DE19746524A1

DE19746524A1 - Kompensationseinrichtung zur Kompensation der Einbautoleranzen eines Abstandssensors an einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE19746524A1
Application number: DE19746524A
Authority: DE
Inventors: Peter Andreas
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-11-02
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2017-10-23
Also published as: DE19746524B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Kompensationseinrichtung zur Kompensation der Einbautoleran zen eines Abstandssensors an einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ausstattungen an Kraftfahrzeugen mit Objekterfassungseinrichtungen für Objekte in Fahrt richtung sind in vielen Ausführungsformen bekannt. Es werden dabei regelmäßig der Objektabstand und der Objektwinkel gegenüber der Fahrtrichtung ggf. unter Einbeziehung von Kurvenfahrten ermittelt. Solche Erfassungseinrichtungen sind z. B. Bestandteile von Warneinrichtungen, mit denen ein Fahrer optisch und/oder akustisch bei einer kritischen Annäherung an Objekte gewarnt wird.

Weiter sind solche Objekterfassungseinrichtungen als Bestandteile von Geschwindigkeits regeleinrichtungen bekannt (GB 2 279 841 A) mit denen automatisch der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug geregelt wird. Hier werden Kurvenfahrten berücksichtigt und durch eine selbsttätige Verfolgung und Beurteilung erfaßter Objekte gefährliche und unge fährliche Objekte unterschieden, wie beispielsweise starre, unbewegliche Barrieren am Fahrbahnrand oder Fahrzeuge in entgegengesetzter Fahrtrichtung.

Alle vorstehend genannten Systeme dienen der Bequemlichkeit und Entlastung eines Fah rers, wobei auch Kombinationen der vorstehenden Systeme bekannt sind.

Für die Objekterfassung hinsichtlich eines aktuellen Objektabstands und eines aktuellen Objektwinkels wird jeweils wenigstens ein am Fahrzeug montierter Abstandssensor, bei spielsweise ein auf Infrarot-, Radar- oder Laserbasis arbeitender Sensor verwendet, der in einem für die Systemfunktion geometrisch vorbestimmten Sollabstrahlwinkel Strahlen aus senden soll. Üblicherweise werden Mehrstrahlsensoren verwendet, die Strahlen mit bestimmten unterschiedlichen Abstrahlwinkeln aussenden. In einer angeschlossenen Aus werteelektronik werden reflektierte Strahlen und deren Laufdauer ermittelt und daraus der Objektabstand und Objektwinkel, d. h. insgesamt die Lage eines Objekts relativ zum Fahr zeug ermittelt. Bei einer Auswertung dieser Ergebnisse hinsichtlich kritischer Gegebenheiten oder für Regeleingriffe werden regelmäßig Kurvengeometrien des Fahrweges sowie Lage veränderungen erfaßter Objekte, beispielsweise zur Ermittlung eines vorausfahrenden Fahr zeugs berücksichtigt.

Warnstrategien für kritische Annäherungen an Objekte werden nur akzeptiert, wenn die Anzahl von Fehlmeldungen gering ist. Besonders kritische Fahrzustände ergeben sich bei halbautomatischen Fahrten in Verbindung mit einer Abstandsregelung oder bei selbsttätigen Bremseingriffen. Solche Systeme können nur bei bester Funktion und höchster Zuverlässig keit akzeptiert werden.

Ein wesentlicher Faktor für eine gute Funktion ist die exakte Ermittlung der Lage von Objek ten mit einem richtigen Objektabstand und richtigen Objektwinkel. Eine Laufdauermessung zur Erfassung eines Objektabstandes ist mit bekannten Maßnahmen exakt durchführbar. Probleme bestehen jedoch bei einer exakten Erfassung des Objektwinkels:

