WO2018228884A1 - System zur umfelderfassung in einem kraftfahrzeug - Google Patents

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Georg Schneider
Guido Kraus
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Lucas Automotive Gmbh
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    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/166—Anti-collision systems for active traffic, e.g. moving vehicles, pedestrians, bikes

Definitions

  • a system for detecting the surroundings in a motor vehicle is disclosed.
  • the ⁇ ses system is particularly applicable to improve the quality of the environment detection in motor vehicles with driver assistance systems ⁇ or comfort systems. Details are defined in the claims; also the description and the drawing contain relevant information on the system and the functioning as well as variants of the system.
  • Driver assistance systems perceive and evaluate the vehicle environment on the basis of signals from environmental sensors such as radar, lidar, video and / or ultrasound receivers. They support the driver in many driving situations and thereby increase driving comfort. They allow a stress-free and comfortable driving, parking and maneuvering of the motor vehicle.
  • an Adaptive Cruise Control (ACC) system helps the driver maintain the safety distance to the vehicle in front. While driving, the ACC maintains a driver-specified speed or can adjust it to changing traffic conditions by automatically accelerating, braking or accelerating. In some variants, the system can also automatically decelerate the motor vehicle to a standstill and automatically restart after being released by the driver.
  • ACC Adaptive Cruise Control
  • An environment monitoring system also detects critical distance situations by means of a radar / laser sensor and helps to shorten the stopping distance of the motor vehicle. In exceptional or dangerous situations, the system warns the driver visually, acoustically or haptically.
  • Another system is the automatic high beam operation.
  • the high-beam assistant is intended to extend the use of the high beam to those driving situations in which high beam is permitted and desired, in this way on the one hand to increase the time in which the high beam is turned on, and on the other hand, the high beam dimmed so as not to dazzle other road users.
  • a sensor-controlled automatic of the high-beam assistant includes as sensor a camera on the front of the vehicle interior mirror and an evaluation electronics, which controls the automatic switching on and off of the high beam.
  • the system detects their driving or main beam.
  • the high beam assistant detects the red tail light. Is the lighting sufficient, such. B. in localities, which is also recognized by the high beam assistant.
  • the high-beam assistant is designed so that road users in the area up to approx. 1000 m in front of the vehicle are recognized. The above examples of driver assistance or comfort systems are not exhaustive.
  • a control system for detecting the surroundings in a motor vehicle.
  • the motor vehicle has a passenger cell / driver's cab, which is arranged to be movable relative to the chassis of the motor vehicle.
  • At least one environmental sensor is arranged in the passenger cell / driver's cab in order to provide the driver assistance or comfort system with information about the vehicle environment and / or the traffic situation in which the driver's vehicle is located.
  • the passenger cell / driver's cab is associated with a motion / position sensor in order to provide the driver assistance or comfort system with movement / position information about the orientation of the passenger cell / driver's cab relative to the chassis / roadway of the motor vehicle.
  • the driver assistance or comfort system is set up to determine correction instructions for the surroundings sensor from the movement / location information and to modify a detection sector of the surroundings sensor based on the correction instructions.
  • detection sector of the environmental sensor should be understood here to mean the aperture cone of the camera or of the ultrasound or radar sensor, etc., ie of the environmental sensor. as well as the enlargement or reduction of the opening cone understood.
  • adjusting devices in the form of pitch, roll and / or rotary drives are provided for the surroundings sensor in the form of a radar, lidar, video and / or ultrasound receiver.
  • the detection sector of the surroundings sensor can be one or more Axes (vertical, longitudinal and transverse axes) are changed when, for example, due to road bumps, deceleration or acceleration movements of the vehicle and by these induced vibrations of the passenger cell / driver's cab relative to the driving the orientation of the person cell / driver's cab static or dynamically changed relative to the chassis of the vehicle or to the road.
  • the control devices of the environment sensor can be triggered in order to compensate for misalignments of the environmental sensor caused by pitching, turning or rolling movements which the person cell / driver's cab carries out.
  • the static / dynamic orientation of the person cell / driver's cab is determined by the motion / position sensor and calculated from this to what extent and in which direction the deviation of the orientation from a rest orientation is to be corrected. Based on these correction values - in the case of a video camera as environmental sensor - a movable lens element in the lens is controlled, which counteracts the deviation of the orientation.
  • a radar sensor as environment sensor phased array radar sensors can be used.
  • phased array radar sensors can be used.
  • arranged in a matrix transmitting elements are driven out of phase to achieve by bundling interference.
  • the transmission energy is amplified in the desired direction while the undesired directions are suppressed by interference.
  • the angle of the phase shift determines the angle of wave propagation.
  • the orientation of the radar sensor can be changed.
  • the motion / position sensor in the passenger cell / driver's cab is permanently installed, connected to the driver assistance or convenience system and provides this continuous motion / position information.
  • the motion / attitude sensor is part of a mobile device in the form of a mobile phone, smartphone or (notebook, laptop, tablet) mobile computer, fitness or health bracelet, activity tracker or the like. This mobile device is wireless or wireless wired to connect with the driver assistance or comfort system and provides this from the present in the mobile device motion / position sensor (s) the motion / position information.
