DE4415908A1 - Radarsensorsystem für ein Fahrzeug - Google Patents
Radarsensorsystem für ein FahrzeugInfo
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- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
Description
Die Erfindung betrifft ein Radarsensorsystem für ein Fahrzeug
zur Berechnung physikalischer Daten zwischen einem Fahrzeug
und einem Objekt auf Basis einer Zeit zwischen dem Senden
eines Signals zu dem Hindernis und dem Empfang eines von dem
Objekt reflektierten Signals.
Radarsensorsysteme zum Messen einer Distanz zwischen einem
Fahrzeug und einem Objekt sind beispielsweise aus der japani
schen Patentschrift Nr. 4700/86 bekannt.
Beim Berechnen physikalischer Daten, beispielsweise der
Distanz zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt auf Basis der
Zeit zwischen dem Senden des Signals zu dem Hindernis hin und
dem Empfang des von dem Objekt reflektierten Signals ist in
den erhaltenen Distanzdaten ein Fehler als eine "Vibration"
enthalten. Darüber hinaus erhält man die Distanzdaten zu dem
Objekt das erste Mal, wenn sich das Objekt in einem Bereich
einer meßbaren Distanz und eines meßbaren Winkels befindet.
Jedoch erhält man keine Daten, wenn sich das Objekt in einem
Bereich einer nicht-meßbaren Distanz oder in einem nicht-meß
baren Winkel befindet. Daher erscheinen und verschwinden die
Daten stufig, wie in Fig. 4 mit durchgehender Linie gezeigt.
Wenn man danach die Vibrationskomponente des Fehlers durch
Filtern entfernt, erscheinen Erfassungsdaten, wenn man sie das
erste Mal erhält, wie oben beschrieben stufenartig, und daher
ändern sich die nach Filterung der Erfassungsdaten erhaltenen
Daten, und es braucht eine relativ lange Zeit, bis die nach
Filterung erhaltenen Daten konvergieren.
Ziel der Erfindung ist es daher, ein Radarsensorsystem für ein
Fahrzeug aufzuzeigen, in dem der in den Erfassungsdaten ent
haltene Fehler beseitigt wird und das Ansprechempfindlichkeit
und Stabilität sicherstellt.
Zum Erreichen dieses Ziels wird erfindungsgemäß ein Radarsen
sorsystem für ein Fahrzeug aufgezeigt, zum Berechnen physika
lischer Daten zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt auf
Basis der Zeit zwischen dem Senden eines Signals zu dem Objekt
und dem Empfang eines von dem Objekt reflektierten Signals,
umfassend einen Versatzwert-Setzkreis zum Setzen zuerst erhal
tener Erfassungsdaten als einem Versatzwert, einen Subtraktor
zum Subtrahieren des Versatzwerts von den Erfassungsdaten,
einen Filterkreis zum Filtern eines Ausgangssignals von dem
Subtraktor, und einen Addierer zum Addieren des Versatzwerts
zu einem Ausgangssignal aus dem Filterkreis zum Bereitstellen
der physikalischen Daten nach Filterung.
Mit der obigen Anordnung bildet der Filterkreis eine Filterung
auf Basis erster Daten, und man braucht nach der Erfassung von
Daten nur veränderten Komponenten folgen. Hierdurch erreicht
man sowohl eine hohe Ansprechempfindlichkeit als auch Stabili
tät und kann Fehler beseitigen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt im Diagramm die Gesamtanordnung des Radarbrems
systems, bei dem die Erfindung anzuwenden ist;
Fig. 2 zeigt im Diagramm Anordnungen einiger Funktionen eines
zentralen Prozessorkreises;
Fig. 3 zeigt ein Diagramm eines Betriebsablaufs;
Fig. 4 zeigt im Diagramm Änderungen von Daten nach Filterung
gemäß einer Veränderung von Rohdistanzdaten; und
Fig. 5 zeigt im Diagramm Charakteristiken eines herkömmlichen
Filterprozesses.
