DE69615905T2

DE69615905T2 - Kompaktes fahrzeuggestütztes System mit Mehrfachantennen zum rückwärtigen und seitlichen Erkennen von Hindernissen

Info

Publication number: DE69615905T2
Application number: DE69615905T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi H. Agravante; Bruce I. Hauss; Philip J. Moffa
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1996-04-01
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2016-04-02
Also published as: US5767793A; EP0740166B1; JPH08301029A; DE69615905D1; US5940011A; EP0740166A1; JP2991659B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Anwendungsbereich der Erfindung

Diese Erfindung betrifft allgemein ein Objektdetektorsystem für ein Fahrzeug und insbesondere ein Objektdetektorsystem für ein Fahrzeug, das eine Antennenkonfiguration beinhaltet, die überlappende Antennenfelder um das Fahrzeug begrenzt, wobei sich die Antennenfelder verbinden, um eine genaue Erfassung von Hindernissen innerhalb einer wünschenswerten Erkennungszone für Hindernisse zu ergeben.

2. Stand der Technik

Beim derzeitigen Fahrzeugverkehr gibt es eine erhebliche Anzahl Unfälle, die Fahrzeugkollisionen mit Hindernissen z. B. anderen Fahrzeugen beim Spurwechsel oder beim Einfädeln oder beim Rückwärtsfahren des Fahrzeugs betreffen. Der Hauptgrund, warum Unfälle bei Spurwechsel bzw. beim Einfädeln und Rückwärtsfahren auftreten, ist, dass der Fahrzeugführer Hindernisse im vorgesehenen Weg des Fahrzeugs nicht wahrnimmt. Viele Faktoren sind daran beteiligt, warum der Fahrzeugführer die Hindernisse nicht wahrnimmt. Diese Faktoren beinhalten Ermüdung des Fahrzeugführers, Sorglosigkeit, Ablenkung durch andere Umstände und versperrte Sicht. Dies legt nahe, dass zahlreiche dieser Kollisionsunfälle durch fahrzeugbasierte Gegenmaßnahmen verhindert werden können, die den Fahrzeugführer über das Vorhandensein eines Hindernisses informieren, wenn dieser einen Spurwechsel oder ein Rückwärtsfahrmanöver einleitet.
Derzeit sind Fortschritte auf den einschlägigen technologischen Gebieten zu verzeichnen, um eine wirksames System zur Erkennung rückwärtiger und seitlicher Objekte zu schaffen, das einen Fahrzeugführer über eine bevorstehende Kollision mit zahlreichen Objekttypen informiert, die sich im vorgesehenen Weg des Fahrzeugs befinden können. Bei den meisten in der Praxis verwendeten Detektorsystemen dieses Typs wird die Radartechnologie genutzt. Insbesondere wird ein Funksignal mit einer gewünschten Frequenz vom Detektorsystem abgegeben, um eine wünschenswerte Abtastzone um das Fahrzeug zu begrenzen, und von Objekten innerhalb der Zone reflektierte Signatursignale werden zur Analyse vom System empfangen. Positionsinformationen von den Signatursignalen und die relative zeitliche Beziehung zwischen dem gesendeten Funkwellensignal und den reflektierten Signatursignalen liefern Angaben zu Lage, Entfernung und Geschwindigkeit der Objekte. Eine Hintergrunddiskussion typischer im Stand der Technik bekannter Hindernisdetektorsysteme findet sich in US-Patenten Nr. 5,087,918; 5,008,678; 4,349,823 und 3,697,985.
Das US-Patent 5,341,344 offenbart eine Vorrichtung zur Erkennung von Objekten um das Fahrzeug, die eine Mehrzahl Mikrowellen-Sender-/Empfänger-Sensoren zum Senden von Mikrowellensignalen aufweist, um von den Objekten um das Fahrzeug reflektiert zu werden. Die von den Objekten reflektierten Signale werden empfangen und an eine Steuerungseinheit zum Vergleich des empfangenen mit dem gesendeten Signal übergeben. Nach diesem Dokument wird eine kritische Zone des Fahrzeugs auf Basis zweier Parameter bestimmt, einer Breite, die etwas größer ist als die Gesamtbreite des Fahrzeugs, und einem Bereich vor dem Fahrzeug, der dem Fahrzeug ein sicheres Anhalten vor dem Aufprall auf ein Hindernis gestattet. Während des Betriebs beginnt der Mikrowellen-Sender-/Empfänger-Sensor mit der Aussendung von Mikrowellensignalen in die das Fahrzeug umgebenden Bereiche. Wird von einem erkannten Objekt ein Rücksignal empfangen, wird das empfangene Signal verstärkt und mit dem gesendeten Signal verglichen, um Lage und Abstand des erkannten Objekts zum Fahrzeug zu bestimmen.
Da das Fahrzeug nur mit drei Sender-Empfängern ausgerüstet ist (ein Sender-Empfänger an der Fahrzeugfront und je ein Sende- Empfänger im hinteren Abschnitt an jeder Seite des Fahrzeugs), gibt es keine Möglichkeit, das Vorhandensein oder das Fehlen eines Objekts an der gleichen Stelle relativ zum Fahrzeug zu erkennen, wie durch Bereichsmessungen eines erkannten Objekts innerhalb verschiedener Abtastzonen bestimmt. Mit anderen Worten: ein Objekt vor dem Fahrzeug wird vom vorderen Sende- Empfänger erfasst, Objekte an einer der Seiten des Fahrzeugs werden vom jeweiligen seitlichen Sende-Empfänger erfasst. Sobald das Objekt in die kritische Zone eintritt, wird dies der Sende-Empfänger an der Fahrzeugfront erkennen und der Steuerungsprozessor gibt ein Alarmsignal aus. Die Sensoren im linken und rechten hinteren Viertel werden aktiviert, wenn das Fahrzeug einen Spurwechsel vornimmt oder abbiegt. Der Sensor an der Spurwechsel- oder Abbiegeseite wird vom Fahrtrichtungsanzeiger des Fahrzeugs aktiviert. Der linke Fahrtrichtungsanzeiger würde also den linken Sensor und der rechte Fahrtrichtungsanzeiger den rechten Sensor aktivieren. Die Signale, die die einzelnen Sensoren als Reaktion auf die Richtung des Fahrzeugs aktivieren, werden von einer Sensorsteuerfunktion im Steuerungsprozessor der Steuerungseinheit erzeugt. Das bedeutet, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt nur einer der Sende- Empfänger aktiv ist, während alle anderen nicht aktiv sind.
Das US-Patent 5,008,678 offenbart einen elektronisch abtastenden Fahrzeug-Radarsensor mit einer Mehrzahl sendender und empfangender Antennenelemente, die auf einem auf einer Ecke eines Fahrzeugs montierten Trägerelement ausgeformt sind, um ein Muster einschließlich Bereichen an gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeugecke abzutasten. Ein Sender ist mit den sendenden Antennenelementen mittels einer planaren Mikrostreifen-Butlermatrix und einem elektronischen Schalter verbunden, der den Sender sequentiell mit den Eingängen der Sendematrix verbindet. Analog ist ein Empfänger mittels einer planar beschichteten Matrix mit planaren Mikrostreifen und einem elektronischen Schalter mit den empfangenden Antennenelementen verbunden, der den Empfänger sequentiell mit den Ausgängen der empfangenden Matrix verbindet. Das Radarsignal, das sequentiell von der Schalteinheit auf die sendende Matrix geschaltet wird, wird an die sendenden Antennenelemente gelegt, wobei in der Matrix Phasenverschiebungen derart erzeugt werden, dass das Radarsignal sequentiell von den Antennenelementen in jeweils verschiedenen Richtungen in das vorgegebene Muster abgestrahlt wird, um den Bereich entsprechend dem Muster abzutasten. Die Einzelheiten der Verarbeitung der empfangenen Signale sind nicht der spezielle Gegenstand dieses Dokuments. Allerdings kann ein von einem der Radarstrahlen erkanntes Objekt nicht von einem der anderen Radarstrahlen erkannt werden, da jeder Radarstrahl in eine andere Richtung gerichtet ist. Es ist also nicht möglich, ein Objekt an der gleichen Position relativ zum Fahrzeug durch Bereichsmessungen des erkannten Objekts in verschiedenen Abtastzonen zu erkennen.
