DE4125724A1

DE4125724A1 - Ueberkopfanzeige fuer kraftfahrzeuge und dergleichen

Info

Publication number: DE4125724A1
Application number: DE19914125724
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Mashiyama; Masafumi Nagami
Original assignee: Kanto Seiki Co Ltd
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1990-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1992-02-06
Anticipated expiration: 2011-08-03
Also published as: DE4125724C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Überkopfanzeige (Head-up display, HUD), die sicherstellt, daß die digitale Geschwindigkeitsanzeige, die auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs projiziert wird, unter allen Betriebsbedingungen genau mit der Geschwindigkeit übereinstimmt, die von der analogen Anzeigenadel angezeigt wird.

Fig. 13 zeigt eine Anordnung nach dem Stand der Technik, die einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1, einen ersten Wellenformschaltkreis 2, einen Regelungsschaltkreis 3, einen Treiberschaltkreis 4, eine Digitalanzeige 5, einen zweiten Wellenformschaltkreis 7, einen F-V-Wandlerschaltkreis 7, einen SIN/COS-Wandlerschaltkreis 8, einen PWM (Pulsweitenmodulations-) Schaltkreis 9 und eine Analoganzeige 10 des Kreuzspulentyps umfaßt, die alle in der schematisch gezeigten Weise verbunden sind. In dieser Anord nung ist der Geschwindigkeitssensor so angeordnet, daß er ein Impulszugsignal sowohl an den ersten als auch an den zweiten Wellenformschaltkreis 2 und 6 ausgibt. Das Impuls zugsignal des Geschwindigkeitssensors 1 wird in dem ersten Wellenformschaltkreis geeignet geformt und dann dem Rege lungsschaltkreis 3 zugeführt, wo geeignete An zeigeregelungsbefehle abgeleitet werden, und über einen Treiberschaltkreis 4 zu einer Digitalanzeige 5, die in der Nähe der Windschutzscheibe des Fahrzeugs montiert ist und so angeordnet ist, daß sie ein Digitalbild projiziert, das die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt, geführt.

Die Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 1 wird ebenfalls einem zweiten Wellenformschaltkreis 6 zugeführt, wo sie geformt und anschließend einem F-V-Wandler 7 zuge führt wird. Der Ausgang des F-V-Wandlers wird dann einem SIN/COS-Wandlerschaltkreis zugeführt, wo das resultierende Analogsignal in Signale umgewandelt wird, die ungefähr SIN und COS Wellenformen besitzen. Der SIN/COS-Wandlerschalt kreis 8 verwendet die gemessene Frequenz, um das Signal in Sinus- und Kosinuskomponenten zu trennen, die jeweils über SIN- und COS-Funktionsgeneratorschaltkreise, die Bestandteil des PWM-Schaltkreises 9 sind, einer PWM-Zerhackungsimpuls weitenregelung unterworfen werden und dann an die Kreuzspule der Analoganzeigeeinheit 10 angelegt werden. In diesem Bei spiel ist die Analoganzeigeeinheit 10 in einem Meßgerätege häuse montiert, das ein Teil der Instrumentenanordnung bil det.

Die oben beschriebene Anordnung arbeitet derart, daß die Impulszugausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 1 in dem zweiten Wellenformschaltkreis 6 geformt wird, bevor sie in dem F-V-Wandlerschaltkreis 7 in ein Spannungssignal umge wandelt wird. Dieses Spannungssignal wird in die notwendigen Sinus- und Kosinuskomponenten getrennt und dann der Puls weitenmodulation unterworfen, bevor es an die Kreuzspule der Analoganzeigeeinheit angelegt wird.

Auf der anderen Seite wird das Impulszugsignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor einem ersten Wellenform schaltkreis 2 zugeführt, wird dort geformt und dem Rege lungsschaltkreis 3 zugeführt, wo es durch einen Regelungsab lauf, wie er in dem in Fig. 14 gezeigten Flußdiagramm ge zeigt ist, bearbeitet wird, bevor es über den Treiberschalt kreis 4 an die Digitalanzeigeeinheit angelegt wird.

Wie in Fig. 14 gezeigt, ist der erste Schritt 001 dieses Regelungsablaufs derart, daß die Frequenz des geformten Im pulszuges, der von dem Wellenformschaltkreis 2 zugeführt wird, bestimmt wird. Danach wird in Schritt 002 die durch die gemessene Frequenz angegebene Geschwindigkeit so gemit telt, daß der Einfluß momentaner Fluktuationen und von Rau schen entfernt wird. Als nächstes wird in Schritt 003 fest gestellt, ob es Zeit ist, eine digitale Anzeigeregelung durchzuführen oder nicht. In diesem Fall wird die Regelung in 0,3-Sekundenintervallen durchgeführt. In dem Fall, daß eine vorgegebene Periode seit der letzten Regelung gerade erreicht wurde, geht der Ablauf zu Schritt 004. Andernfalls geht der Ablauf zurück zu Schritt 001.

In Schritt 004 wird die instantane Fahrzeuggeschwindig keit so in eine ganze Zahl (z. B. gerundet auf die erste De zimalstelle) umgewandelt, daß sie geeignet für eine Über kopfanzeige ist. In Schritt 005 wird der "ganzzahlige" Wert über den Treiberschaltkreis 4 an die Digitalanzeigeeinheit 5 gegeben.