Abstandssensoren werden beispielsweise in Stoßfänger oder Scheinwerfergehäuse einge baut. Bei der Serienherstellung von Fahrzeugen ergeben sich zwangsläufig Einbautoleran zen, so daß der für die Sensoreinrichtung geometrisch vorbestimmte Sollabstrahlwinkel eines Strahles von dem tatsächlichen toleranzbehafteten Istabstrahlwinkel abweicht. Da solche Objekterfassungen eine maximale Reichweite von ca. 200 Metern haben, ergeben ersichtlich schon äußerst geringe Winkeleinbautoleranzen bei großen Objektabständen erhebliche Meßfehler hinsichtlich der seitlichen Lage bezogen auf die Fahrtrichtung des vorliegenden Fahrzeugs. Beispielsweise besteht die Gefahr, daß vorausfahrende Fahrzeuge durch solche Seitenmeßfehler einer benachbarten Fahrspur zugeordnet werden, obwohl sie tatsächlich auf der eigenen Fahrspur vorausfahren. Um diese Probleme zu reduzieren, sind sehr genaue und aufwendige Einbauten mit geringen mechanischen Einbautoleranzen erforderlich. Langzeitveränderungen am Einbauort der Abstandssensoren, insbesondere geringfügige Verlagerungen durch beispielsweise Bagatellunfälle werden später nicht berücksichtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber eine einfache und wirksame sowie kosten günstige Kompensation der Einbautoleranzen eines Abstandssensors an einem Fahrzeug vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung liegt bei einem montierten Abstandssensor an einem Fahrzeug ein toleranzbehafteter Istabstrahlwinkel entsprechend einem tatsächlichen Abstrahlwinkel vor; für eine exakte Winkelerfassung eines Objekts im Abstrahlbereich des Abstandssensors soll jedoch von einem geometrisch genau vorbestimmten Sollabstrahlwinkel ausgegangen wer den. Mit einer an den Abstandssensor angeschlossenen Auswerteelektronik werden die aktuellen Objektabstände und aktuellen Objektwinkel erfaßter Objekte relativ zum Fahrzeug bzw. zum Abstandssensor während des Fahrbetriebs bestimmt. Erfindungsgemäß umfaßt die Auswerteelektronik weiter eine Einrichtung zur Bildung eines Mittelwerts der aktuellen Objektwinkel über eine vorgebbare Zeit. Diese Zeit zur Mittelwertbildung soll relativ lange gewählt werden. Es wird davon ausgegangen, daß sich die Kurvenradien der Links- und Rechtskurven über diesen relativ langen Zeitraum aufheben. Dadurch stellt ein so gebildeter Mittelwert einen Objektwinkelmittelwert dar, der dem tatsächlichen Sollrichtungswinkel eines geradlinig vorausliegenden oder fahrenden Objekts entspricht.

Aus der Differenz zwischen diesem Sollabstrahlwinkel und dem toleranzbehafteten Istab strahlwinkel wird ein Korrekturdifferenzwinkel ermittelt, mit dem als Korrekturwert ein jeweils erfaßter aktueller Objektwinkel korrigiert wird und dadurch die Einbautoleranzen elektronisch kompensiert werden.

Dies führt zu vorteilhaft genau ermittelten Objektwinkeln, die zu einer Funktionsverbesse rung nachgeschalteter Systeme, wie Warnstrategien, Geschwindigkeitsregelungen und/oder Abstandsregelungen führen. Zudem ist die Montage von Abstandssensoren wegen geringe rer Anforderungen an genaue Einbautoleranzen vereinfacht und weniger aufwendig, da erfindungsgemäß eine betriebsmäßige Feinjustage elektronisch und selbsttätig durchgeführt wird.

Die aufgezeigte elektronische Feinjustage kann über die gesamte Lebensdauer der Sen soreinrichtung durchgeführt werden, so daß vorteilhaft auch Langzeitveränderungen kom pensiert werden.

Bevorzugt werden als Abstandssensoren Mehrstrahlsensoren verwendet, die Strahlen in bestimmte, unterschiedliche Abstrahlwinkel aussenden. Für die Winkelkorrektur und Kom pensation aktueller Objektwinkel können ein oder mehrere Strahlen einer bestimmten Abstrahlrichtung verwendet werden. Bevorzugt werden nur Strahlen mit Abstrahlwinkeln etwa in Fahrzeuglängsrichtung, insbesondere ein Strahl mit einer Abstrahlrichtung direkt in Fahrzeuglängsrichtung verwendet.

Diese etwa in Fahrzeuglängsrichtung abgestrahlten Strahlen eignen sich besonders für die vorbeschriebene Mittelwertbildung, da damit vorausfahrende Fahrzeuge erfaßt werden, die im Langzeitmittel bei Ausmittelung der Kurvenfahrten in einer geraden Vorausrichtung fah ren. Somit ist bei einer solchen Mittelwertbildung ein exakter Istabstrahlwinkel als Grundlage für eine Korrektur exakt ermittelbar.

Da Winkelabweichungen von der Sensoreinrichtung und der Auswerteelektronik bei unmit telbar vorausfahrenden Fahrzeugen praktisch nicht feststellbar sind, wird zudem vorge schlagen, für die Mittelwertbildung zum Erhalt eines Korrekturdifferenzwinkels nur erfaßte Objektwinkel zu verwenden im Zusammenhang mit einem ermittelten Objektabstand, der über einem vorgegebenen Schwellwertabstand liegt.