Das US-Patent 4,920,520 offenbart ein Gerät zum Schutz eines Fahrzeugs gegen Kollisionen unter Verwendung von Abstandssensoren. Als Abstandssensoren werden vor allem Ultraschallsensoren mit Messungen der Echozeit verwendet. In Vorwärtsfahrtrichtung ist die Matrix der Ultraschallsensoren so dicht gepackt, dass sich die Sensorbündel unmittelbar vor dem Fahrzeug überlappen, wodurch ein kontinuierliches Überwachungsfeld bereits nahe der Front des Fahrzeugs gebildet wird. Jede Strahlungskeule definiert verschiedene Bereiche: einen ersten Bereich, der dem Fahrzeug am nächsten liegt, in dem ein Stoppsignal für das Fahrzeug ausgelöst wird, wenn ein Objekt in diesem Bereich erkannt wird; einen weniger nahen Bereich, in dem ein Signal zur Geschwindigkeitsverringerung des Fahrzeugs ausgelöst wird, wenn darin ein Objekt erkannt wird. Das erste Echosignal der Mehrzahl der Sensoren, das unter dem vorgegebenen Schwellenwert des Abstands zu einem Hindernis liegt, löst eine Geschwindigkeitsverringerung oder einen Nothalt aus. Die Geschwindigkeitsverringerung bewirkt eine Verzögerung der ursprünglich hohen Fahrzeuggeschwindigkeit und eine ruhige Annäherung an das Hindernis.
Es hat nicht den Anschein, als hätte die derzeitige Technologie ein Niveau erreicht, das Radardetektorsysteme für die breite Vielfalt von Serienfahrzeugen realisierbar machte. Der Grund hierfür ist eine Reihe erforderlicher Auslegungskriterien, die für ein Detektorsystem im praktischen Einsatz notwendig sind. Grundsätzlich muss ein Detektorsystem preisgünstig und problemlos an verschiedene Fahrzeugtypen bezüglich der Verbraucheranforderungen und der Industrienormen anpassbar sein. Was noch wichtiger ist, ist dass das Detektorsystem unter dem Gesichtspunkt zuverlässig sein muss, dass es eine Warnmeldung bei einem Hindernis des Typs abgibt, der mit einem hohen Prozentsatz seines Auftretens eine Kollision verursachen kann, und nicht ein Warn- oder Störsignal bei solchen Objekten, bei denen gar keine Möglichkeit einer Kollision besteht.
Um eine zuverlässige Objekterkennung zu erzielen, muss das Detektorsystem Abtasträume um das Fahrzeug genau definieren. Die Forderung nach hochgenau definierten Abtasträumen kann anhand der nachfolgend geschilderten Situation verdeutlicht werden. Das Detektorsystem muss ein Signal ausreichender Leistung abgeben, mit dem ein kleines Kind ein signifikantes Reflexionssignatursignal erzeugen kann, wenn sich das Kind hinter dem Fahrzeug in einer potenziell gefährdeten Position befindet. Es wäre jedoch nicht wünschenswert, wenn ein Metallhindernis in hinreichendem Abstand von der Fahrzeugrückseite, wo es keine potenzielle Kollisionsgefahr darstellt, ein Warnsignal abgäbe. Da das Metallobjekt bei gleichem Abstand und gleichem Leistungsniveau eine stärkere Reflexionssignatur als das Kind liefern würde, muss das System die Abtasträume so definieren, dass diese beiden Ereignisse in der Praxis getrennt werden.
Um Objekte in der Nähe des Fahrzeugs so zu erkennen, dass ein wirksamer Schutz gegen Kollisionen beim Spurwechsel/Einfädeln und Rückwärtsfahren besteht, muss das Detektorsystem in der Lage sein, bestimmte Bereiche links und rechts vom Fahrzeug sowie hinter dem Fahrzeug abzudecken. Um diese erforderliche Abdeckung ohne Einbußen an der Ästhetik und unter Vermeidung von Packungsproblemen zu verwirklichen, ist die Konfiguration eines Mehrfachdetektorsystems erforderlich. Aufgrund der Beschränkungen durch die räumlichen Gegebenheiten und aus Kostengründen ist bei der Konzipierung die Anzahl der Spannungsquellen und Antennen im System zu begrenzen.
Was gebraucht wird, ist ein System zur Erkennung rückwärtiger und seitlicher Hindernisse, das wirksame Abtasträume um ein Fahrzeug genau definiert, um eine hohe Erkennungswahrscheinlichkeit bereitzustellen, wenn sich ein eine potenzielle Kollisionsursache darstellendes Hindernis innerhalb der Abtasträume befindet, und um zu vermeiden, dass das System das Vorhandensein eines Hindernisses meldet, wenn sich in den Abtasträumen kein Hindernis befindet. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches System zur Erkennung rückwärtiger und seitlicher Hindernisse bereitzustellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung wird ein Hindernisdetektorsystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert. Es wird eine Mehrfach-Antennenkonfiguration eingesetzt, die sechs Abtasträume rechts und links vom Fahrzeug sowie hinter dem Fahrzeug definiert. Die Antennenkonfiguration ist so ausgelegt, dass die Abtasträume strategische Bereiche um das Fahrzeug genau erfassen, die auf benachbarte Fahrstreifen zu jeder Seite des Fahrzeugs und einen angemessenen Rückfahrbereich hinter dem Fahrzeug beschränkt sind. Ein erster Abtastraum ist an der rechten Seite des Fahrzeugs definiert, ein zweiter Abtastraum ist an der rechten Seite und hinter dem Fahrzeug definiert und überlappt den ersten Abtastraum, ein dritter und ein vierter Abtastraum erstrecken sich vom Heck zu beiden Seiten des Fahrzeugs entlang den benachbarten Fahrstreifen, ein fünfter Abtastraum ist an der linken Seite des Fahrzeugs definiert und ein sechster Abtastraum ist an der linken Seite und hinter dem Fahrzeug definiert und überlappt den zweiten und fünften Abtastraum.
Ein Warnsignal für die rechte Seite wird abgegeben, wenn ein Hindernis in einer rechten Detektorzone erkannt wird, die vom ersten Abtastraum oder einem Abschnitt des zweiten Abtastraums, der den dritten oder sechsten Abtastraum nicht überlappt, definiert wird. In gleicher Weise wird ein Warnsignal für die linke Seite abgegeben, wenn ein Hindernis in einer linken Detektorzone erkannt wird, die vom fünften Abtastraum oder einem Abschnitt des sechsten Abtastraums, der den zweiten oder vierten Abtastraum nicht überlappt, definiert wird. Ein Rückfahr-Warnsignal wird abgegeben, wenn ein Hindernis in einer Überlappungszone zwischen dem zweiten und sechsten Abtastraum erkannt wird. Der dritte und vierte Abtastraum erkennen Hindernisse, deren Fahrgeschwindigkeit das Hindernis innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne in die rechte oder linke Detektorzone eintreten lässt, so dass ein entsprechendes Warnsignal für die rechte oder die linke Seite abgegeben wird.
Bei einer Ausführungsform weist das Detektorsystem zwei Sensoreinheiten auf, die am Heck des Fahrzeugs an der linken und rechten Seite positioniert sind. Jede der Sensoreinheiten beinhaltet drei Antennenanordnungen, die speziell zur Definition der sechs Abtasträume konzipiert sind. Die Sensoren basieren auf der Technologie der monolithisch integrierten Millimeterwellen-Schaltungen, so dass eine einzige zu jeder Einheit gehörige Spannungsquelle die drei Antennenanordnungen mit Spannung versorgt.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Rückansicht eines Fahrzeugs mit einem System zur Erkennung rückwärtiger und seitlicher Hindernisse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Sensors, der zum System zur Erkennung rückwärtiger und seitlicher Hindernisse nach Fig. 1 gehört;