Die oben beschriebene Anordnung nach dem Stand der Tech nik leidet unter dem Nachteil, daß ein Unterschied in der von den Digital- und Analoganzeigen 5, 9 angezeigten Ge schwindigkeiten auftritt. Der Grund dafür ist, daß die Kreuzspulenbewegung der Analoganzeige eine gewisse Hysterese aufweist, während das Digitalanzeigesystem dies nicht tut. Das verursacht, daß die von den Digital- und Analoganzeigen angezeigten Daten unter bestimmten Bedingungen differieren, obwohl sie mit demselben Geschwindigkeitssignal versorgt werden. Aufgrund der oben erwähnten Hysterese ist die Bewe gung der Analoganzeige des Kreuzspulentyps derart, daß sie im wesentlichen mit derselben Rate steigt, mit der die tatsächliche Geschwindigkeit steigt, aber mit einer Rate fällt, die niedriger ist als die, mit der die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit fällt. Demzufolge kann ein Fahrer, obwohl beide Systeme fehlerfrei arbeiten, zu dem irrigen Schluß kommen, daß irgendetwas mit beiden Anzeigesystemen nicht in Ordnung ist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine An ordnung zur Verfügung zu stellen, die das obige Problem löst und sicherstellt, daß Digital- und Analoganzeige unter allen Betriebsbedingungen dieselben Datenwerte anzeigen.

Diese und weitere Aufgaben werden durch eine Überkopfan zeige gelöst, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.

Zusammengefaßt wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Anordnung, bei der, anstatt zu versuchen, die Genauigkeit und die Betriebscharakteristiken der Analoganzeigeeinheit zu verbessern, so daß sie mit der Digitalanzeige übereinstimmt, der Betrieb der Digitalanzeige bewußt derart modifiziert wird, daß sie mit der durch die Analoganzeige erzeugten Geschwindigkeitsanzeige übereinstimmt. Diese Modifikation umfaßt das Einführen einer Pseudohysterese und einer Kali brierung, die auf geringfügigen Ungenauigkeiten und Abwei chungen der Analoganzeige basiert.

Genauer umfaßt eine Überkopfanzeige für ein Fahrzeug nach einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung folgende Merk male: einen Sensor, der die Größe eines vorgegebenen Fahr zeugbetriebsparameters feststellt und ein diesen anzeigendes Signal ausgibt; eine Digitalanzeigevorrichtung, die auf das von dem Sensor ausgegebene Signal reagiert, um ein digitales Bild auf die Windschutzscheibe des Fahrzeug zu projizieren; eine Analoganzeigevorrichtung, die auf das von dem Sensor ausgegebene Signal reagiert, und einen Zeiger besitzt, der selektiv Anzeigewerte auf einem Ziffernblatt anzeigen kann; und eine Vorrichtung, die die Digitalanzeigevorrichtung ver anlaßt, denselben Wert anzuzeigen, wie er von dem Zeiger der Analoganzeigevorrichtung angezeigt wird.

Nach einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung umfaßt die Überkopfanzeige für ein Fahrzeug folgende Merkmale: eine Digitalanzeigevorrichtung, um ein digitales Bild auf die Windschutzscheibe des Fahrzeug zu projizieren; eine Ana loganzeigevorrichtung, die einen Zeiger besitzt, der selek tiv Anzeigewerte auf einem Ziffernblatt anzeigen kann, wobei die Analoganzeige ein Meßwerk des Kreuzspulentyps umfaßt, das eine Hysterese zeigt; eine Vorrichtung zum Einführen ei ner Hysteresecharakteristik in die Digitalanzeigevorrichtung und zum Bewirken, daß der auf dem angezeigten Digitalbild auf der Windschutzscheibe angezeigte Wert mit dem Wert über einstimmt, der von dem Zeiger der Analoganzeigevorrichtung angezeigt wird.

Nach einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung umfaßt die Überkopfanzeige für ein Fahrzeug folgende Merkmale: einen Sensor, der den Wert eines vorgegebenen Fahrzeugbe triebsparameters feststellt und ein diesen anzeigendes Si gnal ausgibt; eine Digitalanzeigevorrichtung, die auf das von dem Sensor ausgegebene Signal reagiert, um ein digitales Bild auf die Windschutzscheibe des Fahrzeug zu projizieren; eine Analoganzeigevorrichtung, die auf das von dem Sensor ausgegebene Signal reagiert, und einen Zeiger besitzt, der selektiv Anzeigewerte auf einem Ziffernblatt anzeigen kann; und eine Vorrichtung, die einen Speicher umfaßt, in dem die Analoganzeige-Signalresponsecharakteristik gespeichert ist, um die Digitalanzeigevorrichtung zu veranlassen, denselben Wert anzuzeigen, wie er von dem Zeiger der Analoganzeigevor richtung angezeigt wird.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfaßt die Überkopfanzeige für ein Fahrzeug folgende Merkmale: einen Sensor; eine Digitalanzeigevorrichtung; eine Analogan zeigevorrichtung; einen Wellenformschaltkreis, der operativ mit dem Sensor verbunden ist, um ein Impulszugsignal, das von dem Sensor ausgegeben wird, zu formen; einen Regelungs schaltkreis, der mit dem Wellenformschaltkreis verbunden ist und der einen Speicher enthält, wobei der Regelungsschalt kreis so angeordnet ist, daß er Signale an die Digital- und Analoganzeigevorrichtungen ausgibt; und einen Korrekturein gabeschaltkreis, der mit dem Regelungsschaltkreis verbunden ist, wobei der Korrekturschaltkreis Eingabeanschlüsse be sitzt, durch die Korrekturdaten, die den Betrieb der Digi talanzeigevorrichtung so modifizieren, daß sie mit den Be triebscharakteristiken der Analoganzeigevorrichtung überein stimmt, zum Speicher des Regelungsschaltkreises übertragen werden können.

