WO2007057069A1 - System zur erfassung von objekten in der umgebung eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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WO2007057069A1
WO2007057069A1 PCT/EP2006/009209 EP2006009209W WO2007057069A1 WO 2007057069 A1 WO2007057069 A1 WO 2007057069A1 EP 2006009209 W EP2006009209 W EP 2006009209W WO 2007057069 A1 WO2007057069 A1 WO 2007057069A1
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WO
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sensors
motor vehicle
distance
sensor
plane
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/009209
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen NIES
Thomas Schuler
Peter Horvath
Original Assignee
Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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Publication date
Application filed by Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh filed Critical Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
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    • G01S2015/939—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details vertical stacking of sensors, e.g. to enable obstacle height determination

Definitions

  • the invention relates to a system and a method for detecting objects in the vicinity of a motor vehicle.
  • the invention relates to a system having a plurality of sensors and to an evaluation unit coupled to the sensors, it being possible for the system to determine the distance between a sensor and a detected object.
  • Such systems are known, for example, as parking aid systems. These have a plurality of sensors, which are usually arranged on the motor vehicle front and / or on the vehicle rear. The sensors emit signals that are reflected at objects to be detected, whereupon the reflected signals can be received and evaluated. It is known to monitor each sensor for falling below a minimum distance to a detected object. If a minimum distance is exceeded, a warning signal is issued to indicate to the driver of the motor vehicle that he is approaching the detected object.
  • the object of the present invention is to provide a system for detecting objects in the vicinity of a motor vehicle, with which an accurate detection of an object can take place, without requiring a large number of sensors for this purpose.
  • the evaluation unit is designed to determine the distance between a first sensor and the object and the distance between a second sensor and the object and to determine the position of the object relative to the motor vehicle depending on the specific distances ,
  • At least two sensors are arranged spanned in a plane formed by two of the axes of a coordinate system of motor vehicle longitudinal axis, motor vehicle transverse axis and motor vehicle vertical axis coordinate system.
  • This coordinate system is understood as a reference system to indicate the position of an object relative to the motor vehicle.
  • the origin of this coordinate system may coincide with one of the sensors. This need not be the case, but the origin can also be offset from all sensors, the position of the sensors can then be specified by corresponding coordinates in the coordinate system. If the two sensors are arranged in a plane spanned by two of the said axes, the position of an object to be detected can be calculated in a particularly simple manner.
  • the plane can be spanned for example by the motor vehicle transverse axis and the motor vehicle vertical axis.
  • the sensors can be arranged in a plane assigned to the rear of the vehicle. It is advantageous if the sensors are positioned differently within the plane with respect to at least one axis. This means that the sensors are offset from each other as seen along an axis. This offset can provide a reference base for calculating the position of the object to be detected. With an offset of the sensors with respect to an axis, the position of an object in a plane perpendicular to the plane described can be determined.
  • the spatial position of the object to be detected can even be determined.
  • a development of the invention provides that at least one further sensor is provided, whose detection range for detecting objects on the footprint of the motor vehicle is inclined relative to the aforementioned plane by an angle of less than 90 °. With the aid of this sensor, it is possible to check the floor area of the vehicle more accurately for objects to be detected. With the help of the known due to the installation position of the other sensor Installation angle can be determined taking into account the detected by this further sensor distance, the height of an object which is located on the footprint of the motor vehicle.
  • the determination of the position of the object relative to the motor vehicle can take place by suitable mathematical methods (for example vector calculation or matrix calculation).
  • suitable mathematical methods for example vector calculation or matrix calculation.
  • the determination of the position of the object with regard to the position within a plane can also be made using the formula
  • Di is equal to the distance between the sensors (6, 8) parallel to a first axis of the plane defined by two axes of the coordinate system.
  • the distance between a first sensor and the object is di
  • the distance between a second sensor and the object is d 2 .
  • D2 being equal to the distance between the sensors parallel to the second axis of the o.g. Level is.
  • a particularly advantageous development of the invention provides that coordinates are stored in the evaluation unit, which determine a hazardous space assigned to the motor vehicle.
  • Each hazardous area can be staked out, for example, by coordinates that form the respective corner points of the hazardous area.
  • the hazard space can be cubic or cuboid, for example, but it can also have any other arbitrary shape, wherein, if necessary, the number of boundary points must be increased accordingly.
  • the determination of the hazardous area makes it possible to create a basis for a comparison of the position of the detected object with the hazardous area, for example to give corresponding warning signals to the driver.
  • coordinates are stored in the evaluation unit, which determine an observation space assigned to the motor vehicle.
  • This observation space can surround the hazard space in at least one direction, so that a further basis for a comparison with the position of the detected object is created.
  • different warning signals or warning signals of different intensity can be assigned to the observation area and the danger area.
  • the coordinates of the hazardous area and / or the observation space are taking into account driving conditions of the motor vehicle, in particular the direction of travel and / or the
  • Travel speed and / or the steering angle can be specified.
