EP1859297A1 - Abstandsmessvorrichtung und verfahren zur funktionsprüfung einer abstandsmessung - Google Patents

Abstandsmessvorrichtung und verfahren zur funktionsprüfung einer abstandsmessung

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EP1859297A1
EP1859297A1 EP06724886A EP06724886A EP1859297A1 EP 1859297 A1 EP1859297 A1 EP 1859297A1 EP 06724886 A EP06724886 A EP 06724886A EP 06724886 A EP06724886 A EP 06724886A EP 1859297 A1 EP1859297 A1 EP 1859297A1
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vehicle
distance
measuring
obstacle
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EP06724886A
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Roland Schmid
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Robert Bosch GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a distance measuring device and a method for functional testing of a distance measurement according to the generic of the sibling
  • the distance of the obstacle to the vehicle is determined.
  • ultrasonic distance measuring devices are used in particular to assist the driver when parking the vehicle. This exploits that with relatively few sensors, either the entire vehicle environment, but at least a wide angle range before or behind the vehicle can be covered.
  • the range of the ultrasonic sensors is limited.
  • radar sensors are used in which radar signals are radiated, reflected by an obstacle and received by the radar sensor again.
  • the distance to the obstacle is also determined from the signal change by the transit time.
  • Radar sensors are characterized by the fact that they have a relatively long range of up to 200 m. On the other hand, should not be too large for the monitoring of road traffic, the monitored angle range, so that obstacles on the sidewalk or on a parallel road are not detected as a preceding vehicle.
  • a parking aid and a It is therefore known to provide ultrasonic sensors on the one hand and radar sensors on the other hand for the various applications on a vehicle. Furthermore, it is also known to perform a self-test for the respective systems. Especially with ultrasonic sensors, it may also be a creeping
  • the distance measuring device according to the invention and the method according to the invention for functional testing of a distance measurement have the advantage that a distance measurement, which is operated with a second measuring method, has a
  • Distance measurement is checked, which is operated after a first measurement method.
  • Different measuring methods should be understood to mean different physical principles with which a distance measurement is carried out.
  • an acoustic distance measurement for example an ultrasonic distance measurement
  • an electromagnetic distance measurement for example a radar distance measurement or an infrared light distance measurement (LIDAR)
  • LIDAR infrared light distance measurement
  • the measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the distance measuring device listed in the dependent claims and the method according to the invention for functional testing of a distance measurement are possible. It is particularly advantageous to use the first measuring system as a measuring system with a long range and the second measuring system as a
  • Carry out measuring system with a short range and the widest possible angle coverage While the long-range measuring system can also cover a far-away area on the road in front of the vehicle, the measuring system with the wide angular coverage serves in particular to cover the entire vehicle environment, at least in an area in front of the vehicle or behind the vehicle
  • the short-range system may be checked if the long-range system detects an obstacle in the immediate vicinity of the vehicle within the range of the short-range system. Because if such an obstacle exists and of the long-range system, so must the short-range system of this
  • the short-range system can detect obstacles in the near range. It is particularly advantageous here to implement the short-range system as an ultrasonic distance measuring device and the long-range system as a radar distance measuring device or infrared distance measuring device.
  • Measuring system primarily aimed at obstructions at a greater distance from e.g. 10 to 200 m to detect. In the vicinity z. B. between Im and 10m distance measurement is also possible, but can not be detected by an optionally smaller angle coverage, the entire area in front of the vehicle. If there is an obstacle in this area in front of the vehicle, this obstacle may not be detected by the long-range measuring system. However, the short-range measuring system can detect this obstacle. However, such a warning can output the short-range measuring system with high certainty only if its function has been tested. Has, for example, When driving, snow or slush is applied to the sensors of the short-range measuring system, the measurement may be disturbed, in particular if sound signals are used for the measurement.
  • a functional test is advantageously carried out in that, in the event that the long-range measuring system detects the obstacle, it is also attempted with the short-range measuring system to measure the distance to the obstacle. If in this case the short-range measuring system also detects the obstacle, the function of the short-range measuring system is ensured. If it does not detect the obstacle, obstacle monitoring in the area in front of the vehicle can not be carried out safely before starting.
  • a particularly reliable function check of the short-range system can advantageously take place when the long-range system has detected an obstacle that persists in front of it, since system-related obstacle detection is particularly safe for moving objects.
  • a starting request can e.g. be detected by engaging the gear, the choice of a gear, a release of the brakes or a touch of the accelerator pedal. This ensures that in the subsequent
  • a corresponding measurement in a vehicle which automatically starts again after a stopping process, even if that in front of him moving vehicle starts again.
  • pedestrians may use the opportunity to cross the road and be in the period between the front vehicle and the vehicle itself when the front vehicle is traveling. If now no safe obstacle detection, then the rear vehicle could start and endanger the pedestrian, which is located between the vehicle and the following vehicle. But if a safe obstacle detection, this danger can be excluded.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a vehicle with an inventive
  • Figure 2 shows an inventive method sequence for functional testing of a
  • the invention can be used for any distance measuring devices having at least two measuring systems, each working with different measuring methods.
  • a measuring system may e.g. be an ultrasonic distance measurement.
  • Another measuring system may be an infrared system consisting of two or more wide-angle sensors. It is also possible to use a video distance measurement with a camera evaluation, a lidar distance measurement, a radar distance measurement or a sound distance measurement as different measurement methods. It is advantageous, for example, if at least one ultrasonic distance measurement and one radar distance measurement are integrated in a distance measuring device of a vehicle. Therefore, the present invention will be explained below using the example of such a distance measuring device.