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des Systems zur Erkennung rückwärtiger und seitlicher Hindernisse der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems zur Erkennung rückwärtiger und seitlicher Hindernisse;
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Spektrumschätzgeräts;
Fig. 6 ist eine Draufsicht des Fahrzeugs von Fig. 1, die eine Mehrzahl Abtasträume zeigt, die vom System zur Erkennung rückwärtiger und seitlicher Hindernisse um das Fahrzeug festgelegt werden, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugs von Fig. 6, die die Mehrzahl der Abtasträume zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezüglich eines Systems zur Erkennung rückwärtiger und seitlicher Hindernisse im Umkreis eines Fahrzeugs ist in ihrer Art nur beispielhaft und beabsichtigt in keiner Weise, die Erfindung, ihre Anwendungen oder Einsatzmöglichkeiten zu beschränken.
Fig. 1 zeigt eine Rückansicht eines Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 soll jeden beliebigen Fahrzeugtyp repräsentieren, der für den Betrieb auf einem herkömmlichen Schnellstraßensystem verwendbar ist. Das Fahrzeug 10 enthält einen linken Sensor 12, der innerhalb des linken Endes der zum Fahrzeug 10 gehörigen Stoßstange 14 positioniert ist, und einen rechten Sensor 16, der innerhalb des rechten Endes der Stoßstange 14 positioniert ist. Wie nachstehend detailliert erläutert wird, geben die Sensoren 12 und 16 ein Funkwellensignal ab, das Abtasträume (siehe Fig. 6 und 7) um die linke Seite 18, die rechte Seite 20 und den Heckbereich 22 des Fahrzeugs 10 definiert. Die Sensoren 12 und 16 sind an gegenüberliegenden Enden der Stoßstange 14 als eine mögliche strategische Stelle zur Definition der erwünschten Abtasträume positioniert dargestellt. Wie es jedoch für den Fachmann aus der Erläuterung der Ausführungsformen des Anmelders und aus dem Stand der Technik deutlich wird, können die Sensoren 12 und 16 an anderen Stellen das Fahrzeugs 10 positioniert werden, ohne die Abtasträume um das Fahrzeug wesentlich zu beeinflussen. Der linke Sensor 12 kann beispielsweise an einer Stelle der linken Seite 18 des Fahrzeugs 10 und der rechte Sensor 16 an der gleichen Stelle der rechten Seite 20 positioniert werden sowie an anderen Stellen im Heckbereich 22 des Fahrzeugs 10, ohne den Gültigkeitsbereich der Erfindung zu verlassen. Das US-Patent Nr. 5,412,901 von Chen et al., das an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde, offenbart Sensoren vom Typ der Sensoren 12 und 16, die in den Seitenspiegeln 24 des Fahrzeugs 10 angeordnet sind.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Komponenten des Sensors 12 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es versteht sich, dass der Sensor 16 identische Komponenten wie der Sensor 12 enthält. Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des rückwärtigen und seitlichen Detektorsystems 28 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das die Sensoren 12 und 16 beinhaltet. Der Sensor 12 enthält ein Basiselement 30, an dem verschiedene Sensorkomponenten befestigt sind. Eine Steckverbinder-Leiterplatte 32 ist zur Verbindung des Sensors 12 mit anderen Schaltungskomponenten, beispielsweise einer Systemsteuerung 34 und einer Fahrzeugbatterie (nicht dargestellt) vorgesehen. Eine Zwischenfrequenz- (Intermediate Frequency - IF) -Leiterplatte 40 ist auf dem Basiselement 30 angeordnet, um Verbindungen von der Steckverbinder-Leiterplatte 32 zu einer IC-Chipplatine 42 bereitzustellen. Die Chipplatine 42 enthält eine monolithisch integrierte Millimeterwellen-Schaltung (Monolithic Millimeter Wave Integrated Circuit (MMIC) 44, eine Verbindungsantennenanordnung 46, eine erste Längsstrahler-Schlitzantennenanordnung 48 und eine zweite Längsstrahler-Schlitzantennenanordnung 50. Eine Abdeckung 54 deckt den Sensor 12 ab und wirkt als Schutzschicht für den Sensor 12 gegen Umweltbedingungen wie sie am Heck des Fahrzeugs 10 vorliegen. Die Abdeckung 54 ist außerdem in ihrem Erscheinungsbild dem Design des Fahrzeugs 10 angepasst. Das oben erwähnte US-Patent Nr. 5,512,901 zeigt eine alternative Konfiguration der verschiedenen Lagen und Komponenten eines Sensors vom Typ des Sensors 12, die innerhalb des Gültigkeitsbereichs der vorliegenden Erfindung liegt.
Der Grund für diese bestimmte Konfiguration der Antennenanordnungen 46, 48 und 50 ergibt sich aus der nachstehenden Erläuterung. Es wird jedoch betont, dass diese Antennenanordnungen im Rahmen eines nicht einschränkenden Beispiels verwendet werden und dass andere Antennentypen, einschließlich Dipolantennen und Speisehornstrahler zur Verwirklichung der Erfindung verwendet werden können. Das oben erwähnte US-Patent Nr. 5,512,901 beschreibt andere Antennenkonfigurationen, die für die hier beschriebenen Zwecke geeignet sein können.
Der Sensor 12 macht sich die MMIC-Technologie zunutze, um einen für die hierin beschriebenen Zwecke geeigneten Sende- Empfänger 58 bereitzustellen. Das Tsou et al. erteilte US- Patent Nr. 5,315,303, das an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde, offenbart einen in monolithisch integrierter Millimeterwellen-Schaltungstechnik verwirklichten Sende-Empfänger mit zugehöriger Beschaltung, der für die Zwecke der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist. Eine allgemeine Beschreibung der Funktionsweise der Sensoren 12 und 16 wird nachstehend gegeben, mit der die Ausführungsformen der Erfindung hinreichend beschrieben werden. Es versteht sich jedoch, dass eine detailliertere Erläuterung der Funktionsweise des Sensors 12 aus einer detaillierten Analyse des US-Patents Nr. 5,315,303 gewonnen werden kann.
Ein geeignetes Spannungssignal wird von der Fahrzeugbatterie über die Steuerung 34 an Spannungsregler 60 im Sensor 12 gelegt. Ein Temperaturregelungsgerät 62 überwacht die Temperatur des Sensors 12. Der Sensor 12 wird aktiviert, wenn ein Eingangssignal von der Steuerung 34 an einen digitalen Signalprozessor (DSP) 64 gelegt wird. Der DSP 64 legt ein Ausgangssignal an einen Kippgenerator 66, um ein geeignetes Spannungssignal zu erzeugen. Das Spannungssignal wird an einen spannungsgeregelten Oszillator (voltage controlled oscillator - VCO) 68 gelegt. Der VCO 68 erzeugt ein Millimeterwellen-Frequenzsignal mit der gewünschten Frequenz, das an eine Reihe Verstärker 70 gelegt wird. Das verstärkte Millimeterwellen- Frequenzsignal wird dann über einen Drehschalter 74 zur Abstrahlung des Frequenzsignals in den Raum systematisch an eine Reihe Antennen 72 gelegt. Die Antennen 72 sollen der Verbindungsantennenanordnung 46 und den Längsstrahler-Schlitzantennenanordnungen 48 und 50 entsprechen.
