DE4028789A1 - Laserstrahleinrichtung i - Google Patents
Laserstrahleinrichtung iInfo
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- G05D1/0238—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
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-
- G—PHYSICS
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Laserstrahleinrichtung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Einrichtungen werden zur Abstandsbestimmung und
auch zum Erkennen von Hindernissen überwiegend bei schlechten
Sichtverhältnissen eingesetzt. Dabei besteht das Problem, einen
möglichst großen Beobachtungsbereich abzudecken und gleichzeitig
die in diesen Bereich eingestrahlte Energie möglichst gering
zu halten. Letzteres resultiert einerseits aus gesetzlichen Anforderungen
und andererseits aus dem beschränkten Leistungsvermögen
handelsüblicher Laserstrahlquellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laserstrahleinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit
möglichst geringer Strahlenergie arbeitet und einen möglichst
großen Beobachtungsbereich abdeckt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruchs 1.
Durch die erfindungsgemäße Geometrie des Laserstrahls ergibt
sich gegenüber einem kreisförmigen oder in die Breite gezogenen
Querschnitt eine Reihe von Vorteilen. Zum einen ist der Beobachtungsbereich,
bezogen auf den Abstand vom Kraftfahrzeug, wesentlich
größer als bei den vergleichbaren Strahlquerschnitten.
Daraus resultiert der Vorteil, durch eine einfache Laufzeitbestimmung
des reflektierten Signals eine genaue Aussage über die
Entfernung und Lage eines Hindernisses treffen zu können. Die
Information über die Lage des Hindernisses ergibt sich aus der
ohnehin vorgegebenen Orientierung des Laserstrahls.
Für die Bestimmung und Erkennung von Hindernissen ergibt sich
ein zusätzlicher Vorteil. Die Wahrscheinlichkeit, auf wegspiegelnde
Flächen zu treffen und damit ein Hindernis nicht zu erkennen,
wird infolge des großen Abstandsbereiches für den beobachteten
Raum sehr gering. Ein Zielverlust, d. h. das Nichterkennen anderer
Objekte, beispielsweise von Kraftfahrzeugen, wird damit ausgeschlossen.
Die in der Breite relativ enge Begrenzung des beobachteten Raumes
bietet den zusätzlichen Vorteil, eine Blendung nicht interessierender
Objekte, beispielsweise entgegenkommender Fahrzeuge,
zu verhindern.
Ausgestaltungen der Erfindung, die eine Reihe von Vorteilen aufweisen,
sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben. So ergeben
sich Vorteile für die die Ausgestaltung gemäß dem Patentanspruch
2 in der Optimierung der Strahlgeometrie mit der Besonderheit,
für unterschiedliche Entfernungs- und
Sichtbereiche mit zumindest nahezu identischem
Strahlquerschnitt arbeiten zu können;
3 in der Verbreiterung des seitlichen Untersuchungsbereichs bei weiterhin geringem Strahlenergiebedarf;
4 in einer Vergrößerung des Untersuchungsbereichs auch in Strahlrichtung gesehen;
5 der Anpassung der zuletzt benannten Einrichtung an die jeweiligen Beobachtungsbereiche und
6 der Möglichkeit, die Einrichtung an die jeweiligen Betriebsbedingungen anzupassen. Diese Unterschiede der Bedingungen können teilweise aus dem Betrieb des Kraftfahrzeugs selbst, beispielsweise mit Beschleunigungen verbundenen Kipp- und Nickbewegungen bestehen, sie können aber auch ihre Ursache in atmosphärischen Verhältnissen, beispielsweise Nebel, Schnee und schlechter Beleuchtung haben.
3 in der Verbreiterung des seitlichen Untersuchungsbereichs bei weiterhin geringem Strahlenergiebedarf;
4 in einer Vergrößerung des Untersuchungsbereichs auch in Strahlrichtung gesehen;
5 der Anpassung der zuletzt benannten Einrichtung an die jeweiligen Beobachtungsbereiche und
6 der Möglichkeit, die Einrichtung an die jeweiligen Betriebsbedingungen anzupassen. Diese Unterschiede der Bedingungen können teilweise aus dem Betrieb des Kraftfahrzeugs selbst, beispielsweise mit Beschleunigungen verbundenen Kipp- und Nickbewegungen bestehen, sie können aber auch ihre Ursache in atmosphärischen Verhältnissen, beispielsweise Nebel, Schnee und schlechter Beleuchtung haben.