  • the distance measuring device has at one Vehicle front side 2 on four ultrasonic sensors 3, which are connected via a data bus 4 with an evaluation unit 5 in the vehicle.
  • the ultrasonic sensors 3 are driven by the evaluation unit 5 and emit ultrasonic waves in the area in front of the vehicle. These ultrasonic waves are reflected by obstacles in a detection area 6 of the sensors.
  • the detection area 6 is shown in dashed lines in the figure 1. It results from a superimposition of the individual sound lobes, which are emitted by the respective sensors.
  • the ultrasonic sensors have a range of about 6 m and cover a nearly semicircular area in front of the vehicle. This also targets can be detected, which are not directly in the track of the vehicle, but could move into the driveway. In other embodiments, more or fewer sensors may be used. The range of the sensors can also vary.
  • the evaluation unit 5 is further connected to a radar sensor 7, which emits a radar signal in a signal cone preferably in an opening angle 8 of about 7 ° to 15 °.
  • the signal cone 14 makes it possible to detect obstacles in the region of the signal cone 14 up to a distance of about 80 m. Optionally, other ranges and detection angle can be realized.
  • the evaluation unit 5 processes the distance data received from the ultrasonic sensors 3 and the radar sensor 7 about obstacles in the vehicle environment. In an embodiment which is not shown in FIG. 1, a separate evaluation unit can be provided in each case for the evaluation of the data from the ultrasonic sensors 3 and from the radar sensor 7.
  • the evaluation unit 5 is connected in a preferred embodiment with an output unit 9, the driver on obstacles in his travel or in the
  • Warnings can be issued acoustically and / or optically via suitable output means to the driver.
  • the evaluation unit 5 is connected to a drive train control unit 10 in a preferred embodiment. Via the drive train control unit 10, the vehicle can be decelerated by an automatic braking intervention, but also accelerated by an automatic acceleration according to specification by the evaluation unit 5 in a further preferred embodiment.
  • a first mode of operation of the radar sensor 7 is used in cooperation with the evaluation unit 5 and the drive train control unit 10, the speed of the Vehicle 1 to adapt to a speed of a preceding vehicle.
  • the distance to the vehicle in front is measured.
  • the speed of the vehicle 1 is regulated in such a way that, after a distance regulation predetermined in the evaluation unit 5, a correspondingly predetermined distance to the vehicle in front is set. To keep this distance, the vehicle is either automatically accelerated or automatically braked.
  • the ultrasonic sensors 3 are used in particular to monitor when parking in a parking space, the vehicle environment and the driver in front of a
  • the vehicle can also be automatically braked before an imminent collision with an obstacle.
  • ultrasonic sensors 11 are also arranged on a vehicle rear side 12, which are activated in a reverse drive to the rear
  • a vehicle 13 traveling in front of the vehicle 1 has stopped, e.g. when approaching an intersection, as a result of a red traffic light or due to traffic congestion.
  • the signal cone 14 of the radar sensor 7 strikes the vehicle rear side 15 of the further vehicle 13 and is reflected from there, as indicated by the double arrow 16.
  • the vehicle 1 located behind it also automatically stops and in this case maintains a predetermined minimum distance.
  • a typical distance between the vehicle 1 and another, preceding vehicle is between 2.5 and 4 m. If no automatic stop is provided, the driver automatically stops the vehicle 1 at a comparable distance.
  • Ultrasonic sensors 3 A standing of the vehicle 1 is determined in this case, for example via wheel speed sensors. If it is determined that the vehicle 1 is stationary and the radar sensor reports that the further vehicle 13 is below a predetermined distance of, for example, 6 m in front of the vehicle 1, then a functional test for the Ultrasonic sensors 3 started. In the functional test, it is checked here whether the ultrasonic sensors 3 also detect the further vehicle 13.
  • the ultrasonic sensors 3 If the other vehicle detected by the ultrasonic sensors 3, then the functional test is completed positively and a functioning of the ultrasonic sensors 3 is detected.
  • the measuring system consisting of the ultrasonic sensors 3 is now also activated for further measurements. These can now monitor the detection area 6 via direct echo measurements and / or via cross echo measurements. If the further vehicle 13 now starts again, an increase in the distance to the front further vehicle 13 is detected by the radar sensor 7.
  • the ultrasonic sensors 3 check whether a further obstacle is detected in the detection area 6.
  • a further obstacle could e.g. a bicycle or pedestrian 18 which has moved into the area between the vehicles 1, 13 during the period in which the vehicles 1, 13 have been stationary. If an obstacle is detected in the detection area 6, starting, in particular automatic starting, is prevented. If no obstacle is detected in the detection area 6, the vehicle automatically drives to follow the preceding vehicle at an appropriate distance. In a further embodiment, starting takes place even if an obstacle is detected in the detection area 6, but this obstacle does not occur in a travel path of the obstacle
  • Vehicle 1 is located in front of the vehicle 1. Upon reaching a minimum speed of e.g. 20 km / h, the ultrasonic sensors 3 are deactivated while the radar sensor 7 remains activated to track the movement of the preceding vehicle 13.
  • a minimum speed of e.g. 20 km / h the ultrasonic sensors 3 are deactivated while the radar sensor 7 remains activated to track the movement of the preceding vehicle 13.
