DE4006300C2 - Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes und der Richtung zu einem Objekt - Google Patents
Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes und der Richtung zu einem ObjektInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des
Abstandes und der Richtung zu einem Objekt, die an der Vorderseite
eines Kraftfahrzeuges angebracht ist.
Da die Zahl der Kraftfahrzeuge ständig zunimmt, gibt es auch
immer häufiger Verkehrsstaus auf den Straßen. Diese treten
insbesondere auf den allgemeinen Verbindungs- und Fernver
kehrsstraßen in der Nähe großer Städte und in den Städten
selbst auf. Die fahrbedingten Belastungen für Fahrer auf solchen
dicht befahrenen Straßen sind sehr hoch, und im gleichen
Maß nimmt die Häufigkeit von Verkehrsunfällen zu, die
aus der verringerten Entscheidungsfähigkeit aufgrund der hohen
Belastung resultieren. Infolgedessen sind zur Vermeidung
von Zusammenstößen verschiedene Arten von mechanischen und
elektronischen Sicherheitseinrichtungen erforderlich, z. B.
eine Einrichtung zur automatischen Einhaltung von Fahrzeug
abständen, eine Fahrzeugabstands-Warneinrichtung sowie eine
automatische Bremseinrichtung. Ferner kann durch die Entwicklung
von automatischen Folgeeinrichtungen im Hinblick auf ein
vorausfahrendes Fahrzeug die Belastung der Fahrer erheblich
herabgesetzt werden. Um die Funktionen dieser Einrichtungen
in wirksamer Weise nützen zu können, wird eine Abstandsmeß
einrichtung für ein Kraftfahrzeug benötigt, das den Abstand
zwischen dem eigenen Fahrzeug sowie einem vorausfahrenden
Fahrzeug und die Richtung zu diesem messen kann.
Aus der DE 36 42 196 A1 ist eine optoelektronische Kollisions
schutzvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die mindestens
zwei optoelektronische Bilderkennungseinrichtungen aufweist,
die aus einem Objektiv und fotoempfindlichen Halbleiteranord
nungen bestehen, welche an der Vorderseite eines Fahrzeuges
angebracht sind. Durch die Auswertung der sich ergebenden
Bildverschiebungen auf zwei fotoempfindlichen Halbleiter
anordnungen, die in einem bestimmten Abstand montiert sind,
kann die Entfernung eines möglichen Kollisionsobjektes von
dem Fahrzeug aus ermittelt werden. Auch wird die seitliche
Position des Objektes bezogen auf die Fahrtrichtung ermittelt.
Dann wird aus der Fahrgeschwindigkeit der notwendige
Bremsweg festgestellt und mit der Entfernung des Objektes
verglichen, wobei beim Unterschreiten eines kritischen Kolli
sionsabstandes ein Warnsignal gegeben bzw. das Fahrzeug ab
gebremst wird.
Bei dieser herkömmlichen Vorrichtung wird eine starre Anord
nung des Abbildungssystems mit seinen beiden Linsen und den
entsprechenden fotoempfindlichen Halbleiteranordnungen ver
wendet, die an einen Computer angeschlossen sind. Auf diese
Weise können zwar Hinternisse in gewissen Grenzen erkannt
werden, die in Fahrtrichtung vor einem Fahrzeug liegen. Es
ist aber keine zuverlässige Messung zu einem vorausfahrenden
Fahrzeug möglich, wenn dieses eine seitlich versetzte Position
hat. Es besteht dann nämlich die Gefahr, daß kein Licht
von dem Abbildungssystem erfaßt und auf die fotoempfindlichen
Halbleiteranordnungen gerichtet werden kann. Eine Drehung
oder Nachführung des gesamten Abbildungssystems zur Ausrichtung
auf ein bestimmtes Objekt ist bei der herkömmlichen Vorrichtung
nicht vorgesehen.
In der DE 33 04 620 C2 ist eine Einrichtung zur Regelung der
Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges beschrieben, die
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, eine Entfernungsmeßein
richtung zur Ermittlung des Abstandes zwischen dem Kraftfahrzeug
und einem vorausfahrenden Fahrzeug, eine Berechnungs-
Steuereinrichtung zur Ermittlung des am besten geeigneten
Fahrzeugabstandes und einer entsprechenden Steuergeschwindigkeit,
sowie eine Warneinrichtung aufweist. Die Entfernungs
meßeinrichtung ist dabei mit einem optischen Entfernungsmesser
mit einem ersten und einem zweiten Objektiv, mit einer
ersten und einer zweiten Bildsensoreinrichtung sowie mit einer
Steuereinrichtung ausgerüstet, um den Abstand zum voraus
fahrenden Fahrzeug oder zu einem Hindernis durch Triangulation
zu bestimmen. Auch bei dieser herkömmlichen Vorrichtung
ist lediglich eine starre Anordnung des Abbildungssystems
vorhanden, so daß ähnliche Probleme auftreten wie bei der
vorstehend diskutierten Vorrichtung gemäß der DE 36 42 196
A1.
Aus der Veröffentlichung JP 60-47 911 A in Patents Abstracts
of Japan, P-373, 16. Juli 1985, Vol. 9, Nr. 170, ist eine Licht
emittierende Einrichtung beschrieben, die als Ziel für die
Abstandsmessung zwischen zwei Fahrzeugen dient. Die Licht
emittierende Einrichtung ist dabei als Licht emittierende Diode
oder als Halbleiterlaser ausgebildet und sendet entweder
sichtbares Licht oder Licht im Infrarotbereich in einem be
stimmten schmalen Spektralbereich aus. Dieses Licht wird in
geeigneter Weise moduliert, so daß es mit einer bestimmten
Frequenz flackert. Eine solche Licht emittierende Einrichtung
wird an der Rückseite eines Kraftfahrzeuges montiert, und das
ausgesendete Licht kann von einem folgenden Fahrzeug mit einer
optischen Empfangseinrichtung empfangen und ausgewertet
werden. Auch wenn dort linke und rechte Lichtempfänger vor
gesehen sind, ist eine Nachjustierung oder Richtungseinstellung
im Lichtempfangssystem dort nicht in Betracht gezogen.
Als Verfahren zur Messung eines Abstands zwischen einem
Vorausfahrzeug und dem eigenen Fahrzeug sind auch
Systeme bereits bekannt, bei denen durch Berechnen einer
Übertragungszeit für die Projektion elektromagnetischer Wel
len oder optischer Impulse zum Vorausfahrzeug ein Abstand
gemessen wird. Dieses konventionelle Fahrzeugabstandsmeßsystem
kann jedoch den richtigen Abstand kaum messen, denn wenn im
Fall des vorerwähnten Verkehrsstaus die durchschnittlichen
Fahrzeugabstände relativ gering sind, wird die Übertra
gungszeit sehr kurz. Als weiteres Abstandsmeßsystem für
kurze Abstände ist eine Meßsuchereinrichtung zur automati
schen Scharfeinstellung einer Kamera wohlbekannt. Als eine
solche Meßsuchereinrichtung sind typischerweise ein Tri
angulationssystem als passive Methode zur Nutzung von ein
fallendem Licht und das Aussenden von Licht von der Ent
fernungsmeßeinrichtung als aktive Methode für sich bekannt.
Sowohl die passive als auch die aktive Methode erlauben
zwar eine Entfernungsmessung, aber eine Richtungserfassung
ist damit kaum möglich. Ein weiteres Kraftfahrzeug-
Abstandsmeßgerät wurde in der JP-OS 63-120 212 vorgeschla
gen, wobei das vorgenannte Triangulationssystem dazu ge
nützt wird, einen Abstand und eine Richtung zu einem
Vorausfahrzeug zu erfassen. Insbesondere erfaßt dieses
Gerät aus dem Abgasrohr des Vorausfahrzeugs austretende
Wärmestrahlung. Dieses Wärmemeßsystem kann aber bei
Fahrzeugen wie einem Lastkraftwagen, dessen Abgasrohr sich
nicht an der Rückseite befindet, oder einem mehrere Abgas
rohre aufweisenden Fahrzeug nicht angewandt werden. Insbe
sondere weist ein solches System den Nachteil auf, daß es
relativ schwierig ist, im Sommer unter Hochtemperatur
bedingungen eine Wärmequelle festzustellen, auch wenn ein
Fahrzeug ein Abgasrohr an der Rückseite aufweist. Ferner
besteht das Problem, daß die Ansprechgeschwindigkeit des
Meßelements zur Erfassung einer solchen Hochtemperatur-
Wärmequelle nicht so gut ist und das Element gekühlt werden
muß. Dadurch wird das Gerät komplex und teuer. Dagegen
wurde in der JP-OS 49-43 328 ein anderes System vorgeschla
gen, bei dem eine Lichtquelle an der Rückseite eines Vor
ausfahrzeugs verwendet wird, die Lichtstrahlen nach hinten
aussendet. Der Abstand und die Richtung des eigenen Fahr
zeugs in bezug auf ein Vorausfahrzeug werden dabei durch
Berechnen einer Differenz der Lichtmenge einer Mehrzahl von
Lichtempfangselementen bestimmt. Da bei dem beschriebenen
konventionellen System der Abstand und die Richtung auf der
Grundlage der Differenz der empfangenen Lichtmengen der
Mehrzahl von Lichtempfangselementen berechnet werden, dürfen
Änderungen der empfangenen Lichtmengen infolge von ver
schmutzten Lichtquellen und verschmutzten Lichtempfangs
elementen, Änderungen der von der Lichtquelle ausgesandten
Lichtmengen infolge von Temperaturschwankungen und Alterung
sowie Änderungen der jeweiligen empfangenen Lichtmengen
aufgrund von Empfindlichkeitsänderungen der Lichtempfangs
elemente nicht ignoriert werden. Da außerdem diese Ände
rungen der Lichtempfangsmengen voneinander verschieden
sind, gibt es die weiteren Nachteile, daß eine stabile
Messung des Abstands und der Richtung nicht über lange
Zeiträume erwartet werden kann.
