DE19962491A1 - Verfahren zur optischen Überwachung der Umgebung eines sich bewegenden Fahrzeugs - Google Patents
Verfahren zur optischen Überwachung der Umgebung eines sich bewegenden FahrzeugsInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur optischen Überwachung der Umgebung eines sich bewegenden Fahrzeugs durch Erfassung einer Anzahl von Punkten in dieser Umgebung, welches aus der zeitlichen Veränderung der Lage der Umgebungspunkte einen Neigungswinkel des Fahrzeugs gegenüber einer ebenen Fahrbahn ermittelt. DOLLAR A Vorzugsweise wird eine vorhandene optische Einheit zur Umgebungsüberwachung verwandt und der optisch gewonnene Neigungswinkel zur Plausibilitätsprüfung eines mittels eines Gyrosensors erfaßten Drehwinkelsignals genutzt und nur bei zumindest annähernder Übereinstimmung insassenschützende Mittel ausgelöst.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Überwachung der Umgebung
eines sich bewegenden Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Verfahren zur optischen Überwachung der Umgebung eines sich
bewegenden Fahrzeugs werden bereits zu einer Vielzahl von Anwendungsaufgaben
eingesetzt. So beschreiben beispielsweise die DE 21 56 001, DE 30 01 621 und die
DE 197 24 496 A1 eine Hinderniserfassung auf Basis eines solchen Verfahrens, die
DE 198 04 944 A1 bspw. eine Abstandsregelung in Abhängigkeit von voraus
fahrenden Fahrzeugen. Die DE 34 15 572 A1 beschreibt die Anpassung des
Meßwinkels einer solchen Überwachungseinrichtung in Abhängigkeit vom Lenk
winkel des Fahrzeugs. Die DE 37 32 347 C1 und die WO 99/34235 beschreiben
Verfahren zur Aufnahme dreidimensionaler Abstandsbilder, bei denen einem Bild
punkt jeweils auch eine Abstandsinformation zugeordnet wird. Während die
Anwendung im Bereich der Innenraumüberwachung eines Fahrzeuges jedoch ein
stehendes Bezugssystem aufweist, erfordert die Umgebungsüberwachung aus
einem sich bewegenden Fahrzeug eine entsprechende Berücksichtigung der Eigen
bewegung.
Aus der DE 37 41 259 A1 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur autonomen
Steuerung eines Fahrzeuges zu entnehmen, bei dem während der Fahrt
kontinuierlich die Lageveränderung der Umgebung relativ zum Fahrzeug vermessen
wird. Neben der Entfernung eines Objektes der Umgebung wird auch dessen Winkel
parallel zur Fahrbahnebene erfaßt. Eine Winkelmessung in der Ebene ist auch aus
der DE 37 03 904 A1 bei stehenden Objekten bekannt.
Darüber hinaus ist aus der DE 196 50 629 C2 ein Verfahren zum Messen der
Neigung eines Fahrzeugs bekannt, welches an den Ecken des Fahrzeugs vom
Fahrzeug aus senkrecht nach unten auf die Fahrbahn gerichtete optische Abstands
sensoren aufweist und aus der Veränderung dieser Abstände der Neigungswinkel
errechnet wird. Entsprechend diesem Neigungswinkel werden Überrollbügel oder
andere insassenschützende Mittel, bspw. Gurtstraffer und Airbags aktiviert.
Es werden zur Neigungswinkelmessung auch drehbeschleunigungssensitive
Sensoren (Gyro-Sensoren) eingesetzt, die jedoch recht teuer sind und in Grenzfällen
auch zu Fehlentscheidungen führen.
Aufgabe der Erfindung ist eine weitere Möglichkeit zur Neigungswinkelmessung
vorzustellen, diese Aufgabe wird durch die kennzeichenden Merkmale des
Anspruchs 1 sowie den Verwendungsanspruch 6 gelöst.
So wird ein Verfahren zur optischen Überwachung der Umgebung eines sich
bewegenden Fahrzeugs durch Erfassung einer Anzahl von Punkten in dieser
Umgebung vorgeschlagen, bei dem aus der zeitlichen Veränderung der Lage der
Umgebungspunkte der Neigungswinkel des Fahrzeuges gegenüber der Fahrbahn
abgeleitet wird. Besonders bevorzugt ist dabei die Verwendung einer bereits zur
Hinderniserkennung vorgesehenen optischen Einrichtung zur Überwachung der
Umgebung, bei der ergänzend aus der zeitlichen Veränderung der Lage der erfaßten
Punkte auch der Neigungswinkel des Fahrzeugs bestimmt wird. Dadurch kann im
Vergleich zu separat für diese Neigungsmessung vorgesehenen Sensoren eine
erhebliche Kosteneinsparung erreicht werden.
Vorzugsweise wird dabei die zeitliche Veränderung der Lage des natürlichen
Horizonts erfaßt wird und die auf der Linearbewegung des Fahrzeuges beruhenden
Änderungen eliminiert.