Signale, die von Objekten in den von den Antennen 72 definierten Antennenfeldern reflektiert werden, werden von den Antennen 72 empfangen und über den Schalter 74 an einen Mischer 76 gelegt. Der Mischer 76 mischt das reflektierte Signal zu Zeitsteuerzwecken mit dem Frequenzsignal vom VCO 68. Das gemischte Signal vom Mischer 76 wird über eine Reihe Verstärker 80 an einen Analog-/Digital-Wandler 78 gelegt. Die digitale Signaldarstellung des reflektierten Signals wird auf eine Weise an den DSP 64 zur Signalverarbeitung geliefert, die nachstehend detaillierter beschrieben wird. Bestimmt der DSP 64, dass aufgrund des reflektierten Signals ein Warnsignal abgegeben werden sollte, gibt der DSP 64 ein entsprechendes Signal an die Steuerung 34 aus, die ihrerseits ein geeignetes Warngerät (nicht dargestellt) aktiviert.
Die Sensoren 12 und 16 stellen die Objekterkennung sowie Bereichs-/Geschwindigkeitsmessfunktionen der erkannten Objekte bereit und die Steuerung 34 ist für die Verarbeitung hinsichtlich einer endgültigen Warnentscheidung sowie die gesamte Systemsteuerung, Selbsttests und die Kommunikation mit dem Fahrzeug zuständig. Des Weiteren stellt die Steuerung 34 Überwachungsfunktionen und Diagnosefunktionen für das Gesamtsystem bereit. Eine Reihe Eingangs- und Ausgangsleitungen 82 sind mit der Steuerung 34 verbunden. Eingangsleitungen liefern Eingangssignale an die Steuerung 34 bezüglich der Zeitpunkte, wann die Sensoren 12 und 16 aktiviert werden sollten. Bei einem Beispiel erfolgt die Bestimmung, ob ein Hindernis an der rechten Seite des Fahrzeugs 10 vorhanden ist, wenn der rechte Fahrtrichtungsanzeiger (nicht dargestellt) eingeschaltet ist, die Bestimmung, ob ein Hindernis an der linken Seite des Fahrzeugs vorhanden ist, wenn der linke Fahrtrichtungsanzeiger (nicht dargestellt) eingeschaltet ist, und die Bestimmung, ob ein Hindernis an der Rückseite des Fahrzeugs 10 vorhanden ist, wenn das Fahrzeug 10 in den Rückwärtsgang geschaltet ist. Bei einem alternativen Beispiel können die Sensoren 12 und 16 kontinuierlich aktiviert sein, um während der gesamten Betriebsdauer des Fahrzeugs eine Meldung zu liefern, ob sich ein Hindernis im Bereichs des Hecks und der Seite des Fahrzeugs befindet. Meldungen, ob Hindernisse vorhanden sind, wenn die Sensoren 12 und 16 aktiviert sind, werden über die Steuerung 34 an verschiedene Typen Warngeräte (nicht dargestellt) wie für akustische und visuelle Warnsignale geliefert. Für verschiedene Anwendungen können verschiedene Warnstufen vorgesehen werden. So kann das System 28 beispielsweise so konzipiert werden, dass immer dann ein sichtbares Warnsignal ausgegeben wird, wenn sich ein Hindernis im Bereich der Antennen 72 befindet, und ein visueller und akustischer Alarm können als Reaktion auf die Aktivierung des linken und rechten Fahrtrichtungsanzeigers oder das Einlegen des Rückwärtsgangs gegeben werden, wenn sich ein Hindernis in einer Zone befindet, die für Linksabbiege-, Rechtsabbiege- oder Rückfahrmanöver kritisch ist.
Das System 28 verwendet Millimeterwellen-Radarsignale mit einer FM-CW Zwitscher-Wellenform. Der FM-CW-Ansatz ist für MMIC-Sender mit niedriger Spitzenleistung gut geeignet und kompatibel mit der derzeitigen Generation der preisgünstigen digitalen Signalprozessoren. Millimeterwellenfrequenzen sind für die Verwendung kleiner Antennen erwünscht und zur Aufnahme einer 500 MHz-Bandbreite, um eine Auflösung im 1-Fuß-Bereich zu ermöglichen. Die Auflösung im 1-Fuß-Bereich ist für die Feinabstimmung der Antennenabdeckung unter Bereichsbeschneidung zur treuen Verfolgung der gewünschten Detektorbereiche wünschenswert. Die Verbindungsantennenanordnung 46 und die Schlitzantennenanordnungen 48 und 50 senden ein entsprechendes Millimeterwellen-Radarsignal und empfangen reflektierte Signale.
Bei einer Ausführungsform werden die Radarsignale mit 20 mW gesendet, wobei sie einen Rauschabstand über 23 dB haben. Dies ergibt Signalimpulsdetektorwahrscheinlichkeiten von ca. 98% und vernachlässigbare Fehlalarme für Ziele mit schwankenden Querschnitten. Um eine Erkennung feststellen zu können, werden fünf Zwitscher-Impulse innerhalb einer Aktualisierungsperiode von 5 ms gesendet sowie ein Näherungserkennungskriterium von drei der fünf Rückimpulse, die adaptive Schwellenwerte (nachstehend erläutert) überschreiten. Zur Bereitstellung der erforderlichen Verarbeitungskapazitäten enthält die Steuerung 34 einen geeigneten Mikroprozessor wie den Motorola MC68HCO5B6 8- Bit-Microcontroller mit 6 kB maskierten Festwertspeicher ROM), 512 Byte elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (EPROM) und 256 Byte Speicher mit Wahlfreiem Zugriff (RAM). Der DSP 64 kann ein 16-Bit-Prozessor von Texas Instruments TMC320C10 mit 3 kB maksiertem ROM und 288 Byte RAM sein. Das Millimeterwellen-Radarsignal kann bei verschiedenen Millimeterwellenfrequenzen in den Gigahertz-Frequenzbändern gesendet werden. Geeignete Frequenzbänder enthalten beispielsweise 37,5-38,5 GHz, 76-77 GHz, 92-95 GHz, 140 GHz und 153 GHz. Diese Komponenten und Parameter stellen nur Beispiele für geeignete Geräte und Systemoperationen dar und für den Fachmann versteht es sich, dass andere innerhalb des Gültigkeitsbereichs der Erfindung gleichermaßen anwendbar sind.
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems 100, das die Operation eines Abschnitts des DSP 64 darstellt, wenn dieser ein reflektiertes Signatursignal empfängt. Die nachstehende Erläuterung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung allgemein gehalten. Eine detailliertere Beschreibung dieser Operation findet sich in US-Patent Nr. 5,508,706, das an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde. Das System 100 enthält ein Datenabtastgerät 102, das einen Ausgang des Mischers 76 über den Analog-/Digital-Wandler 78 abtastet. Der Mischer 76 kombiniert das gesendete Signal mit dem reflektierten Signal, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Bereich eines erkannten Objekts betrifft. Werden mehrere Objekte erkannt, ist das Mischerausgangssignal die Summe der Frequenzen entsprechend jedem Objekt. Ein Ausgang des Datenabtastgeräts 102 wird an ein Energieschätzgerät 104 gelegt, das die Gesamtenergie des abgetasteten Mischerausgangssignals schätzt. Ein automatisches Verstärkungsregelungsgerät 106 erzeugt ein Verstärkungsregelungssignal für einen zum Sensor 12 gehörigen Verstärker mit automatischer Pegelregelung (nicht dargestellt).
Ein Spektrumschätzgerät 108 empfängt das Abtastdatensignal vom Abtastdatengerät 102, um das Spektrum des abgetasteten Mischerausgangssignals zu schätzen. Ein detaillierteres Blockdiagramm des Spektrumschätzgeräts 108 ist in Fig. 5 dargestellt. Ein Zeitbereich-Fenstergerät 110 multipliziert das vom Abtastdatengerät 102 erzeugte abgetastete Mischerausgangssignal mit der Zeitbereichs-Fensterfunktion, z. B. einer zur Potenz erhobenen Cosinus-Funktion, um ein Fenstersignal zu erzeugen. Das Zeitbereich-Fenstergerät 110 senkt die spektrale Verbreiterung und übergibt das Fenstersignal an ein Gerät 112 zur Durchführung schneller Fourier-Transformationen (FFT), das ein Frequenzspektrumsignal erzeugt. Das Frequenzspektrumsignal enthält eine Reihe spektraler Komponenten.