Fig. 13 zeigt ein Kraftfahrzeug-Abstandsmeßgerät, bei dem an
einem Vorausfahrzeug ein Lichtsender und an einem eigenen
Fahrzeug ein drehbares optisches System angeordnet sind und
der Abstand des eigenen Fahrzeugs vom Vorausfahrzeug
gemessen wird.
Die hier gezeigte Anordnung entspricht derjenigen eines kon
ventionellen Kraftfahrzeug-Abstandsmeßgeräts.
Fig. 13 zeigt eine Lichtquelle 1, die in einer vorbestimm
ten Lage an der Rückseite eines Vorausfahrzeugs 100 mon
tiert ist. Die Lichtquelle 1 sendet in einer Sperrbetriebs
art Licht mittels einer Lichtquellenschaltung 2 aus.
Andererseits ist ein drehbares optisches Lichtempfangs
system mit 4 bezeichnet. Ein Paar von drehbaren optischen
Lichtempfangssystemen ist an einer Vorderseite eines eige
nen Fahrzeugs 200 so angeordnet, daß zwei optische Systeme
voneinander um eine Grundlänge B beabstandet sind. Diese
optischen Lichtempfangssysteme 4 werden jeweils gesondert
von Drehantrieben 10L und 10R betätigt. Diese
Drehantriebe 10L und 10R werden von Drehsteuereinheiten 9L
und 9R gesteuert.
In jedem optischen Lichtempfangssystem 4 ist ein Lichtlage
detektor 42L, 42R vorgesehen. Diese Lichtlagedetektoren
42L und 42R sind so angeordnet, daß das von der Lichtquelle
1 ausgesandte Licht auf eine Lichtempfangsebene der jewei
ligen Detektoren durch eine Lichtempfangslinse 41L, 41R
fokussiert wird.
Von den Lichtlagedetektoren 42L und 42R abgeleitete Signale
werden von optischen Lageverarbeitungseinheiten 6L, 6R
verarbeitet, die ein Lichtlagesignal, das einer Lichtein
fallslage entspricht, und ein Lichtempfangssignal, das das
Auftreffen von intermittierendem Licht bezeichnet, erzeugen.
Bei Zuführung der Ausgangssignale der optischen Lageverarbei
tungseinheiten 6L und 6R liefert eine Steuereinheit 21 für
die Rotation der optischen Systeme ein Ausgangssignal an
die Drehsteuereinheiten 9L und 9R, die die Drehantriebe 10L
und 10R zur Rotation des optischen Lichtempfangssystems 4
ansteuern.
Drehwinkelsensoren 11L und 11R erfassen einen durch eine
Radachse des eigenen Fahrzeugs 200 und eine optische Achse
des optischen Lichtempfangssystems 4 definierten Winkel und
liefern die aufgenommenen Winkelsignale an eine Steuerein
heit 20.
Aufgrund der Ausgangssignale der Drehwinkelsensoren 11L und
11R errechnet die Steuereinheit 20 einen Fahrzeugabstand L
zwischen dem Vorausfahrzeug 100 und dem eigenen Fahrzeug
200 sowie eine Richtung R des Vorausfahrzeugs 100.
Es ist zu beachten, daß die Steuereinheit 21 für die Rota
tion des optischen Systems und die Steuereinheit 20 in
einem Rechner 25 kombiniert sein können.
Unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 1a und 1b
wird der Betrieb erläutert. Gemäß Fig. 1a wird beim Start
einer Hauptroutine (Schritt S1) in Schritt S2 eine CPU
(Rechner 25) initialisiert.
In Schritt S3 wird eine Flagprüfung durchgeführt und ge
wartet, bis ein Flag "gültig" wird. Dieses Flag wird über
den Ablauf einer Unterbrechungsroutine "gültig".
Wenn beide Lichtempfangssignale in den Rechner 25 einge
geben werden, geht die Programmsteuerung zur Unterbre
chungsroutine über.
Beim Beginn des Unterbrechungsbetriebs in Schritt S8 von
Fig. 1b wird zuerst das Lichtlagesignal ausgelesen, und in
Schritt S9 werden die folgenden Berechnungen durchgeführt.
Wie Fig. 2 zeigt, werden Winkel ΔΦL und ΔΦR, die zwi
schen den optischen Achsen 5 der Lichtempfangslinsen 41L
und 41R und einer die Lichtquelle 1 mit einem Hauptpunkt 40
der Lichtempfangslinsen 41L und 41R verbindenden Geraden
definiert sind, auf der Grundlage der Berechnungsformel
ΔΦL, R = tan-1 (ΔP/F) berechnet, wobei F einen Abstand zwi
schen dem Hauptpunkt 40 und den Lichtlagedetektoren 42L und
42R und ΔP eine Verlagerung zwischen dem Hauptpunkt 40 der
Linse und der Lichtquelle 1 in den Lichtlagedetektoren 42L
und 42R bezeichnen.
Anschließend steuert in Schritt S10 die Steuereinheit 21
für die Rotation des optischen Systems die Antriebe 10L und
10R über die Drehsteuereinheiten 9L, 9R an, so daß das
optische Lichtempfangssystem 4 gedreht wird.
Das heißt also, daß die Unterbrechungsroutine dazu dient,
den Drehwinkel des optischen Lichtempfangssystems 4 so zu
steuern, daß die optischen Achsen der Lichtempfangslinsen
41L und 41R jeweils mit der die Lichtquelle 1 und den Hauptpunkt 40
der Lichtempfangslinsen 41L und 41R verbindenden Geraden
koinzident sind.
Schließlich setzt der Drehwinkel des optischen Lichtemp
fangssystems 4 das Flag, das anzeigt, daß die Achsen der
Lichtempfangslinsen 41L und 41R mit der die Lichtquelle 1
und den Hauptpunkt 40 der Lichtempfangslinsen 41L und 41R
verbindenden Geraden koinzident sind, auf "gültig" (Schritt
S11), so daß die Unterbrechungsroutine beendet ist (in
Schritt S12).
Wenn wie bereits beschrieben, das Flag auf "gültig" ge
setzt ist, werden in der Hauptroutine in Schritt S4
die Drehwinkel ΦL, ΦR des optischen Licht
empfangssystems 4 von den Drehwinkelsensoren 11L und 11R
ausgelesen, der Fahrzeugabstand L und die Richtung R wer
den in Schritt S6 auf der Basis von noch zu beschreibenden
Gleichungen (3) und (4) berechnet, und in Schritt S6 werden
der Fahrzeugabstand L und die Richtung R ausgegeben.
Schließlich wird in Schritt S7 das Flag gelöscht (FAIL),
der Ablauf springt zur Flag-Prüfoperation in Schritt S3
zurück, und der anschließende Unterbrechungsroutine-Vorgang
wird durchgeführt und wartet, bis das Flag "gültig" wird.
Wenn bei den oben beschriebenen Meßvorgängen
eine deutliche Hell/Dunkel-Verteilung im
Hintergrundlicht vorliegt, überstreicht bei einem Drehen
des optischen Lichtempfangssystems 4 um die Drehwinkel
ΔΦL, R eine entsprechende
Hell/Dunkel-Verteilung die Lichtlagedetektoren 42L und 42R.
In einer willkürliche Position auf den Lichtlagedetektoren
42L und 42R weist das auf diese Position auf
fallende Licht somit einen intermittierenden Verlauf
aufgrund der Änderung der Hell/Dunkel-Verteilung des Hin
tergrundlichts auf.
Infolgedessen kann nicht unterschieden werden, ob dieses
intermittierende Licht von der am Vorausfahrzeug 100 vor
gesehenen Lichtquelle 1 stammt oder aus Änderungen des
Hintergrundlichts infolge der Rotation des Lichtempfangssystems
resultiert. Wenn also eine Hell/Dunkel-Verteilung des Hinter
grundlichts vorliegt, ist es schwierig, einen korrekten
Fahrzeugabstand zu messen.
Wenn das optische Lichtempfangssystem 4 so langsam verdreht
wird, daß die Hintergrundlicht-Verteilung nicht
mehr stört, werden die Zeitintervalle zur Mes
sung des Fahrzeugabstands L länger, und es tritt das
weitere Problem einer Verschlechterung des Ansprechverhal
tens auf.
In der JP-OS 60-19 208 und der JP-OS 60-163 732 ist eine
weitere Einrichtung zur automatischen
Aufrechterhaltung eines Sicherheitsabstands zwischen einem
Vorausfahrzeug und dem eigenen Fahrzeug angegeben. Diese
konventionellen Einrichtungen sind so aufgebaut, daß sowohl
die Drosselklappe als auch die Bremse automatisch aufgrund
von Ausgangssignalen betätigt werden, die von der Fahrzeug
abstandsmeßeinrichtung erhalten werden, so daß der Fahr
zeugabstand zwischen dem Vorausfahrzeug und dem eigenen
Fahrzeug ständig auf dem Sicherheitsabstand gehalten wird.
