die das Ziel verfolgen, die Auswertung zuver­ lässiger, wirksamer und störunempfindlicher zu machen. So ist bekannt, daß eine Person im Pelzmantel ein bedeutend geringeres Echo wirft als beispielsweise in Lederbekleidung. Die Erfindung hat nicht nur einen speziellen Empfangsver­ stärker der bereits aus P 37 13 758.1 bekannt ist, sondern die Auswerte-Software geht in besonderer Weise auf die gegebenen Erfordernisse bei Kfz-Rückfahrsicherungen ein.

Zum ersten, indem Veränderungen in der besonders für die Sicherheit bedeutenden Nahzone, die in der bevorzugten Aus­ führung etwa 1,5 m beträgt, mit einem Faktor bewertet werden. Hier werden bereits kleinste Ziele zur Auswertung gelangen (Fig. 2).

Zum anderen, weil die Veränderung als Position auf der Zeit­ achse vom Gerät erkannt und berechnet wird. Damit ist es be­ kanntlich möglich, die Position von Objekten zu berechnen. In der bevorzugten Ausführung besteht ein Sensor aus mindes­ tens zwei Empfängern, denen mindestens ein Sender zugeordnet ist. Bevorzugt werden Schallwandler eingesetzt, die eine mög­ lichst breite Abstrahlcharakteristik haben.

Ziele unmittelbar in Achse der Sensoranordnung haben gleiche Entfernungen zu den Wandlern zurückzulegen.

Ziele, die außerhalb dieser Achse sind, haben ungleiche Wege zum Schall-Wandler, was sich einer Positionsverschiebung der Signale auf der Zeitachse auswirkt.

In Fig. 3 ist eine typische Ausführungsform beschrieben. Da­ bei ist (3.1) das Gehäuse (3.2) und (3.4) jeweils ein Em­ pfänger und (3.3) der Sender.

Der Signalverlauf geht aus Fig. 4 hervor. Dabei ist (4.1) eine der Echo-Verlaufskurven, (4.2) zeigt die Position einer Veränderung im linken Kanal, (4.3) eine solche im rechten Kanal. In P 35 34 642 ist eine Methode beschrieben, die aus der Grundlinie zwischen den Wandlern und der Meß­ strecke zum Ziel nach geometrischen Methoden die Position des Ziels berechnet.

Die vorliegende Erfindung ist hier einfacher. Es wird voraus­ gesetzt, daß die Sensoren jeweils an den äußeren Kanten des Fahrzeuges angeordnet sind. In Fig. 4 wird angenommen, es han­ delt sich um den linken Sensor. Ziele, bei denen der rechte Kanal diese später empfängt als der linke, kommen daher von Zielen, die außerhalb der Fahrzeugspur liegen. Sie werden vom Programm ignoriert.

Umgekehrt handelt es sich um Ziele im Fahrweg, die bewertet werden und akustischen und optischen Alarm auslösen. Die vorliegende Erfindung erfaßt auch kleine Ziele, z. B. Kinder. Es ist daher nicht immer notwendig, die Wandler, wie bislang üblich, etwa in Stoßstangenhöhe zu montieren. Wie Fig. 5 zeigt, kann der Sensor auch im oberen Bereich des Fahr­ zeuges montiert werden. Dabei spielen Montageteile am Fahr­ zeug wie Griffe, Klappen etc. keine Rolle, weil sie "gelernt" werden. Auch die Straße wird "gelernt", so daß keine Einstell­ ungen notwendig sind. Gleichwohl ist hohe Erkennungssicherheit vorhanden. In Fig. 5 ist (5.1) das Fahrzeug, (5.2) der Sensor, (5.3) der Beschallungsbereich.

Claims (7)

1. Sensor zum Zwecke der Kollisionssicherung von Fahrzeugen, Maschinen und Krananlagen unter Verwendung des Ultraschall- Impuls-Echo-Laufzeitverfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß das Echosignal nach erfolgter Verstärkung im Empfangs­ verstärker in eine Vielzahl von Einzelpunkten aufgelöst wird, wobei in diesen Punkten die momentane Spannung des Echosignals gemessen wird. Diese Einzelwerte werden von einem Mikrocomputer in einen Arbeitsspeicher eingelesen und bilden mit den folgenden, genauso gewonnenen Daten einen Mittelwert. Das Programm überprüft jeweils den ak­ tuellen Echoverlauf mit dem gespeicherten Mittelwert und stellt bei Abweichungen

• a) die absolute Größe der Abweichung,
• b) die Position auf der Zeitachse fest.

Bei Überschreiten der Absolutgröße der Summe aller Ab­ weichungen innerhalb einer frei festgelegten Zeitspanne (= Distanz) wird ein Ausgangssignal geschaltet, wobei entsprechend der Position auf der Zeitachse mehrere Zo­ nen eingerichtet sind, denen jeweils ein Ausgangskontakt zugeordnet ist.

2. Anspruch nach mindestens einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei An­ ordnungen nach Anspruch 1 so zusammengeschaltet werden, daß die jeweiligen Positionen auf der Zeitachse von einem Mikroprozessor miteinander verglichen werden, wobei ein Ausgangskontakt nur dann geschaltet wird, wenn die Po­ sitionen innerhalb festzulegender Toleranzen überein­ stimmen, die Ziele also die gleiche Entfernung zum Ein­ zelwandler haben.

3. Anspruch nach mindestens einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Ausgangs­ kontakt(e) nur dann geschaltet wird/werden, wenn die Position auf der Zeitachse eines festzulegenden Einzel­ sensors von zwei Einzelsensoren zeitlich dem anderen Einzelsensor voreilt oder mindestens innerhalb der To­ leranzen gleich ist.

4. Anspruch nach mindestens einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gespeicherte Echoverlauf durch einen extern auszulösenden Befehl "gelernt" wird und unverlierbar elektrisch im Mikro­ computer gespeichert wird.

5. Anspruch nach mindestens einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gespeicherte Echoverlaufszug permanent "gelernt" wird, indem eine Mittelwertbildung zwischen dem aktuellen Echoverlaufs­ zug und dem gespeicherten Echoverlaufszug gebildet wird, wobei der Mittelwert im Speicher den alten Mittelwert ersetzt.

6. Anspruch nach mindestens einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor im oberen Bereich der zu sichernden Fahrzeuge angebracht wird und schräg nach unten strahlt.