Ein speziellerer Gesichtspunkt der Erfindung beinhaltet, daß die oben erwähnte Überkopfanzeige derart ist, daß die Analoganzeigevorrichtung eine Analoganzeigeeinheit des Kreuzspulentyps umfaßt, die ein Hysterese zeigt, und daß der Regelungsschaltkreis die Art und Weise bestimmt, mit der die Digitalanzeige arbeitet, so daß sie eine Pseudohysteresecha rakteristik zeigt.

Ein weiterer, spezieller Gesichtspunkt der Erfindung be inhaltet, daß die oben erwähnte Überkopfanzeige derart ist, daß der Speicher des Regelungsschaltkreises Daten umfaßt, die die Betriebscharakteristiken der Analoganzeigeeinheit angeben, die verursachen, daß die die von der Analogan zeigeeinheit angezeigten Daten nur geringfügig von denen ab weichen, die in Abhängigkeit von dem Signal, das von dem Sensor an den Regelungsschaltkreis angelegt wird, angezeigt werden sollen, und daß der Regelungsschaltkreis die die Be triebscharakteristiken anzeigenden Daten verwendet, um den Betrieb der Digitalanzeigevorrichtung zu modifizieren.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung beinhaltet, daß die oben erwähnte Überkopfanzeige derart ist, daß sie mit einer Kalibriervorrichtung verbunden werden kann, die Si gnale an die Eingangsanschlüsse des Korrek tureingabeschaltkreises anlegt, wobei die Kalibriervorrich tung umfaßt: eine Kamera zum Beobachten der Analoganzeige vorrichtung; eine Vorrichtung zum Bilden eines Bildes der Ziffernblattfläche der Analoganzeigevorrichtung; eine Vor richtung zum Feststellen der Position der Achse, um die ein auf dem Ziffernblatt montierter Zeiger drehbar ist; eine Vorrichtung zum Einstellen des Abtastmittelpunktes auf die Zeigerdrehachse und zum Abtasten des Ziffernblattes auf eine Weise, die ermöglicht, daß Dimensionsdaten zusammengestellt werden; und eine Vorrichtung zum Anlegen von Rege lungssignalen an die Analoganzeigevorrichtung anstelle der Sensorausgabe und zum Bestimmen der Zeigerstellung auf dem Ziffernblatt.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltkreisanord nung zeigt, auf die die Ausführungsbeispiele der vorliegen den Erfindung angewandt werden.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte zeigt, die einen Regelungsablauf kennzeichnen, der entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durch geführt wird.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das den Winkel zeigt, über den die Nadel oder der Zeiger eines Analoganzeigemeßgeräts be weglich ist.

Fig. 4 zeigt einen Kurvenverlauf, der die Art und Weise angibt, in der sich die von den Digital- und Analogsystemen angezeigten Fahrzeuggeschwindigkeiten als Ergebnis der Ver wendung der vorliegenden Erfindung ändern.

Die Fig. 5 und 6 sind Flußdiagramme, die die Schritte zeigen, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kennzeichnen.

Fig. 7 zeigt in Blockdiagrammform eine Roboterkamerana ordnung, die verwendet wird, um die Geschwindigkeit zu beob achten, die von der Analoganzeige angezeigt wird, und um ein Regelungssignal zu erzeugen, über das ein operativ mit der Digitalanzeige verbundener Speicher so eingestellt wird, daß die digital angezeigten Geschwindigkeiten mit dem analog an gezeigten Wert übereinstimmen.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines analogen Geschwindig keitsmesser-Ziffernblatts und einige Faktoren, die beim Mes sen der Winkelbewegung der Nadel oder des Zeigers eine Rolle spielen.

Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das den Gesamtablauf von Schritten zeigt, die beim Beobachten, Messen und Kalibrieren des analogen Geschwindigkeitsmessers durchgeführt werden.

Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Art und Weise zeigt, auf die die Bilddaten, die durch Beobachten des analogen Ge schwindigkeitsmesser-Ziffernblattes abgeleitet werden, ver arbeitet werden, um die Stellung der Zeigernadelachse zu be stimmen.

Die Fig. 11 und 12 sind Kurven, die die Art und Weise zeigen, auf die die optischen Signale, die von der Kamera erhalten werden, bearbeitet werden, um die für den Kalibrie rungsprozeß erforderlichen Positionsdaten zu erhalten.

Die Fig. 13 und 14 zeigen eine Anordnung und ein Flußdiagramm nach dem Stand der Technik, die im Eingangska pitel der vorliegenden Offenbarung diskutiert wurden.

Fig. 1 zeigt ein HUD- (Überkopfanzeige-) System, auf das die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ange wandt werden. Diese Schaltkreisanordnung umfaßt einen Wel lenformschaltkreis 11, eine Schnittstelle (I/F) 12, einen Regelungsschaltkreis 13, einen SIN/COS-Wandlerschaltkreis 14, einen PWM-Schaltkreis 15 und eine Analoganzeige des Kreuzspulenmeßgerätetyps 16. Diese Anordnung umfaßt außerdem einen Treiberschaltkreis 17 und eine Digitalanzeige 18, die in der gezeigten Weise mit dem Regelungsschaltkreis 13 ver bunden sind.

Zusätzlich zu Obigem umfaßt das System weiterhin einen Korrektureingabeschaltkreis 19, der mit dem Regelungsschalt kreis 13 über eine Schnittstelle (I/F) 20 verbunden ist, und einen E²PROM 21, der operativ in der gezeigten Weise mit dem Regelungsschaltkreis verbunden ist.