  • a vehicle moving rapidly backwards for example, that the danger area is greater in the vehicle longitudinal direction (x-axis) than during slow driving.
  • the steering angle can also be taken into account so that the hazard space and / or the observation space can be adjusted in their angle relative to the motor vehicle.
  • the evaluation unit advantageously comprises a comparator which compares the coordinates corresponding to the position of the detected object with the coordinates of the hazardous area and / or observation area. In this way, a simple "greater”, “equal” or “smaller” query for one or more coordinates can be performed in order to determine the relative position of the object and the hazard space and / or the observation space.
  • the evaluation unit and / or the comparator is coupled to an output unit for outputting a warning signal.
  • This output unit can transmit a warning signal to the driver in an optical and / or acoustic manner-optionally with different intensities-if a comparison of the position of the detected object and the hazard space and / or the observation space reveals that the detected object is in one of the said spaces is located.
  • the sensors can be arranged in the rear region of the motor vehicle.
  • objects can be detected in a rear region of the motor vehicle and their position can be determined.
  • the sensors are integrated in taillight units of the motor vehicle.
  • the tail light units are usually protected against water and dirt, so that even sensitive sensors can be arranged in this area.
  • the sensors are designed as infrared sensors, the sensors can be shielded from the cover glasses or plates of the taillight units and thus completely protected from the weather.
  • a development of the invention provides that the sensors are associated with light-conducting, light-reflecting and / or refractive means. In this way, the path of the infrared rays can be influenced and adapted to the respective installation situation.
  • the sensors are associated with infrared filters. This makes it possible for the sensors to remain invisible to a viewer.
  • An embodiment of the invention provides that the sensors are coupled to the evaluation unit via a sensor network.
  • a network standard vehicle standards such as CAN or LIN can be used.
  • the evaluation unit is coupled to a data bus system of the motor vehicle.
  • This bus system can, for example, work according to the CAN standard or the Flexray standard.
  • the integration of the evaluation unit in such a data bus system has the advantage that a communication of different evaluation units of different systems of the motor vehicle is possible.
  • the invention also relates to various methods for detecting objects in the vicinity of a motor vehicle.
  • Figure 1 is a side view of a motor vehicle with an associated coordinate system
  • Figure 2 is a plan view of the motor vehicle shown in Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic view of the arrangement of sensors on the motor vehicle
  • Figure 4 is a sectional plan view of the installation situation of a sensor of the system for detecting objects in the vicinity of the motor vehicle;
  • FIGS 7 and 8 associated with the motor vehicle hazardous areas and observation rooms.
  • FIG. 9 shows a side view of the motor vehicle according to FIG. 1 upon detection of a ground-level obstacle.
  • a motor vehicle is generally designated by the reference numeral 2.
  • This motor vehicle is assigned a coordinate system whose x-axis corresponds to the longitudinal axis, whose y-axis corresponds to the transverse axis and whose z-axis corresponds to the vertical axis of the motor vehicle 2.
  • the vehicle 2 has two sensors 6 and 8 arranged at the rear of the vehicle and offset from one another. These sensors 6 and 8 are designed as infrared sensors. They are connected via a sensor network 10 to an evaluation unit 12. The evaluation unit 12 is in turn connected to a data bus system 14 of the motor vehicle 2 in connection.
  • the sensors 6 and 8 are arranged in a plane spanned by the y-axis and the z-axis of the coordinate system 4. In this case, the sensor 6 and the sensor 8 in the direction of the y-axis offset by the amount Di to each other (see also Figure 5).
  • the sensors 6 and 8 are offset in the direction of the z-axis by the dimension D 2 (see also Figure 6).
  • the sensors 6 and 8 are integrated in tail lamp units 16 (see FIG. 1).
  • the integration of the sensor 6 is shown in more detail in FIG.
  • the unit 16 has a housing 18 which is covered by means of a cover 20. In an opening of the cover 20 projects the sensor 6, which is provided at its signal exit end with a filter 22.
  • the sensor 6 is electrically contacted via an interface 24, which is in communication with the sensor network 10.
  • FIG. 5 shows how the position of an object 26 relative to the motor vehicle 2 can be determined within the XY plane.
  • the distance Di between the sensor 6 and 8 is known due to the installation situation of the sensors.
  • the sensors 6 and 8 each emit signals which are reflected by the object 26. Over the duration of the signal, the respective distances between the sensors 6 and 8 and the object 26 can be determined with the aid of the evaluation unit 12.
  • the distance between the sensor 6 and the object 26 is denoted di and the distance between the sensor 8 and the object 26 is d 2 .
  • the dimension denoted by Pi in FIG. 5 can be calculated. This calculation can be made, for example, using the formula
  • the measure Pi determined in this way can be assigned to ay coordinate of the coordinate system 4.
