WO2004067308A1 - Device and method for monitoring the surroundings of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

The invention relates to measures which help to increase the reliability of systems for monitoring the surroundings of a motor vehicle. The invention also relates to a device for monitoring the surroundings of a motor vehicle (1; 2) which can specifically be used in a driver assistance system and which is equipped with at least two sensors (4, 5; 4, 6) for detecting objects and their position relative to the vehicle. These two sensors (4, 5; 4, 6) function according to different physical principles of measurement. Also, the detection ranges (40, 50; 40, 60) of the two sensors (4, 5; 4, 6) overlap at least partially. The sensors can be a radar sensor and a video sensor.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen der Umgebung eines Kfzs Device and method for monitoring the surroundings of a motor vehicle
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen der Umgebung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im Rahmen eines Fahrerassistenzsystems, und ein Verfahren zum Überwachen der Umgebung eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a device for monitoring the surroundings of a motor vehicle, in particular in the context of a driver assistance system, and a method for monitoring the surroundings of a motor vehicle with the aid of such a device.
Zum frühzeitigen Erkennen von Gefahrensituationen und zum Vermeiden von Kollisionen werden in der Praxis Warnsysteme eingesetzt, mit denen Objekte in der Fahrzeugumgebung automatisch detektiert werden können und auch deren Ent- fernung und Geschwindigkeit relativ zum detektierenden Fahrzeug automatisch bestimmt werden können. Auf der Basis dieser Informationen werden dann ebenfalls automatisch situationsbezogene Warnmeldungen für den Fahrer ausgegeben. So sind beispielsweise Tote-Winkel-Detektions(TWD)-Systeme bekannt, mit denen Objekte im toten Winkel eines Fahrzeugs automatisch erfasst werden, die der Fahrer ohne entsprechende Warnmeldung nur durch seitliches Drehen des Kopfes wahrnehmen könnte. Derartige TWD-Systeme sind insbesondere dann von Nutzen, wenn ein anderes Fahrzeug mit geringer Differenzgeschwindigkeit überholt und dabei länger als einen Augenblick in den toten Winkel rechts oder links des eigenen Fahrzeugs eintaucht. Dadurch kann die Unfallgefahr durch Übersehen anderer Fahrzeuge beispielsweise beim Spurwechsel auf mehrspurigen Schnellstraßen verringert werden.For early detection of dangerous situations and to avoid collisions, warning systems are used in practice, with which objects in the vehicle environment can be automatically detected and their distance and speed relative to the detecting vehicle can also be determined automatically. Based on this information, situation-related warning messages for the driver are then also automatically issued. For example, blind spot detection (TWD) systems are known, with which objects in the blind spot of a vehicle are automatically detected, which the driver could only perceive by turning his head sideways without a corresponding warning message. Such TWD systems are particularly useful when another vehicle overtakes with a low differential speed and plunges into the blind spot to the right or left of one's own vehicle for more than a moment. This can reduce the risk of accidents by overlooking other vehicles, for example when changing lanes on multi-lane expressways.
Die bekannten Warnsysteme umfassen in der Regel einen oder mehrere Radarsensoren. Anhand des Verlaufs der Messwerte wird das Vorhandensein von Ob- jekten im Überwachungsbereich geschätzt. Eine zuverlässige Klassifizierung des detektierten Objekts ist damit allerdings nicht möglich, so dass das Warnsystem nicht unterscheiden kann, ob es sich bei dem Objekt um einen Pkw, einen Lkw, einen Fahrradfahrer, einen Fußgänger oder beispielsweise eine Leitplanke handelt. Bei den bekannten TWD-Systemen kommt hinzu, dass sehr kurze Fahr- zeuge, wie z.B. Motorradfahrer, die längere Zeit mit gleicher Geschwindigkeit neben dem eigenen Fahrzeug herfahren oder seitlich einscheren, nicht zuverlässig detektiert werden können. Auch die vollständige Abdeckung des Tote-Winkel-Bereichs mit Hilfe von Radarsensoren erweist sich als problematisch. Außerdem können widrige Umweltbedingungen die Verfügbarkeit einschränken, beispiels- weise wenn die Radarsensoren mit Schneematsch oder feuchtem Schmutz bedeckt sind.The known warning systems generally include one or more radar sensors. The presence of objects in the monitoring area is estimated on the basis of the course of the measured values. A reliable classification of the However, a detected object is not possible, so that the warning system cannot distinguish whether the object is a car, a truck, a cyclist, a pedestrian or, for example, a guardrail. In the known TWD systems, there is also the fact that very short vehicles, such as motorcyclists, who drive alongside their own vehicle at the same speed for a longer period of time or who can cut in laterally, cannot be reliably detected. The complete coverage of the blind spot area with the help of radar sensors also proves to be problematic. Adverse environmental conditions can also limit availability, for example if the radar sensors are covered with slush or damp dirt.