Der Korrektureingabeschaltkreis 19 ist mit drei An schlüssen "Hoch", "Niedrig" und "Festhalten" versehen, über die manuell oder elektronisch erzeugte Korrektursignale in den Regelungsschaltkreis eingegeben werden und die erhalte nen Korrekturdaten geeignet in dem E²PROM gespeichert werden können.

An dieser Stelle wird es als vorteilhaft erachtet, dar auf hinzuweisen, daß das Grundmerkmal der vorliegenden Er findung vielmehr darin liegt, den Betrieb der Digitalanzeige auf eine Weise zu ändern, daß sie mit der durch die Analog einheit erzeugten Geschwindigkeitsanzeige übereinstimmt, als die Genauigkeit und Betriebscharakteristiken der Analogan zeige zu verbessern, so daß sie mit der Digitalanordnung übereinstimmt.

Zusätzlich zu der oben erwähnten Hysteresecharakteri stik, die die Analogeinheit zeigt, gibt es unvermeidlich eine Variation von Einheit zu Einheit. Es ist schwierig und zeitraubend zu versuchen, den Betrieb jeder der Analogein heiten bis zu einem Maße zu korrigieren, bei dem es eine vernachlässigbare Variation von Einheit zu Einheit gibt, und es ist unmöglich, die Hysterese zu beseitigen. Durch Ver schieben der Korrektur auf die Digitalregelung bietet die vorliegende Erfindung eine Technik mit der jedweder Unter schied zwischen den von den Digital- und Analoganordnungen eines beliebigen Fahrzeugs angezeigten Geschwindigkeiten eliminiert werden kann. Es ist klar, daß die Genauigkeit der Analogeinheiten für Kontrollzwecke durch den Fahrer ausrei chend ist und daß eine Änderung des Betriebs der Digitalein heit zur Übereinstimmung mit der etwas ungenaueren Analogan zeigeeinheit keinen erkennbaren negativen Einfluß auf die Qualität der angezeigten Daten (in diesem Beispiel die Fahr zeuggeschwindigkeit) hat.

Insbesondere ist es durch künstliches Erzeugen von Si gnalen, die (zum Beispiel) 20, 40, 60, 80, ... 140 km/Std entsprechen, und durch Beobachten der tatsächlich auf der Analoganzeige angezeigten Geschwindigkeit möglich, in dem Fall, bei dem das 20 km/Std-Signal in den Wellenformschalt kreis anstelle der tatsächlichen Geschwindigkeitssensorein gabe eingegeben wird und bei dem die Analoganzeige 19,9 km/Std (lediglich als Beispiel) anzeigt, daß der Benutzer ein Signal in den "Niedrig"-Anschluß des Korrektureinga beschaltkreises eingibt und eine Situation erzeugt, in der die Digitalanzeige von 20,0 km/Std in 19,9 km/Std geändert wird und daher exakt mit der durch die Analogeinheit ange zeigten Geschwindigkeit übereinstimmt. Die notwendige Kor rektur für ein 20 km/Std-Signal wird dann in dem E²PROM über eine Signaleingabe über den "Festhalte"-Anschluß gespei chert. Durch Wiederholen des Vorgangs für die anderen Ge schwindigkeiten ist es möglich, genügend Korrekturdaten in dem E²PROM zu sammeln (in der Form einer Korrekturtabelle), um sicherzustellen, daß die beiden Anzeigen (analog und di gital) dieselben Werte für jeden stationären Betriebszu stand, bei dem es keinen Geschwindigkeitszuwachs oder -ab fall gibt, anzuzeigen.

Es ist klar, daß, während es möglich ist, jedes Paar von Analog- und Digitalanzeigen, das in einem Fahrzeug instal liert ist, zu überprüfen, mit zunehmender Zahl von Einheiten und zunehmender Zahl von Geschwindigkeiten, für die eine Korrektur durchgeführt wird (also zunehmender Auflösung der Kalibrierung) die Notwendigkeit für eine automatisierte An ordnung schnell steigt. Die Art und Weise, wie dies im De tail durchgeführt werden kann, wird später im Detail offen gelegt.

Fig. 2 zeigt in Form eines Flußdiagramms, die Schritte, die den Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels der vorlie genden Erfindung kennzeichnen. Der erste Schritt 1001 dieses Ablaufs ist derart, daß die Eingaben vom Fahr zeuggeschwindigkeitssensor 1 aufgenommen werden und die Fre quenz des Impulszugsignals bestimmt wird. In Schritt 1002 wird dieser Frequenzwert verwendet, um die Fahrzeuggeschwin digkeit zu bestimmen, die angezeigt werden soll. Dieser Wert wird dann in geeigneter Weise gemittelt. Zum Beispiel nimmt man an, daß die Abtastrate auf ein vorgegebenes Zeitinter vall eingestellt ist und daß ein Mittelwert von n Abtastwer ten den Mittelwert zum Anzeigen der tatsächlichen Fahrzeug geschwindigkeit hinreichend genau macht.

Danach wird in Schritt 1003 die Winkelbewegung der ana logen Anzeigenadel, die notwendig ist, um die Nadel aue ih rer Nullstellung in eine der korrekten Geschwindigkeitsan zeige entsprechenden Stellung zu bringen, bestimmt. Als nächstes wird in Schritt 1004 das Signal, das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor eingegeben wird, in einer Weise behandelt, daß angenäherte Sinus- und Kosinuswellen formen und entsprechende PWM-Werte erzeugt werden. In Schritt 1005 werden die PWM-Werte zur Analoganzeigeeinheit ausgegeben und in Schritt 1006 wird festgestellt, ob es Zeit ist, den digitalen Anzeigewert zu erneuern. Es ist festzu stellen, daß die Frequenz, mit der die Digitalanzeige erneu ert werden kann, in diesem Beispiel auf ein 0,3-Sekundenin tervall eingestellt ist.