  • FIG. 2 shows a sequence of the method according to the invention for functional testing in an inventive use of the distance measuring device. If the vehicle 1 has stopped behind another vehicle 13, then the inventive method for functional testing is initiated with an initialization step 20. In a subsequent measuring step 21, the ultrasonic sensors measure the distance
  • a further subsequent first test step 22 it is checked whether the ultrasonic sensors 3 detect the further vehicle 13 standing in front of the vehicle 1. If this is not the case, then the ultrasonic measuring system is not ready to carry out a monitoring of the area in front of the vehicle. A corresponding error message is output in an output step 27 via the output unit 9 to the driver. A later, possibly automatic startup is omitted. If, on the other hand, the further vehicle 13 standing in front of the vehicle 1 is detected, a functioning of the ultrasound sensors 3 is detected in a determination step 23. In a subsequent measuring step 24, the ultrasonic sensors monitor the area in front of the vehicle in their detection area 6, preferably together with the radar sensor 7.
  • a second checking step 25 it is checked whether there is still an obstacle in the area in front of the vehicle. If this is the case, then branching back to the measuring step 24 and the measurement is repeated. If no obstacle is detected, then an acceleration step 26 is branched, in which the vehicle is accelerated again to a predetermined
  • the acceleration may also be initiated by the driver, e.g. by an operation of a control element on the steering wheel or by a short
  • the functional test not only checks whether the ultrasonic sensors 3 detect the obstacle, but also the signals received by the ultrasonic sensors 3 are evaluated.
  • the distance measured by the ultrasonic sensors 3 is compared with the distance measured by the radar sensor 7.
  • a function of the ultrasonic sensors 3 is detected only when the distance measured by the ultrasonic sensors 3 is within a predetermined interval around the distance measured by the radar sensor 7. If this is not the case will also be a malfunction of
  • Ultrasonic sensors 3 detected.
  • the amplitude of the reflected signal received by the ultrasonic sensors 3 can also be evaluated. If the amplitude is below a predetermined value, the sensitivity of the ultrasonic sensors 3 could be impaired. Also in this case, a malfunction of the ultrasonic sensors 3 is detected.
  • the functional test is carried out at least for all forward-looking sensors, at least in a central region of the vehicle front of the vehicle 1.
  • a function of the ultrasonic sensors 3 is detected only when all forward ultrasonic sensors one of the other
  • Vehicle 13 detect reflected ultrasonic signal in the functional test. If at least one of the ultrasonic sensors can not detect the signal, a malfunction is determined according to the further embodiment, even if the vehicle is detected by one or more other sensors.

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Abstract

Es wird eine Abstandsmessvorrichtung zur Messung eines Abstandes eines Fahrzeugs zu einem Hindernis und ein Verfahren zur Funktionsprüfung einer Abstandsmessung vorgeschlagen. Hierbei sind zwei Messsysteme vorgesehen, die jeweils mit unterschiedlichen Messverfahren arbeiten. Eine sichere Funktion des zweiten Messsystems liegt dann vor, wenn das zweite Messsystem ein Hindernis erfasst, das bereits von dem ersten Messsystem erfasst worden ist.

Description

Abstandsmessvorrichtung und Verfahren zur Funktionsprüfung einer Abstandsmessung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Abstandsmessvorrichtung und einem Verfahren zur Funktionsprüfung einer Abstandsmessung nach der Gattung der nebengeordneten
Ansprüche. Es sind bereits Abstandsmessvorrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt, die mittels Ultraschallsignalen den Abstand zu Hindernissen in der Fahrzeugumgebung bestimmen. Hierbei wird von einem Sensor ein Ultraschallsignal ausgesendet, das von einem Hindernis reflektiert wird. Das reflektierte Signal wird von dem Sensor, der es ausgesendet hat, oder gegebenenfalls auch von einem anderen Sensor, wieder empfangen.
Aus der Laufzeit des Signals wird der Abstand des Hindernisses zu dem Fahrzeug bestimmt. Derartige Ultraschall-Abstandsmessvorrichtungen dienen insbesondere dazu, den Fahrer bei einem Einparken des Fahrzeugs zu unterstützen. Hierbei wird ausgenutzt, dass mit relativ wenigen Sensoren entweder die gesamte Fahrzeugumgebung, zumindest jedoch ein weiter Winkelbereich vor bzw. hinter dem Fahrzeug abgedeckt werden kann.
