DE3903501A1 - Optisches abstands-messgeraet fuer fahrzeuge - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur optischen Abstandsmessung
für Fahrzeuge mittels eines Meßgerätes gemäß dem Gattungsbegriff des
Anspruchs 1. Die Erfindung geht dabei aus von einem Stand der Technik
wie er, insbesondere in der Deutschen Offenlegungsschrift 33 35 869 be
schrieben ist. Bei dieser Einrichtung werden zum Eliminieren eines op
tischen Hintergrundrauschens optische Filter eingesetzt. Da Filter ab
schwächend wirken, ist eine höhere Sendeleistung erforderlich.
Aus der DE 36 40 449 C1 ist eine Einrichtung zum Bestimmen der Entfer
nung zwischen zwei Objekten wie Kraftfahrzeugen bekannt, bei der statt
Filter elektronische Mittel zur Eliminierung von Hintergrundrauschen
vorgesehen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Abstands-Meßgerät für Fahr
zeuge zu schaffen, daß einen Laser als optischen Sender verwendet, des
sen Strahlung gut empfangen und erkannt werden kann und dessen Leistung
sich nach Umweltbedingungen und dem Augenschutz von Personen, insbeson
dere in Fahrzeugen vor unangenehmer oder gar schädlicher Laserstrahlung
richtet. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Lösung
erfüllt.
Unterhalb von 1,3 µm tritt eine Schädigung der Netzhaut ein, wenn
Strahlung in diesem Bereich durch die Linse des Auges auf die Netzhaut
fokussiert wird. Die Erfindung vermeidet dies durch angepasste Herab
setzung der Laserstrahlungsenergie.
Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen ange
geben und in der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels in schematischer
Darstellung;
Fig. 2a ein Diagramm bezüglich der Herabregelung der Energie bei hohem
Signal im Nahbereich;
Fig. 2b ein Diagramm bezüglich der Hinaufregelung der Energie bei
schlechten Sichtbedingungen;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des Einbaus der Sende- und Empfangsein
heit in einem Fahrzeug.
Die in Fig. 1 skizzierte Einrichtung zur optischen Abstandsmessung setzt
sich aus einem Sender 11 und einem Empfänger 13 zusammen, denen eine
Einrichtung zur Signalauswertung 14 zugeordnet ist. Als Sender 11 dient
vorzugsweise ein gepulster Halbleiterlaser, insbesondere Laserdiode des
GaAs oder GaAlAs-Typs von einer Wellenlänge 0,8 µm bis 1,0 µm, ins
besondere 810-950 nm, dessen ausgesendeter Strahl 12 von einem Hinder
nis reflektiert wird und als Signal 12 a vom Empfänger aufgenommen und
der Einheit zur Signalauswertung 14 zugeleitet wird und entsprechend der
Pulsmodulation sicher erkannt wird durch Unterscheidung von Hintergrund
rauschen. Diese ist einmal eine Einrichtung zur Signalbewertung 15, eine
Meßgrößen-Anzeigeeinrichtung 17 und eine Signaleinheit 18 zugeordnet.
Erstere Einheit 15 führt eine Bewertung in bezug auf Abstand, Amplitude
und Augensicherheit, entweder einzeln oder gemeinsam durch und gibt das
Bewertungsergebnis als Signal einer Energiesteuereinheit 16 weiter, die
dementsprechend den Sendestrahl 12 des Senders 11 regelt. Das heißt: Die
Ausgangsleistung und/oder die Ausgangsenergie des Senderlasers wird ent
sprechend dem von der Empfangseinheit 13 durch den reflektierten Strahl
12 a detektierten Abstand eines Zieles durch die Energiesteuereinheit 16
auf ein Minimum geregelt, weil gute Sichtbedingungen etc. eine Reduzie
rung der Laserausgangsleistung bzw. der Laserausgangsenergie zulassen.
Die Leistungsregelung ist sich selbstanpassend - autoadaptiv - an die
jeweiligen Bedingungen ausgeführt, mit Hilfe eines Rechners wie MC oder
MP und "lernfähigem" Speicher für die nötigen Informationen.
Liegen nun schlechte Sichtverhältnisse vor oder verschlechtern sich die
gegebenen Sichtverhältnisse, beispielsweise durch beginnenden Regen,
Rauch oder aufziehenden Nebel, so stellt dies die Einheit zur Signalaus
wertung 14 im Zusammenhang mit der Einrichtung zur Signalbewertung 15
fest und leitet das entprechend bewertete Empfangssignal 12 a der Ener
giesteuerung 16 zu, die nun den Lasersendestrahl 12 auf ein entsprechen
des Maximum höher regelt. Dieses Maximum bezieht sich jeweils auf die
Ausgangsleistung oder die Ausgangsenergie oder auf Energie und Leistung.
Hierbei wird das Signal-/Rauschverhältnis deutlich verbessert. Die Maxi
malleistung richtet sich jedoch nach der Augensicherheit des Sendelasers
(Verträglichkeit der Strahlung). Wenn z.B. starker Nebel oder dgl.
herrscht, so ergibt sich für die Strahlung eine entsprechend den Umwelt
bedingungen eine verstärkte Dämpfung, oder eine verringerte Transmis
sion, welche eine höhere Sendeleistung für den Laser gestattet.
Beide Fälle sind durch die Diagramme in den Fig. 2a und 2b angedeutet.
