DE69017043T2

DE69017043T2 - Entdeckungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE69017043T2
Application number: DE69017043T
Authority: DE
Inventors: Raglan Tribe
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1989-12-09
Filing date: 1990-12-07
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2010-12-08
Also published as: WO1991009323A2; EP0504240A1; JPH05502296A; BR9007900A; WO1991009323A3; EP0504240B1; KR920704154A; DE69017043D1; GB8927905D0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Erkennungseinrichtung, die dazu bestimmt ist auf einem Fahrzeug angebracht zu werden und die ein Signal bereitstellen kann, das bezeichnend für ein Objekt vor dem Fahrzeug ist.
Das Signal, das von einer solchen Einrichtung erhalten wird, kann dazu benutzt werden, den Betrieb eines oder mehrerer der Steuersysteme des Fahrzeuges zu ändern, oder es kann dazu benutzt werden, ein Bremsen des Fahrzeugs zu erreichen, oder es kann dazu benutzt werden, nur eine Warnung an den Fahrer des Fahrzeuges bereitzustellen.
Es wäre möglich ein Abtaststrahl-Radarsystem zu verwenden, solch ein System ist jedoch teuer und vom Gesichtspunkt der Kosten ist es wünschenswert, ein Feststrahlsystem zu verwenden. Wenn ein Feststrahlsystem verwendet wird, das ein schmales Blickfeld aufweist, werden Objekte, die sich seitlich des Blickfeldes befinden und die sich eine kurze Strecke entfernt befinden, verfehlt und daher wird solch ein System von keinem großen Nutzen im Stadtverkehr sein, sondern wäre für den Autobahngebrauch geeignet. Wenn das System ein weites Blickfeld hat, kann es zu empfindlich für den Gebrauch auf der Autobahn sein, ist jedoch ideal für den Gebrauch in der Stadt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mikrowelleneinrichtung dieser Art und für den angegebenen Zweck in einer einfachen und zweckmäßigen Form bereitzustellen.
Entsprechend der Erfindung weist eine Erkennungseinrichtung für den angegebenen Zweck eine Mikrowelleneinrichtung auf, die so aufgebaut ist, daß sie einen Feststrahl bereitstellt und die Mittel zum Variieren der Divergenz des Strahles entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit aufweist.
In den begleitenden Zeichnungen sind:
die Figuren 1 und 2 Diagramme, die zwei unterschiedliche Blickfelder zeigen,
die Figur 3 ein Blockdiagramm des Systems und
die Figuren 4 bis 10 Abänderungen des Systems.
Mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 ist ein Fahrzeug mit 10 bezeichnet und mit einem Feststrahl-Mikrowellenbereichssensor ausgestattet, der einen Mikrowellenstrahl erzeugt, welcher mit 11 in Fig. 1 und mit 12 in Fig. 2 angegeben ist. Das Fahrzeug ist veranschaulicht wie es auf der Mittelspur einer Autobahn in Fig. 1 und auf der linken Spur einer Fahrbahn mit zwei Richtungen in Fig. 2 fährt. In Fig. 1 hat der Strahl 11 eine große Divergenz und kann Objekte 13, die sich nicht direkt auf der Bahn des Fahrzeuges befinden, überdecken, während in Fig. 2, in der der Strahl schmal ist, ein Objekt 14, welches sich nahe bei dem und in der Bahn des Fahrzeuges befindet, auf einer Seite des Strahles liegt und daher nicht erkannt wird. Daher ist es klar, daß es geeigneter wäre, den schmalen Strahl beim Fahren auf einer Autobahn mit einer höheren Geschwindigkeit zu verwenden und den breiteren Strahl beim Fahren im Stadtverkehr mit einer niedrigeren Geschwindigkeit. Es wird daher vorgeschlagen, die Divergenz des Strahles, der durch den Sensor erzeugt wird, entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit zu variieren.
