DE4110132C2 - Abstandsteuergerät für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Abstandsteuergerät für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Abstandsteuergerät ist auch aus der JP-60-33352 B2 bekannt. Bei diesem Abstandssteuergerät wird in einer durch einen Bildsensor erzeugten Bilddarstellung ein Ausschnitt 10 festgelegt. Dann wird im Ausschnitt 10 zum Zeitpunkt t = t₀ das Bild eines vorausfahrenden Fahrzeugs festgelegt, wie Fig. 5a zeigt. Dann wird aus den Bilddarstellungen zur Zeit t = t₀ + Δt eine Bilddarstellung ermittelt, die nach Form und Größe der ursprünglichen Bilddarstellung ähnelt (wie in Fig. 5b gezeigt), wonach ein neuer Ausschnitt 10 für die neuaufgefundene Bilddarstellung festgelegt wird. Durch Ausführen dieser Operation in einer Zeitablauffolge wird das voraus fahrende Fahrzeug durch Wiedergabe der Bilddarstellung im Fenster 10 verfolgt.

Das obige Abstandsmeßgerät besitzt jedoch den Nachteil, daß es das zu verfolgende Objekt nicht identifizieren kann und lediglich den Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem betreffenden Objekt vor dem Fahrzeug mißt, das auch kein Fahrzeug sein kann. Dementsprechend war es nicht immer möglich, den Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug zu messen, so daß es oft zu Fehlersituationen kam.

Weiter besteht bei dem konventionellen Fahrzeugabstandsmeßgerät ein Sicherheitsproblem. Wenn sich nämlich zwischen die beiden Fahrzeuge ein anderes Fahrzeug hineinbewegt, ist das herkömmliche Abstandssteuergerät oft nicht in der Lage, ein Objekt in der Nähe des Fahrzeugs, aber außerhalb der Bildmitte zu erfassen, so daß die Erfassung des dazwischenkommenden Fahrzeuges verzögert wird.

Ein bekanntes weiteres Abstandsteuergerät dieser Art, bei dem die Abstandsmessung mit Hilfe von Lichtstrahlen durchgeführt wird, ist z. B. in der JP 61-6349 B2 beschrieben. Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, wird dabei von einer Entfernungsmeßeinrichtung 1 Licht ausgesandt, das ausgesandte Licht vom vorausfahrenden Fahrzeug 9 reflektiert und die für den Hin- und Rücklauf benötigte Zeit gemessen. Neben der Entfernungsmeßeinrichtung umfaßt das bekannte Abstandsteuergerät ein Drosselstellglied 2 zur Steuerung der Ausgangsleistung des Fahrzeugmotors, ein Bremsstellglied 3 zur Steuerung der Fahrzeugbremse, eine Steuereinheit 4, einen Einstellschalter 5, einen Bremsschalter 6 und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des bekannten Abstandssteuergerätes gemäß Fig. 4 beschrieben.

Wenn der Fahrer den Einstellschalter 5 des Abstandssteuergerätes einschaltet, bestimmt die Steuereinheit 4 die in diesem Zeitpunkt bestehende Fahrzeuggeschwindigkeit mit Hilfe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 7 und berechnet denjenigen Fahrzeugabstand, der als sicher betrachtet wird. Wenn der von der Entfernungsmesseinrichtung 1 gemessene Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug größer als der als sicher betrachtete Abstand ist, welcher von der Steuereinheit 4 berechnet wird, fährt das Fahrzeug mit derjenigen Geschwindigkeit weiter, bei der der Einstellschalter eingeschaltet wurde. Wenn jedoch der gemessene Abstand kürzer als der berechnete Abstand ist, wird das Fahrzeug durch Betätigen des Drosselstellgliedes 2 abgebremst, um so die Ausgangsleistung des Motors zu verringern. Wenn der Abstand zwischen den Fahrzeugen trotz der Betätigung des Drosselstellgliedes 2 kleiner wird, löst die Steuereinheit 4 das Bremsstellglied 3 aus, so daß das Fahrzeug weiter abgebremst wird, um so den sicheren Fahrzeugabstand zu erreichen. Das konventionelle Fahrzeugabstandssteuergerät besitzt jedoch den Nachteil, daß die Entfernungsmesseinrichtung 1 nicht unterscheiden kann, ob die reflektierten Lichtstrahlen vom vorausfahrenden Fahrzeug kommen oder von einem Gegenstand an der Straßenseite.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Abstandsteuergerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das in der Lage ist, den Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug sicher zu steuern und bei dem auch dann, wenn sich ein Fahrzeug zwischen die beiden Fahrzeuge hinein bewegt, eine ausreichende Fahrsicherheit gewährleistet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Abstandsteuergerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, in denen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der allgemeinen Struktur einer Ausführungsform des Abstandssteuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der allgemeinen Struktur des bildverfolgenden Entfernungsmessers, der bei der Ausführungsform nach Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der allgemeinen Struktur eines optischen Entfernungsmessers, der bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform verwendet wird;