Das Frequenzspektrumsignal wird an ein Größenbestimmungsgerät 114 gelegt, das die Größe der Spektralkomponenten berechnet, und ein Größenbereichsprofilsignal erzeugt. Das Größenbereichsprofilsignal enthält eine Vielzahl Bereichs Behälter, wobei jeder Bereichsbehälter zu einer Spektralkomponente gehört und die Größe der zugehörigen Spektralkomponente enthält. Die Größe jeder Spektralkomponente hängt mit der Signalstärke bei einer bestimmten Frequenz zusammen. Die Signalstärke hängt mit dem Vorhandensein oder Fehlen von Objekten in einem gegebenen Bereich zusammen. Außerdem hängt die Frequenz einer Spitze des Frequenzsignals mit dem Abstand eines Ziels zusammen.
Das Größenbereichsprofilsignal wird dann an ein Rauschausgleichsgerät 116 gelegt. Da das abgetastete Mischersignal eine Rauschcharakteristik hat, die mit abnehmender Frequenz zunimmt, wird das Größenbereichsprofilsignal vom Rauschausgleichsgerät 116 entzerrt, um ein entzerrtes Bereichsprofil zu erzeugen, das eine Rauschsohle hat, die bezüglich der Frequenz konstant ist. Das entzerrte Bereichsprofilsignal wird an ein Mittelungs- oder Integrationsgerät 118 gelegt, das das entzerrte Bereichsprofilsignal mit früheren entzerrten Bereichsprofilsignalen integriert, um den Rauschabstand zu vergrößern und so die Erkennungswahrscheinlichkeit zur erhöhen.
Das Mittelungsgerät 118 erzeugt ein integriertes Bereichsprofilsignal, das an ein adaptives Schwellengerät 120 gelegt wird. Das adaptive Schwellengerät 120 definiert ein bewegliches Fenster, das eine Vielzahl Bereichsbehälter enthält. Das adaptive Schwellengerät 120 bewertet die Signalstärke jedes Bereichsbehälters und erzeugt Zielflags in den Bereichsbehältern, um das Vorhandensein oder Fehlen eines Objekts anzuzeigen. Das adaptive Schwellengerät 120 ist mit einer Form eines konstanten Fehlalarmratenalgorithmus implementiert, um eine vorhersagbare Fehlalarmrate auf Basis des Rauschabstands des Systems 100 zu haben. Dieser Algorithmus bestimmt die Amplitudenschwelle, die potenzielle Objekte überschreiten müssen, um erkannt zu werden. Alles unterhalb der Schwelle wird als Rauschen verworfen. Die Schwelle ändert sich sowohl hinsichtlich des Bereichs als auch der Zeit und reagiert somit adaptiv auf sich ändernde Bedingungen von Ansammlungen, Objektgröße und Abstand. Verschiedene Typen adaptiver Schwellentechniken werden unter Bezugnahme auf obiges US-Patent Nr. 5,508,706 erläutert.
Im Zielvorhersagemodus beim Spurwechsel bestimmt ein 2D-Parameterschätzgerät 122 Abstand und Geschwindigkeit des Ziels. Das 2D-Parameterschätzgerät 122 führt Berechnungen über eine 2D-Anordnung eines räumlichen Objekts aus, die vom adaptiven Schwellengerät 120 erzeugt worden ist, und erzeugt ein 2D- Schätzsignal einschließlich Komponenten bezüglich der Geschwindigkeit und des Abstands möglicher erkannter Objekte. Es werden nur Objekte größer als das Schwellenbereichsprofilsignal analysiert und nur die Objektwege, die einer Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit am Nächsten kommen, passieren den Schwellenwert. Ein Objekt ist gültig, wenn es über genug Schwellenintervalle besteht und wenn sein Weg mit einem relativ nicht beschleunigenden Weg übereinstimmt. Diese Schätzung wird dann verwendet, um zu bestimmen, ob sich das Objekt innerhalb einer Sekunde innerhalb der seitlichen Detektorzonen befinden wird, wie nachstehend erläutert wird. Der Algorithmus nutzt die Transformation vom zweidimensionalen Bereichs-Zeit- Raum zum Raum Bereich-Zeit-Geschwindigkeit. Dieser Algorithmus hat hervorragende Ansammlungs-Rückweiseeigenschaften und verwirft Objekte, die außerhalb der zulässigen Geschwindigkeitsgrenzwerte liegen.
Für die rückwärtige und seitliche Objektdetektion, für die nur der Bereich gebraucht wird, wird der 2D-Parameteralgorithmus nicht ausgeführt und der Prozess geht zum Zielerkennungsentscheidungsgerät 124 weiter. Ein Zielentscheidungsalgorithmus bestimmt, ob das Objekt gültig ist und es an die Steuerung 34 geschickt werden sollte. Bestimmt das Zielerkennungsentscheidungsgerät 124, dass ein Objekt vorhanden ist, das eine potenzielle Kollision verursachen kann, gibt das Zielerkennungsentscheidungsgerät 124 ein Signal an ein Gerät 126 zur Ausgabe des Zielbereichs und der Geschwindigkeit aus, um die entsprechenden Ziel- und Geschwindigkeitsdaten des Objekts an die Steuerung 34 zu übergeben.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht und Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugs 10 und einer Mehrzahl Abtasträume, die von den Sensoren 12 und 16 an der linken Seite 18, der rechten Seite 20 und dem rückwärtigen Bereich 22 des Fahrzeugs 10 definiert werden. Jede Antennenanordnung der Sensoren 12 und 16 strahlt ein Frequenzsignal in den Raum ab, das auf eine bestimmte Form und einen bestimmten Abstand begrenzt ist, um einen Abtastraum in der Weise zu definieren, dass ein reflektiertes Signal von einem Objekt im Abtastraum von der Antennenanordnung erkannt wird, die den Raum erzeugte. Insbesondere ist die Verbindungsantennenanordnung 46 des Sensors 12 so konfiguriert, dass sie einen Abtastraum 130, die Längsstrahler- Schlitzantennenanordnung 48 ist so konfiguriert, dass sie einen Abtastraum 132 und die Längsstrahler-Schlitzantennenanordnung 50 ist so konfiguriert, dass sie einen Abtastraum 134 definiert. Analog ist die Verbindungsantennenanordnung des Sensors 16 so konfiguriert, dass sie einen Abtastraum 136 konfiguriert und die Längsstrahler-Schlitzantennenanordnungen des Sensors 16 sind so konfiguriert, dass sie Abtasträume 138 und 140 definieren. Wie für den Fachmann auf der Hand liegen dürfte, können die hierin erörterten Typen von Antennenanordnungen genau auf bestimmte Leistungsniveaus ausgelegt werden, so dass sie auf gewünschte Antennenfelder begrenzt sind. Die Form der Abtasträume 132, 134, 138 und 140, die von den Längsstrahler-Schlitzantennenanordnungen erzeugt werden, ist das typische Antennenfeld mit 90º Strahlbreite, das von einer Dipolantenne erzeugt wird.
Bei einem Beispiel sind die Längsstrahler-Schlitzantennenanordnungen so konfiguriert, dass sie eine 15º Strahlbreite in senkrechter Richtung ergeben, um die senkrechte Abdeckung der Abtasträume 132, 134, 138 und 140 auf die Höhe des Fahrzeugs 10 zu begrenzen, sowie eine 90º Strahlbreite in waagrechter Richtung. Die Abtasträume 132, 134, 138 und 140 erstrecken sich vom Fahrzeug 10 bis zu einer Entfernung im Bereich von ca. neun Fuß bis ca. zwölf Fuß (2,70 m bis 3,70 m), um den Abdeckungsbereich auf die benachbarten Fahrstreifen zu begrenzen. Die Leistung der Sensoren 12 und 16 kann verstellt werden, um diesen Bereich für bestimmte Anwendungen zu vergrößern oder zu verkleinern. Die Verbindungsantennenanordnungen haben eine Strahlweite von 15º mit einem 13º Visierwinkel, um eine lange Bereichsabdeckung ohne Überlauf in entweder die vom Fahrzeug 10 eingenommene Spur oder die beiden Spuren zu beiden Seiten des Fahrzeugs 10 bereitzustellen. Bei diesem Beispiel erstrecken sich die Räume 130 und 136 ca. 50 Fuß (ca. 15 m) hinter dem Fahrzeug 10. Es wird betont, dass die spezifische Strahlabdeckung der verschiedenen Abtasträume 130 bis 140 eingestellt werden kann, indem die Leistung, die Antennenkonfiguration und die Größe geändert werden, um verschiedene Modifikationen der Abdeckung für verschiedene Anwendungen innerhalb des Gültigkeitsbereichs der Erfindung bereitzustellen.