Bis zur vorgegebenen Zeit seit der letzten Erneuerung geht der Ablauf zurück zu Schritt 1001. Bei Ablauf der vor gegebenen Zeit geht der Ablauf zu Schritt 1007, wo der in stantane Geschwindigkeitswert zu einer geeigneten ganzen Zahl gerundet wird und auf der Basis der in dem E²PROM gespeicherten Daten korrigiert wird, so daß er mit den von der Analoganzeigeeinheit angezeigten Daten Übereinstimmt. Danach geht der Ablauf zu Schritt 1008, wo die Differenz zwischen dem soeben bestimmten Wert und dem augenblicklich angezeigten Wert bestimmt wird. In dem Fall, daß es keinen Unterschied gibt, geht der Ablauf zu Schritt 1009, wo ein Befehl gegeben wird, den augenblicklich angezeigten Wert als den neuen Wert einzustellen. Auf der anderen Seite geht in dem Fall, in dem die Geschwindigkeit zugenommen hat der Ab lauf zu Schritt 1010, wo der neu bestimmte Geschwindig keitswert als der neue Anzeigewert eingestellt wird.

Jedoch geht in dem Fall, daß festgestellt wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit in Schritt 1008 abgenommen hat, der Ablauf zu Schritt 1011, wo der neu bestimmte Geschwindig keitswert durch Addition eines vorgegebenen Wertes (in die sem Falle beispielsweise 1), der entsprechend der Ver schiebung -ϕ in der analogen Anzeigecharakteristik, die durch die Hysterese erzeugt wird, erhöht wird.

In Verbindung mit dem Obigen ist festzustellen, daß un ter normalen Umständen in dem Fall, daß ein 0-180 km/Std- Bereich sich über einen Winkel von 0-270° erstreckt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, der Mittelwert -ϕ ungefähr gleich 1 km/Std ist und die in Fig. 4 gezeigte Beziehung zwischen der digitalen und analogen Anzeigecharakteristik erhalten wird. Offensichtlich zeigt die analoge Anzeige, zu dem Zeitpunkt, an dem die Digitalanzeige bei Fahrzeugge schwindigkeiten N und N+1 zunimmt und bei N und N-1 abnimmt, einen Wert an, der ungefähr +/- 0,5 der digital angezeigten Geschwindigkeit entspricht.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein zweites Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung.

In Schritt 2001 wird das System initialisiert, zum Bei spiel durch Schließen des Zündschalters. Danach wird in Schritt 2002 die Impulszugeingabe des Fahrzeuggeschwindig keitssensors auf eine Art und Weise aufgenommen, die ermög licht, daß die Frequenz derselben bestimmt wird. Basierend auf der Frequenz wird die Fahrzeuggeschwindigkeit unter Ver wendung einer Tabellennachschlagetechnik oder dergleichen bestimmt. Nach dieser Bestimmung läuft ein Unterprogramm ab (Schritt 2004), das die erhaltenen Daten mittelt, um Fehler zu entfernen und einen genaueren Fahrzeugge schwindigkeitswert zu bestimmen. Dieser Wert wird dann einem Unterprogramm unterworfen, das die Ausgabe bestimmt, die an die analoge Anzeigeeinheit angelegt werden soll, damit deren Nadel in eine geeignete Position gedreht wird.

Danach läuft in Schritt 2005 ein Unterprogramm ab, das die von der digitalen Anzeigeeinheit angezeigte Geschwindig keit modifiziert, um jedweden erkennbaren Unterschied zu dem von der Analoganzeige angezeigten Wert zu eliminieren. In Schritt 2006 wird das Ergebnis des Hystereseunterprogramms entsprechend den in dem E²PROM aufgenommenen Daten kor rigiert und an den Digitalanzeigetreiberschaltkreis 17 aus gegeben.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel des Hystereseunterprogramms. Wie gezeigt, ist der erste Schritt 2005-1 dieses Unterpro gramms derart, daß festgestellt wird, in welche Richtung sich die Geschwindigkeit ändert. Für den Fall, daß es keine Änderung gibt oder daß die Geschwindigkeit zunimmt, nimmt das Programm den Geschwindigkeitswert, der in Schritt 2003 bestimmt wurde, und veranlaßt die Zuführung desselben (korrigiert entsprechend den speziellen Charakteristiken der Analoganzeige) ohne Modifikation an den Treiberschaltkreis 17. Wenn auf der anderen Seite festgestellt wird, daß die Geschwindigkeit abnimmt, geht das Programm zu Schritt 2005-2, wo ein Unterprogramm einen Wert zu dem normalerweise an gezeigten Wert addiert. Dies hat das Einführen einer Hy sterese in die digitale Anzeigecharakteristik zur Folge und führt zu der Situation, in der die Änderung der digitalen Anzeige mit der der Analoganzeige übereinstimmt.