Fig. 4 ein Blockschaltbild, das ein herkömmliches Abstandssteuergerät veranschaulicht; und

Fig. 5a und 5b Diagramme zur Veranschaulichung des bei einem konventionellen Abstandssteuergerät angewandten Verfahrens der Bildverfolgung eines vorausfahrenden Fahrzeugs.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform des Abstandssteuergerätes der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In Fig. 1, bei der es sich um ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der allgemeinen Struktur der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, bezeichnen die Bezugszeichen 2 bis 7 und 9 die gleichen Teile wie in Fig. 4, so daß die Beschreibung dieser Teile entfällt.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 21 einen bildverfolgenden Entfernungsmesser, während die Bezugszeichen 22a und 22b jeweils optische Entfernungsmesser bezeichnen, welche Licht auf ein Objekt abstrahlen und das vom Objekt reflektierte Licht erfassen können. Bei dem optischen Entfernungsmesser kann es sich um einen Typ handeln, der in der Lage ist, die für den Hin- und Rücklauf des Lichtes erforderliche Zeit zu messen, oder es kann sich um einen auf der Basis einer trigonometrischen Methode arbeitenden Typ handeln. Die optischen Entfernungsmesser 22a und 22b sind jeweils an beiden Seiten eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) angebracht, um von beiden Seiten des Fahrzeugs aus ein Objekt in relativ kurzem Abstand vor dem Fahrzeug zu beobachten. Das Paar der Entfernungsmesser beobachtet also das Eintreten eines Fahrzeugs 23 in einen Bereich nahe vor dem Fahrzeug.

Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Alarmvorrichtung, die von der Steuereinheit 4 angesteuert wird und einen Alarm auslöst, wenn das dazwischenkommende Fahrzeug 23 in den Bereich nahe vor dem Fahrzeug eindringt.

Gemäß Fig. 2 weist der bildverfolgende Entfernungsmesser 21 ein Paar parallel zueinander angeordneter optischer Linsen 31, 32 sowie Bildsensoren 33, 34 jeweils hinter den Linsen und Speichervorrichtungen 35, 36 auf. Jedes von jeder der Linsen 31, 32 erfaßte Bild wird auf jeden der Bildsensoren 33, 34 fokussiert, und jedes von jedem der Bildsensoren 33, 34 erzeugte Signal wird in einen Digitalwert umgewandelt. Jeder der Digitalwerte, die jedes Bild hervorbringt, wird in jeder der Speichervorrichtungen 35, 36 gespeichert. Das in jedem der Sensoren vorhandene Bild wird in sehr kurzen Zeitintervallen regeneriert (z. B. alle 1/30 Sekunden).

Eine Steuerung 37 erzeugt einen Ausschnitt (vgl. Fig. 5) für Bilddarstellungen, die vom Fahrer bestimmt werden und in der Speichervorrichtung 35 gespeichert werden. Beispielsweise findet sich die gleiche Bilddarstellung wie die im Ausschnitt der linksseitigen Bilddarstellung vorhandene Bilddarstellung (die durch den Bildsensor 33 in der Speichervorrichtung 35 gespeichert ist) in einer Position, die in der rechtsseitigen Bilddarstellung (die durch den Bildsensor 34 in der Speichervorrichtung 36 gespeichert ist) leicht zur rechten Seite hin verschoben dargestellt ist. Unter der Annahme, daß die Positionsabweichung der Bilddarstellung den Wert a, die Brennweite jeder Linse den Wert f und der Abstand zwischen den Hauptstrahlen des rechten und des linken optischen Systems den Wert L besitzt, wie in Fig. 2 angegeben ist, kann der Abstand R zwischen den Linsen und dem Objekt 9 durch die nachfolgende Gleichung (1) gemäß dem Triangulationsprinzip wie folgt berechnet werden:

Somit kann der Abstand zu dem Objekt, dessen Bilddarstellung im Ausschnitt 10 erscheint, ermittelt werden. Die zu diesem Zeitpunkt entsprechend dem obigen Verfahren erhaltene Bilddarstellung in der Speichervorrichtung 35 wird zusammen mit dem Ausschnitt 10 in eine Speichervorrichtung 38 übertragen. Die Bilddarstellung in der Speichervorrichtung wird gelöscht, da im nächsten Zeitpunkt die Bilddarstellung in der gleichen Position aufgenommen wird. Kurze Zeit nach der Übertragung (d. h., zur Zeit t = t₀ + t₁) werden die auf den Bildsensoren 33, 34 entstandenen Bilder in die Speichervorrichtung 35, 36 übertragen.