Die vorbeschriebene Kompensation der Einbautoleranzen ist auch mit Mehrstrahlsensoren durchführbar, die Horizontal- und Vertikal-Abstrahlwinkel aufweisen. Abstandssensoren wer den üblicherweise in Stoßfänger und/oder Scheinwerfergehäuse am Fahrzeug eingebaut. Die vorstehend beschriebene Kompensation ist unabhängig vom Sensoreinbauort durch führbar.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Fahrspur mit zwei hintereinander fahrenden Fahrzeugen, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Abstandsregelung mit einer Kompensationseinrichtung zur Kompensation der Einbautoleranzen eines Abstandssensors.

In Fig. 1 ist in einer Draufsicht eine Fahrspur 1 dargestellt, auf der zwei Fahrzeuge 2, 3 geradlinig hintereinander in einem relativ weiten Abstand 4, z. B. 150 m fahren.

Das hintere Fahrzeug weist als Ausstattung eine Abstandsregelung gemäß Fig. 2 auf, mit der der Abstand 4 beispielsweise bei Kolonnenfahrt selbsttätig ohne Fahrereinwirkung ein gehalten wird.

Dazu ist es erforderlich, sowohl den Abstand 4 als auch die Winkellage des vorausfahrenden Fahrzeugs 3 relativ zum hinteren Fahrzeug 2 genau zu erfassen. Dazu ist am Fahrzeug 2 ein Abstandssensor 5 als Mehrstrahlsensor angebracht, der nach vorne Strahlen 6 bis 10 in unterschiedlichen, bestimmten Strahlrichtungen abstrahlt.

Das im vorliegenden Fall geradlinig, weit vorausfahrende Fahrzeug 3 wird nur durch den Mittenstrahl 8 erfaßt. Dieser Mittenstrahl 8 kann beispielsweise ein Radarstrahl sein, wobei über Laufzeitmessungen der aktuelle Abstand 4 in bekannter Weise mit hoher Genauigkeit erfaßbar ist.

Für eine genaue Funktion der Abstandsregelung sollte der Mittenstrahl 8 eine exakt gerad linige Ausrichtung haben, wie dies mit der durchgehenden Linie 8a dargestellt ist. Entspre chend sollten auch die übrigen Abstrahlwinkel relativ zum geometrisch vorbestimmten Soll abstrahlwinkel 8a festliegen, wie dies mit den durchgehenden Linien beispielsweise bei 6a eingezeichnet ist.

Tatsächlich ist die Abstrahlrichtung des Abstandssensors 5 durch Einbautoleranzen insge samt etwas nach rechts gerichtet, wie dies mit den strichlierten Linien, z. B. 8b und 6b, dar gestellt ist. Mit der Linie 8a ist somit ein Sollabstrahlwinkel und mit der Linie 8b ein Istab strahlwinkel des Mittenstrahls 8 festgelegt wobei der Istabstrahlwinkel tatsächlich außer mittig verläuft.

In Verbindung mit Fig. 2 und anhand des Mittenstrahls 8 wird eine elektronische Kompen sation der Einbautoleranzen des Abstandssensors 5 näher erläutert:
Vom Abstandssensor 5 werden Signale 11 einer Auswerteelektronik 20 zugeführt, die Angaben über aktuelle Objektabstände 4 und Objektwinkel 8b enthalten, sofern ein Objekt, hier das vorausfahrende Fahrzeug 3, vom Mittenstrahl 8 erfaßt wird. Bei Kurvenfahrten wird vom vorausfahrenden Fahrzeug 3 ersichtlich der Erfassungsbereich des Mittenstrahls 8 regelmäßig verlassen.

Von der Auswerteelektronik 20 wird ein Signal 12 entsprechend einem von der Auswer teelektronik 20 aufbereiteten aktuellen Objektabstandes und ein Signal 13 entsprechend einem aktuellen Objektwinkel an die Elektronik einer Abstandsregelung 14 gegeben. Zudem wird das Signal 13 für die aktuellen Objektwinkel einer Einheit zur Mittelwertbildung 15 zugeführt, ggf. in Verbindung mit dem Signal 12 für aktuelle Objektabstände. Es werden dann für die Mittelwertbildung nur Objektwinkel berücksichtigt oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertabstands, der in der Einheit zur Mittelwertbildung 15 festgelegt ist. Zudem ist in dieser Einheit 15 der Zeitraum festgelegt, über den eine Mittelwertbildung erfolgen soll. Eine solche Mittelwertbildung kann auch kontinuierlich oder in gewissen Zeitabständen versetzt regelmäßig wiederholt werden.

Im Ergebnis wird durch eine solche Mittelwertbildung die tatsächliche, richtige Mittenrichtung gemäß dem Bezugszeichen 8a aufgefunden unter der Annahme, daß sich Linkskurven und Rechtskurven im zeitlichen Mittel aufheben und damit tatsächlich vorausfahrende Fahrzeuge 3 über längere Zeiträume im Mittel genau geradeaus erfaßt werden.