Dabei richtet die Fahrzeugabstandsmeßeinrichtung entweder
elektromagnetische oder Ultraschallwellen auf das Voraus
fahrzeug und empfängt die vom Vorausfahrzeug reflektierten
Impulse zur Messung des Fahrzeugabstands zwischen dem Vor
ausfahrzeug und dem eigenen Fahrzeug auf der Grundlage der
für dieses Aussenden und Empfangen von Impulsen erforder
lichen Zeit. Dabei kann zwar der Abstand zwischen dem Vor
ausfahrzeug und dem Folgefahrzeug richtig gemessen werden,
aber Verlagerungen in bezug auf die Fahrspuren des Voraus
fahrzeugs und des Folgefahrzeugs können nicht erfaßt
werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
anzugeben, mit der in besonders
zuverlässiger Weise eine Bestimmung des Abstandes und der
Richtung zu einem Objekt möglich ist, ohne daß eine besonders
komplizierte Vorrichtung benötigt wird.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine Vorrichtung
zur Bestimmung des Abstandes und der Richtung zu einem Objekt
anzugeben, die an der Vorderseite eines Kraftfahrzeuges an
gebracht ist und die folgendes aufweist:
ein optisches Lichtempfangssystem für Licht von dem Objekt, wobei das Lichtempfangssystem zwei in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnete optische Abbildungseinrichtungen zur jeweiligen Fokussierung eines Bildes von dem Objekt auf einen lichtelektrischen Wandler in der Brennebene eines dazu gehörigen Abbildungssystems aufweist;
einen Auswertungsrechner zur Berechnung der Lage des Bildes von dem Objekt in einer horizontalen Richtung in der Brennebene aufgrund von Ausgangssignalen des lichtelektrischen Wandlers;
wobei das Objekt eine Lichtquelle ist, die an der Rückseite eines Vorausfahrzeugs in einer bestimmten Position angeordnet ist und Licht nach rückwärts richtet;
wobei die zwei optischen Abbildungseinrichtungen des Licht empfangssystems in relativ zueinander unbeweglicher Anordnung durch eine Drehantriebseinrichtung in einer horizontalen Ebene gemeinsam drehbar sind und die Drehstellung der Dreh antriebseinrichtung mit einem einzigen Drehwinkeldetektor ge messen und zur Verarbeitung in den Auswertungsrechner ein gegeben wird;
und wobei der Auswertungsrechner die Drehantriebseinrichtung unter Berücksichtigung der Signale von dem lichtelektrischen Wandler ansteuert, um die zwei optischen Abbildungseinrich tungen des Lichtempfangssystems zur Nachführung auf das Objekt zu drehen, und die Richtung und den Abstand zum Voraus fahrzeug auf der Basis der Ausgangssignale der Winkelmeßein richtung berechnet.
ein optisches Lichtempfangssystem für Licht von dem Objekt, wobei das Lichtempfangssystem zwei in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnete optische Abbildungseinrichtungen zur jeweiligen Fokussierung eines Bildes von dem Objekt auf einen lichtelektrischen Wandler in der Brennebene eines dazu gehörigen Abbildungssystems aufweist;
einen Auswertungsrechner zur Berechnung der Lage des Bildes von dem Objekt in einer horizontalen Richtung in der Brennebene aufgrund von Ausgangssignalen des lichtelektrischen Wandlers;
wobei das Objekt eine Lichtquelle ist, die an der Rückseite eines Vorausfahrzeugs in einer bestimmten Position angeordnet ist und Licht nach rückwärts richtet;
wobei die zwei optischen Abbildungseinrichtungen des Licht empfangssystems in relativ zueinander unbeweglicher Anordnung durch eine Drehantriebseinrichtung in einer horizontalen Ebene gemeinsam drehbar sind und die Drehstellung der Dreh antriebseinrichtung mit einem einzigen Drehwinkeldetektor ge messen und zur Verarbeitung in den Auswertungsrechner ein gegeben wird;
und wobei der Auswertungsrechner die Drehantriebseinrichtung unter Berücksichtigung der Signale von dem lichtelektrischen Wandler ansteuert, um die zwei optischen Abbildungseinrich tungen des Lichtempfangssystems zur Nachführung auf das Objekt zu drehen, und die Richtung und den Abstand zum Voraus fahrzeug auf der Basis der Ausgangssignale der Winkelmeßein richtung berechnet.
Eine andere erfindungsgemäße Lösung besteht in einer
Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes und der Richtung zu
einem Objekt, die an der Vorderseite eines Kraftfahrzeuges
angebracht ist und die folgendes aufweist:
ein optisches Lichtempfangssystems für Licht von dem Objekt, wobei das Lichtempfangssystem zwei in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnete optische Abbildungseinrichtungen zur jeweiligen Fokussierung eines Bildes von dem Objekt auf einen lichtelektrischen Wandler in der Brennebene eines dazu gehörigen Abbildungssystems aufweist;
einen Auswertungsrechner zur Berechnung der Lage des Bildes von dem Objekt in einer horizontalen Richtung in der Brennebene aufgrund von Ausgangssignalen des lichtelektrischen Wandlers;
wobei das Objekt eine Lichtquelle ist, die an der Rückseite eines Vorausfahrzeugs in einer vorbestimmten Position angeordnet ist und Licht nach rückwärts richtet;
wobei die zwei optischen Abbildungseinrichtungen des Licht empfangssystems durch jeweils einen separaten Schrittmotor einer Drehantriebseinrichtung in einer horizontalen Ebene drehbar sind;
und wobei der Auswertungsrechner die Schrittmotoren unter Be rücksichtigung der Signale von dem lichtelektrischen Wandler ansteuert, um die zwei Abbildungseinrichtungen des Lichtemp fangssystems zur Nachführung auf das Objekt zu drehen, die Antriebsimpulse zur Ansteuerung der Schrittmotoren zählt und zusammen mit dem vorgegebenen Schrittschaltwinkel auswertet und daraus die Richtung und den Abstand zum Vorausfahrzeug berechnet.
ein optisches Lichtempfangssystems für Licht von dem Objekt, wobei das Lichtempfangssystem zwei in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnete optische Abbildungseinrichtungen zur jeweiligen Fokussierung eines Bildes von dem Objekt auf einen lichtelektrischen Wandler in der Brennebene eines dazu gehörigen Abbildungssystems aufweist;
einen Auswertungsrechner zur Berechnung der Lage des Bildes von dem Objekt in einer horizontalen Richtung in der Brennebene aufgrund von Ausgangssignalen des lichtelektrischen Wandlers;
wobei das Objekt eine Lichtquelle ist, die an der Rückseite eines Vorausfahrzeugs in einer vorbestimmten Position angeordnet ist und Licht nach rückwärts richtet;
wobei die zwei optischen Abbildungseinrichtungen des Licht empfangssystems durch jeweils einen separaten Schrittmotor einer Drehantriebseinrichtung in einer horizontalen Ebene drehbar sind;
und wobei der Auswertungsrechner die Schrittmotoren unter Be rücksichtigung der Signale von dem lichtelektrischen Wandler ansteuert, um die zwei Abbildungseinrichtungen des Lichtemp fangssystems zur Nachführung auf das Objekt zu drehen, die Antriebsimpulse zur Ansteuerung der Schrittmotoren zählt und zusammen mit dem vorgegebenen Schrittschaltwinkel auswertet und daraus die Richtung und den Abstand zum Vorausfahrzeug berechnet.
In Weiterbildung dieser zweiten Lösung ist vorgesehen,
daß jede optische Abbildungseinrichtung über ein Zahn
radgeriebe vom zugehörigen Schrittmotor gegen die Wirkung
einer Rückstellfeder in einer horizontalen Ebene gedreht
wird, um die Ausrichtung auf das Objekt durchzuführen.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist vor
gesehen, daß jede optische Abbildungseinrichtung eine Zylinder
linse aufweist ode asphärisch ausgebildet ist, um eine
Lichtquelle, deren Länge in Längsrichtung größer als die
Breite des lichtelektrischen Wandlers ist, auf dem lichtelek
trischen Wandler abzubilden.
Bei einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist vorgesehen, daß das von der am Vorausfahrzeug
angeordneten Lichtquelle projizierte Licht in horizontaler
Richtung ein Hell/Dunkel-Muster hat, das als Erkennungscode
des Vorausfahrzeugs dient.
Bei einer anderen speziellen Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß das von der Lichtquelle
des Vorausfahrzeugs projizierte Licht impulsmoduliertes
Licht ist, das einen Erkennungscode des Vorausfahrzeugs
enthält.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist vor
gesehen, daß das Vorausfahrzeug eine Vielzahl von in vertikaler
Richtung angeordneten Lichtquellen aufweist, so daß auch
bei einer Änderung der relativen Position in vertikaler Richtung
zwischen dem Vorausfahrzeug und dem Kraftfahrzeug als
Folgefahrzeug eine zuverlässige Lichtquellenabbildung von
mindestens einer der Lichtquellen auf dem lichtelektrischen
Wandler erzeugt wird.
Bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann der lichtelek
trische Wandler in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein,
beispielsweise einen Lichtlagedetektor, einen Ladungsspeicher-
Baustein oder eine Fotodiodenanordnung aufweisen.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist vor
gesehen, daß das optische Lichtempfangssystem einen Filter
zum Ausfiltern von sichtbarem Licht aufweist.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist wei
terhin vorgesehen, daß der Auswertungsrechner an Sicherheits
einrichtungen in Form einer Folgesteuerungseinheit, einer
Drosselklappen-Betätigungseinheit, einer Bremsbetätigungseinheit
und einer Warneinheit angeschlossen ist, und daß die Sicher
heitseinrichtungen bei Unterschreiten eines Mindestabstandes
zum Vorausfahrzeug aktiviert werden und den Fahrer
des Kraftfahrzeugs als Folgefahrzeug warnen und/oder automatisch
aktiviert werden, um den Mindestabstand wiederherzustellen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von
Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer kon
ventionellen Vorrichtung zur Bestimmung des Abstands und der
Richtung zu einem Objekt zeigt,
wobei Fig. 1(a) eine Hauptroutine und Fig.