Die verschiedenen Techniken, mittels derer die obige Pseudohysteresecharakteristik in das Digitalanzeigesystem eingeführt werden kann, ist für den Fachmann des Gebietes, zu dem die Erfindung gehört, klar. Zum Beispiel liegt es im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, Daten, die zur Hy steresecharakteristik der Analogeinheit gehören, in den E²PROM zu laden und die Daten in dem Unterprogramm bei Schritt 2005-2 auszulesen. Im Prinzip fällt jedes Verfahren, das der Digitalanzeige ermöglicht, den Betrieb der Analogan zeige zu emulieren, in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7 zeigt eine Kalibrierungsanordnung, durch die die Stellung des Zeigers oder der Nadel der Analoganzeigeeinheit automatisch beobachtet und die erforderlichen Dateneingaben zu den "Hoch"-, "Niedrig"- und "Festhalten"-Anschlüssen des Korrekturschaltkreises 19 geführt werden können. Insbeson dere ist eine Kamera 80, die geeignet ist, das Ziffernblatt der Analoganzeigeeinheit 16 zu erfassen, mit einem Bildspei cher 81, einem Mikroprozessor 82, der geeignet ist, die von der Kamera 80 aufgenommenen und im Bildspeicher 81 gespei cherten Bilddaten zu verarbeiten, und einem Meßgerätan triebsbereich 83 verbunden, der Regelungssignalen unterwor fen ist, die vom Mikrocomputer 82 erzeugt werden und der operativ derart mit der Analogeinheit verbunden ist, daß er möglicht wird, daß selektiv erzeugte Pseudosignale anstelle der Ausgabe eines tatsächlichen Fahrzeuggeschwin digkeitssensors daran angelegt werden. Ein zweiter Mikrocom puter 84 ist operativ mit dem ersten (82) verbunden und so angeordnet, daß er Ausgaben erzeugt, die an die drei An schlüsse (also die "Hoch"-, "Niedrig"- und "Festhalte"-An schlüsse) des Korrekturschaltkreises angelegt werden können.

Auch wenn es nicht gezeigt ist, ist klar, daß die Kamera eine Vorrichtung zum Ausgeben eines Abtaststrahls umfassen kann, der von der Ziffernfläche so reflektiert werden kann, daß er die Datenerfassung erleichtert.

An dieser Stelle ist festzuhalten, daß der Korrekturein gabeschaltkreis 19 und die Schnittstelle 20 getrennt mit dem zweiten Mikrocomputer 84 angeordnet werden könnten, falls es erwünscht würde. Jedoch wurde in der Praxis herausgefunden, daß es praktisch ist, die letzteren beiden Elemente in den tatsächlich in dem Fahrzeug angeordneten Schaltkreis einzu fügen.

Kurz gesagt ist die Anordnung derart, daß der Meßgeräteantriebsbereich 83 ein Geschwindigkeitssignal (z. B. 20 km/Std) an die Analoganzeigeeinheit abgibt und die von der Kamera 80 aufgenommenen Bilddaten verwendet, um die Stellung des Zeigers oder der Nadel zu bestimmen, um exakt die angezeigte Fahrzeuggeschwindigkeit festzustellen. Wenn zum Beispiel in Abhängigkeit von dem 20 km/Std-Signal die Analoganzeigeeinheit 16 tatsächlich 19,9 km/Std anzeigt, gibt der zweite Mikrocomputer ein Signal aus, das an den "Niedrig"-Anschluß des angelegt wird, der Daten erzeugt, die in dem E²PROM gespeichert werden, um anzugeben, daß, wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 ein 20 km/Std-Signal erzeugt, die Digitalanzeige veranlaßt werden soll, 19,9 km/Std anzuzeigen.

Insbesondere ist die obige Technik derart, daß die Ka mera 80 so angeordnet ist, daß sie in der Lage ist, zwischen 15 verschiedenen Helligkeitspegeln und einer Mehrzahl von verschiedenen Farben zu unterscheiden. Wie in Fig. 5 ge zeigt, ist die Kamera 80 vor der Analoganzeigeeinheit 16 an geordnet und so eingestellt, daß sie ein Bild des Ziffern blattes erzeugt.

Wie in Fig. 9 grob angedeutet, führt ein in dem Mikro computer 82 gespeichertes Programm zuerst durch, was als "Einstellschritt" bezeichnet werden soll, wobei der Ablauf eine x′- und eine y′-Achse auf dem von der Kamera aufgenom menen Bild so zeichnet, daß der sie durch den Mittelpunkt O′ des Kamerabildes gehen. Zwei konzentrische, kreisförmige Ab tastwege werden dann mit den Radien r1 und r2 erzeugt. Durch Abtasten entlang der beiden Wege, wobei die Analoganzeige einheit den Zeiger 16a in Stellung I eingestellt hat und dann den Zeiger nach Stellung II bewegt hat, kreuzt der Zei ger in Stellung I die beiden konzentrischen Abtastlinien an den Stellen (x′11, y′11) & (x′21, y′21) und in Stellung II an den Stellen (x′12, y′12) & (x′22, y′22). Durch Extrapola tion zweier Geraden durch die Punktepaare ist es möglich die Stellung zu verwenden, in der sich die beiden extrapo lierten Geraden (x0, y0) schneiden, um den tatsächlichen Mittelpunkt O des Ziffernblattes anzugeben.

Nach dem Festlegen des tatsächlichen Mittelpunkts, um den sich der Zeiger dreht, geht der Ablauf zur nächsten Stufe, in der der Abtastmittelpunkt zu dem neu festgelegten Punkt verschoben wird. Dies kompensiert jedwede laterale Ab weichung zwischen der Kamera und dem zu beobachtenden Zif fernblatt.

