DE3903501A1 - Optisches abstands-messgeraet fuer fahrzeuge - Google Patents

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.