Die Erfindung wird nun beispielshalber in Anwendung bei einem
Radarbremssystem für ein Fahrzeug beschrieben, wie es in den
beigefügten Zeichnungen gezeigt ist.
Fig. 1 zeigt ein Radarbremssytem gemäß einer bevorzugten Aus
führung. Dieses Radarbremssystem steuert die Betätigung einer
Alarmhupe 2, einer Alarmanzeige 3 und einer Bremse 4 als Er
gebnis einer Kollisionsbewertung auf Basis einer Relativge
schwindigkeit zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt, das
sich vor dem Fahrzeug befindet. Das Radarbremssystem umfaßt
einen Laserkopf 5, der an einem Vorderabschnitt des Fahrzeugs
angebracht ist, eine elektronische Steuereinheit 6 (nachfol
gend ECU genannt), zur Betriebssteuerung des Laserkopfs 5 und
zur Berechnung physikalischer Daten, z. B. einer Distanz zwi
schen dem Fahrzeug und dem Objekt 1 auf Basis eines Signals
aus dem Laserkopf 5, und eine Bewertungseinheit 7 zur Berech
nung einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und
dem Objekt 1 auf Basis der in der ECU 6 bestimmten Distanz und
zur Bewertung der Kollision auf Basis der Relativgeschwindig
keit, der Distanz u. dgl.
Der Laserkopf 5 enthält eine Laserdiode 8 zum Senden eines
Signals nach vorne, eine Linse 9 zur Fokussierung des Signals
von der Laserdiode 8, um dieses auf das Objekt 1 zu richten,
einen Treiberkreis 10 zum Antrieb der Laserdiode 8, eine Linse
11 zum Empfang des von dem Objekt 1 reflektierten Signals und
eine Photodiode 12 zum Empfang des von der Linse 11 fokussier
ten Signals.
Die ECU 6 enthält eine Stromquelle 13 zum Antrieb der Laser
diode 8, einen Treiberkreis 14 zum Schalten der Verbindung und
Trennung des Treiberkreises 10 mit und von der Antriebsstrom
quelle 13 zur Betriebssteuerung des Treiberkreises 10, einen
Verstärker 15 zur Verstärkung des Signals von der Photodiode
12, die das von dem Objekt 1 reflektierte Signal empfängt,
einen Zähler 16 zum Zählen einer Zeit zwischen dem Senden des
Signals durch die Laserdiode 8 und den Empfang des Signals
durch die Photodiode 12, einen zentralen Prozessorkreis (nach
folgend CPU genannt) 17 zur Berechnung der Distanz zwischen
dem Fahrzeug und dem Objekt 1 auf Basis der in dem Zähler 16
bestimmten Zeit und zur Betriebssteuerung des Treiberkreises
14, einen Nur-Lesespeicher (ROM) 18 zur Speicherung verschie
dener Berechnungsprogramme, die in der CPU 17 durchgeführt
werden, einen Speicher mit freiem Zugriff (RAM) 19 zum Spei
chern von Ergebnissen der Berechnungen in der CPU 17 und eine
externe Schnittstelle 20 für den Transfer des Signals zwischen
der Bewertungseinheit 7 und der CPU 17.
Von einem Lenkwinkeldetektor 21, einem Bremsbetätigungsdetek
tor 22 und einem Gaspedalbetragdetektor 23, einem Fahrzeugge
schwindigkeitsdetektor 24 u. dgl. erfaßte Erfassungswerte wer
den durch eine Fahrzeuginformationseingangseinheit 25 der Be
wertungseinheit 7 zugeführt, die ein Computer ist. Die Betäti
gungen der Alarmhupe 2 und der Alarmanzeige 3 werden durch
einen Alarmsteuerkreis 26 gesteuert. Die Betätigung einer
Bremse 4 wird durch einen Bremssteuerkreis 27 gesteuert. Die
Bewertungseinheit 7 bewertet die Kollision des Fahrzeugs gegen
das Objekt 1 auf Basis von der ECU 6 erhaltener Distanzdaten
und dieser von der Informationseingangseinheit 25 zugeführter
Information, und legt auf Basis des Bewertungsergebnisses an
den Alarmsteuerkreis 26 und den Bremssteuerkreis 27 ein Steuer
signal an.