  • the performance of the driver assistance or comfort system can be improved without significantly increasing the cost of this system.
  • This also allows high-performance driver assistance or convenience systems cost-effective in small cars realize. Special applications are thus feasible, which require certain signals.
  • a pitch angle correction of a camera is possible without having to install a corresponding sensor in the vehicle.
  • a camera for driver assistance or comfort systems is typically mounted in the spring-loaded cab.
  • the spring mounting of the driver's cab in heavy commercial vehicles has the disadvantage that the camera constantly experiences a spatial movement about the rest position due to external forces on the chassis of the commercial vehicle, which can not be calibrated. This is the case even on normal driving on a level road.
  • the most changing size for the camera is the pitch angle of the driver's cab. Especially with heavy braking, the pitch angle achieves values that deviate significantly from the value of the rest position, which leads to a significant deterioration of almost all data provided by the camera acquisition data.
  • the position / acceleration sensors which are anyway integrated in mobile devices such as mobile telephones etc., can be connected, for example, via a wireless interface (WLAN, Bluetooth®, infrared, or the like) or by wire to the driver assistance or comfort system of the vehicle.
  • the raw data of the sensors from the mobile device are forwarded to the position compensation of the camera the driver assistance or comfort system of the vehicle. Correction values are determined there in order to correct / compensate for the misorientation of the surroundings sensor caused by pitching, turning or rolling movements.
  • the now cost-effective availability of motion / position sensors also allows the installation of such sensors in the passenger cell / driver's cab, so that these benefits can also be achieved with dedicated sensors in the passenger cell / driver's cab.
  • a driving situation is shown schematically, in which a separate (power) vehicle 10 behind another vehicle 100 moves behind. Even driving situations in which the other vehicle 100 meets its own motor vehicle 10 are possible.
  • the own vehicle 10 is equipped in the illustrated variant with driver assistance / comfort systems (see also Fig. 2).
  • the motor vehicle 10 has an environment sensors FV, FR to provide the driver assistance or comfort systems information about the vehicle environment and / or the traffic situation in which the own motor vehicle is located.
  • the environment sensors FV, FR comprises in a variant here not further illustrated radar sensors or (infrared and daylight) (video) cameras, with which the environment situation before and possibly side of the vehicle 10 is detected and evaluated.
  • control ECU ⁇ system is as shown in Fig. 2, designed as a separate component. However, it can also be implemented in one of the other electronic controls in the motor vehicle.
  • the control system ECU comprises a computer not further illustrated, program / data storage, input / output devices, etc.
  • a motion / position sensor 16 is provided to provide the driver assistance or comfort system motion / position information on the orientation of the person cell / driver's cab 12 relative to the chassis and / or the roadway of the motor vehicle.
  • the motion / attitude sensor 16 is a sensor that is configured to detect displacements along one or more axes (longitudinal, transverse or vertical axis) or to detect rotational movements about one or more axes (longitudinal, transverse or vertical axis) and to signal values corresponding to the acquired motion / position information to the control system ECU.
  • the control system ECU of the driver assistance or comfort system is set up to determine correction instructions for the surroundings sensor FV, FR from the movement / position information and to modify an environment detection sector ES of the surroundings sensor based on the correction instructions.
  • the detection sector ES of the environmental sensor FV, FR is the spatial angle in the form of an opening cone.
  • the changing of the detection sector ES of the environmental sensor FV, FR can be done both by mechanically or electrically pivoting the detection sector ES of the environmental sensor FV, FR in azimuth and / or elevation, and by increasing or decreasing the detection sector ES / of the opening cone become.
  • the environment sensor FV, FR as radar, Lidar-, video and / or ultrasonic receiver is configured and the adjusting devices 20 are configured in the variant shown as pitch, roll and / or rotary drives, with these adjusting devices of the detection sector of Environment sensor to one or more axes, vertical, longitudinal and transverse axis to change.
  • the adjusting devices 20 are configured in the variant shown as pitch, roll and / or rotary drives, with these adjusting devices of the detection sector of Environment sensor to one or more axes, vertical, longitudinal and transverse axis to change.
  • variants which are not further illustrated here are also possible, which, in addition or as an alternative, change movements along one or more axes, the vertical, longitudinal and transverse axes of the detection sector of the environmental sensor.
  • the actuators 20 of the environmental sensor FV, FR are driven to move due to pitching, turning or rolling movements, which the person cell / driver's cab 12 relative to the chassis of the vehicle 10 or to the road performs, caused misalignments of the environmental sensor FV, FR at least partially offset.
  • the movement / position sensor 16 determines the static or dynamic orientation of the person cell / driver's cab 12 and the control system ECU of the driver assistance or comfort system calculates to what extent and in which direction the deviation of the orientation of the surroundings sensor FV, FR from a rest position. Orientation is correct. Based on these correction values, the control system ECU supplies control values to the adjusting devices 20 for the change of the environmental sensor F-V, F-R.
  • FR may be provided to change the environmental sensor FV, FR, a movable lens element in the lens of the video camera, which is controlled and thus counteracts the deviation of the orientation of the environmental sensor FV, FR.