Im Allgemeinen ist jedoch die Reichweite der Ultraschallsensoren begrenzt. Für andere Anwendungen, z.B. für das abstandsgeregelte Folgefahren (ACC), werden Radarsensoren verwendet, bei denen Radarsignale abgestrahlt, von einem Hindernis reflektiert und von dem Radarsensor wieder empfangen werden. Aus der Signalveränderung durch die Laufzeit wird ebenfalls der Abstand zu dem Hindernis bestimmt. Derartige
Radarsensoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine relativ große Reichweite von bis zu 200 m haben. Andererseits soll für die Überwachung des Straßenverkehrs der überwachte Winkelbereich auch nicht zu groß sein, so dass Hindernisse auf dem Gehweg oder auf einer parallel verlaufenden Straße nicht als ein vorausfahrendes Fahrzeug erfasst werden. Um die verschiedenen Anwendungen wie z.B. eine Einparkhilfe und ein abstandsgeregeltes Folgefahren in einem Fahrzeug realisieren zu können, ist es daher bekannt, für die verschiedenen Anwendungen an einem Fahrzeug einerseits Ultraschallsensoren und andererseits Radarsensoren vorzusehen. Ferner ist es auch bekannt, für die jeweiligen Systeme einen Selbsttest durchzuführen. Insbesondere bei Ultraschallsensoren kann es zu einem möglicherweise auch schleichenden
Leistungsabfall in Folge von Verschmutzung kommen. Wird dieser Leistungsabfall nicht erkannt, kann das System auch vollständig erblinden. Sind die zu einem System gehörenden Ultraschallsensoren unterschiedlich stark verschmutzt, kann eine aus der DE 199 24 755 Al bekannte Blindheitserkennung durch eine Auswertung des direkten Übersprechens von Sensoren durchgeführt werden. Hierbei wird überprüft, ob bei der
Aussendung eines Signals, das über das Übersprechen mittels des Stoßfängers an einen anderen Sensor übertragen wird, auch ein reflektiertes Signal von einem Hindernis empfangen wird. Sind jedoch alle Sensoren in gleicher Weise von Verschmutzung betroffen, kann ein Leistungsabfall möglicherweise nicht festgestellt werden.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Abstandsmessvorrichtung und das erfϊndungsgemäße Verfahren zur Funktionsprüfung einer Abstandsmessung hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Abstandsmessung, die mit einem zweiten Messverfahren betrieben wird, mit einer
Abstandsmessung überprüft wird, die nach einem ersten Messverfahren betrieben wird. Unter unterschiedlichen Messverfahren sollen hierbei unterschiedliche physikalische Prinzipien verstanden werden, mit denen eine Abstandsmessung durchgeführt wird. So basieren z.B. eine akustische Abstandsmessung, z.B. eine Ultraschallabstandsmessung, und eine elektromagnetische Abstandsmessung, z.B. eine Radarabstandsmessung oder eine Infrarotlichtabstandsmessung (LIDAR), auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien. Denn einmal werden die Ausbreitung und die Laufzeit von Schallwellen, einmal die Ausbreitung und die Laufzeit von elektromagnetischen Wellen für eine Messung ausgenutzt. Sollte ein Messverfahren hierbei beeinträchtigt sein, so trifft diese Beeinträchtigung das andere Messverfahren im Allgemeinen nicht. Liegt z.B. eine elektromagnetische Störung vor, so muss hierdurch die Ausbreitung von Schallwellen nicht beeinträchtigt sein. Sind umgekehrt z.B. Ultraschallsensoren verschmutzt, so kann eine derartige Verschmutzung, wenn sie überhaupt auch vor einem Radarsensor auftritt, die Ausbreitung der Radarstrahlen nicht oder nur unwesentlich behindern. Im Gegensatz zu einem reinen Selbsttest ist durch die Überwachung des zweiten Messsystems durch das erste Messsystem, das nach einem anderen Messverfahren arbeitet, eine hohe Sicherheit der gemessenen Ergebnisse gewährleistet. Praktisch störungsfrei kann somit eine zuverlässige Aussage über die Funktion eines Messsystems im Fahrzeug gegeben werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den Nebenansprüchen aufgeführten Abstandsmessvorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Funktionsprüfung einer Abstandsmessung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, das erste Messsystem als ein Messsystem mit einer langen Reichweite und das zweite Messsystem als ein
Messsystem mit einer kurzen Reichweite und einer möglichst breiten Winkelabdeckung auszuführen. Während das langreichweitige Messsystem auch einen weit entfernten Bereich auf der Straße vor dem Fahrzeug abdecken kann, dient das Messsystem mit der breiten Winkelabdeckung insbesondere dazu, möglichst die gesamte Fahrzeugumgebung, zumindest in einem Bereich vor dem Fahrzeug oder hinter dem Fahrzeug in
Fahrtrichtung, vollständig abzudecken, so dass in Fahrtrichtung möglichst kein toter Winkel existiert. Befindet sich ein Hindernis unmittelbar vor dem Fahrzeug in einem Abstand, der von den beiden Messsystemen überwacht werden kann, so sind beide Systeme in der Lage, das Hindernis zu erfassen. Damit existiert ein gemeinsamer Überdeckungsbereich beider Systeme im Nahbereich. In einem derartigen Fall kann eine gegenseitige Funktionsprüfung der Systeme erfolgen. Insbesondere kann das kurzreichweitige System überprüft werden, wenn das langreichweitige System ein Hindernis in der näheren Umgebung des Fahrzeugs innerhalb der Reichweite des kurzreichweitigen Systems erfasst. Denn wenn ein solches Hindernis existiert und von dem langreichweitigen System, so muss auch das kurzreichweitige System dieses
Hindernis im Nahbereich erfassen können. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, das kurzreichweitige System als eine Ultraschallabstandsmessvorrichtung und das langreichweitige System als eine Radarabstandsmessvorrichtung oder Infrarotabstandsmessvorrichtung auszuführen.