Dann wird eine Bilddarstellung, die der im Ausschnitt des Schirmbildes der Speichervorrichtung 38 entstandenen Bilddarstellung am meisten ähnelt, der Speichervorrichtung 35 entnommen, welche die letzte Bilddarstellung speichert, und ein neues Fenster wird für die entnommene Bilddarstellung gesetzt. Durch Vergleichen der Bilddarstellungen in den Fenstern kann also der beim letzten Zeitpunkt bestehende Fahrzeugabstand erhalten werden. Durch anschließendes Wiederholen der genannten Operationen wird das in den Ausschnitten angezeigte Objekt spurmäßig verfolgt, so daß der Abstand zum Objekt gemessen werden kann.

Der bildverfolgende Entfernungsmesser 21 besitzt jedoch bei kurzer Distanz ein extrem schmales Sichtfeld, weil das Sichtfeld nur auf den Bereich innerhalb der Ausschnitte beschränkt ist. Das Dazwischentreten eines Fahrzeugs in kurzem Abstand kann demgemäß nur dann erfaßt werden, wenn es in die Mitte vor das Fahrzeug gelangt. Daraus ergibt sich bei der Steuerung des Fahrzeugabstandes ein Sicherheitsproblem.

Bei der vorliegenden Erfindung dienen die optischen Entfernungsmesser 22a, 22b dem Zweck, das Dazwischentreten eines Fahrzeugs nahe vor dem Fahrzeug zu beobachten. Die Entfernungsmesser 22a, 22b müssen nicht die Form eines bestimmten Objektes unterscheiden; sie reichen jedoch aus, um festzustellen, ob es ein Hindernis auf der Bahn des Fahrzeugs gibt. Dementsprechend sollte es sich bei den Entfernungsmessern um einen Typ handeln, der Licht aussendet und das vom Hindernis reflektierte Licht erfaßt. Als Licht kann ein Infrarotstrahl verwendet werden.

Befindet sich innerhalb eines bestimmten Abstandes ein Hindernis vor dem folgenden Fahrzeug, wird das Reflexionslicht nicht erfaßt, während wenn es ein Hindernis nahe vor dem folgenden Fahrzeug gibt, das Reflexionslicht erfaßt wird, wodurch der Abstand zum Hindernis gemessen werden kann.

Was das Verfahren zur Messung des Abstandes anbetrifft, gibt es deren zwei: eine Methode zum Aussenden von in spezifizierter Weise moduliertem Licht mit kurzer Impulsbreite und Messen der für den Hin- und Rücklauf des Lichtes benötigten Zeit; und eine Methode wie die in Fig. 3 gezeigte, bei der Licht von einer lichtaussendenden Vorrichtung 41 unter Bildung eines Punktbildes auf der Oberfläche eines Hindernisses 9a emittiert wird. Das Punktbild 42 wird durch ein Linsensystem 43 auf ein lichtempfangendes Element 44 fokussiert, so daß der Abstand zwischen der lichtaussendenden Vorrichtung 41 und dem Hindernis 9a durch die Triangulationsmethode ermittelt werden kann. In diesem Fall kann, wenn der Abstand zwischen der optischen Achse des Linsensystems 43 und der Brennpunktsposition den Wert a, die Brennweite des Linsensystems den Wert f und der Abstand zwischen der optischen Achse der lichtaussendenden Vorrichtung 41 und der optischen Achse des Linsensystems 43 den Wert L besitzt, der Abstand R durch die Gleichung (2) - sie entspricht der Gleichung (1) - wie folgt ermittelt werden;

Die Anzahl der optischen Entfernungsmesser 22a, 22b kann auf einen einzigen Sucher beschränkt werden; es können aber auch mehr als zwei Sucher installiert werden.

Beim Fahrzeugabstandssteuergerät der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Einstellschalter 5 durch den Fahrer eingeschaltet ist, der Abstand zwischen dem Fahrzeug des Fahrers und einem vorausfahrenden Fahrzeug als Objekt 9, das durch den bildverfolgenden Entfernungsmesser 21 bestimmt wird, gemessen. Hingegen wird die Geschwindigkeit des folgenden Fahrzeugs in der Steuereinheit 4 unter Verwendung des Signals des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 7 gemessen. Auf diese Weise kann das folgende Fahrzeug unter Einhaltung des passenden Fahrzeugabstandes in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs gefahren werden.