  • a radar sensor is provided as environmental sensor FV, FR
  • phased array radar sensors are used, which are so out of phase controlled, that the angle the phase shift determines the angle of the radar wave propagation. This changes the orientation of the radar wave propagation and thus the opening cone of the radar sensor in azimuth and / or elevation.
  • the motion / position sensor 16 is permanently installed in a variant in the passenger cell / driver's cab 12 and connected to the driver assistance or comfort system wirelessly or by wire.
  • the motion / attitude sensor 16 is configured to provide continuous motion / attitude information to the driver assistance or comfort system.
  • the movement / position sensor 16 is part of a mobile device 30 in the form of a mobile phone, smartphone or (notebook, laptop, tablet) mobile computer, a fitness or health bracelet, activity tracker or the like.
  • the mobile device 30 is wireless or wired to connect to the driver assistance or comfort system.
  • the mobile device supplies the motion / position information in the form of raw data to the driver assistance or convenience system from the motion / position sensor (s) 16 present in it.
  • the mobile device 30 is received in a predetermined position and orientation relative to the person cell or driver's cab 12 in a holder, in which an electrical connector for data transmission to the driver assistance or comfort system is provided.
  • the latter variant is illustrated in FIG. 2 as an alternative to the movement / position sensor (s) 16 which is permanently installed in the passenger compartment or driver's cab 12 and has dot-dashed lines.
  • This makes it possible, for example, pitching or rolling movements of the cell or driver's cabin 12 by counteracting positioning movements of the actuators 20 of the environmental sensor F-V, F-R at least partially compensate.
  • the actuators 20 of the environmental sensor F-V, F-R at least partially compensate.
  • caused by bumps swinging the person cell or cab 12 in an automatic high beam does not lead to its repeated switching off and on.

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Abstract

Ein Steuerungssystem zur Umfelderfassung in einem Kraftfahrzeug hat eine relativ zum Fahrwerk des Kraftfahrzeugs bewegliche Personenzelle oder Fahrerkabine, in der wenigstens ein Umfeldsensor angeordnet ist, um einem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem Informationen zu liefern über das Fahrzeugumfeld und/oder die Verkehrssituation, in der sich das Kraftfahrzeug befindet, und der ein Bewegungs-/Lagesensor zugeordnet ist, um dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem Bewegungs-/Lage-Informationen zu liefern über die Orientierung der Personenzelle/Fahrerkabine relativ zum Fahrwerk oder der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrerassistenz- oder Komfortsystem dazu eingerichtet ist, aus den Bewegungs-/Lage-Informationen Korrekturanweisungen für den Umfeldsensor zu ermitteln und einen Umfeld-Erfassungssektor des Umfeldsensors basierend auf den Korrekturanweisungen zu verändern.

Description

System zur Umfelderfassung in einem Kraftfahrzeug
Beschreibung
Hintergrund
Hier werden ein System zur Umfelderfassung in einem Kraftfahrzeug offenbart. Die¬ ses System ist insbesondere einsetzbar, um in Kraftfahrzeugen mit Fahrerassistenz¬ systemen oder Komfortsystemen die Qualität der Umfelderfassung zu verbessern. Details hierzu sind in den Ansprüchen definiert; auch die Beschreibung und die Zeichnung enthalten relevante Angaben zum System und zur Funktionsweise sowie zu Varianten des Systems.
Technischer Bereich
Fahrerassistenzsysteme nehmen auf Basis von Signalen aus Umfeldsensoren wie Radar-, Lidar-, Video und/oder Ultraschall-Empfängern das Fahrzeugumfeld wahr und werten es aus. Sie unterstützen den Fahrer in vielen Fahrsituationen und erhöhen dadurch den Fahrkomfort. Sie erlauben ein stressfreieres und komfortableres Fahren, Einparken und Rangieren des Kraftfahrzeugs. So unterstützt ein ACC-System (Adaptive Cruise Control) zum Beispiel den Fahrer, den Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Kraftfahrzeug einzuhalten. Während der Fahrt hält die ACC eine vom Fahrer vorgegebene Geschwindigkeit oder kann diese durch selbsttätiges Gaswegnehmen, Bremsen oder Beschleunigen wechselnden Verkehrsbedingungen anpassen. In manchen Varianten kann das System das Kraftfahrzeug auch selbsttätig bis zum Stillstand abbremsen und nach Freigabe durch den Fahrer automatisch wieder anfahren. Ein Umfeldbeobachtungssystem erkennt zum Beispiel mittels Radar-/Laser-Sen- sor auch kritische Abstandssituationen und hilft, den Anhalteweg des Kraftfahrzeugs zu verkürzen. In Ausnahme- oder Gefahrensituationen warnt das System den Fahrer optisch, akustisch oder haptisch. Ein weiteres System ist die automatische Fernlichtbetätigung. Der Fernlichtassistent soll den Einsatz des Fernlichts auf jene Fahrsituationen erstrecken, in denen Fernlicht erlaubt und erwünscht ist, um auf diese Weise einerseits die Zeit zu erhöhen, in der das Fernlicht eingeschaltet ist, und andererseits wird das Fernlicht abgeblendet um andere Verkehrsteilnehmer nicht zu blenden. Eine sensorgesteuerte Automatik des Fernlichtassistenten umfasst als Sensor eine Kamera an der Vorderseite des Fahrzeug Innenspiegels und eine Auswerte-Elektronik, die das automatische Ein- und Ausschalten des Fernlichts steuert. Bei entgegenkommenden Fahrzeugen erkennt das System deren Abbiend- oder Fernlicht. Bei vorausfahrenden Fahrzeugen erkennt der Fernlichtassistent das rote Rücklicht. Ist die Beleuchtung ausreichend, wie z. B. in Ortschaften, wird das das von dem Fernlichtassistenten ebenfalls erkannt. Der Fernlichtassistent ist so ausgelegt, dass Verkehrsteilnehmer im Bereich bis ca. 1000 m vor dem Fahrzeug erkannt werden. Die vorstehenden Beispiele von Fahrerassistenz- oder Komfortsystemen sind nicht abschließend.