Die nächste Stufe betrifft das Messen der Winkel, zu denen der Zeiger bewegt wird, und der angezeigten Geschwin digkeiten. Dies umfaßt die Bestimmung des Winkels ϕ0 von der y-Achse (siehe Fig. 8) zur Mittellinie der Nullgeschwindig keitsmarkierung 16c. Dies umfaßt das Abtasten entlang eines Radius R, der so ausgewählt ist, daß er durch die Geschwindigkeitsmarkierungen und andere Markierungen geht, die in diesem Beispiel auf dem Ziffernblatt 16d in 2-3 mm Intervallen angeordnet sind. Wenn die Kamera eine Reflektion der in Fig. 7 gezeigten Art aufnimmt, wobei der Lumines zenzpegel 1 über einen die Breite einer Markierung gehenden Winkel über einen gegebenen Schwellwert (der entweder fest oder variabel sein kann) steigt, kann angenommen werden, daß eine Markierung gefunden wurde. Der Winkel ϕ0L, bei dem das Signal den Schwellwert übersteigt, und der Winkel ϕ0H, bei dem er unter denselben fällt, werden aufgenommen und gemit telt. Das führt zu einem Winkel ϕ0, der die Position des Mittelpunktes der gerade lokalisierten Markierung angibt. Dieser Winkel wird dann im Speicher als der Winkel einge setzt, der einer Nullgeschwindigkeitsanzeige entspricht. Um sicherzustellen, daß die Nullgeschwindigkeitsmarkierung si cher lokalisiert wird, ist es möglich eine Überprüfungsmarke an einer Stelle, wie der durch c/m gekennzeichneten anzu bringen (also außerhalb der Geschwindigkeitsmarkierungen auf einem Radius R+oe, der an einem vorgegebenen Winkel nach der Nullgeschwindigkeitsmarkierung (16c) gefunden werden soll). Da es nur eine dieser Bestätigungsmarkierungen außerhalb der Geschwindigkeitsmarkierungen gibt, kann, wenn die Nullgeschwindigkeitsmarkierung an einem vorgegebenen Winkel, der eine vorgegebene Gradzahl kleiner ist als die Bestäti gungsmarkierung cm, festgestellt wird, die korrekte Null punktfeststellung als durchgeführt betrachtet werden.

In diesem speziellen Fall ist eine zweite, spezielle Markierung Ps entlang derselben, sich radial erstreckenden Linie als die 80 km/Std-Markierung an einem Radius r ange bracht. Unter Verwendung des oben erwähnten Nullgeschwindig keitswinkels ϕ0 als Basis ist es möglich, den Winkel ϕs her zuleiten, der zwischen Φ0 und der speziellen Markierung Ps gebildet wird. Die gesamte Winkelverschiebung von Ps von der y-Achse wird daher ϕ0 + ϕs. Mit den obigen Daten ist es mög lich, die x- und y-Koordinaten der Ps-Markierung unter Ver wendung des folgenden Gleichungspaares herzuleiten:

x = x0 - r sin ϕ (1)

y = y0 + r cos ϕ (2)

Es ist klar, daß diese Daten zusammen mit denen, die die Position der Zeigerachse angeben, die Korrektur jedweder Ro tationsabweichung zwischen der Kamera und dem Ziffernblatt ermöglicht.

Die nächste Phase des Ablaufs ist das Abtasten der Geschwindigkeitsmarkierungen 16c und das Bestimmen der Win kel, an denen sie angeordnet sind. Während es nicht notwen dig ist, die Positionen aller Markierungen zu bestimmen, ist es üblich (lediglich als Beispiel), die Positionen von einer oder mehreren der 0, 20, 40, 60 und 80 km/Std-Markierungen zu bestimmen. Die Unterscheidung von den anderen Markierun gen (z. B. 10, 30, 50 km/Std usw.) kann durch Versehen der ersteren Elemente mit einer Farbe, die von der der letzteren verschieden ist, erleichtert werden.

Die folgende Stufe ist das Anlegen von Pseudogeschwindigkeitssignalen an die Analoganzeigevorrich tung und das Messen des Winkels, um den der Zeiger gedreht ist. Wenn zum Beispiel 20 km/Std-, 40 km/Std-, 60 km/Std und 80 km/Std-Signale angelegt werden, ist es durch Abtasten auf dem Radius r möglich, die Mittellinie des Zeigers auf die gleiche Weise festzustellen, wie in Fig. 11 gezeigt. Es ist also durch Einstellen eines geeigneten Schwellwerts und Feststellen der Winkel, an denen das Kameraeingangssignal den Schwellwert übersteigt und darunter fällt, möglich, den Winkel zu bestimmen, an dem sich die Mittellinie des Zeigers befindet. In dem Fall, wo ein 60 km/Std-Signal angelegt wird, wird der von dem Zeiger eingenommene Winkel mit dem Winkel verglichen, an dem die Mitte der 60 km/Std-Marke festgestellt wurde. Durch Bestimmen der Zeit, während der das Signal über dem Schwellwert liegt, kann ein Impuls der in Fig. 12 gezeigten Art erzeugt werden und dazu verwendet werden, die Breite des Objekts, das das Signal erzeugt hat anzugeben. Der Unterschied in den beiden Winkeln (falls ei ner besteht) wird dann als Basis zum Feststellen verwendet, ob die von der digitalen Anzeigeanordnung angezeigte Ge schwindigkeit erhöht oder erniedrigt werden muß, um sie in Übereinstimmung mit der von der Analoganzeigeeinheit 16 an gezeigten zu bringen.

Um diesen Prozeß zu vereinfachen, kann eine Tabelle als Funktion der Winkeldifferenz und der Höhe der Digitalanzei geänderung, die in den E²PROM aufgenommen werden soll, in den zweiten Mikrocomputer 84 aufgenommen werden.