  • the measure denoted by Xi in FIG. 5 may be calculated, for example using the values for d2 and pi and using the Pythagorean theorem.
  • the position of the object 26 in the XY plane can be determined.
  • the position of the object 26 in the z direction can be done in a similar way.
  • the distances di and d2 of the sensors 6 and 8 to the object 26 can be determined by measurement.
  • the distance D2 between the sensors 6 and 8 (see also FIG. 3) is known on the basis of the installation situation of the sensors 6 and 8.
  • the dimension designated by P2 in FIG. 6 can be determined, for example, by means of the formula
  • the measure Z can in turn be determined by applying the Pythagorean theorem with knowledge of the values di and P2. In the manner described, it is possible to assign spatial coordinates (x, y, z) to the object 26. Thus, there is accurate information about the relative position of the object 26 to the motor vehicle 2.
  • FIG. 7 shows how the motor vehicle 2 can be assigned a hazardous area 28.
  • the extent of the hazard space 28 in the XY plane is indicated by the in FIG. 7 selected top view visible.
  • the vertices limiting the risk area 28 can be assigned a z-value in a plane perpendicular to the drawing.
  • the hazard space 28 is surrounded by an observation space 30, which is also defined by corresponding corner points.
  • the risk area 28 is the area in which a collision with objects 26 located in the danger area can take place when the motor vehicle 2 is moving in the direction indicated by 32.
  • the observation space 30 may be included in a comparison of the coordinates of an object 26 with the spaces 28 and 30. In this way, the safety when maneuvering the motor vehicle 2 can be further increased.
  • the orientation of the hazardous area 28 can be adjusted as a function of the steering angle.
  • the observation space 30 can also change or remain unchanged compared with the straight reverse travel illustrated in FIG.
  • a corresponding warning signal can be output.
  • FIG. 9 shows how the accuracy of the system according to the invention can be improved in a rear, near-ground region.
  • the motor vehicle 2 has a further sensor 36 on the rear side, which is spaced by the dimension H from the footprint 38 of the motor vehicle 2.
  • the sensor 36 emits infrared signals, inclined at an angle ⁇ to the YZ plane. By evaluation These signals can be a distance d 3 to determine a ground-level object 40.
  • the measure (Hh) can be determined by the relationship
  • the measure h can be determined in a simple manner:
  • a comparison of the dimension h with the ground clearance of the vehicle 2 makes it possible to decide whether the evaluation unit 12 should issue a warning signal or whether the object 40 is low enough so that the vehicle 2 can travel over it.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Erfassung von Objekten (26) in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs (2) , mit einer Mehrzahl von Sensoren (6, 8) und mit einer mit den Sensoren (6, 8) gekoppelten Auswerteeinheit, wobei mit dem System der Abstand zwischen einem Sensor (6, 8) und einem erfassten Objekt (26) ermittelbar ist, wobei die Auswerteeinheit (12) ausgebildet ist, den Abstand (d<SUB>1</SUB>) zwischen einem ersten Sensor (6) und dem Objekt (26) sowie den Abstand (d<SUB>2</SUB>) zwischen einem zweiten Sensor (8) und dem Objekt (26) zu bestimmen und in Abhängigkeit der bestimmten Abstände (d<SUB>1</SUB>, d<SUB>2</SUB>) die Position (P) des Objekts (26) relativ zu dem Kraftfahrzeug (2) zu ermitteln.

Description

Titel: System zur Erfassung von Objekten in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs
Besehreibung
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Erfassung von Objekten in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft insbesondere ein System mit einer Mehrzahl von Sensoren und mit einer mit den Sensoren gekoppelten Auswerteeinheit, wobei mit dem System der Abstand zwischen einem Sensor und einem erfassten Objekt ermittelbar ist.
Solche Systeme sind beispielsweise als Parkhilfesysteme bekannt. Diese weisen eine Vielzahl von Sensoren auf, die üblicherweise an der Kraftfahrzeugfront und/oder an dem Kraftfahrzeugheck angeordnet sind. Die Sensoren senden Signale aus, die an zu erfassenden Objekten reflektiert werden, woraufhin die reflektierten Signale empfangen und ausgewertet werden können. Es ist bekannt, jeden Sensor im Hinblick auf Unterschreitung eines Mindestabstands zu einem erfassten Objekt zu überwachen. Wird ein Mindestabstand unterschritten, wird ein Warnsignal ausgegeben, um dem Fahrer des Kraftfahrzeugs anzuzeigen, dass er sich dem erfassten Objekt nähert.
Mit den beschriebenen Systemen gestaltet sich das Einparken insbesondere von unübersichtlichen Kraftfahrzeugen wesentlich komfortabler und sicherer als bei Verzicht auf solche Systeme .