Zu den digitalen Signalprozessoren der Sensoren 12 und 16 gehörige geeignete Algorithmen erlauben es dem System 28, Logik in der Analyse der Erkennung in den sechs Abtasträumen 130 bis 140 zu verwenden, um eine zuverlässige Angabe zu Hindernissen, die eine potenzielle Kollisionsgefährdung darstellen, zu liefern. Bereich und Fahrzeuggeschwindigkeit der erkannten Hindernisse werden in den digitalen Signalprozessoren kombiniert, um zu bestimmen, ob eine Warnung auszugeben ist.
Die Abtastabdeckung zu Zwecken des Spurwechsels und Einfädelns wird auf der rechten Seite 20 des Fahrzeugs 10 erreicht, indem eine rechte Detektorzone durch die logische Kombination der Abtasträume 132, 136, 138 und 140 definiert wird. Die rechte Detektorzone wird durch den Abtastraum 140 und einen Abschnitt 142 des Abtastraums 132 definiert. Ein vorderer Abschnitt der rechten Seite 20 ist durch den Abtastraum 140 abgedeckt. Eine Erkennung innerhalb des Abtastraums 140 erzeugt eine Detektorwarnung für die rechte Seite. Für eine Erkennung eines rückwärtigen Abschnitts der rechten Seite 20 des Fahrzeugs 10 basiert die Entscheidung, eine Warnung auszugeben, auf dem Vorhandensein oder Fehlen von Objekterkennungen an der gleichen Position relativ zum Fahrzeug wie durch Bereichsmessungen eines erkannten Objekts innerhalb der Abtasträume 132, 136 und 138 bestimmt. Wird ein Objekt im Abtastraum 132 an einer bestimmten Position erkannt, aber kein Objekt an dieser Position im Abtastraum 136 oder im Abtastraum 138, dann befindet sich das erkannte Objekt im Abschnitt 142 des Raums 132, der keinen der Räume 134 und 138 enthält. In dieser Situation wird eine Warnung für die rechte Seite ausgegeben. Wird jedoch ein Objekt an einer bestimmten Position im Abtastraum 132 erkannt und an dieser Position auch in einem der Abtasträume 136 oder 138, befindet sich das Objekt nicht im Abschnitt 142 und deshalb nicht in der rechten Detektorzone. Das Warnsignal für die rechte Seite wird also nicht aktiviert.
Die gleiche Logik gilt für die linke Detektorzone an der linken Seite 18 des Fahrzeugs 10, die von einer logischen Kombination der Abtasträume 130, 132, 134 und 138 bestimmt wird. Die linke Detektorzone wird durch den Abtastraum 134 und einen Abschnitt 144 des Abtastraums 138 definiert. Ein vorderer Abschnitt der linken Seite 18 wird durch den Abtastraum 134 abgedeckt. Eine Erkennung innerhalb des Abtastraums 134 erzeugt eine Detektorwarnung für die linke Seite. Für eine Erkennung eines rückwärtigen Abschnitts der linken Seite 18 des Fahrzeugs 10 basiert die Entscheidung, eine Warnung auszugeben, auf dem Vorhandensein oder Fehlen von Objekterkennungen an der gleichen Position in den Abtasträumen 130, 132 und 138. Wird ein Objekt im Abtastraum 138 an einer bestimmten Position erkannt, aber kein Objekt an dieser Position im Abtastraum 130 oder im Abtastraum 132, dann befindet sich das erkannte Objekt im Abschnitt 144 des Raums 138, der keinen der Räume 130 und 132 enthält. In dieser Situation wird eine Warnung für die linke Seite ausgegeben. Wird jedoch ein Objekt an einer bestimmten Position im Abtastraum 138 erkannt und an dieser Position auch in einem der Abtasträume 130 oder 132, befindet sich das Objekt nicht im Abschnitt 144 und deshalb nicht in der linken Detektorzone. Das Warnsignal für die rechte Seite wird also nicht aktiviert.
Zur Erkennung sich nähernder Fahrzeuge, die sich relativ zum Fahrzeug 10 auf benachbarten Fahrstreifen zu dem von Fahrzeug 10 bewegen und die in die linke oder rechte Detektorzone zu Zwecken des Spurwechsels und Einfädelns eintreten können, werden die langen Bereichsabtasträume 130 und 136 verwendet. Für ein erkanntes Objekt in den Abtasträumen 130 und 136 wird die Bereichsänderung des Objekts bestimmt und ein linkes oder rechtes Warnsignal wird ausgegeben, wenn die vorhergesagte Zeit für das betreffende Objekt bis zum Eintritt in die linke oder rechte Detektorzone kürzer ist als ein vorbestimmtes Zeitintervall. Ein Ein-Sekunden-Zeitintervall wird bei einem nicht einschränkenden Beispiel verwendet. Andere Zeiten können für andere Umgebungen ebenfalls anwendbar sein. Das Ein-Sekunden-Zeitintervall wird gewählt als die Zeit, die ein sich näherndes Fahrzeug zum Anhalten hat, bevor es mit dem Fahrzeug 10 bei relativen Fahrzeuggeschwindigkeiten von ca. 30 Meilen/h (ca. 48 km/h) kollidiert. Diese lange Bereichsabdeckung ist konzipiert worden, um Zielobjekte nur in der benachbarten Spur bis zu einer Entfernung von ca. 50 Fuß (ca. 15 m) zu erkennen.
Um eine Detektorzone hinter dem Fahrzeug 10 abzudecken, wird eine Kombination der Abtasträume 130, 132, 136 und 138 verwendet. Das System 28 gibt eine Rückfahrwarnung aus, wenn ein Objekt in einer Überlappungszone 146 der Abtasträume 132 und 138 erkannt wird. Mit anderen Worten, die Antennenanordnungen, die die Abtasträume 132 und 138 erzeugen, müssen jeweils ein Objekt an der gleichen Position erkennen, wenn eine Rückfahrwarnung ausgegeben werden soll. Um Unklarheiten zu vermeiden, die sich ergeben können, wenn gleiche Objekte getrennt in den Abtasträumen 132 und 138 im gleichen Bereich und außerhalb der Überlappungszone 146 vorhanden sind, werden Objekterkennungen in den Abtasträumen 130 und 136 auch auf eine Rückfahrerkennung überwacht. Erscheint ein Objekt im Abtastraum 130 an der gleichen Position wie ein Objekt im Abtastraum 138, oder erscheint ein Objekt im Abtastraum 136 an der gleichen Position wie ein Objekt im Abtastraum 132, wird angenommen, dass zwei getrennte Objekte außerhalb der Seite der Zone 146 vorhanden sind, und deshalb erfolgt keine Rückfahrwarnung.
Das System 28 hat auch die Fähigkeit, Rückfahrwarnungen bei bevorstehenden Rückfahrkollisionen, die bei kurvigen Rückfahrmanövern passieren können, auszugeben. Eine einfache Analyse kann zeigen, dass bei vielen kurvigen Rückfahrmanövern die Zone 146 nicht im Stande ist, eine rechtzeitige Warnung zu geben. Der Grund hierfür ist, dass sich das Objekt nicht notwendigerweise in der Zone 146 befindet, sondern erst unmittelbar vor dem Aufprall. Es kann deshalb erforderlich sein, sämtliche Abtasträume 130 bis 140 beim Rückwärtsfahren zu überwachen. Die Abdeckung der rechten Seite 20 könnte durch Nutzen des Bereichs des Raums 132, jedoch ausschließlich der Räume 138 und 140, erreicht werden. Analog könnte die Abdeckung der linken Seite 18 durch Nutzen des Bereichs des Raums 138, jedoch ausschließlich der Räume 132 und 134, erreicht werden.