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Mit der vorliegenden Erfindung werden Maßnahmen vorgeschlagen, mit denen sich die Zuverlässigkeit von Systemen zur Überwachung der Fahrzeugumgebung steigern lässt.The present invention proposes measures with which the reliability of systems for monitoring the vehicle environment can be increased.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Überwachen der Umgebung eines Kraftfahrzeugs ist mit mindestens zwei Sensoren zum Erfassen von Objekten und deren Position in Bezug auf das Fahrzeug ausgestattet. Diese beiden Sensoren arbeiten nach unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien. Außerdem sind die beiden Sensoren so am Fahrzeug angeordnet, dass sich die Erfassungsbereiche der beiden Sensoren zumindest teilweise überlappen.The device according to the invention for monitoring the surroundings of a motor vehicle is equipped with at least two sensors for detecting objects and their position in relation to the vehicle. These two sensors work according to different physical measurement principles. In addition, the two sensors are arranged on the vehicle such that the detection areas of the two sensors overlap at least partially.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass sich durch Kombination mehrerer Sensoren, deren räumliche Erfassungsbereiche sich überlappen, eine Redundanz der Messergebnisse und damit eine größere Detektionssicherheit erzielen lässt. Durch die gemeinsame Auswertung der Messdaten unterschiedlicher Sensoren kann die Auflösung und Zuverlässigkeit der Detektion im Überlappungsbereich verbessert werden, so dass auch kleinere Objekte, wie z.B. Fahrradfahrer oder Motorradfahrer, detektiert werden können. Entsprechend der Anzahl der Sensoren erhöht sich auch die Verfügbarkeit bzw. Ausfallsicherheit des Systems. Der Ausfall eines Sen- sors oder die vorübergehende „Blindheit" eines Sensors führt nicht zum Totalausfall des Systems. Dieser Effekt kann noch dadurch verstärkt werden, dass Sensoren miteinander kombiniert werden, bei denen sich Umwelteinflüsse, wie Lichtverhältnisse und Witterung, unterschiedlich auf die Detektionsleistung der einzelnen Sensoren auswirken.According to the invention, it has been recognized that by combining a plurality of sensors whose spatial detection areas overlap, redundancy of the measurement results and thus greater detection reliability can be achieved. By jointly evaluating the measurement data from different sensors, the resolution and reliability of the detection in the overlap area can be improved, so that even smaller objects, such as cyclists or motorcyclists, can be detected. Depending on the number of sensors, the availability or reliability of the system also increases. The failure of a broadcast sensor or the temporary "blindness" of a sensor does not lead to a total failure of the system. This effect can be intensified by combining sensors with which environmental influences such as lighting conditions and weather have different effects on the detection performance of the individual sensors.
Die Ausfallsicherheit des Systems kann außerdem noch dadurch erhöht werden, dass die beiden Sensoren an unterschiedlichen Einbauorten am Kraftfahrzeug positioniert sind. Durch diese Maßnahme lässt sich die Wahrscheinlichkeit für einen gleichzeitigen Ausfall beider Sensoren, beispielsweise durch widrige Umwelteinflüsse oder Beschädigungen, einfach verringern.The reliability of the system can also be increased by positioning the two sensors at different installation locations on the motor vehicle. This measure simply reduces the probability of a simultaneous failure of both sensors, for example due to adverse environmental influences or damage.
Zeichnungendrawings
Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung zweier Ausfüh- rungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen verwiesen.As already discussed above, there are various ways of advantageously designing and developing the teaching of the present invention. For this, reference is made on the one hand to the claims subordinate to claim 1 and on the other hand to the following description of two exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings.