Ferner ist es vorteilhaft, die Funktionsprüfung möglichst kurz vor einem Anfahren des Fahrzeugs durchzuführen, um sicher zu stellen, dass beide Systeme beim Anfahren funktionsfähig sind. Somit werden Hindernisse wie z.B. Fußgänger sicher durch eine Abstandsmessvorrichtung erfasst und der Fahrer kann vor einem solchen Hindernis gewarnt werden. Liegt insbesondere ein langreichweitiges Messsystem-vor, so ist dieses - A -
Messsystem primär darauf ausgerichtet, Hindernisse in größerer Entfernung von z.B. 10 bis 200 m zu detektieren. Im Nahbereich z. B. zwischen Im und 10m ist eine Entfernungsmessung ebenfalls möglich, jedoch kann durch eine gegebenenfalls kleinere Winkelabdeckung nicht der gesamte Bereich vor dem Fahrzeug erfasst werden. Befindet sich ein Hindernis in diesem Nahbereich vor dem Fahrzeug, so wird dieses Hindernis möglicherweise nicht durch das langreichweitige Messsystem erfasst. Jedoch kann das kurzreichweitige Messsystem dieses Hindernis erfassen. Eine solche Warnung kann das kurzreichweitige Messsystem jedoch nur dann mit hoher Sicherheit ausgeben, wenn seine Funktion geprüft worden ist. Hat sich z.B. während der Fahrt Schnee oder Schneematsch an den Sensoren des kurzreichweitigen Messsystems aufgetragen, so kann die Messung gestört sein, insbesondere, wenn für die Messung Schallsignale verwendet werden. Das Hindernis vor dem Fahrzeug würde dann weder durch das langreichweitige, noch durch das kurzreichweitige System gesehen. Steht jedoch ein Hindernis vor dem Fahrzeug innerhalb eines Abstandes, der sowohl für das langreichweitige, als auch für das kurzreichweitige System eine Hindernisdetektion zulässt, so müssen beide Messsysteme das Hindernis erfassen. Eine Funktionsprüfung erfolgt vorteilhaft dann dadurch, dass für den Fall, dass das langreichweitige Messsystem das Hindernis detektiert, auch mit dem kurzreichweitigen Messsystem versucht wird, den Abstand zu dem Hindernis zu messen. Erfasst in diesem Fall auch das kurzreichweitige Messsystem das Hindernis, so ist die Funktion des kurzreichweitigen Messsystems sichergestellt. Erfasst es das Hindernis nicht, so kann vor dem Anfahren eine Hindernisüberwachung im Bereich vor dem Fahrzeug nicht sicher erfolgen. Eine besonders sichere Funktionsüberprüfung des kurzreichweitigen Systems kann vorteilhaft dann erfolgen, wenn das langreichweitige System ein vor ihm anhaltendes Hindernis erkannt hat, da systembedingt bei bewegten Objekten die Hinderniserkennung besonders sicher ist.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Überwachungsmessung möglichst kurz vor dem Wiederanfahren des Fahrzeugs erfolgt. Ein Anfahrwunsch kann z.B. durch ein Einlegen des Gangs, die Wahl einer Fahrstufe, ein Lösen der Bremsen oder eine Berührung des Gaspedals detektiert werden. Damit wird sichergestellt, dass bei dem nachfolgenden
Anfahren des Fahrzeugs eine Überwachung des Fahrraumes vor dem Fahrzeug funktioniert und der Fahrer gegebenenfalls vor einem Hindernis gewarnt werden kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, eine entsprechende Messung bei einem Fahrzeug vorzusehen, das nach einem Anhaltevorgang automatisch dann wieder anfährt, wenn auch das vor ihm fahrende Fahrzeug wieder startet. Denn bei einem stehenden Fahrzeug können z.B. Fußgänger die Gelegenheit zu einem Überqueren der Straße nutzen und sich in dem Zeitraum zwischen dem vorderen Fahrzeug und dem Fahrzeug selbst befinden, wenn das vordere Fahrzeug losfahrt. Erfolgt nun keine sichere Hinderniserfassung, so könnte das hintere Fahrzeug starten und den Fußgänger gefährden, der sich zwischen dem losfahrendem Fahrzeug und dem folgenden Fahrzeug befindet. Erfolgt aber eine sichere Hinderniserkennung, kann diese Gefahr ausgeschlossen werden.
Zeichnung
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Aufsicht auf ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen
Abstandsmessvorrichtung und ein vor dem Fahrzeug fahrendes Fahrzeug, Figur 2 ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf zur Funktionsprüfung einer
Abstandsmessung und zur Verwendung einer erfindungsgemäßen
Abstandsmessvorrichtung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Erfindung kann für beliebige Abstandsmessvorrichtungen verwendet werden, die wenigstens zwei Messsysteme aufweisen, die jeweils mit unterschiedlichen Messverfahren arbeiten. Hierbei soll die Funktionsweise der Messsysteme physikalisch unterschiedlich sein. Ein Messsystem kann z.B. eine Ultraschallabstandsmessung sein. Ein anderes Messsystem kann eine Infrarotsystem sein, dass aus zwei oder mehr weitwinkligen Sensoren bestehet. Es können auch eine Video- Abstandsmessung mit einer Kameraauswertung, eine Lidar-Abstandsmessung, eine Radar-Abstandsmessung oder eine Schall-Abstandsmessung als unterschiedliche Messverfahren verwendet werden. Vorteilhaft ist es z.B., wenn in einer Abstandsmessvorrichtung eines Fahrzeugs wenigstens eine Ultraschallabstandsmessung und eine Radarabstandsmessung integriert sind. Daher wird die vorliegende Erfindung im Folgenden am Beispiel einer derartigen Abstandsmessvorrichtung erläutert.