Es besteht jedoch Bedarf, die Genauigkeit der bekannten Systeme zu verbessern. Hierfür ist es möglich, die Anzahl der Sensoren zu erhöhen. So umfassen einfache Einparksysteme beispielsweise zwei Sensoren pro Fahrzeugende und aufwändigere Einparksysteme beispielsweise vier Sensoren pro Fahrzeugende .
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein System zur Erfassung von Objekten in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mit der eine genaue Erfassung eines Objekts erfolgen kann, ohne dass hierfür eine hohe Anzahl von Sensoren benötigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, den Abstand zwischen einem ersten Sensor und dem Objekt sowie den Abstand zwischen einem zweiten Sensor und dem Objekt zu bestimmen und in Abhängigkeit der bestimmten Abstände die Position des Objekts relativ zu dem Kraftfahrzeug zu ermitteln.
Im Unterschied zum Stand der Technik wird also nicht nur für jeden Sensor überwacht, ob ein vorgegebener Mindestabstand unterschritten wird, sondern die Informationen die auf Grund der Ermittlung der Abstände der Sensoren zu dem Objekt vorliegen, werden so ausgewertet, dass die Position des Objekts relativ zu dem Kraftfahrzeug ermittelt werden kann. Dabei lässt sich die Position des Objekts in ebenen Koordinaten oder sogar in Raumkoordinaten angeben, wie dies im Folgenden detaillierter beschrieben ist.
Es wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, dass mindestens zwei Sensoren in einer von zwei der Achsen eines Koordinatensystems aus Kraftfahrzeuglängsachse, Kraftfahrzeugquerachse und Kraftfahrzeughochachse gebildeten Koordinatensystems aufgespannten Ebene angeordnet sind. Dieses Koordinatensystem versteht sich als Bezugssystem, um die Position eines Objekts relativ zu dem Kraftfahrzeug angeben zu können. Der Ursprung dieses Koordinatensystems kann beispielsweise mit einem der Sensoren zusammenfallen. Dies muss aber nicht der Fall sein, vielmehr kann der Ursprung auch gegenüber sämtlichen Sensoren versetzt sein, wobei die Position der Sensoren sich dann durch entsprechende Koordinaten in dem Koordinatensystem angeben lässt. Wenn die zwei Sensoren in einer von zwei der genannten Achsen aufgespannten Ebene angeordnet sind, lässt sich die Position eines zu erfassenden Objekts in besonders einfacher Weise berechnen .
Die Ebene kann beispielsweise durch die Kraftfahrzeugquerachse und die Kraftfahrzeughochachse aufgespannt sein. So können die Sensoren beispielsweise in einer dem Fahrzeugheck zugeordneten Ebene angeordnet sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren innerhalb der Ebene bezüglich zumindest einer Achse unterschiedlich positioniert sind. Dies bedeutet, dass die Sensoren entlang einer Achse gesehen zueinander versetzt sind. Durch diesen Versatz kann eine Bezugsbasis für die Berechnung der Position des zu erfassenden Objekts geschaffen werden. Bei einem Versatz der Sensoren bezüglich einer Achse lässt sich die Position eines Objekts in einer zur beschriebenen Ebene senkrechten Ebene ermitteln.
Wenn die Sensoren innerhalb der Ebene bezüglich beider Achse unterschiedlich positioniert sind, dass heißt in Richtung beider Achsen gesehen zueinander versetzt sind, lässt sich sogar die Raumposition des zu erfassenden Objekts ermitteln.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens ein weiterer Sensor vorgesehen ist, dessen Erfassungsbereich zur Erfassung von Objekten auf der Aufstandsfläche des Kraftfahrzeugs gegenüber der vorgenannten Ebene um einen Winkel von kleiner 90° geneigt ist. Mit Hilfe dieses Sensors ist es möglich, den Bodenbereich des Fahrzeugs genauer auf zu erfassende Objekte hin zu überprüfen. Mit Hilfe des auf Grund der Einbauposition des weiteren Sensors bekannten Einbauwinkels lässt sich unter Berücksichtigung des durch diesen weiteren Sensor erfassten Abstands die Höhe eines Objekts das sich auf der Aufstandsfläche des Kraftfahrzeugs befindet, ermitteln.
Die Bestimmung der Position des Objekts relativ zu dem Kraftfahrzeug kann durch geeignete mathematische Verfahren (beispielsweise Vektorrechnung oder Matrizenrechnung) erfolgen. Die Bestimmung der Position des Objektes im Hinblick auf die Lage innerhalb einer Ebene kann auch mit Hilfe der Formel
Figure imgf000006_0001
erfolgen, wobei Di gleich dem Abstand zwischen den Sensoren (6, 8) parallel zu einer ersten Achse der von zwei Achsen des Koordinatensystems aufgespannten Ebene ist. Der Abstand zwischen einem ersten Sensor und dem Objekt beträgt di, der Abstand zwischen einem zweiten Sensor und dem Objekt beträgt d2.
erfolgen .