1(b) eine Unterbrechungsroutine zeigt;
Fig. 2 eine Erläuterung einer Drehwinkelsteuerung des
bei der konventionellen Vorrichtung verwendeten
optischen Systems;
Fig. 3 den Aufbau einer Vorrichtung zur Bestimmung
des Abstands und der Richtung zu einem Objekt
gemäß einem ersten Ausführungs
beispiel der Erfindung;
Fig. 4 eine Detaildarstellung zur Erläuterung der
Berechnung einer Bilderzeugungslage;
Fig. 5 einen Teil eines optischen Systems;
Fig. 6 ein Aufbaudiagramm, das einen Schnitt durch
ein optisches Lichtempfangssystem und eine
Dreheinrichtung zeigt;
Fig. 7 eine genaue Erläuterung der Berechnung einer
Bilderzeugungslage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines optischen
Systems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 9 eine Erläuterung der Bilderzeugungslage-
Berechnung auf einem Ladungsspeicher-Baustein;
Fig. 10 den Aufbau einer Vorrichtung zur Bestimmung
des Abstands und der Richtung zu einem Objekt
gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
Fig. 11 ein Schaltbild eines weiteren Bilderzeugungs
lage-Rechners bei Verwendung einer Fotodiode
als lichtelektrischer Wandler gemäß dem drit
ten Ausführungsbeispiel;
Fig. 12 den Aufbau eines weiteren optischen Systems
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 13 den Aufbau einer konventionellen Vorrichtung
zur Bestimmung des Abstands und der Richtung zu einem Objekt;
Fig. 14a ein Flußdiagramm, das eine Hauptroutine zum
Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 13 zeigt;
Fig. 14b ein Flußdiagramm, das eine Unterbrechungs
routine zum Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 13 zeigt;
Fig. 15 eine Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 13;
Fig. 16 den Aufbau einer Vorausfahrzeug-Folgesteuer
einrichtung.
Nachstehend wird das erste Ausführungsbeispiel
erläutert. Fig. 3 zeigt den Aufbau der Vorrichtung
mit einer Lichtquelle 1, die mittig an der Rückseite
eines Vorausfahrzeugs 100 installiert ist und einen Licht
quellenkreis 2 zum Betrieb der Lichtquelle
umfaßt; mit einem optischen Lichtemp
fangssystem 4, das an einer Vorderseite des eigenen Fahr
zeugs bzw. des Folgefahrzeugs 200 installiert ist; mit einer
otischen Achse 5 des optischen Lichtempfangssystems 4; mit
einem Bilderzeugungslage-Rechner 6 zum Berechnen von Daten einer
Abbildung der auf das optische Lichtempfangssystem 4 fokus
sierten Lichtquelle 1; mit einem Bilderzeugungslage-Ver
gleicher 7; mit einer Drehsteuerung 8; mit einer
Drehantriebs-Steuereinheit 9; mit einem Drehantrieb 10 zum
Drehen des optischen Lichtempfangssystems 4 in Horizontal
richtung; mit einem Drehwinkeldetektor 11 des Drehantriebs 10;
mit einem Richtungsrechner 12; mit einem Bilderzeugungs
lage-Mittelungsglied 13; mit einem Abstandsrechner 14; mit
einem Codeerkennungsglied 15. Dabei bilden die Komponenten
7, 8, 12, 13, 14, 15 eine Steuereinheit 20.
Fig. 4 zeigt im einzelnen die Berechnung einer Bilderzeu
gungslage. Dabei bezeichnet ein Index R
bzw. L eines Bezugszeichens jeweils den rechten bzw. linken
Lichtempfangsweg des optischen Lichtempfangssystems 4. 41
ist eine Lichtempfangslinse in diesem Lichtempfangsweg; 42
ist ein lichtelektrischer Wandler, der nahe der Brennebene
der Lichtempfangslinse 41 angeordnet ist und einen Halb
leiter-Lichtlagedetektor (PSD) verwendet, 61 ist ein Ver
stärker für den PSD 42; 62 ist ein Peakhaltekreis; 63 ist
ein Subtrahierglied; 64 ist ein Addierglied; 65 ist ein
Teilerglied; und 66 ist ein Impulszähler. Fig. 5 zeigt
einen Teil des optischen Systems gemäß dem ersten bevor
zugten Ausführungsbeispiel. Dabei ist 43 eine Zylinderlinse,
und 44 ist eine in einer Längsrichtung gestreckte Abbildung.
In Fig. 3 ist die Lichtquelle 1 in einer vorbestimmten Lage
der Rückseite (etwa in der Mitte der Rückseite)
des Vorausfahrzeugs 100 installiert, von wo das abgestrahlte
Licht 3 nach rückwärts
ausgesandt wird. Als Lichtquelle 1 kann eine sichtbare
Lichtquelle, z. B. eine LED für sichtbares Licht, verwendet
werden. Um jedoch die Verschlechterung des Rauschabstands
infolge von Störungen, etwa durch Hintergrundlicht, zu verhindern,
wird als Lichtquelle 1 eine Lichtquelle für nahes Infrarot,
z. B. eine LED für nahes Infrarot einer Wellenlänge von
weniger als 1 µm, bevorzugt. In der nachstehenden Beschrei
bung wird also eine LED für nahes Infrarot verwendet. Als
abgestrahltes Licht kann für die Erkennung
durch ein Folgefahrzeug moduliertes Licht nützlich
sein, dessen Impulsdauer und Emissionszeit für die jewei
ligen Fahrzeuge codiert sind. An einer
vorbestimmten Stelle der Vorderseite, etwa der
Mitte der Vorderseite des eigenen Fahrzeugs
200 ist das optische Lichtempfangssystem 4 angeordnet,
das von dem Drehantrieb 10 in Harizontalrichtung drehbar
gelagert ist. Der Drehwinkeldetektor 11 zur Aufnahme eines
Drehwinkels R einer Achse des optischen Lichtemp
fangssystems 4 ist an dem Drehantrieb 10 befestigt. Wenn
das Licht 3 von der Lichtquelle 1 abgestrahlt
wird, wird es gemäß Fig. 4 in zwei Strahlengängen
von den Lichtempfangslinsen 41R
und 41L aufgenommen, die parallel zueinander in einem
Grundabstand B voneinander angeordnet sind.
Außerdem bewirkt dieses optische Lichtempfangssystem
4, daß die Abbildung der Lichtquelle 1 auf PSD 42R und 42L,
die in den Brennebenen der jeweiligen Lichtempfangslinsen
41R und 41L angeordnet sind, fokussiert wird. Es ist zu
beachten, daß gemäß Fig. 5 sowohl die Lichtempfangslinse 41
als auch die Zylinderlinse 43 in den jeweiligen optischen
Lichtempfangsstrahlengängen des optischen Lichtempfangs
systems 4 liegen und eine Abbildung 44 der Lichtquelle 11
mit einer Breite, die größer als eine Breite H des PSD 42
ist, auf dem PSD 42 erzeugt wird. Die Länge der Abbildung
44 ist in Längsrichtung gestreckt. Gemäß der vorstehend
beschriebenen Anordnung wird auch dann, wenn eine vertikale
Verlagerung der optischen Achse zwischen der Lichtquelle 1
und dem optischen Lichtempfangssystem 4 infolge von Schwin
gungen und Nickbewegungen des Vorausfahrzeugs 100 und des
eigenen Fahrzeugs 200 vorliegt, ein Teil der Abbildung 44
immer auf den PSD 42 projiziert. Infolgedessen kann unge
achtet der Lastzustände ein stabiler Betrieb erreicht wer
den. Die Lichtempfangslinse 41 ist in Fig. 5 von
der Zylinderlinse 43 beabstandet; wenn aber die Lichtemp
fangslinse 41 als asphärische Linse ausgebildet ist, so daß
sie auch die Funktion der Zylinderlinse 43 hat, kann das
gesamte Linsensystem vereinfacht und das optische Lichtemp
fangssystem 4 lichtstärker gemacht werden. Wenn die Mittelpunkte
der jeweiligen PSD 42R und 42L so angeordnet sind, daß sie
außerhalb der Mittelpunkte der optischen Achsen der Licht
empfangslinsen 41R und 41L im Hinblick auf den Meßbereich
des Abstands und der Richtung zum Vorausfahrzeug 100 lie
gen, kann eine wirksame Lichtempfangslänge des PSD besser
genützt werden. Wegen der einfacheren Erläuterung der Bild
erzeugungslagen zeigt das vorliegende Beispiel eine Anord
nung, bei der die Mittelpunkte der wirksamen Lichtempfangs
längen der PSD 42R und 42L mit den Mittelpunkten der opti
schen Achsen der jeweiligen Lichtempfangslinsen 41R und 41L
koinzident sind. Die Bilderzeugungslage der Lichtquelle 1
auf dem PSD 42 wird aus der folgenden Gleichung errechnet:
X = D [(ia-ib)/(ia+ib)]/2 (1)
und zwar auf der Basis von Lichtströmen ia und ib, die von
beiden Elektroden der PSD 42 geliefert werden, und einer
wirksamen Lichtempfangslänge D (nicht gezeichnet)
der PSD 42, wobei der Abstand zwischen
einer Lichtschwerpunktlage einer Abbildung und einem Mit
telpunkt des PSD 42 X genannt ist.