Fig. 1 zeigt eine Verkehrssituation mit einem ersten Fahrzeug, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen des toten Winkels ausgestattet ist, und1 shows a traffic situation with a first vehicle, which is equipped with a device for monitoring the blind spot, and
Fig. 2 zeigt eine vergleichbare Verkehrssituation mit einem zweiten Fahrzeug, das ebenfalls mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen des toten Winkels ausgestattet ist.Fig. 2 shows a comparable traffic situation with a second vehicle, which is also equipped with a device according to the invention for monitoring the blind spot.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Die beiden in den Figuren 1 und 2 dargestellten Fahrzeuge 1 und 2 sind jeweils mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum automatischen Überwachen des toten Winkels, einem sogenannten Tote-Winkel-Detektions(TWD)-System, ausgestattet. Das TWD-System ist Teil eines Fahrerassistenzsystems und erzeugt Warnmeldungen für den Fahrer, wenn ein Objekt im Bereich des toten Winkels detektiert worden ist. Dazu umfasst das TWD-System in beiden hier beschriebe- nen Ausführungsbeispielen zwei Radarsensoren 3 und 4, die seitlich, auf der Fahrerseite des Fahrzeugs 1 bzw. 2 im vorderen und im hinteren Endbereich angeordnet sind. Der im vorderen Endbereich angeordnete Radarsensor 3 ist nach vorne orientiert, was mit Hilfe des dazugehörigen Erfassungsbereichs 30 angedeutet ist, während der im hinteren Endbereich angeordnete Radarsensor 4 eher nach hinten orientiert ist, so dass ihm der Erfassungsbereich 40 zuzuordnen ist.The two vehicles 1 and 2 shown in FIGS. 1 and 2 are each equipped with an inventive device for automatic monitoring of the blind spot, a so-called blind spot detection (TWD) system. The TWD system is part of a driver assistance system and generates warning messages for the driver when an object in the blind spot area has been detected. For this purpose, the TWD system in the two exemplary embodiments described here comprises two radar sensors 3 and 4, which are arranged on the side, on the driver's side of the vehicle 1 and 2, in the front and rear end areas. The radar sensor 3 arranged in the front end area is oriented to the front, which is indicated by the associated detection area 30, while the radar sensor 4 arranged in the rear end area is oriented rather to the rear, so that the detection area 40 can be assigned to it.
Beide TWD-Systeme umfassen neben den Radarsensoren 3 und 4 jeweils einen Videosensor 5 bzw. 6. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Videosensor 5 im Rückspiegel auf der Fahrerseite beispielsweise hinter halb- durchlässigem Glas oder im Spiegelhalter angeordnet. Beide Varianten ermöglichen eine einfache Modulbauweise mit einem Anzeigeelement der TWD-Funktion im Innenteil des Außenspiegels. Im Unterschied dazu ist der Videosensor 6 bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel an dem im Innenraum positionierten Rückspiegel angeordnet, wo beispielsweise auch weitere Videosensoren zur Innenraumüberwachung angeordnet werden können. Die Videosensoren 5 und 6 sind jeweils so ausgerichtet, dass sich ihre Erfassungsbereiche 50 und 60 zumindest teilweise mit dem Erfassungsbereich 40 des nach hinten orientierten Radarsensors 4 überlappen.In addition to the radar sensors 3 and 4, both TWD systems each include a video sensor 5 or 6. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the video sensor 5 is arranged in the rear view mirror on the driver's side, for example behind semitransparent glass or in the mirror holder. Both variants enable a simple modular design with a display element of the TWD function in the inner part of the exterior mirror. In contrast to this, the video sensor 6 in the embodiment shown in FIG. 2 is arranged on the rear view mirror positioned in the interior, where, for example, further video sensors for interior monitoring can also be arranged. The video sensors 5 and 6 are each aligned such that their detection areas 50 and 60 overlap at least partially with the detection area 40 of the radar sensor 4 oriented to the rear.
Der Bereich des toten Winkels ist in beiden Figuren mit einer gestrichelten Linie umrissen und mit 70 bezeichnet. In diesem Tote-Winkel-Bereich 70 befindet sich ein Fahrzeug 10, das zum Überholen ansetzt. Die Erfassungsbereiche 40 und 50 des Radarsensors 4 und des Videosensors 5 (Fig. 1 ) bzw. die Erfassungsbereiche 40 und 60 des Radarsensors 4 und des Videosensors 6 (Fig. 2) decken jeweils den Bereich des toten Winkels 70 weitgehend ab, so dass das Fahrzeug 10 sicher detektiert wird. Der Erfassungsbereich eines Videosensors kann sich auch wesentlich weiter über den hier dargestellten Bereich des toten Winkels 70 erstrecken. In diesem Falle können mit Hilfe des Videosensors herannahende Fahrzeuge frühzeitig detektiert werden und entsprechende Warnmeldungen für den Fahrer abgesetzt werden, noch ehe das detektierte Fahrzeug im Bereich des toten Winkels verschwindet.The area of the blind spot is outlined in both figures with a dashed line and designated 70. In this blind spot area 70 there is a vehicle 10 which is about to overtake. The detection areas 40 and 50 of the radar sensor 4 and the video sensor 5 (FIG. 1) or the detection areas 40 and 60 of the radar sensor 4 and the video sensor 6 (FIG. 2) each largely cover the area of the blind spot 70, so that the Vehicle 10 is safely detected. The detection range of a video sensor can also extend significantly further over the area of the blind spot 70 shown here. In this case, approaching vehicles can be detected early with the help of the video sensor and corresponding warning messages for the Drivers are dropped off before the detected vehicle disappears in the blind spot area.