In Fig. 3 ist ein Mikrowellensensor für einstellbaren Strahl bei 15 gezeigt, und dieser weist eine Mikrowellensender/Empfängereinrichtung 16 auf, die auf einer Basis 17 angebracht ist, welche an einem Ende einer äußeren Röhre 18, die in einer inneren Röhre 19 verschiebbar ist, sicher befestigt ist. Die innere Röhre weist an ihrem der Basis fernen Ende eine Mikrowellenlinse 21 auf, die zweckmäßigerweise aus einem Kunststoff gebildet ist, und die zwei Röhren können relativ zueinander mittels eines Motors 20, der zweckmäßigerweise vom Typ eines Schrittmotors ist, bewegt werden. Der Motor 20 ist an der inneren Röhre 19 angebracht und treibt eine Welle mit Schraubengewinde an, die mit einer auf der Basis 17 angebrachten Mutter in Eingriff gelangt. Obwohl, wie in Fig. 3 gezeigt ist, der Motor und die Mutter innerhalb des Inneren des Sensors angebracht sind, können sie auch auf der Außenseite des Sensors angebracht sein. Die Stärke der Linse 21 ist so, daß der Strahl, der durch den Sensor 25 erzeugt wird, divergiert, und das Ausmaß der Divergenz kann durch Verändern des Abstandes zwischen der Linse 21 und dem Sender/Empfänger 16 variiert werden.
Das Signal, das durch den Sensor 15 bereitgestellt wird, wird in einem Prozessor 22 verarbeitet, welchem ebenso ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal zugeführt wird, und das Signal, das durch den Prozessor 22 bereitgestellt wird, welches den Abstand des Objektes vom Fahrzeug anzeigt, wird an die Fahrzeugbremse und den Kraftstoffregler 23 angelegt. Dem Regler 23 wird ebenso das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal zugeführt, und er kann eine geeignete Maßnahme zum Vermindern der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ergreifen, um einen Zusammenstoß mit dem Objekt, das sich in der Bahn des Fahrzeuges befindet und langsamer als das Fahrzeug fährt, zu vermeiden. Der Motor 20 wird durch eine Steuereinheit 24 gesteuert, die ebenso das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal empfängt und die den Abstand zwischen der Linse 21 und dem Sender/Empfänger 16 zum Bereitstellen der geeigneten Divergenz des Strahles für die Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt.
Die seitliche Position des Objektes, abgesehen von seinem Abstand, kann durch Variieren der Divergenz des Strahles bestimmt werden, und wenn z.B. der Strahl verbreitert wird sobald das Objekt erkannt ist, stellt die Divergenz des Strahles eine Anzeige der seitlichen Position des Objektes bereit. Ein Messen der Änderungsrate des Winkels von der Geradeausposition liefert die Trajektorie des Objektes quer zum Strahl. Dies ist nützlich zum Entscheiden, ob eine Maßnahme ergriffen werden soll, wenn um Kurven in der Straße gefahren wird.
Eine alternative Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt, in der die inneren und äußeren Röhren 25, 26 mit einem ineinandergreifenden Kugelumlaufspindelgewinde versehen sind. Die äußere Röhre ist ebenso versehen mit einem Zahnkranz 27, dessen Zähne in Eingriff mit einem Ritzel 28, welches durch einen Schrittmotor 29 angetrieben wird, gelangen. Die Linse ist in diesem Fall an der äußeren Röhre angebracht und der Sender/Empfänger 16 an der inneren Röhre.
Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Anordnungen variieren die Divergenz des durch den Sensor erzeugten Strahles durch Variieren des Abstandes zwischen der Linse 21 und dem Sender/Empfänger. Die Divergenz des durch den Sensor erzeugten Strahles kann jedoch durch Konstanthalten des Abstandes zwischen der Linse und dem Sender/Empfänger und Variieren der Dielektrizitätskonstante des Mediums, durch welches die Strahlung zwischen der Linse und dem Sender/Empfänger hindurchgeht, variiert werden.