In dem Bilderzeugungslage-Rechner 6 werden die Lichtströme
ia und ib der PSD 42 vom Verstärker 61 verstärkt, nachdem
nur eine als Signal dienende Impulsstromkomponente extra
hiert wurde, und das resultierende Signal wird im Peakhal
tekreis 62 in ein Gleichspannungssignal umgeformt. Die
obige Gleichung (1) wird mittels des Subtrahierglieds 63,
des Addierglieds 64 und des Teilerglieds 65 ausgewertet, und
die Bilderzeugungslagen XR und XL, die den jeweiligen
Strahlengängen entsprechen, werden ausgegeben. Ferner wird
ein Gesamtimpulsstrom iT des PSD 42R als Impulscode-Erken
nungssignal der Lichtquelle 1 an das Codeerkennungsglied 15
über den Impulszähler 66 geliefert. Wenn der Bilderzeu
gungslage-Rechner 6 die Bilderzeugungslagen XR und XL aus
gibt, wird eine Differenz ΔX (=XR-XL) zwischen den
Bilderzeugungslagen XR und XL im Bilderzeugungslage-Ver
gleicher 7 errechnet. Ein Drehsteuersignal entsprechend
dieser Differenz ΔX wird in der Drehsteuerung er
rechnet, und der Drehantrieb 10 wird über die Drehantriebs-
Steuereinheit 9 so angesteuert, daß die Lichtempfangsachse 5 des
optischen Lichtempfangssystems 4 auf die Lichtquelle 1 ge
richtet wird, d. h. die Differenz ΔX der Bilderzeugungs
lagen wird zu Null. Der Drehwinkel R des optischen Licht
empfangssystems 4 wird während der Drehung
vom Drehwinkeldetektor 11 aufgenommen und in ein entspre
chendes elektrisches Signal im Richtungsrechner 12 umge
formt. Andererseits werden die Bilderzeugungslagen XR und
XL während der Drehung an das Bilderzeugungs
lagen-Mittelungsglied 13 geliefert, in dem eine gemittelte
Bilderzeugungslage X (=XR=XL) errechnet wird. Der
Abstandsrechner 14 errechnet einen Abstand L bis zum Vor
ausfahrzeug entsprechend L=FB/2X auf der Basis dieser
gemittelten Bilderzeugungslage X und liefert den Abstand.
F bezeichnet den Abstand zwischen der Licht
empfangslinse 41 und dem PSD 42 und ist, wie bereits
erwähnt, im wesentlichen gleich der Brennweite der Licht
empfangslinse 41 ist. Der Gesamtimpulsstrom iT des PSD 42R
wird an die Codeerkennungseinheit 15 ausgegeben, die bei
einer Änderung des Impulscodes der Lichtquelle
1 des Vorausfahrzeugs 100 für solche Fälle ein Erkennungs-
Fehlerflag liefert, für die entweder das Vorausfahrzeug
100 gewechselt hat oder ein störender
Gegenstand zwischen dem Vorausfahrzeug 100 und dem
eigenen Fahrzeug 200 liegt. Da also bei der beschrie
benen Konstruktion der Abstand L zum Vorausfahrzeug 100 und
die Richtung R durch Steuerung der Bilderzeugungslagen
der Lichtquelle 1 am optischen Lichtempfangssvstem 4 be
stimmt werden, ergibt sich der spezielle Vorteil, daß auch
bei einer Änderung der Emissionsstärke der Lichtquelle 1
und des Lichtempfangs-Wirkungsgrads des optischen Lichtemp
fangssystems 4 ein stabiler Betrieb erreicht werden kann.
Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene Darstellung des
optischen Lichtempfangssystems und des Drehantriebs dafür.
Das optische Lichtempfangssystem 4 ist so angeordnet, daß
ein Filter 49 für sichtbares Licht zur Beseitigung von
Hintergrundlicht, eine Lichtempfangslinse 41 und ein PSD 42
in einem Gehäuse 48 angeordnet sind. Da die Vergrößerung
des optischen Systems sehr klein ist, ist die Bilderzeu
gungsebene des PSD 42 nahe der Brennebene der Lichtemp
fangslinse 41 angeordnet. Da die Dunkeloptik notwendiger
weise vorgesehen ist, weil das Gerät am Fahrzeug mon
tiert, die Apertur der Lichtempfangslinse 41 klein und
außerdem der vom PSD 42 gelieferte Lichtstrom normalerweise ebenfalls
klein ist, ist die Leiterplatte 50 des Lichtempfangskreises
in einem Gehäuse 48 untergebracht, um den Rauschabstand des
Lichtempfangskreises gegenüber externem elektrischem Rau
schen zu verbessern. Im allgemeinen ist entweder der Bild
erzeugungslage-Rechner 6 oder ein Teil davon auf der Lei
terplatte 50 vorgesehen. Wenn der Schaltkreis als LSI-
Schaltkreis ausgebildet ist und die Drehsteuerung 8
und/oder der Drehantriebs-Steuereinheit 9 zusammen mit dem Bild
erzeugungslage-Rechner 6 im Gehäuse 48 untergebracht sind,
kann das gesamte Gerät sehr kompakt gebaut sein. Der
Drehantrieb 10 kann gemeinsam mit einem Gleichstrommotor
oder einem Schrittmotor und einem Untersetzungsgetriebe
ohne jedes Spiel verwendet werden. Der Drehwinkeldetektor
11 kann ein Potentiometer und einen rotatorischen Wegmeß
geber verwenden. Ferner sind zwar in Fig. 3 der Bilderzeu
gungslage-Vergleicher 7, die Drehsteuerung 8, der
Richtungsrechner 12, der Abstandsrechner 14 und der Code
erkenner 15 gesondert angeordnet, es kann jedoch nützlich
sein, einen Rechner zu verwenden, der bei Einsatz eines
Schrittmotors als Drehantrieb 10 digital steuert
und die verschiedenen Funktionen der oben genannten
Glieder softwaremäßig ausführt.
In diesem Fall kann der Drehwinkel
des optischen Lichtempfangssystems 4 so berechnet werden,
daß ein Antriebssteuerimpuls des Schrittmotors in einem
Impulszähler der Steuereinheit 20 gezählt und dieser Zählwert
mit dem Schrittwinkel des Schrittmotors multipliziert wird.
Dabei wird dann der Drehwinkeldetektor 11 nicht mehr be
nötigt, und auch ein Servosystem wie etwa beim Einsatz des
Gleichstrommotors wird nicht benötigt; dadurch ergibt sich
der spezielle Vorteil einer Vereinfachung der Drehantriebs
steuerung.
Die Fig. 7 bis 9 zeigen ein zweites Ausführungs
beispiel. Fig. 7 zeigt im einzelnen eine Bilderzeugungs
lage-Berechnung und umfaßt einen lichtelektrischen Wandler
45, der im wesentlichen in der Brennebene einer Fokussier
linse 41 liegt und ein eindimensionaler Ladungsspeicher-
Baustein ist, einen Videosignalvergleicher 67, einen Trei
berkreis 68 für den Ladungsspeicher-Baustein und einen
Bilderzeugungslage-Rechner 69. Fig. 8 zeigt einen Teil des
optischen Systems mit einer Zylinderlinse 46, die mit einer
vorbestimmten Unterbrechungscodierung 47 versehen ist, die
in Vertikalrichtung relativ zu einer als Mitte dienenden
optischen Achse aufgedruckt ist. Fig. 9 erläutert die Be
rechnung von Bilderzeugungslagen am Ladungsspeicher-Bau
stein 45.
Der Betrieb des zweiten Ausführungsbeispiels wird nach
stehend erläutert. Wenn gemäß Fig. 7 Licht
3 von der Lichtquelle 1 ausgesendet wird, fokussiert das opti
sche Lichtempfangssystem 4 dieses Licht mittels der Licht
empfangslinsen 41R und 41L, die mit einem Grundabstand B
parallel zueinander zur Aufnahme des Lichts
angeordnet sind, in zwei Strahlengängen zu
Abbildungen der Lichtquelle 1 auf den Ladungsspeicher-Bau
stein 45, der in den Brennebenen der Lichtempfangslinsen 41
liegt. Ist das Licht 3 durch
die Zylinderlinse 46 mit der Unterbrechungscodierung 47 ge
gangen, wird gemäß Fig. 8 auf dem Ladungsspeicher-Baustein 45
eine Abbildung 44 erzeugt, die entlang der Längsrichtung
verlängert ist und in Vertikalrichtung ein vorbestimmtes
Kontrastmuster aufweist. Bevorzugt wird von der Lichtquelle
1 ein Impuls ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
ausgesandt. Da jedoch
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Codeerkennung durch
das Kontrastmuster durchgeführt wird, genügt es, Impulse
auszusenden, die eine ausreichend niedrigere Frequenz als
die Ansteuerfrequenz des Ladungsspeicher-Bausteins haben.