In der ECU 6 wird die Zeit zwischen dem Senden des Signals zu
dem Objekt 1 und dem Empfang des von dem Objekt 1 reflektier
ten Signals in dem Zähler 16 bestimmt, und die Distanz zwi
schen dem Fahrzeug und dem Objekt 1 wird in der CPU 17 auf
Basis der in dem Zähler 16 benötigten Zeit berechnet. Für eine
solche Berechnung hat die CPU 17 verschiedene Funktionen, um
fassend einen Versatzwert-Setzkreis 33 zum Setzen erstbe
stimmter Distanzerfassungsdaten als einen Versatzwert 0-1; einen
Subtraktor 34 zur Subtraktion des Versatzwerts 0-1 von den nicht
erstbestimmten Distanzerfassungsdaten; einen Filterkreis 35
zum Filtern eines Ausgangssignals aus dem Subtraktor 34 und
einen Addierer 36 zum Addieren des Versatzwerts 0-1 zu einem
Ausgangssignal von dem Filterkreis 35 zum Bereitstellen gefil
teter Distanzdaten, wie in Fig. 2 gezeigt.
Rohdistanzdaten, die auf Basis der in dem Zähler 16 bestimmten
Zeit berechnet sind, und ein Ausgangssignal von dem Versatz
wertsetzkreis 33 werden abwechselnd in einem Umschaltkreis 32
ausgewählt. Ein Ausgangssignal von dem Umschaltkreis 32 wird
an den Versatzwert-Setzkreis 33 bzw. an den Subtraktor 34 und
den Addierer 36 angelegt. Der Umschaltkreis 32 enthält einen
freien Kontakt 32a, an den die Rohdistanzdaten angelegt wer
den, einen freien Kontakt 32b, an den das Ausgangssignal von
dem Versatzwert-Setzkreis 33 angelegt wird, und einen gemein
samen Kontakt 35c, der gemeinsam mit dem Versatzwert-Setzkreis
33, dem Subtraktor 34 und dem Addierer 36 verbunden ist. Umge
schaltet wird der Umschaltkreis 32 zum zwischen einem Zustand,
in dem der freie Kontakt 32b sich in leitender Verbindung mit
dem gemeinsamen Kontakt 32c befindet, wenn ein Ausgang von
einem UND-Gatter 31 einen niedrigen Pegel einnimmt, und einem
Zustand, in dem der freie Kontakt 32a sich in leitender Ver
bindung mit dem gemeinsamen Kontakt 32c befindet, wenn der
Ausgang aus dem UND-Gatter 31 einen hohen Pegel einnimmt.
Die angelegten Rohdistanzdaten werden für jede Berechnungs
schleife beispielsweise für 100 Sekunden erneuert und in Spei
cherkreisen 28₁ bis 28 n gespeichert. Insbesondere werden letzte
Rohdaten Z-1 in dem Speicherkreis 28₁ gespeichert, und Rohdaten
Z-n, die n-male zuvor erhalten wurden, werden in den Speicher
kreis 28 n gespeichert. Hier ist n z. B. auf einen Wert von 5 bis
10 gesetzt. Die n-male zuvor erhaltenen Rohdaten Z-n sind Daten,
die 500 msec bis 1 Sekunde zuvor erhalten wurden.