In der Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einer erfindungsgemäßen Abstandsmessvorrichtung dargestellt. Die Abstandsmessvorrichtung weist an einer Fahrzeugvorderseite 2 vier Ultraschallsensoren 3 auf, die über einen Datenbus 4 mit einer Auswerteeinheit 5 im Fahrzeug verbunden sind. Die Ultraschallsensoren 3 werden von der Auswerteeinheit 5 angesteuert und strahlen in den Bereich vor dem Fahrzeug Ultraschallwellen ab. Diese Ultraschallwellen werden von Hindernissen in einem Detektionsbereich 6 der Sensoren reflektiert. Der Detektionsbereich 6 ist gestrichelt in der Figur 1 eingetragen. Er ergibt sich aus einer Überlagerung der einzelnen Schallkeulen, die von den jeweiligen Sensoren ausgestrahlt werden. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Ultraschallsensoren eine Reichweite von etwa 6 m und decken einen nahezu halbkreisförmigen Bereich vor dem Fahrzeug ab. Damit können auch Ziele erfasst werden, die sich nicht unmittelbar im Fahrweg des Fahrzeugs befinden, sich aber in den Fahrweg hineinbewegen könnten. In anderen Ausführungsformen können auch mehr oder weniger Sensoren eingesetzt werden. Auch die Reichweite der Sensoren kann variieren.
Die Auswerteeinheit 5 ist ferner mit einem Radarsensor 7 verbunden, der ein Radarsignal in einem Signalkegel vorzugsweise in einem Öffnungswinkel 8 von etwa 7° bis 15° abstrahlt. Der Signalkegel 14 ermöglicht es, Hindernisse im Bereich des Signalkegels 14 bis zu einer Entfernung von etwa 80 m zu erfassen. Gegebenenfalls können auch andere Reichweiten und Erfassungswinkel realisiert werden. Die Auswerteeinheit 5 verarbeitet die von den Ultraschallsensoren 3 und dem Radarsensor 7 empfangenen Abstandsdaten zu Hindernissen in der Fahrzeugumgebung. In einer in der Figur 1 nicht gezeigten Ausführungsform kann für die Auswertung der Daten von den Ultraschallsensoren 3 und von dem Radarsensor 7 jeweils auch eine eigene Auswerteeinheit vorgesehen sein. Die Auswerteeinheit 5 ist in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Ausgabeeinheit 9 verbunden, die den Fahrer auf Hindernisse in seinem Fahrweg bzw. in der
Fahrzeugumgebung hinweist. Warnungen können akustisch und/oder optisch über geeignete Ausgabemittel an den Fahrer ausgegeben werden. Ferner ist die Auswerteeinheit 5 in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Triebstrangsteuereinheit 10 verbunden. Über die Triebstrangsteuereinheit 10 kann das Fahrzeug durch einen automatischen Bremseingriff verzögert, aber auch durch eine automatische Beschleunigung nach Vorgabe durch die Auswerteeinheit 5 in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch beschleunigt werden.
In einer ersten Funktionsweise dient der Radarsensor 7 in Zusammenwirken mit der Auswerteeinheit 5 und der Triebstrangssteuereinheit 10 dazu, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 an eine Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs anzupassen. Hierzu wird der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug gemessen. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 wird dabei so geregelt, dass nach einer in der Auswerteeinheit 5 vorgegebenen Abstandsvorschrift ein entsprechend vorgegebener Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug eingestellt wird. Um diesen Abstand zu halten, wird das Fahrzeug entweder automatisch beschleunigt oder automatisch abgebremst.
Die Ultraschallsensoren 3 dienen insbesondere dazu, bei einem Einparken in eine Parklücke die Fahrzeugumgebung zu überwachen und den Fahrer vor einem
Zusammenstoß mit einem Hindernis zu warnen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Fahrzeug vor einem drohenden Zusammenstoß mit einem Hindernis auch automatisch gebremst werden. Da bei einem Einparkvorgang oftmals auch rückwärts gefahren werden muss, sind zudem Ultraschallsensoren 11 an einer Fahrzeugrückseite 12 angeordnet, die bei einer Rückwärtsfahrt aktiviert werden, um den rückwärtigen
Fahrraum zu überwachen.
Bei der in der Figur 1 gezeigten Situation hat ein vor dem Fahrzeug 1 fahrendes Fahrzeug 13 angehalten, z.B. bei einer Annäherung an eine Kreuzung, in Folge einer roten Ampel oder aufgrund einer Verkehrsstockung. Der Signalkegel 14 des Radarsensors 7 trifft auf die Fahrzeugrückseite 15 des weiteren Fahrzeugs 13 und wird von dort reflektiert, wie es durch den Doppelpfeil 16 angedeutet ist. Bleibt das weitere Fahrzeug 13 nun stehen, so hält in einer bevorzugten Ausführungsform auch das dahinter befindliche Fahrzeug 1 automatisch an und hält hierbei einen vorgegebenen Mindestabstand ein. Ein typischer Abstand zwischen dem Fahrzeug 1 und einem weiteren, vorausfahrenden Fahrzeug beträgt zwischen 2,5 und 4 m. Ist kein automatisches Anhalten vorgesehen, hält der Fahrer das Fahrzeug 1 in einem vergleichbaren Abstand selbsttätig an.
Da nun beide Fahrzeuge 1 und 13 in einem recht kurzen Abstand voneinander stehen, befindet sich das weitere Fahrzeug 13 auch in dem Detektionsbereich 6 der
Ultraschallsensoren 3. Ein Stehen des Fahrzeugs 1 wird hierbei z.B. über Raddrehzahlsensoren ermittelt. Wird festgestellt, dass das Fahrzeug 1 steht und meldet der Radarsensor, dass das weitere Fahrzeug 13 unterhalb eines vorgegebenen Abstands von z.B. 6 m vor dem Fahrzeug 1 steht, so wird ein Funktionstest für die Ultraschallsensoren 3 gestartet. Bei dem Funktionstest wird hierbei geprüft, ob die Ultraschallsensoren 3 das weitere Fahrzeug 13 ebenfalls detektieren.
