DE4127168A1 - Mehrfach-moden-signalverarbeitung fuer abstandsmessung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Zur Abstandsmessung zwischen Fahrzeugen oder für generelle Anwendung sind eine Reihe von Verfahren bekannt, die durch eine einzige spezifische Signalverarbeitung Vorteile aufweisen wie z. B. eine einigermaßen sichere Entfernungsinformation durch eine adaptive Signalverarbei­ tung wie DE 30 20 996 C2 oder DE 36 40 449 C1 oder z. B. durch Anstoßen eines Schwingkreises ein relativ gutes Signal-Rausch-Verhältnis in der Signalverarbeitung aufweisen, sofern keine eingeschränkte Sicht vorhanden ist, wie DE 26 34 627 C2.

Alle diese Signalverarbeitungen und Signalverarbeitungsstrategien haben den Nachteil, daß sie bei den verschiedenen Signalzuständen wie bei niedrigem Nutzsignal bei hohem Rauschen oder sehr hohes Nutzsignal bei direkter Reflexion von Rückstrahlern oder reflektierenden Nummern­ schildern ihre spezifischen Grenzen der jeweiligen Signalauswertung bzw. Entfernungsangaben haben und darüber hinaus in keiner Weise, z. B. bei der Anwendung in Fahrzeugen, der Fahr­ zustand und die verschiedenen Bedienelemente des Fahrzeuges mit in die Betrachtung einge­ schlossen sind.

Alle diese Nachteile weist die vorliegende Erfindung nicht auf. Zielsetzung dieser Erfindung ist es, mit einer oder mehrerer Signalverarbeitungen Prognose-Entfernungsfenster zu bilden, in denen die nächsten Signale erwartet werden und mit Hilfe eines Schätzrechners oder einer an sich bekannten "unscharfen Logik" (Fuzzy-Logik) aus den Prognosefenstern und den Signal­ verarbeitungsergebnissen eine der tatsächlichen Entfernung sehr nahekommende Entfernung für die Weiterverarbeitung zur Abstandsregelung, Gefahrenverhinderung und dergleichen auszugeben.

Die Erfindung soll anhand eines Beispiels entsprechend Fig. 1 beschrieben werden. Der eigentliche Sendeempfangsteil für elektromagnetische Wellen, z. B. Licht, besteht, ent­ sprechend Fig. 1, aus eins bis n Empfangsdioden (101) mit entsprechenden Vorverstärker­ stufen und einem Multiplexer für die vereinfachte Signalverarbeitung (102). Einer Anordnung aus 1 bis n Sendedioden (108), angesteuert über Pulsformer (107), die über eine ent­ sprechende Empfangs- und Sendeoptik (120) angeordnet sind, daß jeweils eine oder mehrere Sendedioden in definierten Abständen Flächen beleuchten, die den Empfangsdioden über die entsprechende Optik zugeordnet sind. Die gesamte Signalverarbeitung wird über eine Ablauf­ steuerung (116) von ihren Zeitfunktionen her gesteuert. Die Gesamt-Signalverarbeitung (115) enthält als Beispiel eine Signalverarbeitung 1 (103), die hier z. B. entsprechend der DE 36 40 449 C1 aus einer adaptiven Signalverarbeitung bestehen kann und eine Signal­ verarbeitung (104), die z. B. aus einer reinen adaptiven Schwelle für sehr hohe Signale besteht. Die Signale aus Vorverstärker und Multiplexer (109) gelangen in die Signal­ verarbeitung (115) und werden auf die beiden Signalverarbeitungen (103) und (104) eingespeist.

Im einfachsten Fall unterscheidet ein Schätzrechner oder eine unscharfe Logik (Fuzzy-Logik) durch Abschätzung beider Rohentfernungen (111) und (110) eine Endentfernung (114). In dieser "unscharfen Logik" (105) kann natürlich erfindungsgemäß auch eine Summe von Fahrzeugdaten wie Geschwindigkeit, Lenkwinkel-Betätigung des Gas- oder Bremspedales (117) eingeführt werden, und aus den vorhergehenden Daten von mindestens einem, aber auch von mehreren Empfangskanälen über einen weiteren Rechner (106) durch die Daten (112) aus der "unscharfen Logik" (105) ein oder mehrere Prognosefenster errechnet werden, in denen sich die Signale überhaupt oder nächste Signale in unmittelbarer Entfernung sich befinden können. Mit Hilfe dieser Prognosefenster (113), die zugleich in die "unscharfe Logik" (105) eingegeben werden, können z. B. aus einer der Signalverarbeitungen (103) oder (104) oder aus der Gesamt-Signal­ verarbeitung (115) aus sehr sehr kleinen Nutzsignalen, die weit unter dem Rauschen der Ge­ samtanordnung liegen noch nutzbare und einigermaßen sichere Entfernungen (114) ausgegeben werden.

Die Funktion in der einfachen Art soll entsprechend Fig. 2 beschrieben werden. In der Figur ist die Entfernung in (m) angegeben.