Die gemeinsame Auswertung der Messdaten des Radarsensors 4 und des Video- sensors 5 bzw. 6 ermöglicht eine Verbesserung der Auflösung und Zuverlässigkeit im Überlappungsbereich 80 der Erfassungsbereiche 40 und 50 bzw. 40 und 60, so dass auch kleinere Objekte, wie z.B. Fahrradfahrer oder Motorradfahrer, zuverlässig detektiert werden können. Außerdem wird durch die Redundanz der Sensordaten eine höhere Verfügbarkeit des Systems insgesamt erreicht, da der Ausfall eines Sensors - Radarsensor 4 oder Videosensor 5 bzw. 6 - nicht zum Totalausfall des Systems führt. Beispielsweise ist bei Dunkelheit oder schlechter Sicht durch Schneefall, Nebel, etc. nur die Detektionsleistung des Videosensors 5 bzw. 6 stark eingeschränkt, während diese Bedingungen auf die Detektionsleistung des Radarsensors 4 keinen Einfluss haben. Andererseits könnte der Radarsensor auf- grund seiner Anordnung durch Bedeckung mit Schneematsch oder feuchtem Schmutz vorübergehend blockiert sein, während das Sichtfeld des an anderer Position eingebauten Videosensors frei ist. Schließlich sei noch angemerkt, dass im Rahmen der Auswertung der vom Videosensor erfassten Daten auch eine zuverlässige Klassifizierung bzw. Erkennung von Objekten im Erfassungsbereich des Videosensors vorgenommen werden kann. The joint evaluation of the measurement data of the radar sensor 4 and the video sensor 5 or 6 enables an improvement in the resolution and reliability in the overlap area 80 of the detection areas 40 and 50 or 40 and 60, so that even smaller objects, such as e.g. Cyclists or motorcyclists can be reliably detected. In addition, the redundancy of the sensor data achieves a higher availability of the system as a whole, since the failure of one sensor - radar sensor 4 or video sensor 5 or 6 - does not lead to a total failure of the system. For example, in the dark or poor visibility due to snow, fog, etc., only the detection performance of the video sensor 5 or 6 is severely restricted, while these conditions have no influence on the detection performance of the radar sensor 4. On the other hand, due to its arrangement, the radar sensor could be temporarily blocked by being covered with slush or damp dirt, while the field of vision of the video sensor installed in another position is clear. Finally, it should also be noted that, as part of the evaluation of the data recorded by the video sensor, objects can also be reliably classified or recognized in the detection range of the video sensor.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Überwachen der Umgebung eines Kraftfahrzeugs (1; 2), insbesondere im Rahmen eines Fahrerassistenzsystems, mit mindestens zwei Sensoren (4, 5; 4, 6) zum Erfassen von Objekten und deren Position in Bezug auf das Fahrzeug, wobei die beiden Sensoren (4, 5; 4, 6) nach unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien arbeiten und sich die Erfassungsbereiche (40, 50; 40, 60) der beiden Sensoren (4, 5; 4, 6) zumindest teilweise überlappen.1. Device for monitoring the surroundings of a motor vehicle (1; 2), in particular in the context of a driver assistance system, with at least two sensors (4, 5; 4, 6) for detecting objects and their position in relation to the vehicle, the two Sensors (4, 5; 4, 6) work according to different physical measurement principles and the detection areas (40, 50; 40, 60) of the two sensors (4, 5; 4, 6) overlap at least partially.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensoren (4, 5; 4, 6) an unterschiedlichen Einbauorten am Kraftfahrzeug (1; 2) positioniert sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the two sensors (4, 5; 4, 6) are positioned at different installation locations on the motor vehicle (1; 2).
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit mindestens einem Ra- darsensor (4) und mindestens einem Videosensor (5; 6).3. Device according to one of claims 1 or 2 with at least one radar sensor (4) and at least one video sensor (5; 6).
4. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur automatischen Überwachung des toten Winkels bei einem Kraftfahrzeug.4. Use of a device according to one of claims 1 to 3 for automatic monitoring of the blind spot in a motor vehicle.
5. Verfahren zum Überwachen der Umgebung eines Kraftfahrzeugs (1 ; 2) mit Hilfe mindestens eines Radarsensors (4) und mindestens eines Videosensors (5; 6), dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Auswertung der vom Videosensor (5; 6) erfassten Daten eine Klassifizierung bzw. Erkennung von Objekten im Erfassungsbereich des Videosensors (5; 6) vorgenommen wird. 5. A method for monitoring the surroundings of a motor vehicle (1; 2) with the aid of at least one radar sensor (4) and at least one video sensor (5; 6), characterized in that as part of the evaluation of the data recorded by the video sensor (5; 6) A classification or detection of objects in the detection area of the video sensor (5; 6) is carried out.
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