Im Falle, daß die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs größer als die Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt wird, zu dem der Einstellschalter 5 eingeschaltet wurde, vergrößert sich auch der Fahrzeugabstand. Demgemäß wird das folgende Fahrzeug auf einen Konstantgeschwindigkeits- Reisebetriebsmodus umgestellt, bei dem die Geschwindigkeit derjenigen beim Einschalten des Einstellschalters 5 entspricht.

Wenn hingegen die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs beispielsweise durch Bremsen herabgesetzt wird, verkleinert sich der Fahrzeugabstand. In diesem Falle wird die Ausgangsleistung des Motors durch Betätigen des Drosselstellgliedes 2 aufgrund eines Befehls der Steuereinheit 4 reduziert. Verkleinert sich dennoch der Fahrzeugabstand bis in einen gefährlichen Bereich, wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Betätigen der Bremse infolge Eingriffs des Bremsstellgliedes 3 aufgrund der Steuerung der Steuereinheit 4 weiter reduziert.

Sollte während des Reisegeschwindgigkeitsbetriebs des folgenden Fahrzeugs ein sich einschleusendes Fahrzeug 23 in Erscheinung treten und die optischen Entfernungsmesser 22a, 22b das betreffende Fahrzeug erfassen, wird ein Signal an die Steuereinheit 4 geliefert, so daß die Alarmvorrichtung 8 zur Erzeugung eines Alarms betätigt wird. Wenn sich in diesem Falle jedoch herausstellt, daß der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem störenden Fahrzeug 23 im Hinblick auf die Abstandsänderungsrate zu klein wird, betätigt die Steuereinheit 4 das Drosselstellglied 3 und/oder das Bremsstellglied 6 und verringert so die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

Wenn andererseits der Abstand groß wird, reicht das Einschalten eines Alarms aus, so daß es nicht mehr nötig ist, das Drosselstellglied 3 und/oder das Bremsstellglied 6 zu betätigen.

Gemäß der obigen Beschreibung werden die optischen Systeme 31, 32 in einer Rechts-Links-Beziehung eingesetzt. Es kann jedoch auch ein Paar senkrecht übereinander angeordneter optischer Systeme oder ein Paar schräg zueinander angeordneter Systeme verwendet werden. Auch mit diesen Anordnungen kann nämlich die gleiche Wirkung erzielt werden, gleichgültig, ob die Bezugsbahn als waagrecht, senkrecht oder schräg festgelegt wird.

Gemäß der obigen Beschreibung sind die Bildsensoren 33, 34 getrennte Einheiten, die in einer Rechts-Links-Beziehung angeordnet sind. Es kann aber auch ein einzelner Sensor verwendet werden, bei dem die Sensorfläche in zwei Rechts- und Linksabschnitte unterteilt ist.

Claims (4)

1. Abstandsteuergerät für ein Fahrzeug mit

• - einem bildverfolgenden Entfernungsmesser (21), mit
  • - einer Steuerung (37), der Bildsignale zugeführt werden und die einen ein zu erfassendes erstes Objekt (9) enthaltenden Ausschnitt (10) eines erfaßten Bildes bestimmt, wobei die Entfernung zu dem erfaßten ersten Objekt (9) auf der Basis der Positionsänderung der in dem Ausschnitt (10) enthaltenen Bilddarstellung des ersten Objekts (9) ermittelt wird,
• - einer Steuereinrichtung (2 bis 7), die den Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem ersten Objekt (9) aufgrund der von dem bildverfolgenden Entfernungsmesser (21) ermittelten Entfernung steuert,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Ermittlung der Entfernung gemäß der Dreiecksmethode erfolgt,
• - der bildverfolgende Entfernungsmesser (21) ausgerüstet ist mit
  • - zwei parallel zueinander angeordneten optischen Systemen (31, 32) und
  • - zwei Bildsensoren (33, 34) zur Erzeugung von Bildsignalen, die jeweils einem der optischen Systeme (31, 32) zugeordnet sind, so daß ein von dem jeweiligen optischen System (31, 32) erfaßtes Bild auf dem Bildsensor (33, 34) abgebildet wird, und
• - das Abstandssteuergerät zusätzlich einen optischen Entfernungsmesser (22a, 22b) aufweist, der Licht zur Erfassung eines zweiten Objekts (23) aussendet und auf der Basis des von dem zu erfassenden zweiten Objekt (23) reflektierten Lichts das Vorhandensein des Objekts (23) vor dem Fahrzeug feststellt, und die Steuereinrichtung aufgrund dessen eine Alarmvorrichtung ansteuert.

2. Abstandsteuergerät für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bildverfolgende Entfernungsmesser (21) Speichereinrichtungen (35, 36, 38) zur Speicherung der von den Bildsensoren (33, 34) erzeugten Bildsignale aufweist.

3. Abstandsteuergerät für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei optische Entfernungsmesser (22a, 22b) vorgesehen sind.