Fig. 5 zeigt die Linse 21 und den Sender/Empfänger 16, die an entgegengesetzten Enden eines hohlen Gehäuses 30 angebracht sind. Der Druck der Luft oder eines anderen Gases innerhalb des Gehäuses kann variiert werden. Dies bewirkt ein Variieren der Dichte der Luft oder eines anderen Gases und daher der Dielektrizitätskonstante. Das Innere des Gehäuses ist mit einer variierbaren Druckquelle 31 verbunden, deren Druck entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit mittels der Steuereinheit 24 gesteuert wird. Der Druck der Luft oder eines anderen Gases kann in der Tat unter dem Atmosphärendruck sein und im Fall von Luft könnte die Quelle der Luft das Ansaugrohr des Motors, der das Fahrzeug antreibt, sein.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung, in der das Gehäuse 32, in welchem die Linse und der Sender/Empfänger 16 angebracht sind, eine Zelle 33 aufweist, welche Flüssigkeit unter Druck enthält. Die Zelle ist mit einem Paar von Fenstern 34 aus Glas oder ähnlichem versehen, die zwischen sich eine Kammer 35 definieren, welche die Flüssigkeit enthält. Die Flüssigkeit wird von einer Quelle 36 abgeleitet, die z.B. ein eine Pumpe bildender Teil des Fahrzeugbremssystems sein kann, in welchem Fall die Flüssigkeit Bremsflüssigkeit ist. Die Flüssigkeit kann auch von dem Fahrzeugservolenkungssystem oder dem Aufhängungssystem genommen werden. Wieder wird der Druck der Flüssigkeit in der Kammer 35 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert.
Fig. 7 zeigt die Linse 21 und den Sender/Empfänger 16 in einer festen Relation und um die Divergenz des Strahles einzustellen, wird die Betriebsfrequenz des Senders/Empfängers unter Verwendung einer geeigneten Steuerung 37 variiert.
Eine weitere Weise des Variierens der Divergenz des Strahles ist es, die Brennweite der Linse einzustellen. In Fig. 8 sind die Linse 38 und der Sender/Empfänger 16 in einer festen Relation zueinander montiert. Zwischen die Linse und ihre Fassung ist jedoch ein Ring 39, der aus einem piezoelektrischen Material gebildet ist, oder eine Mehrzahl von aus dem gleichen Material gebildeten Zellen, die um die Linse in Abständen angeordnet sind, dazwischengebracht. Wenn der Ring oder die Zellen durch Variieren der daran angelegten Spannung gedehnt werden, findet eine Deformation der Linse statt, die die Brennweite der Linse und somit die Divergenz des Strahles verändert.
In der in Fig. 9 gezeigten Anordnung ist zwischen den Sender/Empfänger 16 und die Linse 21 ein flexibles Diaphragma 40 eingefügt. Das Diaphragma kann aus Polyethylen gebildet sein und ist für die Strahlung des Strahles durchlässig, und zwischen das Diaphragma und die Linse 21 ist eine Flüssigkeit wie Bremsflüssigkeit auf Pflanzenölbasis oder Mineralöl dazwischengebracht. Der Raum zwischen dem Diaphragma und dem Sender/Empfänger ist mit einer Quelle 41 von Druckluft verbunden. Der Luftdruck kann variiert werden zum Ändern der Krümmung des Diaphragmas. Das Volumen der Flüssigkeit muß sich ändern können zum Aufnehmen der Formänderung des Diaphragmas, und dies kann dadurch erreicht werden, daß etwas Luft oder ein anderes Gas in dem Raum verbleiben kann oder durch Vorsehen eines Expansionszylinders.
In Fig. 10 ist zwischen den Sender/Empfänger 16 und die Linse 21 eine mit Flüssgkeit gefüllte Kammer 42, deren Wände wieder durchlässig für den Strahl und flexibel sind, dazwischengebracht. Der Luftdruck zwischen der Kammer 42 und dem Sender/Empfänger 16 kann zum Bewirken einer Biegung der Wände der Kammer variiert werden. Die Kammer bildet, wie auch das Diaphragma von Fig. 9 eine zusätzliche Linse, deren Brennpunkt zum Ändern des Divergenzwinkels des Strahles variiert werden kann.
Schließlich kann die Divergenz des Strahles ebenso durch Aufbauen einer stehenden Welle in der Linse senkrecht zu den Mikrowellen und durch Einstellen der Frequenz der stehenden Welle eingestellt werden, wobei die Strahlbreite des Mikrowellensignales durch Interferenz mit der stehenden Welle eingestellt werden kann. Die stehende Welle kann in der Linse durch Verwendung eines Transducers in Form einer Bragg-Zelle erzeugt werden. Die stehende Welle hat auch den Effekt, daß sie die effektive Dichte des die Linse bildenden Materials ändert.