Die zuletzt genannten Veränderungen können durch Kippen oder
Verdrehen der Strahlquelle, Verschieben der in der Regel aus Linsen
bestehenden Optik, bezogen auf die Sende- und Empfängerelemente
oder aber auch in Verschieben der Sende- und Empfängerelemente
bezogen auf die jeweilige Optik realisiert werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die einzige Figur zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen
Laserstrahleinrichtung in einer perspektivischen Ansicht.
Die Laserstahleinrichtung für Kraftfahrzeuge besteht aus zwei
Bündeln 1 und 2 von jeweils sechs Laserstrahlen 11 bis 16 bzw.
21 bis 26. Die Laserstrahlen werden in einer nicht im einzelnen
dargestellten Quelle 3 erzeugt. Über eine Optik 4 mit nachgeschaltetem
selektiven Empfänger 5 werden die aus den jeweiligen
Untersuchungsbereichen reflektierten Strahlen empfangen.
Nicht im einzelnen dargestellt ist die Verbindung der reflektierten
Signale mit einem Zeitzähler, der mit der Laserquelle 3 synchronisiert
ist und der eine Bestimmung der Laufzeit des reflektierten
Signals ermöglicht. Auf diese Weise kann der Abstand eines im
jeweiligen Untersuchungsbereich liegenden Objekts bestimmt werden.
Jeder der Laserstrahlen 11 besitzt, bezogen auf seine Strahlrichtung
einen in etwa rechteckigen Querschnitt mit um den Fkator 2
bis 3 größere Höhe, bezogen auf die jeweilige Breite. Die Laserstrahlen
11 bis 16 und 21 bis 26 besitzen zumindest annähernd
untereinander denselben Strahlquerschnitt. Damit ist es jeweils
möglich, Untersuchungsbereiche zu bestrahlen, die eine
wesentlich größere Ausdehnung in Längs- als in Querrichtung
besitzen. Dabei liegen die Untersuchungsbereiche für die
Laserstrahlen 11 bis 16 im Nahbereich und die der Laserstrahlen
21 bis 26 im Fernbereich des Kraftfahrzeugs. Der Nachbereich
reicht dabei von 10 bis 80 Meter der Fernbereich von 80 bis 250.
Die beiden Bereiche schließen etwa aneinander an, ohne sich zu
überdecken.
Die Aufweitung des Laserstrahlbündels 1 ist, bezogen auf den
Abstand vom Sender 2, wesentlich größer als die des Bündels 2.
Dadurch ergibt sich eine seitliche Ausdehnung des Untersuchungsbereichs,
die größer als der Fahrzeugfahrkorridor ist. Dies
ergibt insbesondere bei Kurvenfahrten die Möglichkeiten, den relevanten
Bereich abzudecken und mögliche Ziele möglichst früh
verfolgen zu können.
Zwischen den einzelnen Laserstrahlen ergeben sich Bereiche, die
im statischen Fall nicht beobachtet werden können. Aufgrund der
Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs und/oder eines Beobachtungsobjektes
gelangt dieses aber rechtzeitig in den Untersuchungsbereich
eines der Laserstrahlen und kann dann erkannt werden. Auf
diese Weise ist es möglich, einen relativ breiten Untersuchungsbereich
mit Einzel-Laserstrahlen abzudecken, die für sich
eine relativ geringe Breite besitzen. Andererseits ist der Untersuchungsbereich
für jeden der Laserstrahlen, gemessen an seiner
jeweiligen Breite, relativ groß. Auf diese Weise ist es möglich,
insbesondere bei Verwendung mehrerer Laserstrahlen entsprechend
dem Laserstrahl 11 bis 16 bzw. 21 bis 26 mit relativ geringer
Strahlenergie einen möglichst großen Untersuchungbereich
zu bestrahlen und darin vorhandene Objekte rechtzeitig zu erkennen.
Diese Wirkung wird verstärkt bei Verwendung des zweiten Strahlenbündels,
gebildet aus den Laserstrahlen 21 bis 26 sowie ggf.
noch eines dritten, auf einen noch weiter vom Kraftfahrzeug entfernt
gerichteten Strahlenbündel mit wiederum jeweils mehreren
Einzellaserstrahlen.
Mit Hilfe der dargestellten Anordnung eines oder auch mehrerer
Strahlenbündel 1 bzw. 2 ist es auch möglich, eine dynamische
Strahlanordnung zu erzielen. Darunter ist eine veränderliche
Strahlgeometrie bezogen auf die Fahrzeuggrundebene zu verstehen.
Dies gilt sowohl in seitlicher als auch in vertikaler Richtung.