Wenn die Position des Objekts auch dreidimensional erfasst werden soll, kann dies mit Hilfe der Formel
Figure imgf000006_0002
erfolgen, wobei D2 gleich dem Abstand zwischen den Sensoren parallel zu der zweiten Achse der o.g. Ebene ist.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Auswerteeinheit Koordinaten abgelegt sind, die einen dem Kraftfahrzeug zugeordneten Gefährdungsraum bestimmen. Jeder Gefährdungsraum kann beispielsweise durch Koordinaten abgesteckt werden, die die jeweiligen Eckpunkte des Gefährdungsraums bilden. Der Gefährdungsraum kann beispielsweise kubisch oder quaderförmig sein, er kann aber auch jede andere beliebige Form haben, wobei gegebenenfalls die Anzahl der Begrenzungspunkte entsprechend erhöht werden muss. Die Bestimmung des Gefährdungsraums ermöglicht es, eine Basis für einen Vergleich der Position des erfassten Objekts mit dem Gefährdungsraum zu schaffen, beispielsweise um dem Fahrer entsprechende Warnsignale zu geben.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn in der Auswerteeinheit Koordinaten abgelegt sind, die einen dem Kraftfahrzeug zugeordneten Beobachtungsraum bestimmen. Dieser Beobachtungsraum kann den Gefährdungsraum in mindestens einer Richtung umgeben, so dass eine weitere Basis für einen Vergleich mit der Position des erfassten Objekts geschaffen wird. Dabei können dem Beobachtungsraum und dem Gefährdungsraum verschiedene Warnsignale oder Warnsignale unterschiedliche Intensität zugeordnet werden.
In besonders bevorzugter Weise sind die Koordinaten des Gefährdungsraums und/oder des Beobachtungsraums unter Berücksichtigung von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Fahrtrichtung und/oder der
Fahrtgeschwindigkeit und/oder des Lenkwinkels vorgebbar. So ist es möglich, auf ein sich beispielsweise rasch rückwärts bewegendes Fahrzeug darauf zu schließen, dass der Gefährdungsraum in Fahrzeuglängsrichtung (x-Achse) gesehen größer ist, als bei langsamer Fahrt. In entsprechender Weise kann auch der Lenkwinkel berücksichtigt werden, so dass der Gefährdungsraum und/oder der Beobachtungsraum in ihrem Winkel relativ zum Kraftfahrzeug angepasst werden können. In vorteilhafter Weise umfasst die Auswerteeinheit einen Komparator der die der Position des erfassten Objekts entsprechenden Koordinaten mit den Koordinaten des Gefährdungsraums und/oder Beobachtungsraums vergleicht. Auf diese Weise kann eine einfache "größer"-, "gleich"- oder "kleiner"-Abfrage für eine oder mehrere Koordinaten durchgeführt werden, um die Relativposition von Objekt und Gefährdungsraum und/oder Beobachtungsraum ermitteln zu können .
In vorteilhafter Weise ist dabei die Auswerteeinheit und/oder der Komparator mit einer Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines Warnsignals gekoppelt. Diese Ausgabeeinheit kann dem Fahrer in optischer und/oder akustischer Weise - optional mit verschiedenen Intensitäten - ein Warnsignal übermitteln, wenn ein Vergleich der Position des erfassten Objekts und des Gefährdungsraums und/oder des Beobachtungsraums ergibt, dass sich das erfasste Objekt in einem der genannten Räume befindet .
Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die Sensoren im Heckbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Hierdurch können in einem rückwärtigen Bereich des Kraftfahrzeugs Objekte erfasst und deren Position ermittelt werden.
In vorteilhafter Weise sind dabei die Sensoren in Heckleuchteneinheiten des Kraftfahrzeugs integriert. Die Heckleuchteneinheiten sind üblicherweise wasser- und schmutzgeschützt, so dass sich in diesem Bereich auch empfindliche Sensoren anordnen lassen. Wenn die Sensoren als Infrarotsensoren ausgebildet sind, können die Sensoren von den Abdeckgläsern oder -Scheiben der Heckleuchteneinheiten abgeschirmt und somit vollständig vor Witterungseinflüssen geschützt werden. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass den Sensoren lichtleitende, lichtreflektierende und/oder lichtbrechende Mittel zugeordnet sind. Auf diese Weise kann der Weg der Infrarotstrahlen beeinflusst und der jeweiligen Einbausituation angepasst werden. Insbesondere ist vorteilhaft, wenn den Sensoren Infrarot-Filter zugeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, dass die Sensoren für einen Betrachter unsichtbar bleiben.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Sensoren über einen Sensornetzwerk mit der Auswerteeinheit gekoppelt sind. In einem solchen Netzwerk können fahrzeugübliche Standards, beispielsweise CAN oder LIN eingesetzt werden.