Es kann entweder eine rote LED oder eine Infrarot-LED
mit Wellenlängen von 600-900 nm verwendet werden. Der
Ladungsspeicher-Baustein 45 ist so angeordnet, daß sein
Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt beider Lichtempfangswege
des optischen Lichtempfangssystems 4, also mit dessen opti
scher Achse, koinzident ist. Wie Fig. 9 zeigt, sind die
Abbildungen 44R und 44L der Lichtquelle 1, die jeweils ein
vorbestimmtes, den beiden Lichtempfangswegen entsprechendes
Kontrastmuster haben, auf den Ladungsspeicher-Baustein 45
fokussiert und werden als Videosignal VO über den Verstär
ker 61 entsprechend einem Treiberimpuls ST des Treiberkrei
ses 68 für den Ladungsspeicher-Baustein ausgelesen. Signale
der jeweiligen Bildpunkte des Videosignals VO werden in dem
Peakhaltekreis 62 gehalten und dann als Halteausgangssignal
PH dem Bilderzeugungslage-Rechner 69 zugeführt. Dieser
errechnet das Halteausgangssignal PH unter Bildung einer
Leuchtdichteschwerpunktlage und errechnet ferner die Bild
erzeugungslagen XR und XL mittels der folgenden Gleichungen
auf der Basis von Zeitdauern TR und TL, die zwischen dem
Treiberimpuls ST und den Schwerpunktlagen der jeweiligen
Abbildungen 44R und 44L gemessen werden, sowie der Abtast
geschwindigkeit V des Ladungsspeicher-Bausteins 45:
XR = (TR · V - N) Δ - B/2,
XL = (N - TL · V) Δ - B/2 (2)
XL = (N - TL · V) Δ - B/2 (2)
wobei 2N und Δ eine Bildpunktnummer und einen Bildpunkt
abstand des Ladungsspeicher-Bausteins 45 bezeichnen. Wenn
die Bilderzeugungslagen XR und XL vom Bilderzeugungslagen-
Rechner 6 ausgegeben werden, wird ein Rechenvorgang durch
geführt zur Bildung einer Differenz ΔX (=XR-XL) zwi
schen diesen Bilderzeugungslagen XR und XL, der Drehantrieb
10 wird nach Maßgabe der Differenz ΔX angetrieben, was dem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht, die
optische Achse 5 des Lichtempfangssystems 4 wird durch
Drehsteuerung des Drehantriebs 10 in Richtung der Licht
quelle 1 gerichtet, wobei der Drehwinkel R erfaßt wird,
wogegen der Abstand L bis zum Vorausfahrzeug 100 vom Ab
standsrechner 14 auf der Grundlage der Bilderzeugungslagen
XR und XL während des Drehsteuerungsvorgangs errechnet
wird. Ferner wird das Halteausgangssignal PH im Videosignal
vergleicher 67 geformt und die Impulsserie PS dem
Codeerkenner 15 zugeführt, so daß der Kontrastcode der
Lichtquelle 1 des Vorausfahrzeugs 100 überwacht wird.
Auch bei dieser Anordnung können die speziellen Vorteile
des ersten Ausführungsbeispiels erwartet werden. Da ferner
nur ein lichtelektrischer Wandler benötigt wird, kann das
Radargerät kostengünstig hergestellt werden und durch die
höhere Positioniergenauigkeit des einzigen lichtelektri
schen Wandlers kann ohne weiteres erreicht werden, daß eine bessere
Abstandsmeßgenauigkeit realisierbar ist.
Fig. 10 zeigt schematisch ein drittes Ausfüh
rungsbeispiel. Dabei sind als Drehantrieb dienende
Schrittmotoren 1 vorgesehen. 51R und 51L
sind Drehtische, deren Drehbereiche mechanisch von einem
Anschlag 52 begrenzt sind. 20 ist die Steuereinheit (CPU). Unter
Steuerung durch die CPU wird bei Empfang der Eingangsgrößen der
Bilderzeugungslagen XR und XL der Drehantriebssteuereinheit
9 ein Schrittantriebssignal zugeführt zur schrittweisen
Steuerung des Drehantriebs 10, und die Drehwinkel ΦR und
ΦL der jeweiligen optischen Lichtempfangssysteme 4 werden
aufgrund des Impulsantriebssignals erfaßt. Ferner werden
der Abstand L und die Richtung R bis zum Vorausfahr
zeug 100 mittels der folgenden Gleichungen (3) und (4)
berechnet:
R = tan-1 [(tanΦL-tanΦR)/2] (3)
L = B/[(tanΦL+tanΦR) cos R] (4)
Dabei liefert die CPU 20 an die Drehantriebssteuereinheit 9
zuerst einen Impuls, der größer als der mechanische Begren
zungswinkel ist, so daß durch Anschlagen des Drehtischs
51 am Anschlag 52 und Abzählen einer vorbestimmten
Anzahl von Schritten in die Gegenrichtung
die Ausgangslage des optischen Lichtempfangssystems 4
bestimmt ist und der Impulszähler (nicht gezeigt) in der CPU
rückgesetzt wird. Dann wird der Drehantrieb 10 im Impuls
betrieb entweder in Normalrichtung oder in Gegenrichtung so
angetrieben, daß unter der Rotationssteuerung jede Bild
erzeugungslage XR und XL des Lichtempfangssystems 4 für sich zu Null
wird. Bis zu diesem Zeitpunkt zählt der Impulszähler jeden der
Antriebsimpulse, und die Drehwinkel ΦR und ΦL
des Lichtempfangssystems 4 werden berechnet durch Multipli
kation jedes dieser Zählwerte Na, Nb mit dem Schrittschalt
winkel ΔΦ des Schrittmotors. In die CPU 20 wird ein
Gesamtimpulsstrom iT als Impulscodeerkennungssignal der
Lichtquelle 1 eingegeben. Änderungen des Impulscodes der
Lichtquelle 1 werden überwacht, und die den Abstand L und
die Richtung R bezeichnenden Signale werden geändert und
ausgegeben, wenn das Vorausfahrzeug 100
gewechselt hat oder wenn eine zwischen dem Voraus
fahrzeug 100 und dem Folgefahrzeug 200 bestehende Störung
erfaßt wird. Bei dieser Anordnung ergeben sich die Vor
teile, daß durch Anwendung des Schrittmotors kein Drehwin
keldetektor 11 mehr benötigt und die Drehsteuerung verein
facht wird.
Fig. 11 zeigt ein Schaltbild eines weiteren Bilderzeugungs
lage-Rechners gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Dabei handelt es sich um ein Beispiel, bei dem ein Paar
Fotodioden 42a und 42b als lichtelektrische Wandler ein
gesetzt wird. Wenn eine Abbildung 44 der Lichtquelle 1 auf
diesen Fotodioden 42a und 42b erzeugt wird, fließen
Fotoströme ia und ib durch diese Fotodioden 42a und 42b,
die einem Verhältnis von Abbildungsbereichen entsprechen,
die auf die jeweiligen lichtelektrischen Wandler projiziert
sind. Daher werden diese Fotoströme ia und ib ähnlich Fig.
2 in den Bilderzeugungslage-Rechner 6 eingegeben, so daß
eine Bilderzeugungslage X bestimmt werden kann. Bei dieser
Anordnung kann der lichtelektrische Wandler kostengünstig
hergestellt und das Gerät billiger gebaut werden.
Fig. 12 zeigt einen Aufbau, bei dem mehrere Lichtquellen
1a, 1b, 1c in Vertikalrichtung in einem Abstand W vonein
ander angeordnet sind, so daß Abbildungen 44a, 44b, 44c
erzeugt werden, die in Vertikalrichtung auf einem licht
elektrischen Wandler 42 verteilt sind, und diese Lichtquel
len sind so angeordnet, daß die Bedingung für den Abstand
W<H·Lmin/F (dabei ist F die Brennweite einer Lichtemp
fangslinse 41) in bezug auf eine Breite H des lichtelektri
schen Wandlers 13 erfüllt ist, wobei Lmin ein Mindest-Fahr
zeugmeßabstand ist. Auch wenn also die optische Achse in
Vertikalrichtung verlagert wird, kann jede dieser Abbil
dungen 44a, 44b und 44c der Lichtquellen 1a, 1b und 1c auf
den lichtelektrischen Wandler 42 projiziert werden.
Es ist zu beachten, daß bei dem vorstehend beschriebenen
bevorzugten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Erzeugung
der Abbildungen der Lichtquellen, die sich in Vertikalrichtung
auf dem lichtelektrischen Wandler erstrecken, nicht
nur die als bevorzugt beschriebene Zylinderlinse eingesetzt
werden kann, sondern auch andere Strahlformungsmittel wie
ein Reflektor, ein Prisma oder ein Lichtstreuungselement
verwendbar sind.
Fig. 13 zeigt schematisch ein konventionelles Kraftfahrzeug-
Abstandsmeßgerät. Die Anordnung wurde eingangs
bereits erläutert.
Ein alternativer Betrieb dieser konventionellen Vorrichtung,
verglichen mit dem nach Fig. 1, wird
nachstehend beschrieben. Der Unterschied besteht
darin, daß die Drehsteuerung der Lichtempfangs
optik mittels einer Rotationssteuerung 21 von derjenigen
nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 abweicht.
Die in den Schritten S1-S7
ablaufende Hauptroutine nach Fig. 14(a) entspricht noch
derjenigen der konventionellen Hauptroutine nach Fig. 1(a) und
wird nicht nochmals erläutert.
Ebenso wie beim Stand der Technik geht, wenn in einen Rech
ner 25 ein Lichtempfangssignal eingegeben wird, die Pro
grammsteuerung zu einer Unterbrechungsroutine über.
Wenn die Unterbrechungsroutine von Fig. 14(b) mit Schritt
S8 beginnt, wird in Schritt S13 eine Unterbrechungszeit tn
gespeichert.
Anschließend wird ein Rechenvorgang ausgeführt zur Bildung
einer Differenz t zwischen der obigen Unterbrechungszeit tn
und der letzten Unterbrechungszeit tb, zu der das optische
Lichtempfangssystem 4 durch die vorhergehende Unterbre
chungsroutine verdreht wurde (in Schritt S14), und in
Schritt S15 wird ein Vergleich zwischen t und einer vorbe
stimmten Zeit to durchgeführt.
Es ist zu beachten, daß dann, wenn die Differenz t zwischen
der Unterbrechungszeit tn und der letzten Unterbrechungs
zeit tb, zu der das optische Lichtempfangssystem 4 durch
die vorhergehende Unterbrechungsroutine verdreht wurde,
größer als eine vorbestimmte Zeit to ist, d. h. bei t<to,
in Schritt S9 ein Rechenvorgang zur Bildung von ΔΦ eben
so wie beim Stand der Technik durchgeführt wird, wonach in
Schritt S10 beide Drehsteuerungen 9L und 9R aufgrund des
Steuersignals von der Rotationssteuerung 21 für das opti
sche System angesteuert werden und im nächsten Schritt S11
das Flag zu "gültig" geändert wird.