Dadurch ergibt sich ein Differenzwinkel 16 zwischen der Sollabstrahlrichtung 8a und der tatsächlichen Istabstrahlrichtung 8b. Dieser Differenzwinkel 16 ist geometrisch durch die Einbautoleranzen bestimmt und somit auch für die übrigen in gleicher Ebene liegenden Abstrahlrichtungen 6, 7, 9 und 10 gleich. Der Differenzwinkel wird in der Einheit 17 ermittelt und über die Signalleitung 18 zur jeweiligen Korrektur der aktuellen Objektwinkel der Abstandsregelung 14 zugeführt. Von dort werden Stellelemente 19 für eine Beschleunigung oder Abbremsung und optische und/oder akustische Warneinrichtungen 20 für kritische Fahrsituationen angesteuert. Durch die Korrektur der aktuell festgestellten Objektwinkel mit dem Differenzwinkel 16 wird eine elektronische Kompensation der Einbautoleranzen der gestalt durchgeführt, daß die geometrische, toleranzbehaftete Systemmitte 8b elektronisch auf die richtige Systemmitte 8a kompensiert wird.

Die in Fig. 2 als Blöcke dargestellten Funktionselemente sollen nur schematisch die grund sätzliche Funktion angeben und können beispielsweise in einem einzigen, elektronischen Schaltkreis integriert sein.

Bezugszeichenliste

1

Fahrspur

2, 3

Fahrzeug

4

Abstand

5

Abstandssensor

6-10

Strahl

11, 12, 13

Signal

14

Abstandsregelung

15

Mittelwertbildung

16

Differenzwinkel

17

Einheit

18

Signalleitung

19

Stellelement

20

Auswerteelektronik

Claims

1. Kompensationseinrichtung zur Kompensation der Einbautoleranzen eines Abstandssen sors an einem Fahrzeug,
mit einem geometrisch vorbestimmten Sollabstrahlwinkel (8a) wenigstens eines Strahles (8) des Abstandssensors (5) relativ zum Fahrzeug (2) und einem tatsächlich vorliegenden toleranzbehafteten Istabstrahlwinkel (8b), und
mit einer an den Abstandssensor (5) angeschlossenen Auswerteelektronik (20) zur Bestimmung der aktuellen Objektabstände und aktuellen Objektwinkel erfaßter Objekte (3) relativ zum Fahrzeug (2) während des Fahrbetriebs, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteelektronik (20) weiter eine Einrichtung (15) zur Bildung eines Mittelwer tes der aktuellen Objektwinkel über eine vorgebbare Zeit zu einem Objektwinkelmittelwert aufweist, wobei der Objektwinkelmittelwert dem Sollrichtungswinkel (8a) eines geradlinig vorausfahrenden Objekts (3) entspricht,
daß ein Korrekturdifferenzwinkel (16) zwischen dem ermittelten Sollrichtungswinkel (8a) und dem Istabstrahlwinkel (8b) als Korrekturwert gebildet wird (17), und
daß erfaßte aktuelle Objektwinkel mit dem Korrekturdifferenzwinkel (16) zur Kompensa tion von Einbautoleranzen korrigiert werden.

2. Kompensationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Abstandssensor (5) ein Mehrstrahlsensor verwendet wird, der Strahlen (6 bis 10) in bestimmte unterschiedliche Abstrahlwinkel aussendet, und
daß für die Mittelwertbildung und die Ermittlung von Korrekturdifferenzwinkeln (16) sowie die Winkelkorrektur aktueller Objektwinkel die Abstrahlwinkel einzelner Strahlen (6 bis 10) herangezogen werden.

3. Kompensationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mit telwertbildung, die Ermittlung von Korrekturdifferenzwinkeln (16) sowie die Winkelkorrek tur aktueller Objektwinkel nur Strahlen mit Abstrahlwinkeln etwa in Fahrzeuglängsrich tung, bevorzugt ein Strahl (8) mit einer vorbestimmten Abstrahlrichtung direkt in Fahr zeuglängsrichtung, verwendet werden.

4. Kompensationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mittelwertbildung und Winkelkorrektur nur aktuelle Objektwinkel verwendet werden im Zusammenhang mit Objekten (3) für die ein ermittelter Objektabstand (4) über einem vorgegebenen Schwellwertabstand ermittelt wurde.

5. Kompensationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandssensor (5) ein Mehrstrahlsensor mit Horizontal-Abstrahlwinkeln und Vertikal-Abstrahlwinkeln verwendet wird und eine Mittelwertbildung und Winkelkorrektur für die Horizontal-Abstrahlwinkel und/oder Vertikal-Abstrahlwinkel durchgeführt wird.

6. Kompensationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abstandssensor (5) in einem Stoßfänger und/oder einem Scheinwer fergehäuse eines Fahrzeugs (2) eingebaut ist.