In entsprechender Weise ist es vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit mit einem Datenbussystem des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Dieses Bussystem kann beispielsweise nach dem CAN-Standard oder dem Flexray-Standard arbeiten. Die Integration der Auswerteeinheit in ein solches Datenbussystem hat den Vorteil, dass eine Kommunikation verschiedener Auswerteeinheiten von verschiedenen Systemen des Kraftfahrzeugs möglich ist.
Die Erfindung betrifft auch verschiedene Verfahren zur Erfassung von Objekten in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung gezeigten sowie in den Ansprüchen sowie in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem zugeordneten Koordinatensystem;
Figur 2 eine Draufsicht des in Figur 1 dargestellten Kraftfahrzeugs ;
Figur 3 eine schematische Ansicht der Anordnung von Sensoren an dem Kraftfahrzeug;
Figur 4 eine geschnittene Draufsicht der Einbausituation eines Sensors des Systems zur Erfassung von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs;
Figuren 5 und 6 die Ermittlung der Position eines Objekts in einem rückwärtigen Bereich des Kraftfahrzeugs;
Figuren 7 und 8 dem Kraftfahrzeug zugeordnete Gefährdungsräume und Beobachtungsräume; und
Figur 9 eine Seitenansicht des Kraftfahrzeugs gemäß Figur 1 bei Erfassung eines bodennahen Hindernisses.
In Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Diesem Kraftfahrzeug ist ein Koordinatensystem zugeordnet, dessen x-Achse der Längsachse, dessen y-Achse der Querachse und dessen z-Achse der Hochachse des Kraftfahrzeugs 2 entspricht.
Das Fahrzeug 2 weist gemäß Figur 2 zwei am Fahrzeugheck angeordnete, zueinander versetzte Sensoren 6 und 8 auf. Diese Sensoren 6 und 8 sind als Infrarot-Sensoren ausgebildet. Sie sind über ein Sensor-Netzwerk 10 mit einer Auswerteeinheit 12 verbunden. Die Auswerteeinheit 12 steht wiederum mit einem Datenbussystem 14 des Kraftfahrzeugs 2 in Verbindung. Mit weiterem Bezug auf Figur 3 sind die Sensoren 6 und 8 in einer von der y-Achse und der z-Achse des Koordinatensystems 4 aufgespannten Ebene angeordnet . Dabei sind der Sensor 6 und der Sensor 8 in Richtung der y-Achse um das Maß Di zueinander versetzt (vergleiche auch Figur 5) . Die Sensoren 6 und 8 sind in Richtung der z-Achse um das Maß D2 versetzt (vergleiche auch Figur 6) .
Die Sensoren 6 und 8 sind in Heckleuchteneinheiten 16 integriert (vergleiche Figur 1). Die Integration des Sensors 6 ist in Figur 4 näher dargestellt. Die Einheit 16 weist ein Gehäuse 18 auf, das mit Hilfe einer Abdeckscheibe 20 abgedeckt ist. In eine Öffnung der Abdeckscheibe 20 ragt der Sensor 6, der an seinem Signalaustrittsende mit einem Filter 22 versehen ist. Der Sensor 6 ist über eine Schnittstelle 24, die mit dem Sensor-Netzwerk 10 in Verbindung steht, elektrisch kontaktiert.
In Figur 5 ist dargestellt, wie die Position eines Objekts 26 relativ zum Kraftfahrzeug 2 innerhalb der XY-Ebene ermittelt werden kann. Der Abstand Di zwischen dem Sensor 6 und 8 ist aufgrund der Einbausituation der Sensoren bekannt. Die Sensoren 6 und 8 senden jeweils Signale aus, die vom Objekt 26 reflektiert werden. Über die Laufzeit des Signals können mit Hilfe der Auswerteeinheit 12 die jeweiligen Abstände zwischen den Sensoren 6 und 8 und dem Objekt 26 ermittelt werden. Der Abstand zwischen dem Sensor 6 und dem Objekt 26 ist mit di und der Abstand zwischen dem Sensor 8 und dem Objekt 26 mit d2 bezeichnet. Mit Hilfe der genannten Größen di, d2 und Di kann das in Figur 5 mit Pi bezeichnete Maß berechnet werden. Diese Berechnung kann beispielsweise mit Hilfe der Formel
Figure imgf000012_0001
erfolgen. Das solchermaßen ermittelte Maß Pi kann einer y- Koordinate des Koordinatensystems 4 zugeordnet werden. Um eine Information zur x-Koordinate des Objekts 26 zu erhalten, kann beispielsweise das in Figur 5 mit Xi bezeichnete Maß berechnet werden, beispielsweise unter Zuhilfenahme der Werte für d2 und Pi und durch Anwendung des Satz des Pythagoras .