Claims

1. Hindernisdetektorsystem zum Erkennen von Hindernissen im Umkreis eines Fahrzeugs (10), wobei dieses System Folgendes aufweist:

einen ersten Sensor (12), wobei dieser erste Sensor (12) eine einzige Strahlungsbündel-Signalquelle enthält, die ein Frequenzsignal erzeugt, sowie drei Antennen (46, 48, 50), die selektiv auf das Frequenzsignal von der Signalquelle ansprechen;

einen zweiten Sensor (16), wobei dieser zweite Sensor (16) eine einzige Strahlungsbündel-Signalquelle enthält, die ein Frequenzsignal erzeugt, sowie drei Antennen (46, 48, 50), die selektiv auf das Frequenzsignal von der Signalquelle des zweiten Sensors (16) ansprechen; und

eine Steuerung (34), die auf die Hindernis-Erkennungssignale vom ersten und zweiten Sensor (12, 16) anspricht, wobei diese Steuerung (34) ein Hinderniswarnsignal als Antwort auf die Hindernis-Erkennungssignale ausgibt, bei der die drei Antennen (46, 48, 50) des ersten Sensors (12) und die drei Antennen (46, 48, 50) des zweiten Sensors (16) sechs Abtasträume des Antennenfeldes (130, 132, 134, 136, 138, 140) um das Fahrzeug (10) herum definieren, um reflektierte Signale innerhalb der Abtasträume zu erkennen, und

bei dem die Entscheidung, ein Hinderniswarnsignal auszugeben, auf dem Vorhandensein oder Fehlen von Objekterkennungen an der gleichen positionellen Stelle relativ zum Fahrzeug (10) entsprechend der Bestimmung durch Bereichsmessungen eines erkannten Objekts innerhalb verschiedener Abtasträume basiert.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die drei Antennen (46, 48, 50) des ersten Sensors (12) und die drei Antennen (46, 48, 50) des zweiten Sensors (16) aus einer Gruppe gewählt werden, die sich aus Verbindungsantennenanordnungen, Schlitzantennenanordnungen, Dipolantennenanordnungen und Speisehornstrahlern zusammensetzt.

3. System nach Anspruch 1, bei dem die Signalquelle und die drei Antennen (46, 48, 50) des ersten Sensors (12) Bestandteil einer ersten monolithisch integrierten Millimeterwellen-Schaltung (44) und die Signalquelle und die drei Antennen (46, 48, 50) des zweiten Sensors (16) Bestandteil einer zweiten monolithisch integrierten Millimeterwellen-Schaltung (44) sind, wobei beide Signalquellen ein Frequenzsignal im Millimeter- Wellenlängenbereich erzeugen.

4. System nach Anspruch 1, bei dem ein erster Abtastraum (132) um den rechten rückwärtigen Abschnitt des Fahrzeugs (10) und ein zweiter Abtastraum (138) um den linken rückwärtigen Abschnitt des Fahrzeugs begrenzt wird, wobei sich der erste und zweite Abtastraum (132, 138) überlappen, um eine rückwärtige Erkennungszone (146) zu begrenzen, die Vielzahl Antennen auf Strahlungssignale ansprechen, die von Hindernissen im ersten und zweiten Abtastraum reflektiert werden, um ein Signal zu erzeugen, das einen Hinweis auf die reflektierte Intensität des reflektierten Signals liefert; und wobei das Steuerungsgerät ein Erkennungssignal für ein rückwärtiges Hindernis erzeugt, wenn ein Objekt im ersten und zweiten Abtastraum (132, 138) an etwa der gleichen Position innerhalb der rückwärtigen Erkennungszone (146) erkannt wird.

5. System nach Anspruch 4, bei dem sich die rückwärtige Erkennungszone (146) hinter dem Fahrzeug (10) in einem Bereich von ca. neun bis ca. 15 Fuß (2,70 m bis 4,60 m) erstreckt.