Hier stellt die Signatur (202) z. B. die Signalverarbeitung aus dem Kanal 1 (103) zwei Ergebnisse dar. Durch die Signalverarbeitung 1 wird im Bereich von 30 m und im Bereich von 80 m eine Entfernung (203) ausgegeben. Die Signatur der Signalverarbeitung 2 z. B. einer adaptiven Schwelle (204) ergibt als Ergebnis den Wert bei etwa 30 m (205). Im Prognose­ rechner (106) werden aufgrund der Gesamtsituation vorhergehender Entfernungen und Fahr­ zeugzustand die beiden Prognosefenster (206) ausgegeben. Aus den hier insgesamt drei Ergebnissen ermittelt dann der Schätzrechner oder die "unscharfe Logik" das Gesamt­ ergebnis (207), bei dem mit einer sehr hohen Genauigkeit bei etwa 28 m in der Entfernungs­ skala (201) der erste Wert ausgegeben wird und der zweite Wert ermittelt aus einem relativ verrauschtem Signal bei etwa 70 bis 80 m, d. h. mit einer ganz groben Schätzung bei 10 m Ungenauigkeit. Diese Schätzung reicht für den Abstand von 70 bis 80 m aus.

Selbstverständlich ist diese Gesamtanordnung in den folgenden Kombinationen, je nach Aufga­ benstellung, und vertretbarem bzw. gewünschtem Aufwand, möglich.

• 1. Nur die Verwendung zweier völlig unterschiedlicher Signalverarbeitungen mit der "unscharfen Logik" mit der Zielsetzung, bei sehr eindeutigen Signalen eine genaue Entfernungsangabe zu haben und bei sehr sehr stark verrauschten Signalen eine Entfernungsschätzung mit sicherer Angabe eines vorhandenen Hindernisses.
• 2. Die Kombination aus einer einzigen Signalverarbeitung, z. B. adaptive Signalverarbeitung ent­ sprechend DE 36 40 449 C1 und einen Prognoserechner, der aus den vorhergehenden Daten Ent­ fernungsfenster errechnet und die Definition der Entfernungen in ihrer Genauigkeit und An­ gabe durch die "unscharfe Logik".
• 3. "Unscharfe Logik" gespeist mit den Fahrzeugdaten und entweder eine Verknüpfung mit eines oder zwei Signalverarbeitungen oder einer Signalverarbeitung und dem Prognoserechner (106).

Durch die Kombination der einer oder mehreren Signalverarbeitungen mit einer "unscharfen Logik" und mit einem Rechner für die Errechnung von Prognosefenstern kann bei sehr ein­ deutigen Signalen eine sehr genaue Entfernungsmessung erfolgen. Dies ist bei der Anwendung in Fahrzeugen insbesondere relevant bei sehr nahen Abständen. Durch diese Methode kann aber bei sehr stark verrauschten Signalen im größeren Entfernungsbereich eine Entfernungs­ abschätzung gegeben werden, die für Manöver in großem Abstandsbereich durchaus aus­ reichend ist, um hier z. B. das Fahrzeug noch rechtzeitig zu verzögern. Bei sehr schlechten Sichtverhältnissen, z. B. im Nebel, kann selbstverständlich durch die mehreren Signalverar­ beitungen die Sichtweite in den Schätzrechner eingegeben werden und damit alle Signale sozu­ sagen im Nebel oder hinter einer Nebelwand mit relativ großer Ungenauigkeit, aber mit ent­ sprechend hoher Genauigkeit angegeben werden, daß dort ein Hindernis ist. Wobei durch die verminderten Signal-Rausch-Zahlen hier natürlich z. B. nur Entfernungen mit einer Ungenauig­ keit zwischen 5 und 10 m angegeben werden können, was wiederum für eine entsprechende Reaktion durch den Fahrer oder durch das Fahrzeug selbst vollkommen ausreichend ist.

Claims (4)

1. Mehrfach-Moden-Signalverarbeitung für Abstandsmeßgeräte bestehend aus mindestens einer Sendeanordnung und mindestens einer Empfangsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten mindestens einer bekannten Signalverarbeitungsart über einen Schätzrechner, mit einem oder mehreren Entfernungsprognosefenstern gebildet aus Informationen, die zeitlich vor dieser Messung, aus den Daten von einem oder mehreren Kanälen erzeugt wurden, ver­ glichen werden, und eine aus dieser Signalverarbeitung und den Entfernungsprognose­ fenstern korrigierte Entfernung ausgegeben wird.

2. Mehrfach-Moden-Signalverarbeitung für Abstandsmeßgeräte nach Anspruch 1 mit zwei unterschiedlichen Signalverarbeitungszweigen, deren Ergebnisse mit einem Schätzrechner oder einer "unscharfen Logik" korreliert werden und aus dieser Korrelation eine Entfernungs­ angabe oder Entfernungsschätzung ermittelt und ausgegeben wird.

3. Mehrfach-Moden-Signalverarbeitung für Abstandsmeßgeräte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Fahrzeugdaten wie Lenkwinkel, Geschwindigkeit, Betä­ tigung der Fahrelemente in die Prognose der Entfernungsfenster über eine "unscharfe Logik" eingebracht und bei der genauen Entfernungsausgabe oder bei der Ausgabe der Schätz­ daten berücksichtigt werden.

4. Mehrfach-Moden-Signalverarbeitung für Abstandsmeßgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von mehreren Empfangskanälen bei Ausfall der Signale eines oder mehrerer Empfangskanäle durch ungünstige optische oder signaltechnische Verhältnisse für die weitere Berechnung von Abständen, die über den Schätzrechner oder die "unscharfe Logik" verarbeiteten Prognosefenster verwendet werden.