Auch die Aufweitung des Strahlenbündels kann veränderlich gestaltet
werden. Damit ist es möglich, die Strahlgeometrie den jeweiligen
Gegebenheiten anzupassen. So kann zum Beispiel bei einer
Kurvenfahrt das Strahlenbündel seitlich in die jeweilige Kurve
gedreht werden. Bei einer Beladung kann ein Ausgleich des
Strahlenbündels in der Höhe vorgenommen werden. Entsprechend
gilt dies bei Fahrzeugbeschleunigungen in Längsrichtung bzw.
Querrichtung. Auch hier kann ein Ausgleich des Strahlenbündels
in der Höhe und in der Neigung bezogen auf die Fahrzeuggrundebene
erfolgen.
Entsprechend kann die Strahlenordnung auch dem jeweiligen
Fahrgeschehen angepaßt werden. Abhängig von der Geschwindigkeit
kann beispielsweise der relevante Entfernungsbereich,
der aus der unteren Begrenzung und der sich daraus
ergebenden oberen Begrenzung jedes Laserstrahlenbündels
ergibt, vergrößert werden. Dabei kann auch die untere Begrenzung
in ihrem Abstand vom Kraftfahrzeug vergrößert werden. Umgekehrt
ergibt sich bei geringer Geschwindigkeit ein besonderes Interesse
für den Nahbereich; die untere Begrenzung des Laserstrahls
wird dann in relativ kurze Entfernung vom Kraftfahrzeug
gebracht.
Bei schlechten Sichtverhältnissen, wie Nebel, Regen, Schnee werden
die Laserstrahlen gebündelt, um eine größere Reichweite zu
erzielen. Der dann höhere, durch Rückstreuung bedingte Energieverlust
über die Entfernung wird durch die enggebündelten Strahlen
höherer Leistungsdichte kompensiert. Es wird dann mehr Energie
ins Fernfeld eingestrahlt.
Mit einer derartigen dynamischen Strahlanordnung ist es auch
möglich, den vertikalen Fahrbahnverlauf zu ermitteln. Dabei treffen
zwei Strahlen in unterschiedlicher Entfernung auf die
Fahrbahnoberfläche, z. B. in einem Abstand von 20 oder 30 Meter
vor dem Kraftfahrzeug. Die Straßenoberfläche wird als Ziel erfaßt.
Aus den ermittelten Entfernungen und der Strahlgeometrie kann
der Fahrbahnverlauf in der Hochachse berechnet werden. Durch
mehr als zwei Strahlen kann der Fahrbahnverlauf entsprechend
genau ermittelt werden und erforderliche Kompensationsmaßnahmen
z. B. ein Nickausgleich, vorbereitet und durchgeführt werden.
Die Informationen für den jeweiligen Fahrbetriebszustand kann von
geeigneten Gebern geliefert werden. Diese sind hinreichend bekannt
und bedürfen keiner sonderlichen Erläuterung.
Claims (6)
1. Laserstrahleinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit im
Kraftfahrzeug angeordnet einer Strahlquelle und einem
Detektor für die aus dem bestrahlten Raum außerhalb des
Kraftfahrzeugs reflektierte Strahlung, dadurch
gekennzeichnet, daß der Laserstrahl in einer
Projektionsfläche senkrecht zur Strahlrichtung einen
länglichen Querschnitt mit wesentlich größerer Höhe als
Breite besitzt und daß die untere Begrenzung in der
minimalen und die obere Begrenzung in der maximalen
Meßentfernung liegt.
2. Laserstrahleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis Länge zu Breite des auf
die Projektionsfläche auftreffenden Laserstrahls zwischen
zwei und drei liegt.
3. Laserstrahleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere gleichartige Laserstrahlen
fächerförmig ausgesandt sind und daß die Strahlen in der
Projektionsfläche nebeneinanderliegen.
4. Laserstrahleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei Bündel jeweils mehrerer
gleichartiger, fächerförmig ausgesandter Strahlen in
Stahlrichtung gesehen übereinander und sich im
bestrahlten Raum nicht überlappend ausgesandt sind.
5. Laserstrahleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die in Strahlrichtung gesehen nach
unten ausgesandten Strahlen stärker als die nach oben
ausgesandten Strahlen aufgeweitet sind.
6. Laserstrahleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenlage und/oder
Breiteneinstellung der Strahlenbündel an die
Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs angepaßt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4028789A DE4028789A1 (de) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | Laserstrahleinrichtung i |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4028789A DE4028789A1 (de) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | Laserstrahleinrichtung i |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4028789A1 true DE4028789A1 (de) | 1992-03-12 |
Family
ID=6414022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4028789A Withdrawn DE4028789A1 (de) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | Laserstrahleinrichtung i |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4028789A1 (de) |
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