In Personenkraftwagen, aber auch in Nutzfahrzeugen sind unter anderem solche Umfeldsensoren (Radar-, Lidar-, Video und/oder Ultraschall-Empfänger) im Dachbereich, wie auch im Fall des Fernlichtassistenten an der Vorderseite des Fahrzeug- Innenspiegels, oder im oberen freien Bereich der Windschutzscheibe der Personenzelle / der Fahrerkabine vorgesehen. Videokameras oder andere Umfeldsensoren sind dabei hinter der Windschutzscheibe montiert, welche einfach durch den Scheibenwischer gereinigt werden kann. So wird eine optimale Umfelderfassung durch den Umfeldsensor möglich. Dies erleichtert eine gute Erfasssung des Fahrzeugumfelds. Allerdings besteht das Problem, dass die Personenzelle / die Fahrerkabine federnd gelagert ist. Während der Fahrt kann dies, abhängig von Straßen- oder Windverhältnissen, dazu führen, dass die Personenzelle / die Fahrerkabine, und damit der Umfeldsensor, nennenswerte Nick-, Dreh- oder Rollbewegungen ausführt. Da diese Nick-, oder Rollbewegungen schwer vorherbestimmbar sind, ist auch deren Kompensation schwierig, jedenfalls basierend auf mit einfachen Umfeldsensoren erfassten Umfelddaten. Andererseits bewirkt zum Beispiel in einem ACC-System, das einem in etwa 100 m Entfernung vorausfahrenden Fahrzeug folgt, bereits eine geringfügige Nickbewegung von +/- 3° um die Ruhelage ein Auf-Abschwenken der Kamera in einem Maß, als ob das verfolgte Fahrzeug sich um etwa +/- 5 m hoch oder hinunter bewegt. Dieser Effekt kann sich auf die sichere Auswertung in dem ACC-System oder sonstigen Fahrerassistenz- oder Komfortsystem negativ auswirken, so dass das ACC-System das ihm vorausfahrende Fahrzeug„verlieren" und evtl. kurz darauf wieder„finden" kann. Damit ist ein ruhiger und stabiler ACC-Betrieb nur schwer realisierbar. Im Fall des Fernlichtassistenten, der bis zu 300 m„nach vorne blickt", würde das beobachtete Fahrzeug bei einer Nickbewegung der Fahrerkabine von +/- 3° um die Ruhelage ein Auf-Abschwenken der Kamera in einem Maß bewirken, als ob das beobachtete Fahrzeug sich um etwa +/- 15 m hoch oder hinunter bewegt. Derartige Schwankungen sind sehr schwierig zu kompensieren und führen zu einem ungewollten, automatischen Ein- und Ausschalten des Fernlichts bei jedem Verlieren und Wiederfinden des verfolgten oder entgegenkommenden Fahrzeugs, was für den eigenen Fahrer irritierend ist und wodurch die anderen Fahrer geblendet werden können. Technischer Hintergrund ist aus der DE 10 2009 048 492 AI, der DE 10 2010 054 066 AI, der DE 199 50 033 AI und DE 10 2015 207 486 AI bekannt.
Zugrundeliegendes Problem
Auch bei Fahrerassistenz- oder Komfortsystemen ist gefordert, eine effiziente und kostengünstige Funktionalitätssteigerung zu erzielen.
Vorgeschlagene Lösung
Hierzu wird ein Steuerungssystem vorgeschlagen zur Umfelderfassung in einem Kraftfahrzeug. Dabei hat das Kraftfahrzeug eine Personenzelle / Fahrerkabine, die relativ zum Fahrwerk des Kraftfahrzeugs beweglich angeordnet ist. In der Personenzelle / Fahrerkabine ist wenigstens ein Umfeldsensor angeordnet, um dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem Informationen zu liefern über das Fahrzeugumfeld und/oder die Verkehrssituation, in der sich das eigene Kraftfahrzeug befindet. Der Personenzelle / Fahrerkabine ist ein Bewegungs-/Lagesensor zugeordnet, um dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem Bewegungs-/Lage-Informationen zu liefern über die Orientierung der Personenzelle / Fahrerkabine relativ zum Fahrwerk / der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs. Das Fahrerassistenz- oder Komfortsystem ist dazu eingerichtet, aus den Bewegungs- / Lage-Informationen Korrekturanweisungen für den Umfeldsensor zu ermitteln und einen Erfassungssektor des Umfeldsensors basierend auf den Korrekturanweisungen zu verändern.