Ausgangssignale aus den Speicherkreisen 28₁ bis 28 n werden je
weils an Datengegenwart/Abwesenheitbewertungskreise 29₁ bis 29 n
angelegt, von denen jeder einen hohen Signalpegel ausgibt,
wenn die entsprechenden Rohdistanzdaten Z-1 bis Z-n einen Wert
von "0" (Null) einnehmen. Die zu diesem Zeitpunkt anliegenden
Rohdistanzdaten werden an den Datengegenwart/Abwesenheitsbe
wertungskreis 30 angelegt, der ein hohes Pegelsignal ausgibt,
wenn die zu diesem Zeitpunkt angelegten Rohdistanzdaten von
"0" (Null) abweichen, d. h. wenn zu diesem Zeitpunkt wirksame
Distanzdaten angelegt wurden.
Ausgangssignale aus den Datengegenwart/Abwesenheitsbewertungs
kreisen 29₁ bis 29 n und 30 werden allgemein an das UND-Gatter
31 angelegt. Daher gibt das UND-Gatter 31 einen hohen Signal
pegel aus, wenn die Distanzdaten das erste Mal erhalten wur
den, nachdem ein Zustand, in dem keine Distanzdaten erhalten
wurden, eine Serie von n-malen fortdauerte. Sonst hat der Aus
gang aus dem UND-Gatter 31 einen niedrigen Pegel. Somit er
möglicht der Umschaltkreis 32, daß der freie Kontakt 32a, an
dem die eingegebenen Rohdistanzdaten anliegen, mit dem gemein
samen Kontakt 32c nur dann in Leitverbindung gebracht wird,
wenn die Distanzdaten das erste Mal erhalten wurden, nachdem
ein Zustand, in dem keine Distanzdaten erhalten wurden, eine
Serie von n-malen fortgedauert hat. Ansonsten ermöglicht der
Umschaltkreis 32, daß der freie Kontakt 32b, an dem das Aus
gangssignal aus dem Versatzwert-Setzkreis 33 anliegt, mit dem
gemeinsamen Kontakt 32c in Leitverbindung gebracht wird.
Der Betrieb dieser Ausführung wird nun in Verbindung mit Fig.
3 beschrieben. In Fig. 3 benennt das Bezugszeichen A anlie
gende Distanzdaten: das Bezugszeichen B ein Ausgangssignal aus
dem Versatzwertsetzkreis 33; das Bezugszeichen C ein Ausgangs
signal aus dem Subtraktor 34; das Bezugszeichen D ein Aus
gangssignal aus dem Filterkreis 35 und das Bezugszeichen E ein
Ausgangssignal von dem Addierer 36.
Wenn Rohdistanzdaten das erste Mal zu einem Zeitpunkt t₁ erhal
ten wurden, wird der Umschaltkreis 32 in einen Schaltzustand
gebracht, in dem der freie Kontakt 32a sich in Leitverbindung
mit dem gemeinsamen Kontakt 32c befindet, und zwar in Antwort
auf das Ausgangssignal von dem UND-Gatter 31, das einen hohen
Pegel einnimmt. In diesem Schaltmodus werden die zu diesem
Zeitpunkt erhaltenen Rohdistanzdaten an den Versatzwertsetz
kreis 33 angelegt, wobei dieser als ein Versatzwert 0-1 gesetzt
wird, und der Ausgang aus dem Subtraktor 34 wird auf "0"
(Null) gebracht. Somit beginnt die Filterung des Filterkreises
35 mit einem Eingangszustand von "0".
Bei fortlaufendem Erhalt der Distanzdaten nach dem Zeitpunkt t₁
wird der niedrige Pegel des Ausgangs aus dem UND-Gatter 31
während der folgenden Berechnung beibehalten, und der Um
schaltkreis 32 ermöglicht, daß der Versatzwert 0-1 in dem Ver
satzwertsetzkreis 33 an dem gemeinsamen Kontakt 32c ausgegeben
wird. Der Versatzwertsetzkreis 33 hält den Versatzwert 0-1 bei,
der zu dem Zeitpunkt t₁ gesetzt wurde, so daß der Versatzwert 0-1
für jede Berechnungssteife erneuert wird.
In dem Addierer 36 wird der Versatzwert 0-1 zu den Daten nach
deren Filterung addiert, was in dem Filterkreis 35 beim Ein
gangszustand "0" begonnen wurde, und ein sich ergebender Wert
wird davon ausgegeben.