Nun ist das vorgeschlagene Abstandsmeßgerät 10 so konzipiert, daß dessen
Sendeeinheit 11 bei Detektierung einer Unterschreitung eines vorgegebe
nen Mindestabstandes automatisch abgeschaltet wird und daß die Signal
auswertung 14 außerdem bei Unterschreitung von vorgegebenen Mindestmeß
bedingungen und/oder Erkennung einer zu einer Fehlinterpretation führen
den Meßbedingung die Signaleinheit 18 ansteuert, durch die ein optisches
oder akustisches Warnsignal gegeben wird. Das optische Warnsignal kann
gegebenenfalls auch durch die Meßgrößen-Anzeigeeinrichtung 17 erfolgen.
Es ist aber auch vorgesehen, daß die Signaleinheit 18 zusätzlich eine
Schaltfunktion übernimmt, beispielsweise das Abblendlicht oder die Ne
belleuchten oder die Scheibenwischer aktiviert, ggfs. auch die Fahrge
schwindigkeit regelt, z.B. verzögert, bremst, stoppt, durch Eingriff in
den Antrieb, die Kraftübertragung, wie autom. Getriebe, oder Brems
system. Besonders vorteilhaft anwendbar ist die Erfindung für Fahrzeuge,
die in Kolonnen z.B. auf der Bundesautobahn möglichst dicht und mit
gleichbleibendem Abstand fahren (Projekt "Convoy").
In Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Einrichtung zur optischen Abstands
messung in dem Fahrzeug 101 in dessen Frontbereich eingebaut ist und
quer zur Straße, insbesondere linienhaft angeordnet ist, d.h. die Ein
richtung 102 stellt einen Querbalken quer zur Fahrtrichtung dar mit
mehreren Sendern 103 und Empfängern 104 für die rückgestreute Strahlung,
die sie der Auswerteeinrichtung entweder in 102 oder dem Bordcomputer
mit entsprechender Einrichtung zuführt. Letzterer kann auch nur die Ab
standsanzeige enthalten. Die Entfernung wird bestimmt nach dem Laufzeit
unterschied zwischen ausgesandter Strahlung 106 und reflektierter Strah
lung 105. Reflektiert wird die Strahlung von dem vorausfahrenden Fahr
zeug 201, insbesondere dessen Heckpartie. Bei Unterschreitung eines be
stimmten Mindestabstandes je nach Fahrgeschwindigkeit bzw. Relativge
schwindigkeit zwischen zweitem und erstem Fahrzeug und je nach Umweltbe
dingungen, insbesondere Sichtbedingungen, wird zunächst ein optisches
und/oder akustisches Signal vom Bordcomputer, insbesondere im Bereich
des Armaturenbretts oder sonst in Fahrernähe abgegeben und ggfs. auch
eine Geschwindigkeitsverminderung bis hin zur Motorabschaltung und/oder
Bremsung eingeleitet je nach Kraftübertragung bzw. Antriebs-/Abtriebs
einheit des Fahrzeuges, Bremskreisen und weiterer nötiger bzw. förder
licher Einrichtungen.
Die Einrichtung mit mehreren Sendern und Empfängern als Querbalken-Ein
heit 102 hat den Vorteil auch seitlich, bei Kurvenfahren etc., insbeson
dere Kolonnenfahrten zu ermöglichen, d.h. dem vorausfahrenden Fahrzeug
zu folgen.
Eine Plausibilitätskontrolle des Rechners ist vorteilhaft für die Erken
nung.
Der vorgeschlagene Lasertyp (Halbleiter oder Festkörper) weist hier
(Fig. 3) eine breite Sendekeule auf.
Claims (5)
1. Einrichtung zur optischen Abstandsmessung für Fahrzeuge, insbe
sondere zwischen zwei Fahrzeugen, das aus einer vorzugsweise zeilenför
migen quer zur Fahrbahnrichtung eingebauten Sende- und Empfängereinheit
besteht, wobei die ausgesandte Strahlung einer Laserlichtquelle nach dem
Pulslaufzeitverfahren je nach rückgestreuter und empfangener Energie ar
beitet und zur Auswertung gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß ge
pulste Sender insbesondere elektronisch ansteuerbarer Halbleiterlaser,
wie Diodenlaser, mit einer Wellenlänge von etwa im Bereich zwischen
0,8 µm und 1,0 µm, in der Einheit (102) enthalten sind deren Sende
leistung von einer Signalauswerteeinheit autoadaptiv den Umweltbedingun
gen insbesondere Sichtverhältnissen einerseits und der Augensicherheit
andererseits angepaßt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sendeeinheit (11) bei Detektierung einer Unterschreitung eines vorgege
benen Mindestabstandes abgeschaltet wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Signalauswertung (14) bei Unterschreitung von vorgegebenen Mindest
meßbedingungen und/oder Erkennung einer zu einer Fehlinterpretation füh
renden Meßbedingung die Signaleinheit (18) ansteuert, die ein optisches
oder akustisches Warnsignal abgibt und/oder eine Schaltfunktion, z.B.
Lichteinschaltung, Scheibenwischerbetätigung etc., aktiviert.
4. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswertung bei Erken
nung von für die Fahrsicherheit kritischen Meßwerten eine Einheit
steuert, die geschwindigkeitsverzögernd, bremsend, stoppend in Antrieb,
Kraftübertragung oder Bremse eingreift.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß sie bei Fahrzeugen angewandt wird, die im Kolonnen
verkehr hintereinander fahrend auf möglichst kurzem gleichbleibenden Ab
stand gehalten werden.
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