Eigenschaften, Ausgestaltungen und Weiterbildungen
Unter„Erfassungssektor des Umfeldsensors" sei hier der Öffnungskegel der Kamera oder des Ultraschall- oder Radarsensors, etc., also des Umfeldsensors, verstanden. Unter„Verändern des Erfassungssektors" des Umfeldsensors sei hier sowohl das Verschwenken des Erfassungssektor des Umfeldsensors in Azimut oder Elevation, als auch das Vergrößern oder Verkleinern des Öffnungskegels verstanden.
In einer Variante sind für den Umfeldsensor in Gestalt eines Radar-, Lidar-, Video und/oder Ultraschall-Empfängers Stelleinrichtungen in Gestalt von Nick-, Roll- und/oder Drehantrieben vorgesehen, Mit diesen Antrieben kann der Erfassungssektor des Umfeldsensors um eine oder mehrere Achsen (Hoch-, Längs- und Querachse) verändert werden, wenn sich zum Beispiel aufgrund von Fahrbahn-Unebenheiten, Verzögerungs- oder Beschleunigungsbewegungen des Fahrzeugs sowie durch diese hervorgerufenen Schwingungen der Personenzelle / Fahrerkabine relativ zum Fahr- werk die Orientierung der Personenzelle / Fahrerkabine statisch oder dynamisch relativ zum Fahrwerk des Fahrzeugs oder zur Fahrbahn verändert.
Mit den Korrekturanweisungen basierend auf den Informationen aus dem Bewe- gungs-/Lagesensor lassen sich die Stelleinrichtungen des Umfeldsensors ansteuern, um aufgrund von durch Nick-, Dreh- oder Rollbewegungen, welche die Personenzelle / Fahrerkabine ausführt, hervorgerufene Fehlorientierungen des Umfeldsensors auszugleichen.
Alternativ wird durch den Bewegungs-/Lagesensor die statische oder dynamische Orientierung der Personenzelle / Fahrerkabine ermittelt und daraus errechnet, in welchem Maß und in welcher Richtung die Abweichung der Orientierung von einer Ruhe-Orientierung zu korrigieren ist. Basierend auf diesen Korrekturwerten wird - im Fall einer Videokamera als Umfeldsensor - ein bewegliches Linsenelement im Objektiv angesteuert, welches der Abweichung der Orientierung entgegen wirkt. Im Fall eines Radarsensors als Umfeldsensor können phasengesteuerten Radarsensoren eingesetzt werden. Hier werden in einer Matrix angeordnete Sendeelemente phasenverschoben angesteuert, um durch Interferenz eine Bündelung zu erzielen. Die Sendeenergie wird in der gewünschten Richtung verstärkt, während die unerwünschten Richtungen durch Interferenz unterdrückt werden. Der Winkel der Phasenverschiebung bestimmt dabei den Winkel der Wellenausbreitung. So kann durch Verstellen des Winkels der Phasenverschiebung die Orientierung des Radarsensors geändert werden.
In einer Variante ist der Bewegungs-/Lagesensor in der Personenzelle / Fahrerkabine fest verbaut, mit dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem verbunden und liefert diesem fortlaufend Bewegungs-/ Lage-Informationen. In einer anderen Variante ist der Bewegungs-/ Lagesensor ein Teil eines mobilen Geräts in Gestalt eines Mobiltelefons, Smartphones oder (Notebook, Laptop-, Tablet-)Mobilcomputers, eines Fitnessoder Gesundheits-Armbands, Activity Trackers oder dergl. Dieses mobile Gerät ist drahtlos oder drahtgebunden mit dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem zu verbinden und liefert diesem aus den im mobilen Gerät vorhandenen Bewegungs- /Lagesensor(en) die Bewegungs-/ Lage-Informationen.
Insbesondere mit der letztgenannten Variante lässt sich die Leistung des Fahrerassistenz- oder Komfortsystems verbessern, ohne dabei die Kosten für dieses System nennenswert zu erhöhen. Damit lassen sich auch hoch-performante Fahrerassistenz- oder Komfortsysteme kostengünstig in Kleinwagen realisieren. Spezialanwendungen sind damit realisierbar, welche bestimmte Signale erfordern. So ist zum Beispiel eine Nickwinkelkorrektur einer Kamera möglich ohne im Fahrzeug eine entsprechende Sensorik verbauen zu müssen.