Dann wird in Schritt S16 die letzte Unterbrechungszeit tb
durch die gespeicherte Unterbrechungszeit tn aktualisiert,
und in Schritt S12 wird die Unterbrechungsroutine beendet.
Die vorstehend beschriebene vorbestimmte Zeit to kann be
vorzugt länger als eine Zeit vorgegeben sein, die definiert
ist durch Addition einer Zeitdauer, die nach dem Lichtemp
fang durch wenigstens die Lichtlagedetektorelemente 42R und
42L und dem Beginn der Ansteuerung des Drehantriebe 10L und
10R über die Drehantriebssteuerungen 9L und 9R durch den
Rechner 25 erforderlich ist, und einer weiteren erforder
lichen Zeitdauer, so daß bei Rotationsbeginn der Drehan
triebe 10L und 10R diese Operation vollständig durchgeführt
ist.
Fig. 15 zeigt eine Modifikation der Vorrichtung nach Fig. 13.
Dabei ist zu beachten, daß für gleiche
Teile wie in Fig. 13 gleiche Bezugszeichen verwendet und
nur unterschiedliche Elemente erläutert werden. Ein mono
stabiler Zeitgeber 22 wird von einem Steuersignal der Rotations
steuerung 21 des optischen Systems an die Drehantriebssteuerungen
9L und 9R angestoßen und liefert normalerweise einen
Ausgangsimpuls "gültig", während er für eine vorbestimmte
Zeitdauer des Triggersignals "ungültig" liefert. Das Aus
gangssignal dieses monostabilen Zeitgebers 22 wird einem
Rechner 25 zugeführt.
Das Flußdiagramm für den Betrieb der Vorrichtung
von Fig. 15 entspricht demjenigen des Standes
der Technik nach Fig. 1, wobei ein Unterschied nur darin besteht,
daß die Programmsteuerung zur Unterbrechungsroutine ver
schoben wird.
Der Übergang zur Unterbrechungsroutine erfolgt
dadurch, daß zusätzlich zur Eingabe
des Lichtempfangssignals der Ausgangsimpuls des monostabi
len Zeitgebers 22 "gültig" wird. Wenn die Zeitdauer dieses
monostabilen Zeitgebers 22 länger als eine erforderliche
Zeitdauer vorgegeben ist, so daß entweder der Drehantrieb
10L oder 10R mit dem Betrieb beginnt und dieser Betrieb
vollständig durchgeführt ist, erfolgt keine durch Hinter
grundlicht bedingte Unterbrechung infolge der Rotationen
des optischen Lichtempfangssystems 4.
Fig. 16 zeigt schematisch den Aufbau einer Vorausfahrzeug-
Folgesteuerungseinrichtung.
Dabei ist ein Kraftfahrzeug-Abstandsmeßgerät 30 an der Vorder
seite eines Folgefahrzeugs (nicht im einzelnen gezeigt)
montiert. 41 ist eine erste Lichtempfangslinse; 42 ist ein
erster Lichtsensor für von der Lichtempfangslinse 41 emp
fangenes Licht; 4 ist ein erstes Lichtempfangssystem, an
dem die erste Lichtempfangslinse 41 und der erste Licht
sensor 42 angeordnet sind und das auf einem am Fahrzeug
befestigten Drehzapfen 53 schwenkbar gelagert ist. 52 ist
ein Anschlag, der eine Drehbewegung des ersten Lichtemp
fangssystems 4 begrenzt. 54 ist eine erste Rückholfeder,
die das erste Lichtempfangssystem 4 entlang einer Anschlag
richtung beaufschlagt; 10 ist ein erster Motor zum Drehen
des ersten Lichtempfangssystems 4 über ein Zahnrad 55; 11
ist ein erster Drehwinkelsensor, der einen Drehwinkel des
ersten Lichtempfangssystems 4 durch Erfassen des Rotations
betrags dieses Motors 10 mißt; und 31 ist eine erste elek
tronische Steuereinheit zur Ansteuerung des Motors 10 auf
grund des Ausgangssignals vom ersten Lichtsensor 42, wäh
rend das Licht von der Lichtquelle 1, das auf das erste
Lichtsensorelement 42 auftrifft, durch die Mitte der Licht
empfangslinse 41 geht; das erste Lichtempfangssystem 4 wird
derart verdreht, daß der Mittelpunkt der Lichtempfangslinse
41 auf die Lichtquelle 1 gerichtet wird.
Vorstehend wurde eine erste Anordnung einer Seite des Fahr
zeugabstandsmeßgeräts 30 beschrieben; die andere Seite ist
identisch ausgelegt und wird daher nicht beschrieben; jedes
Bezugszeichen der Anordnung der zweiten Seite ist mit
einem Index a versehen.
Der erste Drehzapfen 53 hat von einem zweiten Drehzapfen
53a einen Abstand l. 32 ist eine Befehlseinheit zum Anwei
sen der Folgesteuerung und besteht z. B. aus einem Schal
ter, der vom Fahrer des Fahrzeugs betätigt wird.
33 ist eine Drosselklappen-Antriebseinheit, z. B. ein Motor,
zur Steuerung des Antriebs der Drosselklappe für
den Fahrbetrieb des Fahrzeugs; 34 ist eine Bremsenbetäti
gungseinheit zur Steuerung des Bremsbetriebs; 35 ist eine
Warneinheit, die den Fahrer durch einen Summton warnt; und
25 ist ein Rechner, der die Drosselklappen-Antriebseinheit
33, die Bremsenbetätigungseinheit 34 und die Warneinheit 35
steuert und einen Fahrzeugabstand L sowie einen Verlage
rungsbetrag d in bezug auf Fahrspuren bei Empfang der Aus
gangssignale vom ersten und vom zweiten Drehwinkelsensor 11
und 11a berechnet.
Nähert sich beim Fahren eines Fahrzeugs
dieses der Rückseite eines Vorausfahrzeugs
100, kann der Fahrer den Beginn einer Folge
steuerung über die Befehlseinheit 32 befehlen. Dann aktiviert der
Rechner 25 die erste und die zweite elektronische Steuerung
31 und 31a, und der Betrieb des Fahrzeugabstands
meßgeräts 30 beginnt. Dabei wird gemäß Fig. 16 das erste
Lichtempfangssvstem 4 aus der Bezugslage, in der es auf
grund der Beaufschlagung durch die erste Rückholfeder 54 an
dem Anschlag 52 anliegt, vom ersten Motor 10 im Uhrzeiger
sinn gedreht. Dann geht das auf die erste Lichtempfangs
linse 41 auffallende Licht von der Lichtquelle 1 durch den
Mittelpunkt der Lichtempfangslinse 41 und wird im Mittel
punkt des ersten Lichtsensorelements 42 gesammelt, d. h.
die erste Lichtempfangslinse 41 wird um einen Winkel R1
in eine Lage gedreht, die in Fig. 16 gestrichelt ange
deutet ist. Gleichermaßen wird das zweite Lichtempfangs
system 4a aus einer Bezugslage im Gegenuhrzeigersinn gegen
die Kraft der zweiten Rückholfeder 54a durch den zweiten
Motor 10a gedreht, und das auf die zweite Lichtempfangs
linse 41a auffallende Licht von der Lichtquelle 1 geht
durch die Mitte der zweiten Lichtempfangslinse 41a, die in
eine Lage gedreht wird, in der dieses Licht im Mittelpunkt
des zweiten Lichtsensorelements 42a gesammelt wird, d. h.
in eine Lage, in der die zweite Lichtempfangslinse 41a um
den Winkel R2 in eine Lage gedreht wird, die in Fig. 16
gestrichelt angedeutet ist. Beide Drehwinkel R1 und
R2 werden von den beiden Drehwinkelsensoren 11, 11a
erfaßt. Aufgrund dieser Sensorsignale und des Abstands l
zwischen den Zapfen wird die Lage der Lichtquelle 1 vom
Rechner 25 auf der Grundlage der Triangulationsmethode
berechnet, so daß sowohl der Fahrzeugabstand L in bezug auf
das Vorausfahrzeug 100 als auch der Betrag der Verlagerung
hinsichtlich der Fahrspuren erfaßt werden. Danach wird
dieser Fahrzeugabstand L mit dem vorher vorgegebenen Fahr
zeugsicherheitsabstand verglichen, und dann werden entweder
die Drosselklappe oder die Bremsen betätigt, um die
Differenz zwischen beiden Abständen zu verringern, wodurch
die Geschwindigkeit des Folgefahrzeugs unter Steuerung
durch den Drosselklappenantrieb 33 und die Bremsenbetäti
gungseinheit 34 eingestellt wird. Wenn der Verlagerungsbe
trag d größer als ein vorbestimmter Wert wird, wird die
Warneinheit 35 aktiviert und informiert den Fahrer entspre
chend.
Zur Unterbrechung des Folgesteuerungsbetriebs werden bei
Freigabe der Befehlseinheit 32 durch den Fahrer vom Rechner
25 sämtliche Steuereinheiten freigegeben. Dann wird das
erste Lichtempfangssystem 4 von der ersten Rückholfeder 54
wieder in die Bezugslage zurückgedreht, wie Fig. 16 zeigt.