Auf diese Weise kann die Position des Objekts 26 in der XY- Ebene ermittelt werden. Die Position des Objekts 26 in z- Richtung kann auf ähnliche Weise erfolgen. Die Abstände di und d2 der Sensoren 6 und 8 zum Objekt 26 können durch Messung ermittelt werden. Der Abstand D2 zwischen den Sensoren 6 und 8 (vergleiche auch Figur 3) ist auf Grund der Einbausituation der Sensoren 6 und 8 bekannt. Das in Figur 6 mit P2 bezeichnete Maß kann beispielsweise mit Hilfe der Formel
Figure imgf000012_0002
erfolgen. Das Maß Z kann wiederum durch Anwendung des Satz des Pythagoras in Kenntnis der Werte di und P2 ermittelt werden. Auf die beschriebene Weise ist es möglich, dem Objekt 26 Raumkoordinaten (x, y, z) zuzuordnen. Somit liegt eine genaue Information zur Relativlage des Objekts 26 zum Kraftfahrzeug 2 vor.
In Figur 7 ist dargestellt, wie dem Kraftfahrzeug 2 ein Gefährdungsraum 28 zugeordnet werden kann. Die Ausdehnung des Gefährdungsraums 28 in XY-Ebene ist durch die in Figur 7 gewählte Draufsicht sichtbar. Den den Gefährdungsraum 28 begrenzenden Eckpunkten kann in einer Ebene senkrecht zur Zeichnung ein z-Wert zugeordnet werden.
Der Gefährdungsraum 28 ist umgeben von einem Beobachtungsraum 30, der ebenfalls durch entsprechende Eckpunkte definiert ist. Der Gefährdungsraum 28 ist derjenige Bereich, in dem bei Bewegung des Kraftfahrzeugs 2 in mit 32 angedeuteter Richtung eine Kollision mit in dem Gefährdungsraum befindlichen Objekten 26 stattfinden kann. Der Beobachtungsraum 30 kann in einen Vergleich der Koordinaten eines Objekts 26 mit den Räumen 28 und 30 einbezogen werden. Auf diese Weise kann die Sicherheit beim Rangieren des Kraftfahrzeugs 2 weiter erhöht werden .
Wie aus Figur 8 ersichtlich ist, kann bei Bewegung des Kraftfahrzeugs 2 in einer beispielhaft mit 34 bezeichneten Richtung die Orientierung des Gefährdungsraums 28 in Abhängigkeit des Lenkwinkels angepasst werden. Dabei kann sich auch der Beobachtungsraum 30 mit verändern oder gegenüber der in Figur 7 dargestellten geraden Rückwärtsfahrt auch unverändert bleiben.
Wenn ein Vergleich der Koordinaten eines Objekts 26 mit den Koordinaten, die den Gefährdungsraum 28 oder den Beobachtungsraum 30 begrenzen, ergibt, dass sich ein Objekt 26 innerhalb zumindest einer dieser Räume befindet, kann ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben werden.
In Figur 9 ist dargestellt, wie die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Systems in einem rückwärtigen, bodennahen Bereich verbessert werden kann. Das Kraftfahrzeug 2 weist hierfür heckseitig einen weiteren Sensor 36 auf, der um das Maß H von der Aufstandsfläche 38 des Kraftfahrzeugs 2 beabstandet ist. Der Sensor 36 strahlt, um einen Winkel α zur YZ-Ebene geneigt, Infrarotsignale aus. Durch Auswertung dieser Signale lässt sich ein Abstand d3 zu einem bodennahen Objekt 40 ermitteln. Das Maß (H-h) lässt sich durch die Beziehung
H-h = d3 *. cos (α)
ermitteln. Hierdurch lässt sich in einfacher Weise das Maß h bestimmen :
h = H - (H-h)
Ein Vergleich des Maßes h mit der Bodenfreiheit des Fahrzeugs 2 ermöglicht es, zu entscheiden, ob die Auswerteeinheit 12 ein Warnsignal ausgeben sollte, oder ob das Objekt 40 niedrig genug ist, so dass das Fahrzeug 2 über dieses hinweg fahren kann .

Claims

Patentansprüche
1. System zur Erfassung von Objekten (26) in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs (2) , mit einer Mehrzahl von Sensoren (6, 8) und mit einer mit den Sensoren (6, 8) gekoppelten Auswerteeinheit, wobei mit dem System der Abstand zwischen einem Sensor (6, 8) und einem erfassten Objekt (26) ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) ausgebildet ist, den Abstand (di) zwischen einem ersten Sensor (6) und dem Objekt (26) sowie den Abstand (d∑) zwischen einem zweiten Sensor (8) und dem Objekt (26) zu bestimmen und in Abhängigkeit der bestimmten Abstände (di, d2) die Position (P) des Objekts (26) relativ zu dem Kraftfahrzeug (2) zu ermitteln.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Sensoren (6, 8) in einer von zwei der Achsen eines Koordinatensystems aus
Kraftfahrzeuglängsachse (x) , Kraftfahrzeugquerachse (y) und Kraftfahrzeughochachse (z) gebildeten Koordinatensystems aufgespannten Ebene angeordnet sind.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene (YZ) durch die Kraftfahrzeugquerachse (4) und die Kraftfahrzeughochachse (7) aufgespannt ist.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (6, 8) innerhalb der Ebene (YZ) bezüglich zumindest einer Achse (4) unterschiedlich positioniert sind.