Claims

1. Erkennungseinrichtung zum Anbringen an einem Fahrzeug mit einer Mikrowelleneinrichtung, wobei die Erkennungseinrichtung ein Signal bereitstellt, welches kennzeichnend für ein Objekt vor dem Fahrzeug ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowelleneinrichtung einen Feststrahl bereitstellt, wobei die Erkennungseinrichtung weiter ein Mittel zum Variieren der Divergenz des Strahles entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit aufweist.

2. Erkennungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Linse, die relativ zu der Mikrowelleneinrichtung derart angeordnet ist, daß die durch die Mikrowelleneinrichtung ausgesandte Strahlung durch die Linse hindurch gelassen wird.

3. Erkennungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowelleneinrichtung ein Sender/Empfänger ist, wobei die Linse auch die von einem Objekt reflektierte Strahlung hindurch läßt.

4. Erkennungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel den Abstand zwischen der Linse und der Mikrowelleneinrichtung einstellt.

5. Erkennungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel einen Schrittmotor aufweist.

6. Erkennungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel die Dielektrizitätskonstante des Mediums, das zwischen der Linse und der Mikrowelleneinrichtung angeordnet ist, einstellt.

7. Erkennungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium Luft oder ein anderes Gas ist und ein Mittel vorgesehen ist zum Ändern des Druckes der Luft oder des anderen Gases.

8. Erkennungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium eine Flüssigkeit ist, die in einer Zelle enthalten ist, die sich zwischen der Linse und der Mikrowelleneinrichtung befindet, wobei ein Mittel zum Ändern des Druckes der Flüssigkeit vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel die Brennweite der Linse einstellt.

10. Erkennungseinrichtung nach AnsPruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel ein piezoelektrisches Element aufweist, das zum Verändern der Form der Linse betreibbar ist.

11. Erkennungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel eine stehende Welle innerhalb der Linse erzeugt, wobei die Frequenz der stehenden Welle einstellbar ist.

12. Erkennungseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Linse mit variablem Brennpunkt, welche zwischen die erste erwähnte Linse und den Sender/Empfänger eingebracht ist.

13. Erkennungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Linse eine flüssigkeitsgefüllte Kammer mit flexiblen Seitenwänden und ein Mittel zum Variieren des Druckes, der gegen die Wand der Kammer angelegt wird zum Bewirken einer Verbiegung der Seitenwände aufweist.

14. Erkennungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Linse ein flexibles Diaphragma, welches zwischen den Sender/Empfänger und die erste erwähnte Linse eingebracht ist, wobei der Raum, der zwischen dem Diaphragma und der Linse definiert ist, durch Flüssigkeit besetzt ist und ein Mittel, das vorgesehen ist zum Variieren des Druckes, der an die Fläche des Diaphragmas angelegt wird, die zu dem Sender/Empfänger zeigt, zum Variieren der Krümmung des Diaphragmas, aufweist.