Wird das weitere Fahrzeug von den Ultraschallsensoren 3 erfasst, dann wird die Funktionsprüfung positiv abgeschlossen und ein Funktionieren der Ultraschallsensoren 3 wird festgestellt. Neben dem Radarsensor 7 wird nun auch das Messsystem bestehend aus den Ultraschallsensoren 3 für weitere Messungen aktiviert. Diese können nun über Direktechomessungen und/oder über Kreuzechomessungen den Detektionsbereich 6 überwachen. Fährt nun das weitere Fahrzeug 13 wieder los, so wird eine Vergrößerung des Abstands zu dem vorderen weiteren Fahrzeug 13 von dem Radarsensor 7 erfasst.
Bevor das Fahrzeug 1 insbesondere automatisch beschleunigt wird, überprüfen die Ultraschallsensoren 3, ob in dem Detektionsbereich 6 ein weiteres Hindernis erfasst wird. Ein solches Hindernis könnte z.B. ein Fahrrad oder ein Fußgänger 18 sein, der sich in dem Zeitraum, in dem die Fahrzeuge 1, 13 gestanden haben, in den Bereich zwischen den Fahrzeugen 1, 13 bewegt hat. Wird ein Hindernis in dem Detektionsbereich 6 detektiert, so wird ein Anfahren, insbesondere ein automatisches Anfahren verhindert. Wird kein Hindernis in dem Detektionsbereich 6 erfasst, so fährt das Fahrzeug automatisch an, um dem vorausfahrenden Fahrzeug in einem geeigneten Abstand zu folgen. In einer weiteren Ausführungsform, erfolgt ein Anfahren auch dann, wenn ein Hindernis im Detektionsbereich 6 erfasst wird, sich dieses Hindernis aber nicht in einem Fahrweg des
Fahrzeugs 1 vor dem Fahrzeug 1 befindet. Bei Erreichen einer Mindestgeschwindigkeit von z.B. 20 km/h werden die Ultraschallsensoren 3 deaktiviert, während der Radarsensor 7 zum Verfolgen der Bewegung des vorausfahrenden, weiteren Fahrzeugs 13 aktiviert bleibt.
Durch den Funktionstest kann sichergestellt werden, dass sich Hindernisse 18, die sich in den Detektionsbereich 6 der Ultraschallsensoren hineinbewegen, auch sicher erfasst werden. Für den Fall, dass das weitere Fahrzeug, das von dem Radarsensor erfasst wurde, von den Ultraschallsensoren 3 bei dem Funktionstest der Ultraschallsensoren 3 jedoch nicht erfasst wird, wird die Funktionsprüfung negativ abgeschlossen. Es unterbleibt daraufhin ein Automatisches Anfahren in jedem Fall. Bevorzugt wird hierzu eine optische, akustische oder haptische Warnung oder eine Kombination dieser Warnungen an den Fahrer ausgegeben. In der Figur 2 ist ein Ablauf des erfϊndungsgemäßen Verfahrens zur Funktionsprüfung bei einer erfindungsgemäßen Verwendung der Abstandsmessvorrichtung dargestellt. Hat das Fahrzeug 1 hinter einem weiteren Fahrzeug 13 angehalten, so wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Funktionsprüfung mit einem Initialisierungsschritt 20 eingeleitet. In einem anschließenden Messschritt 21 messen die Ultraschallsensoren den Abstand zu
Hindernissen vor dem Fahrzeug 1. In einem weiter anschließenden ersten Prüfschritt 22 wird geprüft, ob die Ultraschallsensoren 3 das vor dem Fahrzeug 1 stehende weitere Fahrzeug 13 erfassen. Ist dies nicht der Fall, so ist das Ultraschall-Messsystem nicht bereit, eine Überwachung des Bereichs vor dem Fahrzeug durchzuführen. Eine entsprechende Fehlermeldung wird in einem Ausgabeschritt 27 über die Ausgabeeinheit 9 an den Fahrer ausgegeben. Ein späteres, möglicherweise automatisches Anfahren unterbleibt. Wird dagegen das weitere, vor dem Fahrzeug 1 stehende weitere Fahrzeug 13 erfasst, so wird in einem Feststellungsschritt 23 ein Funktionieren der Ultraschallsensoren 3 festgestellt. In einem anschließenden Messschritt 24 überwachen die Ultraschallsensoren in ihrem Detektionsbereich 6 den Bereich vor dem Fahrzeug, bevorzugt zusammen mit dem Radarsensor 7. In einem zweiten Prüfschritt 25 wird überprüft, ob sich in dem Bereich vor dem Fahrzeug noch ein Hindernis befindet. Ist dies der Fall, so wird zu dem Messschritt 24 zurückverzweigt und die Messung wird wiederholt. Wird kein Hindernis mehr erfasst, so wird zu einem Beschleunigungsschritt 26 verzweigt, in dem das Fahrzeug wieder beschleunigt wird, um einen vorgegebenen
Abstand zu dem vorausfahrenden, weiteren Fahrzeug 13 einzuregeln.