Wenn zu einem Zeitpunkt t₂ nach Durchlauf der Berechnungen n
oder mehrere Male wieder Distanzdaten erhalten wurden, nachdem
die angelegten Distanzdaten "0" geworden sind, wird entschie
den, daß diese Distanzdaten das erste Mal erhalten wurden.
Somit wird der Ausgang des UND-Gatters 31 auf einen hohen Pe
gel gebracht, und der gesetzte Wert in dem Versatzwertsetz
kreis 33 wird erneuert. Danach wird die Berechnung in der
gleichen Weise wie oben beschrieben durchgeführt.
Wenn Distanzdaten nach Durchlauf der Berechnungen weniger als
n-male erhalten wurden, nachdem die angelegten Distanzdaten
"0" geworden sind, wird nicht entschieden, daß diese Distanz
daten das erste Mal erhalten wurden, und der Versatzwert 0-1
wird nicht erneuert. Wenn daher Distanzdaten aus irgend einem
Grund für eine extrem kurze Zeit (z. B. 500 msec bis 1 sec oder
weniger) verlorengingen, wie mit einer durchgehenden Linie in
Fig. 4 gezeigt, bleibt der Versatzwert 0-1 nicht erneuert. Somit
ist die Anordnung derart, daß, wenn der Verlust von Daten für
eine vorgegebenen Zeit auf Basis der vergangenen Daten aufge
füllt wird, die Distanzdaten nach ihrer Filterung derart aus
gegeben werden, daß sie einen solchen verlorengegangenen Ab
schnitt kompensieren, wie in Fig. 4 mit gestrichelter Linie
gezeigt.
Auf diese Weise wird bestimmt, daß Erfassungsdaten das erste
Mal erhalten wurden, wenn die Daten nach einem Zustand erfaßt
wurden, in dem für eine gegebene Zeit von 500 msec bis 1 sec
oder weniger kein Erfassungswert angedauert hat, und die Roh
datenerfassung zu diesem Zeitpunkt wird als der Versatzwert 0-1
gesetzt. Der Versatzwert 0-1 wird in dem Subtraktor 34 von den
Erfassungsdaten subtrahiert, und das Ausgangssignal aus dem
Subtraktor 34 wird in dem Filterkreis 35 bearbeitet. Daher
beginnt die Filterung in dem Filterkreis 35 mit dem Zustand
des Eingangs "0", und daher braucht man nach der Datenerfas
sung nur veränderten Komponenten folgen. Zusätzlich wird der
Versatzwert zu dem Ausgangssignal aus dem Filterkreis 35 in
dem Addierer 36 addiert, um gefilterte Distanzdaten bereitzu
stellen. Hierdurch kann man sowohl Erfordernisse nach An
sprechempfindlichkeit und Stabilität erfüllen, als auch Fehler
beseitigen.
Darüber hinaus ist die Erfindung auch bei einem System anwend
bar, bei dem anstatt der Distanzdaten Zeitdaten und eine Rela
tivgeschwindigkeit als physikalische Daten vorliegen. In einem
System, in dem physikalische Daten in Längs- als auch Quer
richtungen der Fahrzeugkarosserie erfaßt werden, kann man
darüber hinaus beide physikalische Daten dieser Richtungen
erfassen. Obwohl die Anordnung des erfindungsgemäßen Systems
in der obigen Ausführung so beschrieben wurde, daß die CPU 17
in der ECU 6 enthalten ist, so kann sie auch in der Bewer
tungseinheit 7 mit dem Computer enthalten sein. Weiter, obwohl
in der oben beschriebenen Ausführung, die erste Erfassung von
Daten die "Erfassung von Daten nach Fortdauer für die gegebene
Zeit von der Datenerfassung freien Zustands" ist, kann die
Anordnung auch derart sein, daß der Datenverlust für eine ge
gebene Zeit auf Basis der vorhergehenden Daten ersetzt werden
kann, und die Daten können das erste Mal erfaßt werden, "wenn
der letzte Datenwert "0" ist und es dieses Mal nach dem Erset
zen erfaßte Daten gibt".