Sofern die Umgebungsüberwachung einen Erfassungswinkel aufweist, erweist es
sich als bevorzugt, die Umgebungsüberwachung um die senkrecht zur Fahrbahn
stehende Fahrzeugachse verdrehbar ist, so daß die Erfassungsrichtung an die
Umgebungsbedingungen oder das Fahrzeugverhalten anpaßbar ist.
Der so aus den erfaßten Umgebungspunkten abgeleitete Neigungswinkel wird
vorzugsweise für die Plausibilitätsprüfung eines Drehratensensors zur Überschlags
erkennung verwendet. Der Drehratensensor weist einen beweglichen, auf eine Dreh
beschleunigung durch mechanische Auslenkung reagierenden Massekörper auf. Bei
extrem langsamer Veränderung des Neigungswinkels kann das Signal eines solchen
Sensors starke Abweichungen vom realen Neigungswinkel aufweisen. Auch sonst
kann der optisch erkannte Neigungswinkel genutzt werden, um zu prüfen, ob der
vom Drehratensensor ermittelte Neigungswinkel plausibel ist. Die Anforderungen an
die Genauigkeit der optischen Neigungswinkelmessung aus den Umgebungspunkten
können dabei deutlich reduziert werden.
Nur bei zumindest annähernder Übereinstimmung werden insassenschützende
Mittel, wie Überrollbügel, Gurtstrammer oder Airbags ausgelöst.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher
erläutert werden. Kurze Beschreibung der Figuren:
Fig. 1 Fahrzeug, Umgebung und erfaßtes Umgebungsbild ohne Neigung des
Fahrzeugs,
Fig. 2 Fahrzeug, Umgebung und erfaßtes Umgebungsbild bei Neigung des
Fahrzeugs aufgrund einer Fahrt einseitig auf eine Rampe,
Fig. 3 Ausgestaltung mit Überwachung der Entfernung von Punkten auf der
Fahrbahn in einem vorgegebenen Winkel zur Fahrtrichtung,
Fig. 4 Fahrzeug im geneigten Zustand in einer Ausgestaltung gemäß Fig. 3.
Die Fig. 1 zeigt zu einem Zeitpunkt t(1) ein sich bewegendes Fahrzeug auf einer
ebenen Fahrbahn 5(t1), wobei eine optische Einheit 2 zur Überwachung der
Umgebung eine Anzahl von Punkten in dieser Umgebung erfaßt, insbesondere
markante Objekte 3 und die natürliche Horizontlinie 4. Ein mögliches von der Einheit
5 erfaßtes Umgebungsabbild I(t1) ist ebenfalls gezeigt. Die optische Einheit 2 kann
dabei innerhalb des Fahrzeugs hinter der Windschutzscheibe oder auf dem Dach
oder im Frontbereich, bspw. in den Scheinwerfern, angeordnet sein.
Überfährt das Fahrzeug 1 nachfolgend in t2 beispielsweise eine Rampe 5(t2) ergibt
sich ein Neigungswinkel α des Fahrzeugs 1 gegenüber einer ebenen Fahrbahn. Das
von der optische Einheit 2 gewonnene Umgebungsabbild I(t2) weist neben einer auf
der Linearbewegung des Fahrtrichtung des Fahrzeuges beruhenden Änderung eine
zum Neigungswinkel α proportionale Veränderung der Lage der Umgebungspunkte
auf, so daß anhand dieser der Abbilder der markanten Objekte 3'(t2) und der
natürliche Horizontlinie 4'(t2) im Vergleich zu den Abbildern 3'(t1), 4'(t1) zu t1 der
Neigungswinkel α errechnet werden kann. Bilderkennungssoftware kann die
Ermittlung des Neigungswinkels α aus der zeitlichen Veränderung der Lage der
Umgebungspunkte noch verfeinern. In die Bild- bzw. Objekterkennung können dann
auch Fahrzeugparameter, insbesondere die Geschwindigkeit einbezogen werden,
insbesondere um die Änderungen aufgrund der Bewegung des Fahrzeugs in
Fahrtrichtung zu eliminieren. Dies ist grundsätzlich jedoch auch aus mehreren
beabstandeten Bildpunkten mit einander gleicher Veränderung der Lage möglich.
Das Fahrzeug weist vorzugsweise auch einen Drehratensensor auf, dessen
Neigungswinkelsignal mit dem optisch bestimmten Neigungswinkel verglichen und
nur bei annähernder Übereinstimmung beider der Neigungswinkel als plausibel
erkannt und bei Überschreitung vorgegebener Grenzwerte insassenschützende
Mittel, bspw. Überrollbügel oder Airbags aktiviert werden.
Eine zur Fahrzeugachse verdrehbare optische Einheit mit einem entsprechend
ausrichtbaren Erfassungswinkel ermöglicht, die seitliche Fahrzeugumgebung zur
Auswertung hinzuziehen, dies kann vorzugsweise in bestimmten Fahrzeug
situationen erfolgen, bspw. bei einem Schleudervorgang. Auch wäre eines Rück
kopplung an ESP denkbar, so daß Hindernisse umfahren werden könnten.