Bei schweren Nutzfahrzeugen wird eine Kamera für Fahrerassistenz- oder Komfortsysteme typischerweise in der federgelagerten Fahrerkabine montiert. Die Federlagerung der Fahrerkabine bei schweren Nutzfahrzeugen hat aber den Nachteil, dass die Kamera durch äußere Kräfte auf das Fahrwerk des Nutzfahrzeugs andauernd eine räumliche Bewegung um die Ruhelage erfährt, welche nicht kalibrierbar ist. Dies ist selbst bei Normalfahrt auf ebener Fahrbahn der Fall. Die sich am stärksten ändernde Größe für die Kamera ist dabei der Nickwinkel der Fahrerkabine. Besonders bei starken Bremsungen erreicht der Nickwinkel Werte, die deutlich vom Wert der Ruhelage abweichen, was zu einer signifikanten Verschlechterung nahezu aller von der Kamera gelieferten Erfassungsdaten führt. Die in mobilen Geräten wie Mobiltelefon etc. ohnehin integrierten Lage-/Beschleunigungssensoren können zum Beispiel über eine drahtlose Schnittstelle (WLAN, Bluetooth®, Infrarot, oder dergl.), oder drahtgebunden mit dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem des Fahrzeugs verbunden werden. Die Rohdaten der Sensoren aus dem mobilen Gerät werden zur Lagekompensation der Kamera dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem des Fahrzeugs weitergeleitet. Dort werden Korrekturwerte ermittelt, um die durch Nick-, Dreh- oder Rollbewegungen hervorgerufene Fehlorientierung des Umfeldsensors zur korrigieren / kompensieren. Die mittlerweile kostengünstige Verfügbarkeit von Bewegungs- /Lagesensoren erlaubt auch das Verbauen derartiger Sensoren in der Personenzelle / Fahrerkabine, so dass diese Vorteile auch mit dedizierten Sensoren in der Personenzelle / Fahrerkabine erzielbar sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen alle beschriebenen und / oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand, auch unabhängig von deren Gruppierung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. Die Abmessungen und Proportionen der in den Fig. gezeigten Komponenten sind hierbei nicht unbedingt maßstäblich; sie können bei zu implementierenden Ausführungsformen vom hier
Veranschaulichten abweichen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In Fig. 1 ist schematisch eine Fahrsituation gezeigt, bei der ein eigenes (Kraft-) Fahrzeug 10 einem anderen Fahrzeug 100 hinterherfährt. Auch Fahrsituationen, bei denen das andere Fahrzeug 100 dem eigenen Kraftfahrzeug 10 entgegenkommt, sind möglich. Das eigene Fahrzeug 10 ist in der veranschaulichten Variante mit Fahrerassistenz- / Komfortsystemen ausgestattet (Siehe auch Fig. 2). Hierfür hat das Kraftfahrzeug 10 eine Umfeld- sensorik F-V, F-R, um den Fahrerassistenz- oder Komfortsystemen Informationen zu liefern über das Fahrzeugumfeld und/oder die Verkehrssituation, in der sich das eigene Kraftfahrzeug befindet. Die Umfeldsensorik F-V, F-R umfasst in einer Variante hier nicht weiter veranschaulichte Radarsensoren oder (Infrarot- und Tageslicht-)(Video-)Kameras, mit denen die Umfeldsituation vor und ggf. seitlich des Fahrzeugs 10 erfasst und ausgewertet wird. Mit dieser Umfeldsensorik wird die Situation des eigenen Fahrzeuges 10 ermittelt und einem Steuerungssystem ECU fortlaufend bereitgestellt. Das Steuerungs¬ system ECU ist so wie in Fig. 2 gezeigt, als separate Komponente ausgestaltet. Sie kann aber auch in einer der sonstigen elektronischen Steuerungen in dem Kraftfahrzeug implementiert sein. Das Steuerungssystem ECU umfasst einen nicht näher veranschaulichten Rechner, Programm-/Daten-Speicher, Ein-/Ausgabeeinrichtungen, etc.
In der Personenzelle oder Fahrerkabine 12 ist ein Bewegungs-/Lagesensor 16 vorgesehen, um dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem Bewegungs-/Lage-Informationen zu liefern über die Orientierung der Personenzelle / Fahrerkabine 12 relativ zum Fahrwerk und/oder der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs. Der Bewegungs-/Lagesensor 16 ist ein Sensor, der dazu eingerichtet ist, Verschiebungen längs einer oder mehreren Achsen (Längs- Quer-, oder Hochachse) zu erfassen oder Drehbewegungen um eine oder mehrere Achsen (Längs- Quer-, oder Hochachse) zu erfassen und den erfassten Bewegungs- / Lage- Informationen entsprechende Werte an das Steuerungssystem ECU zu signalisieren. Das Steuerungssystem ECU des Fahrerassistenz- oder Komfortsystems ist dazu eingerichtet, aus den Bewegungs- / Lage-Informationen Korrekturanweisungen für den Umfeldsensor F-V, F-R zu ermitteln und einen Umfeld-Erfassungssektor ES des Umfeldsensors basierend auf den Korrekturanweisungen zu verändern. So sind räumliche Bewegungen der Personenzelle / Fahrerkabine 12 um deren Ruhelage relativ zum Fahrwerk oder der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise für die Ausrichtung der Umfeldsensorik zu kompensieren. Der Erfassungssektor ES des Umfeldsensors F-V, F-R ist der räumliche Winkel in Gestalt eines Öffnungskegels. Das Verändern des Erfassungssektors ES des Umfeldsensors F-V, F-R kann sowohl erfolgen, indem der Erfassungssektor ES des Umfeldsensors F-V, F-R in Azimut und/oder Elevation mechanisch oder elektrisch verschwenkt wird, als auch durch das das Vergrößern oder Verkleinern des Erfassungssektors ES / des Öffnungskegels erreicht werden.