Claims

1. Überkopfanzeige für ein Fahrzeug, dadurch gekenn zeichnet, daß sie umfaßt:
einen Sensor (1), der die Größe eines vorgegebenen Fahrzeugbetriebsparameters feststellt und ein diesen anzei gendes Signal ausgibt;
eine Digitalanzeigevorrichtung (18), die auf das von dem Sensor ausgegebene Signal reagiert, um ein digitales Bild auf die Windschutzscheibe des Fahrzeug zu projizieren;
eine Analoganzeigevorrichtung (16), die auf das von dem Sensor ausgegebene Signal reagiert, und einen Zeiger be sitzt, der selektiv Anzeigewerte auf einem Ziffernblatt an zeigen kann; und
eine Vorrichtung (13), die die Digitalanzeigevorrichtung veranlaßt, denselben Wert anzuzeigen, wie er von dem Zeiger der Analoganzeigevorrichtung angezeigt wird.

2. Überkopfanzeige für ein Fahrzeug, dadurch gekenn zeichnet, daß sie umfaßt:
eine Digitalanzeigevorrichtung (18), um ein digitales Bild auf die Windschutzscheibe des Fahrzeug zu projizieren;
eine Analoganzeigevorrichtung (16), die einen Zeiger be sitzt, der selektiv Anzeigewerte auf einem Ziffernblatt an zeigen kann, wobei die Analoganzeige ein Meßwerk des Kreuz spulentyps umfaßt, das eine Hysterese zeigt;
eine Vorrichtung (13) zum Einführen einer Hysteresecha rakteristik in die Digitalanzeigevorrichtung und zum Bewir ken, daß der auf dem angezeigten Digitalbild auf der Wind schutzscheibe angezeigte Wert mit dem Wert übereinstimmt, der von dem Zeiger der Analoganzeigevorrichtung angezeigt wird.

3. Überkopfanzeige für ein Fahrzeug, dadurch gekenn zeichnet, daß sie umfaßt:
einen Sensor (1), der den Wert eines vorgegebenen Fahrzeugbetriebsparameters feststellt und ein diesen anzei gendes Signal ausgibt;
eine Digitalanzeigevorrichtung (18), die auf das von dem Sensor ausgegebene Signal reagiert, um ein digitales Bild auf die Windschutzscheibe des Fahrzeug zu projizieren;
eine Analoganzeigevorrichtung (16), die auf das von dem Sensor ausgegebene Signal reagiert, und einen Zeiger be sitzt, der selektiv Anzeigewerte auf einem Ziffernblatt an zeigen kann; und
eine Vorrichtung (13), die einen Speicher (21) umfaßt, in dem die Analoganzeige-Signalresponsecharakteristik ge speichert ist, um die Digitalanzeigevorrichtung zu veranlas sen, denselben Wert anzuzeigen, wie er von dem Zeiger der Analoganzeigevorrichtung angezeigt wird.

4. Überkopfanzeige für ein Fahrzeug, dadurch gekenn zeichnet, daß es umfaßt:
einen Sensor (1);
eine Digitalanzeigevorrichtung (18);
eine Analoganzeigevorrichtung (16);
einen Wellenformschaltkreis (11), der operativ mit dem Sensor verbunden ist, um ein Impulszugsignal, das von dem Sensor ausgegeben wird, zu formen;
einen Regelungsschaltkreis (13), der mit dem Wellenform schaltkreis verbunden ist und der einen Speicher (21) ent hält, wobei der Regelungsschaltkreis so angeordnet ist, daß er Signale an die Digital- und Analoganzeigevorrichtungen ausgibt; und
einen Korrektureingabeschaltkreis (19), der mit dem Regelungsschaltkreis verbunden ist, wobei der Korrektur schaltkreis Eingabeanschlüsse besitzt, durch die Korrektur daten, die den Betrieb der Digitalanzeigevorrichtung so mo difizieren, daß sie mit den Betriebscharakteristiken der Analoganzeigevorrichtung übereinstimmt, zum Speicher des Regelungsschaltkreises übertragen werden können.

5. Überkopfanzeige nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Analoganzeigevorrichtung (16) eine Analoganzei geeinheit des Kreuzspulentyps umfaßt, die ein Hysterese zeigt, und daß der Regelungsschaltkreis die Art und Weise bestimmt, in der die Digitalanzeige arbeitet, so daß sie eine Pseudohysteresecharakteristik zeigt.

6. Überkopfanzeige nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Speicher (21) des Regelungsschaltkreises Daten umfaßt, die die Betriebscharakteristiken der Analoganzeige einheit angeben, die verursachen, daß die die von der Ana loganzeigeeinheit angezeigten Daten nur geringfügig von denen abweichen, die in Abhängigkeit von dem Signal, das von dem Sensor an den Regelungsschaltkreis angelegt wird, ange zeigt werden sollen, und daß der Regelungsschaltkreis die die Betriebscharakteristiken anzeigenden Daten verwendet, um den Betrieb der Digitalanzeigevorrichtung zu modifizieren.

7. Überkopfanzeige nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß sie außerdem umfaßt:
eine Kalibriervorrichtung (80-84) zum Anlegen von Signa len an die Eingangsanschlüsse des Korrektureingabeschalt kreises (19), wobei die Kalibriervorrichtung umfaßt:
eine Kamera (80) zum Beobachten der Analoganzeigevor richtung;
eine Vorrichtung (81) zum Bilden eines Bildes der Zif fernblattfläche der Analoganzeigevorrichtung;
eine Vorrichtung (82) zum Feststellen der Position der Achse, um die ein auf dem Ziffernblatt montierter Zeiger drehbar ist;
eine Vorrichtung (82) zum Einstellen des Abtastmittel punktes auf die Zeigerdrehachse und zum Abtasten des Zif fernblattes auf eine Weise, die ermöglicht, daß Dimensions daten zusammengestellt werden; und
eine Vorrichtung (84) zum Anlegen von Regelungssignalen an die Analoganzeigevorrichtung anstelle der Sensorausgabe und zum Bestimmen der Zeigerstellung auf dem Ziffernblatt.