In einer weiteren Ausführungsform kann statt des automatischen Beschleunigungsschrittes 26 die Beschleunigung auch von dem Fahrer ausgelöst werden, z.B. durch eine Betätigung eines Bedienelements am Lenkrad oder durch einen kurzen
Druck auf das Gaspedal. In einer ersten Ausführungsform kann für den Fall, dass sich noch ein Hindernis zwischen dem Fahrzeug und dem weiteren, vorausfahrenden Fahrzeug befindet, eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Beschleunigung, auch wenn sie durch den Fahrer eingeleitet wird, verhindert werden, so lang sich noch ein Objekt im Fahrschlauch des Fahrzeugs 1 befindet.
In einer weiteren Ausgestaltung wird bei dem Funktionstest nicht nur überprüft, ob die Ultraschallsensoren 3 das Hindernis erfassen, sondern auch die von den Ultraschallsensoren 3 empfangenen Signale werden ausgewertet. In einer ersten Ausführungsform wird der von den Ultraschallsensoren 3 gemessene Abstand mit dem von dem Radarsensor 7 gemessenen Abstand verglichen. Eine Funktion der Ultraschallsensoren 3 wird nur dann festgestellt, wenn der von den Ultraschallsensoren 3 gemessene Abstand in einem vorgegebenen Intervall um den von dem Radarsensor 7 gemessenen Abstand liegt. Ist dies nicht der Fall wird ebenfalls eine Fehlfunktion der
Ultraschallsensoren 3 festgestellt. In einer weiteren Ausführungsform kann alternativ oder ergänzend auch die Amplitude des von den Ultraschallsensoren 3 empfangenen, reflektierten Signals ausgewertet werden. Liegt die Amplitude unter einem vorgegeben Wert, könnte die Empfindlichkeit der Ultraschallsensoren 3 beeinträchtigt sein. Auch in diesem Fall wird eine Fehlfunktion der Ultraschallsensoren 3 festgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Funktionsprüfung zumindest für alle nach vorne gerichtete Sensoren, zumindest in einem mittleren Bereich der Fahrzeugfront des Fahrzeugs 1, durchgeführt. Eine Funktion der Ultraschallsensoren 3 wird nur dann festgestellt, wenn alle nach vorne gerichteten Ultraschallsensoren ein von dem weiteren
Fahrzeug 13 reflektiertes Ultraschallsignal bei dem Funktionstest erfassen. Kann wenigstens einer der Ultraschallsensoren das Signal nicht erfassen, so wird gemäß der weiteren Ausgestaltung eine Fehlfunktion festgestellt, auch wenn das Fahrzeug von einem oder mehreren anderen Sensoren erfasst wird.

Claims

Ansprüche
1. Abstandsmessvorrichtung zur Messung eines Abstandes eines Fahrzeugs zu einem Hindernis in der Fahrzeugumgebung, mit einem ersten Messsystem, das nach einem ersten Messverfahren arbeitet, und mit einem zweiten Messsystem, das nach einem zweiten Messverfahren arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktionsprüfung des zweiten Messsystems (3) mittels des ersten Messsystem (7) derart erfolgt, dass eine Funktion des zweiten Messsystems (3) dann festgestellt wird, wenn ein mit dem ersten Messsystem (7) erfasstes Hindernis (13) auch von dem zweiten Messsystem (3) erfasst wird.
2. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messsystem (7) ein Messsystem mit einer langen Reichweite ist und dass das zweite Messsystem (3) ein Messsystem mit einer kurzen Reichweite und einer breiten Winkelabdeckung ist.
3. Abstandsmessvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messsystem (7) eine Abstandsmessung unter Verwendung elektromagnetischer Signale ist und dass das zweite Messsystem (3) eine Abstandsmessung unter Verwendung von Schallsignalen ist.
4. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Signale Radarsignale sind und dass die Schallsignale Ultraschallsignale sind.
5. Verfahren zur Funktionsprüfung einer Abstandsmessung zu Hindernissen in der Umgebung eines Fahrzeugs, wobei ein Hindernis in der Fahrzeugumgebung mit einem ersten und einem zweiten Messsystem erfasst wird, wobei das erste und das zweite Messsystem den Abstand zu dem Hindernis mit unterschiedlichen Messverfahren bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktionsprüfung des zweiten
Messsystems mittels des ersten Messsystems derart erfolgt, dass ein Funktionieren des zweiten Messsystems dann festgestellt wird, wenn ein mit dem ersten Messsystem erfasstes Hindernis auch von dem zweiten Messsystem erfasst wird.
6. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsprüfung bei oder vor einem Anfahren des Fahrzeugs erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messsystem mit einer Radarmessung Hindernisse in einem begrenzten Winkelbereich vor dem Fahrzeug erfasst und dass das zweite Messsystem Hindernisse innerhalb eines vorgegebenen Abstands in einem gesamten Winkelbereich vor dem Fahrzeug erfasst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionieren des zweiten Messsystems dann festgestellt wird, wenn der von dem zweiten Messsystem gemessene Abstand mit dem von dem ersten Messsystem gemessenen Abstand übereinstimmt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung dann durchgeführt wird, wenn ein Anfahren des Fahrzeugs bevorsteht.
10. Verwendung einer Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4 für eine Vorrichtung zur Steuerung eines automatischen Anfahrens des Fahrzeugs, wobei ein automatisches Anfahren erst dann erfolgt, wenn eine Funktionsprüfung des zweiten Messsystems erfolgt ist und von dem ersten und dem zweitem Messsystem kein Hindernis vor dem Fahrzeug innerhalb eines vorgegebenen Abstands erfasst wird.
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