Der Umfeldsensor F-V, F-R als ist Radar-, Lidar-, Video- und/oder Ultraschall- Empfänger ausgestaltet und die Stelleinrichtungen 20 sind in der gezeigten Variante als Nick-, Roll- und/oder Drehantriebe ausgestaltet, wobei mit diesen Stelleinrichtungen der Erfassungssektor des Umfeldsensors um eine oder mehrere Achsen, Hoch-, Längs- und Querachse, zu verändern sind. Es sind aber auch hier nicht weiter veranschaulichten Varianten möglich, die zusätzlich oder alternativ Bewegungen längs einer oder mehreren Achsen, Hoch-, Längs- und Querachse Erfassungssektor des Umfeldsensors verändern.
Mit den Korrekturanweisungen werden basierend auf den Informationen aus dem Bewegungs-/Lagesensor die Stelleinrichtungen 20 des Umfeldsensors F-V, F-R angesteuert, um aufgrund von Nick-, Dreh- oder Rollbewegungen, welche die Personenzelle / Fahrerkabine 12 relativ zum Fahrgestell des Fahrzeugs 10 oder zur Fahrbahn ausführt, hervorgerufene Fehlorientierungen des Umfeldsensors F-V, F-R zumindest teilweise ausgeglichen.
Dazu ermittelt der Bewegungs-/Lagesensor 16 die statische oder dynamische Orientierung der Personenzelle / Fahrerkabine 12 und das Steuerungssystem ECU des Fahrerassistenz- oder Komfortsystems errechnet daraus, in welchem Maß und in welcher Richtung die Abweichung der Orientierung des Umfeldsensors F-V, F-R von einer Ruhe-Orientierung zu korrigieren ist. Basierend auf diesen Korrekturwerten liefert das Steuerungssystem ECU Stellwerte an die Stelleinrichtungen 20 für die Veränderung des Umfeldsensors F-V, F-R.
Im Fall einer Videokamera als Umfeldsensor F-V, F-R kann zur Veränderung des Umfeldsensors F-V, F-R ein bewegliches Linsenelement im Objektiv der Videokamera vorgesehen sein, das angesteuert wird und so der Abweichung der Orientierung des Umfeldsensors F-V, F-R entgegen wirkt. In einer anderen Variante, bei der ein Radarsensor als Umfeldsensor F-V, F-R vorgesehen ist, sind phasengesteuerten Radarsensoren eingesetzt, die so phasenverschoben angesteuert werden, dass der Winkel der Phasenverschiebung den Winkel der Radar-Wellenausbreitung bestimmt. Damit wird die Orientierung der Radar-Wellenausbreitung, und somit der Öffnungskegel des Radarsensors in Azimut und/oder Elevation verändert.
Der Bewegungs-/Lagesensor 16 ist in einer Variante in der Personenzelle / Fahrerkabine 12 fest verbaut und mit dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem drahtlos oder drahtgebunden verbunden. Der Bewegungs-/Lagesensor 16 ist dazu eingerichtet, dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem fortlaufend Bewegungs-/ Lage- Informationen zu liefern. In einer anderen Variante ist der Bewegungs-/ Lagesensor 16 ein Teil eines mobilen Geräts 30 in Gestalt eines Mobiltelefons, Smartphones oder (Notebook, Laptop-, Tablet-)Mobilcomputers, eines Fitness- oder Gesundheits- Armbands, Activity Trackers oder dergl.. Auch in dieser Variante ist das mobile Gerät 30 drahtlos oder drahtgebunden mit dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem zu verbinden. In diesem Fall liefert das mobile Gerät aus in ihm vorhandenen Bewe- gungs-/Lagesensor(en) 16 die Bewegungs-/ Lage-Informationen in Form von Rohdaten an das Fahrerassistenz- oder Komfortsystem. Insbesondere ist in einer Variante das mobile Gerät 30 in einer vorbestimmte Position und Orientierung relativ zu der Personenzelle oder Fahrerkabine 12 in einer Halterung aufgenommen, in der auch eine elektrische Steckverbindung zur Datenübertragung an das Fahrerassistenz- oder Komfortsystem vorgesehen ist. Letztere Variante ist in Fig. 2 als Alternative zu den fest in der Personenzelle oder Fahrerkabine 12 verbauten Bewegungs- /Lagesensor(en) 16 strichpunktiert veranschaulicht. Damit ist es zum Beispiel möglich, Nick- Dreh- oder Rollbewegungen der Personenzelle oder Fahrerkabine 12 durch gegengerichtete Stellbewegungen der Stellantriebe 20 des Umfeldsensors F-V, F-R zumindest teilweise auszugleichen. So führt zum Beispiel ein durch Bodenwellen hervorgerufenes Schwingen der Personenzelle oder Fahrerkabine 12 bei einem automatischen Fernlicht nicht zu dessen wiederholten Aus- und Einschalten.