Ebenso wird das zweite Lichtempfangssystem 4a von der zwei
ten Rückholfeder 54a wieder in die Bezugslage zurückge
dreht. Die vorstehend beschriebenen Bezugslagen befinden
sich an den Stellen, die ausgehend von Rotationsmittelpunk
ten des ersten und des zweiten Lichtempfangssystems 4 und
4a durch den Drehwinkel R0 definiert sind, und die beiden
Lichtempfangslinsen 41 und 41a sind entsprechend Fig. 16
positioniert. Unter diesen Bedingungen kann das Fahrzeug
abstandsmeßgerät 30 die Fahrzeugmindestabstandslage P
messen. Da, wie bereits beschrieben, die Lage, in der der
Fahrzeugmindestabstand gemessen wird, auf die Bezugslage
eingestellt ist, beginnen beide Lichtempfangssysteme 4 und
4a den Suchbetrieb zum Suchen der Lichtquelle 1 des Voraus
fahrzeugs ausgehend vom Fahrzeugmindestabstand, wenn der
Folgesteuerungsbetrieb beginnt. Infolgedessen kann auch
dann, wenn der Folgesteuerungsbetrieb dann befohlen wird,
wenn das eigene Fahrzeug sich stark an das Vorausfahrzeug
annähert, der Fahrzeugabstand sehr schnell gemessen werden,
so daß die Steuerung zur Erreichung des Sicherheitsabstands
sehr schnell arbeitet.
Es ist zu beachten, daß die Rotationsrückstellmittel der
Lichtempfangssysteme 4 und 4a bei dem beschriebenen bevor
zugten Ausführungsbeispiel zwar aus den Rückholfedern 54
und 54a bestehen, daß die Lichtempfangssysteme 4 und 4a
aber auch durch Antreiben der Motoren 10 und 10a in Gegen
richtung gedreht und in die Bezugslagen rückgestellt werden
können.
Bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel ist die
Lichtquelle zur Aussendung von Licht in einer vorbe
stimmten Lage an der Rückseite des Vorausfahrzeugs ange
ordnet, und die optischen Lichtempfangssysteme sind an der
Vorderseite des eigenen Fahrzeugs bzw. des Folgefahrzeugs
in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet.
Diese optischen Systeme nehmen das von der Lichtquelle
abgestrahlte Licht auf und haben zwei Strahlengänge für
Empfangslicht und sind in Horizontalrichtung
einzeln oder gemeinsam drehbar. Die
optischen Lichtempfangssysteme werden derart gedreht, daß
ihre optischen Achsen auf die Lichtquelle gerichtet werden.
Auf der Basis dieses Drehwinkels wird die Richtung zum
Vorausfahrzeug berechnet, und außerdem wird ein Rechenvor
gang zur Bildung des Abstands zum Vorausfahrzeug auf der
Basis der Bilderzeugungslagen in den Lichtempfangssystemen
durchgeführt. Bei diesen Einrichtungen ergeben sich die
speziellen Vorteile, daß sowohl der Abstand zum Vorausfahr
zeug als auch die Richtung in stabiler Weise ohne Änderun
gen meßbar sind, die durch Hintergrundlicht, Verschmutzung
der Lichtquelle und der Lichtempfangssysteme, Temperatur
änderungen, die Leuchtstärke gealterter Lichtquellen sowie
die Lichtempfindlichkeit der Lichtempfangssysteme hervor
gerufen werden könnten.
Claims (12)
1. Vorrichtung zur Bestimmung des Abstands und der Richtung
zu einem Objekt (1), die an der Vorderseite eines Kraftfahrzeuges
(200) angebracht ist, umfassend
- - ein optisches Lichtempfangssystem (4) für Licht von dem Objekt (1), wobei das Lichtempfangssystem (4) zwei in einem vorbestimmten Abstand (B) zueinander angeordnete optische Abbildungseinrichtungen (41R, 41L) zur jeweiligen Fokussierung eines Bildes von dem Objekt (1) auf einen lichtelektrischen Wandler (42) in der Brennebene eines dazugehörigen Abbildungssystems aufweist,
- - einen Auswertungsrechner (6, 20, 25) zur Berechnung der Lage des Bildes von dem Objekt (1) in einer horizontalen Richtung in der Brennebene aufgrund von Ausgangssignalen des lichtelektrischen Wandlers (42),
- - wobei das Objekt (1) eine Lichtquelle ist, die an der Rückseite eines Vorausfahrzeugs (100) in einer vorbestimmten Position angeordnet ist und Licht nach rückwärts richtet,
- - wobei die zwei optischen Abbildungseinrichtungen (41L, 41R) des Lichtempfangssystems (4) in relativ zueinander unbeweg licher Anordnung durch eine Drehantriebseinrichtung (9, 10) in einer horizontalen Ebene gemeinsam drehbar sind und die Drehstellung der Drehantriebseinrichtung (9, 10) mit einem einzigen Drehwinkeldetektor (11) gemessen und zur Verarbeitung in den Auswertungsrechner (6, 20, 25) eingegeben wird, und
- - wobei der Auswertungsrechner (6, 20, 25) die Drehantriebs einrichtung (9, 10) unter Berücksichtigung der Signale von dem lichtelektrischen Wandler (42) ansteuert, um die zwei optischen Abbildungseinrichtungen (41L, 41R) des Licht empfangssystems (4) zur Nachführung auf das Objekt (1) zu drehen, und die Richtung (R) und den Abstand (L) zum Vor ausfahrzeug (100) auf der Basis der Ausgangssignale der Winkelmeßeinrichtung (11) berechnet.
2. Vorrichtung zur Bestimmung des Abstands und der Richtung
zu einem Objekt (1), die an der Vorderseite eines Kraftfahrzeuges
(200) angebracht ist, umfassend
- - ein optisches Lichtempfangssystem (4) für Licht von dem Objekt (1), wobei das Lichtempfangssystem (4) zwei in einem vorbestimmten Abstand (B) zueinander angeordnete optische Abbildungseinrichtungen (41R, 41L) zur jeweiligen Fokussierung eines Bildes von dem Objekt (1) auf einen lichtelektrischen Wandler (42) in der Brennebene eines dazugehörigen Abbildungssystems aufweist,
- - einen Auswertungsrechner (6, 20, 25) zur Berechnung der Lage des Bildes von dem Objekt (1) in einer horizontalen Richtung in der Brennebene aufgrund von Ausgangssignalen des lichtelektrischen Wandlers (42),
- - wobei das Objekt (1) eine Lichtquelle ist, die an der Rückseite eines Vorausfahrzeugs (100) in einer vorbestimmten Position angeordnet ist und Licht nach rückwärts richtet,
- - wobei die zwei optischen Abbildungseinrichtungen (41L, 41R) des Lichtempfangssystems (4) durch jeweils einen separaten Schrittmotor (10L, 10R) einer Drehantriebseinrichtung (9, 10) in einer horizontalen Ebene drehbar sind, und
- - wobei der Auswertungsrechner (6, 20, 25) die Schrittmotoren (10L, 10R) unter Berücksichtigung der Signale von dem lichtelektrischen Wandler (42) ansteuert, um die zwei Ab bildungseinrichtungen (41L, 41R) des Lichtempfangssystems (4) zur Nachführung auf das Objekt (1) zu drehen, die An triebsimpulse zur Ansteuerung der Schrittmotoren (10L, 10R) zählt und zusammen mit dem vorgegebenen Schrittschaltwinkel auswertet und daraus die Richtung (R) und den Abstand (L) zum Vorausfahrzeug (100) berechnet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede optische Abbildungseinrichtung (41, 41a) über ein
Zahnradgetriebe (55, 55a) vom zugehörigen Schrittmotor (10,
10a) gegen die Wirkung einer Rückstellfeder (54, 54a) in
einer horizontalen Ebene gedreht wird, um die Ausrichtung auf
das Objekt (1) durchzuführen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede optische Abbildungseinrichtung (41) eine Zylinderlinse
(43, 46) aufweist oder asphärisch ausgebildet ist, um
eine Lichtquelle (1), deren Länge in Längsrichtung größer als
die Breite des lichtelektrischen Wandlers (42) ist, auf dem
lichtelektrischen Wandler (42) abzubilden.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das von der am Vorausfahrzeug (100) angeordneten Lichtquelle
(1) projizierte Licht in horizontaler Richtung ein
Hell/Dunkel-Muster hat, das als Erkennungscode des
Vorausfahrzeugs (100) dient.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das von der Lichtquelle (1) des Vorausfahrzeugs (100)
projizierte Licht impulsmoduliertes Licht ist, das einen Er
kennungscode des Vorausfahrzeugs (100) enthält.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Vorausfahrzeug (100) eine Vielzahl von in vertikaler
Richtung angeordneten Lichtquellen (1a, 1b, 1c) aufweist, so
daß auch bei einer Änderung der relativen Position in vertikaler
Richtung zwischen dem Vorausfahrzeug (100) und dem
Kraftfahrzeug (200) als Folgefahrzeug eine zuverlässige
Lichtquellenabbildung (44a, 44b, 44c) von mindestens einer
der Lichtquellen (1a, 1b, 1c) auf dem lichtelektrischen Wandler
(42) erzeugt wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der lichtelektrische Wandler (42) einen Lichtlagedetektor
(PSD) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der lichtelektrische Wandler (42) einen Ladungsspeicher-
Baustein (45) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der lichtelektrische Wandler (42) eine Fotodiodenanordnung
aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das optische Lichtempfangssystems (4) einen Filter (49)
zum Ausfiltern von sichtbarem Licht aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auswertungsrechner (6, 20, 25) an Sicherheitseinrichtungen
in Form einer Folgesteuerungseinheit (32), einer Drosselklappen-
Betätigungseinheit (33), einer Bremsbetätigungseinheit
(34) und einer Warneinheit (35) angeschlossen ist,
und daß die Sicherheitseinrichtungen bei Unterschreiten eines
Mindestabstandes zum Vorausfahrzeug (100) aktiviert werden
und den Fahrer des Kraftfahrzeugs (200) als Folgefahrzeug
warnen und/oder automatisch aktiviert werden, um den Mindest
abstand wiederherzustellen.
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