Als Unterbringungsort für die optische Einheit bieten sich neben der Anordnung im
Front- oder Dachbereich auch in den Außenspiegeln, im Türgriff oder Blinker an.
Die Fig. 3 illustriert noch eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens, bei dem der
Abstand 7a, 7b, 7c zwischen der Überwachungseinrichtung 2a, 2b, 2c und mehreren
Punkten auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug gemessen und die zeitliche
Veränderung dieses Abstands erfaßt wird. Die Überwachungseinrichtung kann dabei
aus ein (2c) oder mehreren Sensoren 2a, 2b bestehen. Derartige Sensoren erzeugen
bspw. ein dreidimensionales Bild, in dem neben der an sich zweidimensionalen Bild
information auch noch Entfernungswerte der jeweiligen Bildpunkte erfaßt werden.
Die Punkte auf der Fahrbahn liegen einen vorgegebenen Winkel ϕ zwischen
Fahrtrichtung F und Fahrbahn 5. Für jeden Punkt ist ein Soll-Abstand vorgegeben,
der in t1 7a(t1) und 7b(t1) sowie einem Neigungswinkel α von Null Grad entspricht.
Vorzugsweise liegen alle Punkte auf dem gleichen Abstand. Wird nur ein Sensor 2c
verwendet, bilden die Punkte beim Neigungswinkel Null Grad die gestrichelt
gezeichnete Kreislinie 7c. Je mehr Punkte erfaßt werden, desto genauer können
Abweichungen in der Abstandsmessung, die aus Fahrbahnunebenheiten resultieren,
von einer tatsächlichen Neigung des Fahrzeugs unterschieden werden.
Neigt sich das Fahrzeug mit einem Neigungswinkel α gegenüber der Fahrbahn, wie
in Fig. 4 gezeigt, so kommt es zu einer Abweichung des gemessenen IST-Abstands
7a(t2), 7b(t2) vom Soll-Abstand.
Aus der zeitlichen Veränderung (t1-t2) der Lage, in diesem Fall konkreter des
Abstands 7a/b(t1) zu 7a/b(t2) der Umgebungspunkte wird der Neigungswinkel (α)
des Fahrzeuges gegenüber einer ebenen Fahrbahn abgeleitet.
Claims (8)
1. Verfahren zur optischen Überwachung der Umgebung (3, 4, 5) eines sich
bewegenden Fahrzeugs (1) durch Erfassung einer Anzahl von Punkten in dieser
Umgebung, dadurch gekennzeichnet, daß aus der zeitlichen Veränderung (I(t1)
zu I(t2)) der Lage der Umgebungspunkte ein Neigungswinkel (α) des
Fahrzeuges gegenüber einer ebenen Fahrbahn abgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche
Veränderung der Lage des natürlichen Horizonts (4) erfaßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Umgebungsüberwachung mehrere beabstandete Bildpunkte mit einander
gleicher Veränderung der Lage erfaßt und daraus die auf der Linearbewegung
des Fahrzeuges beruhenden Änderungen eliminiert.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand
(7a, 7b, 7c) zwischen der Überwachungseinrichtung (2a, 2b, 2c) und mehreren
Punkten auf der Fahrbahn (5) vor dem Fahrzeug (1) gemessen und die zeitliche
Veränderung dieses Abstands (7a,b,c(t1) zu 7a,b,c(t2)) erfaßt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Punkte auf der
Fahrbahn einen vorgegebenen Winkel (ϕ) zwischen Fahrtrichtung (F) und
Fahrbahn (5) aufweisen, für jeden Punkt ein Soll-Abstand vorgegeben ist, der
einem Neigungswinkel von Null Grad entspricht, und aus einer Abweichung des
gemessenen IST-Abstands vom Soll-Abstand der Neigungswinkel ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umgebungsüberwachung einen Erfassungswinkel aufweist, der um die
senkrecht zur Fahrbahn stehende Fahrzeugachse verdrehbar ist.
7. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Überschlagserkennung,
wobei das gewonnene Signal mit zumindest einem Signal von zumindest einem
auf eine Drehbeschleunigung durch mechanische Auslenkung beweglicher
Massekörper reagierenden Drehratensensor verknüpft wird und nur bei
zumindest annähernder Übereinstimmung insassenschützende Mittel ausgelöst.
8. Verwendung einer optischen Einrichtung zur Überwachung der Umgebung eines
sich bewegenden Fahrzeugs, welche eine Anzahl von Punkten in dieser
Umgebung und die zeitliche Veränderung der Lage dieser erfaßt, zur
Bestimmung des Neigungswinkels des Fahrzeugs gegenüber der Fahrbahn.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CONTI TEMIC MICROELECTRONIC GMBH, 90411 NUERNBERG, |
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8130 | Withdrawal |