Die vorangehend beschriebenen Varianten sowie deren Aufbau- und Betriebsaspekte dienen lediglich dem besseren Verständnis der Struktur, der Funktionsweise und der Eigenschaften; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf die Ausführungsbeispiele ein. Die Fig. sind teilweise schematisch, wobei wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert dargestellt sind, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Dabei kann jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches/welche in den Fig. oder im Text offenbart ist / sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Fig., anderen Funktionsweisen, Prinzi- pien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen der beschriebenen Varianten zuzuordnen sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, das heißt in je- dem Abschnitt der Beschreibung, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Varianten im Text, in den Ansprüchen und in den Fig. umfasst. Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle offenbarten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier of- fenbart.

Claims

Ansprüche
1. Ein Steuerungssystem zur Umfelderfassung in einem Kraftfahrzeug (10), welches eine relativ zum Fahrwerk des Kraftfahrzeugs bewegliche Personenzelle oder Fahrerkabine (12) aufweist, in der
- wenigstens ein Umfeldsensor (F-V, F-R) angeordnet ist, um einem Fahrerassistenzoder Komfortsystem (FAKS) in dem Fahrzeug (10) Informationen zu liefern über das Fahrzeugumfeld und/oder die Verkehrssituation, in der sich das Kraftfahrzeug befindet, und der
- ein Bewegungs-/Lagesensor (16) zugeordnet ist, um dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem Bewegungs-/Lage-Informationen zu liefern über die Orientierung der Personenzelle / Fahrerkabine (12) relativ zum Fahrwerk und/oder der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrerassistenz- oder Komfortsystem dazu eingerichtet ist, aus den Bewegungs- / Lage-Informationen Korrekturanweisungen für den Umfeldsensor (F-V, F-R) zu ermitteln und einen Umfeld-Erfassungssektor (ES) des Umfeldsensors basierend auf den Korrekturanweisungen zu verändern.
2. Das Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Erfassungssektor (ES) des Umfeldsensors (F-V, F-R) ein Öffnungskegel ist, und/oder das Verändern des Erfassungssektors (ES) des Umfeldsensors (F-V, F-R) sowohl das Verschwenken des Erfassungssektor (ES) des Umfeldsensors (F-V, F-R) in Azimut oder Elevation, als auch das Vergrößern oder Verkleinern des Öffnungskegels umfasst.
3. Das Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Umfeldsensor (F-V, F- R) als Radar-, Lidar-, Video- und/oder Ultraschall-Empfänger ausgestaltet ist und die Stelleinrichtungen (20) als Nick-, Roll- und/oder Drehantriebe ausgestaltet sind, wobei mit diesen Stelleinrichtungen (20) der Erfassungssektor (ES) des Umfeldsensors (F-V, F-R) um eine oder mehrere Achsen, Hoch-, Längs- und Querachse, zu verändern sind.
4. Das Steuerungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei mit den Korrekturanweisungen basierend auf den Informationen aus dem Bewegungs-/Lagesensor (16) sich die Stelleinrichtungen (20) des Umfeldsensors (F-V, F-R) ansteuern, um aufgrund von durch Nick-, Dreh- oder Rollbewegungen, welche die Personenzelle / Fahrerkabine (12) ausführt, hervorgerufene Fehlorientierungen des Umfeldsensors (F-V, F- R) gegenüber dessen Ruhe-Orientierung auszugleichen.
5. Das Steuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch den Beweg ungs-/Lagesensor (16) die statische oder dynamische Orientierung der Personenzelle / Fahrerkabine ermittelt (12) und daraus errechnet wird, in welchem Maß und in welcher Richtung die Abweichung der Orientierung von einer Ruhe- Orientierung zu korrigieren ist und basierend auf diesen Korrekturwerten Stellwerte für die Stelleinrichtungen (20) des Umfeldsensors (F-V, F-R) bereitzustellen sind.
6. Das Steuerungssystem nach Anspruch 5, wobei im Fall einer Videokamera als Umfeldsensor ein bewegliches Linsenelement im Objektiv der Videokamera angesteuert, welches der Abweichung der Orientierung entgegen wirkt, oder im Fall eines Radarsensors als Umfeldsensor phasengesteuerten Radarsensoren eingesetzt sind und deren phasengesteuerten Radarsensoren so phasenverschoben angesteuert werden, dass der Winkel der Phasenverschiebung den Winkel der Radar-Wellenausbreitung bestimmt.
7. Das Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei der Bewegungs- /Lagesensor in der Personenzelle / Fahrerkabine fest verbaut, mit dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem verbunden ist und diesem fortlaufend Bewegungs-/ Lage-Informationen liefert.
8. Das Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei der Bewegungs-/ Lagesensor (16) ein Teil eines mobilen Geräts (30) in Gestalt eines Mobiltelefons, Smartphones oder (Notebook, Laptop-, Tablet-)Mobilcomputers, eines Fitness- oder Gesundheits-Armbands, Activity Trackers oder dergl. ist, wobei das mobile Gerät drahtlos oder drahtgebunden mit dem Fahrerassistenz- oder Komfortsystem zu verbinden ist diesem aus den im mobilen Gerät (30) vorhandenen Bewegungs- /Lagesensor(en) die Bewegungs-/ Lage-Informationen liefert.
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