In einem Radarsensorsystem für ein Fahrzeug zur Berechnung
physikalischer Daten zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt
auf Basis der Zeit zwischen dem Senden eines Signals zu dem
Objekt und dem Empfang eines von dem Objekt empfangenen
Signals werden erste erhaltene Erfassungsdaten in einem Ver
satzwertsetzkreis als ein Versatzwert gesetzt. In einem Sub
traktor wird der Versatzwert von den Erfassungsdaten abgezo
gen, und ein Ausgangssignal aus dem Subtraktor wird in einem
Filterkreis gefiltert. Der Versatzwert wird zu einem Ausgangs
signal aus dem Filterkreis in einem Addierer addiert, um phy
sikalische Daten nach Filterung bereitzustellen. Hierdurch
kann man einen in Erfassungsdaten enthaltenen Fehler beseiti
gen, während man Ansprechempfindlichkeit und Stabilität
sicherstellt.
Claims (2)
1. Radarsensorsystem für ein Fahrzeug zur Berechnung phy
sikalischer Daten zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt (1)
auf Basis der Zeit zwischen dem Senden eines Signals zu dem
Objekt (1) und dem Empfang eines von dem Objekt (1) reflek
tierten Signals, umfassend:
Versatzwert-Setzmittel (33) zum Setzen eines zuerst er haltenen Werts von Erfassungsdaten als einen Versatzwert;
Subtraktionsmittel (34) zum Subtrahieren des Versatzwerts von einem nicht-zuerst bestimmten erhaltenen Wert von Erfas sungsdaten;
Filtermittel (35) zum Filtern eines Ausgangssignals aus dem Subtraktionsmittel (34);
Addiermittel (36) zum Addieren des Versatzwerts zu einem Ausgangssignal aus dem Filtermittel (35) zur Bereitstellung eines gefilterten Werts physikalischer Daten.
Versatzwert-Setzmittel (33) zum Setzen eines zuerst er haltenen Werts von Erfassungsdaten als einen Versatzwert;
Subtraktionsmittel (34) zum Subtrahieren des Versatzwerts von einem nicht-zuerst bestimmten erhaltenen Wert von Erfas sungsdaten;
Filtermittel (35) zum Filtern eines Ausgangssignals aus dem Subtraktionsmittel (34);
Addiermittel (36) zum Addieren des Versatzwerts zu einem Ausgangssignal aus dem Filtermittel (35) zur Bereitstellung eines gefilterten Werts physikalischer Daten.
2. Radarsensorsystem nach Anspruch 1, weiter umfassend:
Speichermittel (19) zum Speichern einer Mehrzahl von Wer ten über eine vorbestimmte Zeitperiode erhaltener Erfassungs daten; und
ein Bestimmungsmittel zum Bestimmen, wenn ein oder meh rere erhaltene Werte von Erfassungsdaten für weniger als die vorbestimmte Zeitperiode Null sind, daß der Versatzwert nicht erneuert wird und einer oder mehrere der Werte erhaltener Er fassungsdaten, die in dem Speichermittel (19) gespeichert sind, an den Eingang des Filtermittels (35) angelegt werden.
Speichermittel (19) zum Speichern einer Mehrzahl von Wer ten über eine vorbestimmte Zeitperiode erhaltener Erfassungs daten; und
ein Bestimmungsmittel zum Bestimmen, wenn ein oder meh rere erhaltene Werte von Erfassungsdaten für weniger als die vorbestimmte Zeitperiode Null sind, daß der Versatzwert nicht erneuert wird und einer oder mehrere der Werte erhaltener Er fassungsdaten, die in dem Speichermittel (19) gespeichert sind, an den Eingang des Filtermittels (35) angelegt werden.
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