5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (6, 8) innerhalb der Ebene (YZ) bezüglich beider Achsen (y, z) unterschiedlich positioniert sind.
6. System nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Sensor (36) vorgesehen ist, dessen Erfassungsbereich zur Erfassung von Objekten (40) auf der Aufstandsfläche (38) des Kraftfahrzeugs (2) gegenüber der Ebene (YZ) um einen Winkel (α) von < 90° geneigt ist.
7. System nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Position (P) des Objekts mit Hilfe der Formel
P] erfolgt, wobei Dl gleich dem
Figure imgf000016_0001
Abstand zwischen den Sensoren (6, 8) parallel zu einer ersten Achse (Y) der Ebene (YZ) ist.
System nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Position (P) des Objekts mit Hilfe der Formel
P2 erfolgt, wobei D2 gleich dem
Figure imgf000016_0002
Abstand zwischen den Sensoren (6,
8) parallel zu der zweiten Achse (z) der Ebene (YZ) ist.
9. System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (12) Koordinaten abgelegt sind, die einen dem Kraftfahrzeug zugeordneten Gefährdungsraum (28) bestimmen.
10. System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (12) Koordinaten abgelegt sind, die einen dem Kraftfahrzeug zugeordneten Beobachtungsraum (30) bestimmen.
11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Koordinaten des Gefährdungsraums (28) und/oder des Beobachtungsraums (30) unter Berücksichtigung von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs (2), insbesondere der Fahrtrichtung (32, 34) und/oder der Fahrtgeschwindigkeit und/oder des Lenkwinkels vorgebbar sind.
12. System nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) einen Komparator aufweist, das die der Position des erfassten Objekts (26) entsprechenden Koordinaten mit den Koordinaten des Gefährdungsraums (28) und/oder Beobachtungsraums (30) vergleicht.
13. System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) und/oder der Komparator mit einer Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines Warnsignals gekoppelt ist.
14. System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (6, 8) im Heckbereich des Kraftfahrzeugs (2) angeordnet sind.
15. System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (6, 8) in Heckleuchteneinheiten (16) des Kraftfahrzeugs (2) integriert sind.
16. System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (6, 8) als Infrarot-Sensoren ausgebildet sind.
17. System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Sensoren (6, 8) lichtleitende, lichtreflektierende und/oder lichtbrechende Mittel zugeordnet sind.
18. System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Sensoren (6, 8) Filter (22), insbesondere Infrarot-Filter zugeordnet sind.
19. System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (6, 8) über ein Sensor-Netzwerk (10) mit der Auswerteeinheit (12) gekoppelt sind.
20. System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) mit einem Datenbussystem (14) des Kraftfahrzeugs (2) gekoppelt ist.
21. Verfahren zur Erfassung von Objekten (26) in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs (2), insbesondere unter Verwendung eines Systems nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit einer Mehrzahl von Sensoren (6, 8) und mit einer mit den Sensoren (6, 8) gekoppelten Auswerteeinheit der Abstand zwischen einem Sensor (6, 8) und einem erfassten Objekt (26) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (dl) zwischen einem ersten Sensor (6) und dem Objekt (26) sowie der Abstand (d2) zwischen einem zweiten Sensor (8) und dem Objekt (26) bestimmt wird und dass in Abhängigkeit der bestimmten Abstände (dl, d2 ) die Position (P) des Objekts (26) relativ zu dem Kraftfahrzeug (2) ermittelt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Position (P) des Objekts (26) mit Hilfe der Formel
bestimmt wird, wobei Dl gleich dem
Figure imgf000018_0001
Abstand zwischen den Sensoren (6, 8) parallel zu einer ersten Achse (y) der Ebene (YZ) ist.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Position (P) des Objekts (26)
mit Hilfe der Formel P9 bestimmt
Figure imgf000019_0001
wird, wobei D2 gleich dem Abstand zwischen den Sensoren (6, 8) parallel zu der zweiten Achse (z) der Ebene (YZ) ist.
24. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die der Position des erfassten Objekts (26) entsprechenden Koordinaten mit Koordinaten verglichen werden, die einem dem Kraftfahrzeug (2) zugeordneten Gefährdungsraum (28) und/oder Beobachtungsraum (30) entsprechen.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Warnsignal erzeugt wird, wenn der Vergleich ergibt, dass sich das erfasste Objekt (26) in dem Gefährdungsraum (28) und/oder Beobachtungsraum (30) befindet .
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des Warnsignals variabel ist.
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