6. System nach Anspruch 4, bei dem die Vielzahl Antennen des Weiteren einen dritten Abtastraum (136) definiert, der sich vom Fahrzeug aus nach hinten und nach rechts erstreckt und den erste Abtastraum (132) überlappt, und einen vierter Abtastraum (130), der sich vom Fahrzeug aus nach hinten und nach links erstreckt und den zweite Abtastraum (138) überlappt, und bei dem das Steuerungsgerät verhindert, dass das Erkennungssignal für ein rückwärtiges Hindernis erzeugt wird, wenn ein Objekt im dritten und vierten Abtastraum (136, 130) außerhalb der rückwärtigen Erkennungszone (146) erkannt wird.

7. System nach Anspruch 1, bei dem eine rechte Erkennungszone durch den erste Abtastraum (132) und einen Abschnitt (142) des zweiten Abtastraums außerhalb des vierten Abtastraums begrenzt wird, wobei das Steuerungsgerät (34) das Warnsignal für die rechte Seite ausgibt, wenn ein Reflexionssignal von der Antenne im erste Abtastraum (132) erfasst wird, und das Steuerungsgerät (34) das Warnsignal für die rechte Seite ausgibt, wenn ein Reflexionssignal von der Antenne im Abschnitt (142) des zweiten Abtastraums außerhalb des vierten Abtastraums erfasst wird.

8. System nach Anspruch 1, bei dem eine linke Erkennungszone durch den dritten Abtastraum (136) und einen Abschnitt (144) des vierten Abtastraums außerhalb des zweiten Abtastraums (138) begrenzt wird, wobei das Steuerungsgerät (34) das Warnsignal für die linke Seite ausgibt, wenn ein Reflexionssignal von der Antenne im dritten Abtastraum (136) erfasst wird, und das Steuerungsgerät (34) das Warnsignal für die linke Seite ausgibt, wenn ein Reflexionssignal von der Antenne im Abschnitt (144) des vierten Abtastraums außerhalb des zweiten Abtastraums erfasst wird.

9. System nach Anspruch 4, 5, 6, 7 oder 8, bei der sich der erste, zweite, dritte und vierte Abtastraum (132, 138, 136, 130) vom Fahrzeug (10) aus in einem Bereich von ca. neun bis ca. 15 Fuß (2,70 m bis 4,60 m) erstrecken.

10. System nach Anspruch 1, bei dem die Vielzahl der Antennen des Weiteren einen fünften und einen sechsten Abtastraum definiert, wobei sich der fünfte Abtastraum hinter dem und rechts vom Fahrzeug erstreckt und den zweiten Abtastraum überlappt, und sich der sechste Abtastraum hinter dem und links vom Fahrzeug erstreckt und den vierten Abtastraum überlappt, und bei dem der fünfte und sechste Abtastraum Erkennungszonen für eine Fahrzeugannäherung begrenzen, bei dem das Steuerungsgerät das Warnsignal für die linke Seite ausgibt, wenn die Antenne ein Reflexionssignal aus dem sechsten Abtastraum erfasst, und das Steuerungsgerät das Warnsignal für die rechte Seite ausgibt, wenn die Antenne ein Reflexionssignal aus dem fünften Abtastraum erfasst.

11. System nach Anspruch 10, bei dem das Steuerungsgerät das Warnsignal für die linke Seite ausgibt, wenn das aus dem sechsten Abtastraum erhaltene Reflexionssignal angibt, dass ein Hindernis innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls in eine linke Erkennungszone eintritt, und bei dem das Steuerungsgerät das Warnsignal für die rechte Seite ausgibt, wenn das aus dem fünften Abtastraum erhaltene Reflexionssignal angibt, dass ein Hindernis innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls in eine rechte Erkennungszone eintritt.

12. System nach Anspruch 10, bei dem sich der fünfte und sechste Abtastraum ca. 50 Fuß (15 m) hinter dem Fahrzeug erstrecken.

13. System nach Anspruch 10, bei dem eine rechte Erkennungszone durch den ersten Abtastraum und einen Abschnitt des zweiten Abtastraums außerhalb des dritten und fünften Abtastraums begrenzt wird, wobei das Steuerungsgerät ein Warnsignal für die rechte Seite ausgibt, wenn ein Reflexionssignal von der Antenne im ersten Abtastraum erfasst wird, und das Steuerungsgerät das Warnsignal für die rechte Seite ausgibt, wenn ein Reflexionssignal von der Antenne im Abschnitt des zweiten Abtastraums außerhalb des dritten und fünften Abtastraums erfasst wird.

14. System nach Anspruch 10, bei dem eine linke Erkennungszone durch den vierten Abtastraum und einen Abschnitt des fünften Abtastraums außerhalb des zweiten und sechsten Abtastraums begrenzt wird, wobei das Steuerungsgerät ein Warnsignal für die linke Seite ausgibt, wenn ein Reflexionssignal von der Antenne im vierten Abtastraum erfasst wird, und das Steuerungsgerät ein Warnsignal für die linke Seite ausgibt, wenn ein Reflexionssignal von der Antenne im Abschnitt des fünften Abtastraums außerhalb des zweiten und sechsten Abtastraums erfasst wird.

15. System nach Anspruch 10, bei dem eine rückwärtige Erkennungszone durch einen Überlappungsraum zwischen dem zweiten und fünften Abtastraum begrenzt wird, wobei das Steuerungsgerät ein Warnsignal für das Heck ausgibt, wenn die Antenne ein Reflexionssignal sowohl aus dem zweiten als auch aus dem fünften Abtastraum erfasst, sofern die Reflexionssignale aus dem zweiten und fünften Abtastraum angeben, dass sich ein Hindernis an etwa der gleichen Position relativ zum Fahrzeug befindet.

16. System nach Anspruch 10, bei dem der dritte und sechste Abtastraum Erkennungszonen für eine Fahrzeugannäherung begrenzen, bei dem das Steuerungsgerät ein Warnsignal für die linke Seite ausgibt, wenn die Antenne ein Reflexionssignal aus dem sechsten Abtastraum erfasst, und das Steuerungsgerät ein Warnsignal für die rechte Seite ausgibt, wenn die Antenne ein Reflexionssignal aus dem dritten Abtastraum erfasst.

17. System nach Anspruch 16, bei dem das Steuerungsgerät das Warnsignal für die linke Seite erzeugt, wenn das aus dem sechsten Abtastraum erhaltene Reflexionssignal angibt, dass ein Hindernis innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls in eine linke Erkennungszone eintritt, und bei dem das Steuerungsgerät das Warnsignal für die rechte Seite ausgibt, wenn das aus dem dritten Abtastraum erhaltene Reflexionssignal angibt, dass ein Hindernis innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls in eine rechte Erkennungszone eintritt.

18. System nach Anspruch 10, bei dem das Steuerungsgerät ein Warnsignal für das Heck verhindert, wenn ein Reflexionssignal sowohl aus dem dritten als auch aus dem sechsten Abtastraum angibt, dass sich ein Hindernis an etwa der Position des Hindernisses im zweiten und fünften Abtastraum befindet.

19. System nach Anspruch 10, bei dem die Vielzahl der Antennen den ersten, zweiten, vierten und fünften Abtastraum als Antennenfelder mit 90º Horizontalstrahlbreite definieren.

20. System nach Anspruch 10, bei dem die Vielzahl der Antennen den ersten, zweiten, vierten und fünften Abtastraum mit einer ca. 15º Vertikalstrahlbreite definiert.

21. System nach Anspruch 10, bei dem die Vielzahl der Antennen den dritten und sechsten Abtastraum mit einer ca. 15º Vertikalstrahlbreite und einer Ausrichtung von ca. 15º definiert.