DE4312595A1 - Collision prevention system for vehicles - uses distance sensing arrangement with ultrasound transmitter mounted on front face of vehicle. - Google Patents
Collision prevention system for vehicles - uses distance sensing arrangement with ultrasound transmitter mounted on front face of vehicle.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit Sicherheitssystem, das einen Abstandssensor zur Bestimmung der Entfernung vorausfahrender Fahrzeuge und einen programmgesteuerten Rechner aufweist.The invention relates to a motor vehicle with security system that a distance sensor for Determination of the distance of vehicles in front and has a program-controlled computer.
Da die Dichte des Straßenverkehrs kontinuierlich zunimmt, steigt insbesondere bei ungünstigen Witte rungsbedingungen oder an verkehrsreichen Tagen die Zahl der Auffahrunfälle spürbar an. Sie sind zu ei nem nicht unerheblichen Anteil durch Unaufmerksam keiten der Fahrzeugführer und/oder zu hohe Ge schwindigkeiten bei unzureichenden Sichtverhältnis sen bedingt.Because the density of road traffic is continuous increases, increases especially when the weather is poor conditions or on busy days the Number of rear-end collisions noticeably. You are too egg a not insignificant share due to inattentiveness capabilities of the vehicle driver and / or excessive ge speed with insufficient visibility conditional.
Aus der DE-OS 40 22 312 ist eine Vorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die an der Front- und Rück seite des Kraftfahrzeugs angeordnete Sensoren ver wendet, um den Abstand zum vorausfahrenden bzw. nachfolgenden Kraftfahrzeug zu bestimmen. Eine An zeigevorrichtung gibt den jeweiligen Meßwert wieder und dient beispielsweise als Hilfe beim Einparken. Diese Vorrichtung ist zwar prinzipiell im fließen den Verkehr einsetzbar, als nachteilig ist jedoch anzusehen, daß der Fahrer anhand der gemessenen Entfernung abschätzen muß, ob eine Bremsung erfor derlich ist. Außerdem ist jederzeit eine den Fahrer vom Verkehr ablenkende, Unfälle begünstigende Kon trolle der Anzeige notwendig und Bremsvorgänge wer den erst nach einer Reaktionszeit des Fahrers ein geleitet.From DE-OS 40 22 312 a device for Motor vehicles known to the front and rear side of the motor vehicle arranged sensors ver turns to the distance to the vehicle in front or to determine the following motor vehicle. An on pointing device reproduces the respective measured value and serves as an aid when parking, for example. This device is in principle flowing the traffic can be used, but is disadvantageous to see that the driver based on the measured Distance must estimate whether braking is required is such. In addition, one is always the driver con distracting from traffic, favoring accidents trolle the display necessary and braking operations who the only after a reaction time of the driver headed.
Weiterhin sind Radarsysteme zur automatischen Steuerung des Abstands zu einem voraus fahrenden Fahrzeug bekannt, die jedoch technisch aufwendig und relativ teuer sind, weshalb sie für die Mehr zahl der Kraftfahrzeugbesitzer nicht finanzierbar sind.Furthermore, radar systems for automatic Control the distance to a vehicle ahead Vehicle known, but technically complex and are relatively expensive, which is why they are for the more number of vehicle owners cannot be financed are.
Hiervon ausgehend liegt die Erfindung das Problem zugrunde, ein Kraftfahrzeug so zu gestalten, daß Auffahrunfälle sicher vermieden sind, der techni sche und finanzielle Aufwand jedoch gering ist.Proceeding from this, the invention is the problem based on designing a motor vehicle so that Rear-end collisions are safely avoided, the techni However, the cost and effort involved is low.
Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, daß der Abstandssensor nach dem Laufzeit-Prinzip mit Ultraschall arbeitet und daß der Rechner den Meßwert des Abstandssensors nach der Zeit differen ziert und eine Warneinrichtung aktiviert und/oder das Kraftfahrzeug abbremst, falls die Relativge schwindigkeit derart groß und die Entfernung so klein ist, daß ohne Bremsvorgang ein Zusammenstoß unvermeidbar ist.According to the invention, the problem is solved by that the distance sensor according to the transit time principle works with ultrasound and that the computer Differ measured value of the distance sensor after the time adorned and a warning device activated and / or the motor vehicle brakes if the Relativge speed so great and the distance so is small that a collision without braking is inevitable.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, einen nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Ultraschall sensor als Abstandssensor zur Bestimmung der Ent fernung des vorausfahrenden Fahrzeugs einzusetzen. Er empfängt das von einem Sender ausgestrahlte und von einem voraus fahrenden Fahrzeug reflektierte Ul traschallsignal, dessen Laufzeit ein Maß für den Abstand darstellt. Ein Analog-Digitalwandler ermög licht die Weiterverarbeitung des Meßwerts mittels eines programmgesteuerten Rechners und, durch eine Differentiation nach der Zeit, die Bestimmung der Relativgeschwindigkeit beider Fahrzeuge. Ist sie derart groß und der Abstand so klein, daß ohne eine Abbremsung ein Zusammenstoß mit dem voraus fahrenden Fahrzeug unvermeidbar ist, aktiviert der Rechner ein Warnsignal und/oder leitet den Bremsvorgang ein. Der Fahrer kann rechtzeitig bremsen oder einem Hindernis ausweichen, so daß ein Auffahrunfall si cher vermieden ist.The essence of the invention is one Ultrasound based on the runtime principle sensor as a distance sensor for determining the ent distance from the vehicle in front. It receives and broadcasts from a transmitter Ul reflected from a vehicle ahead trasound signal, the duration of which is a measure of the Represents distance. An analog-digital converter enables light the further processing of the measured value by means of a program-controlled computer and, by a Differentiation according to time, the determination of the Relative speed of both vehicles. Is she so big and the distance so small that without one Braking a collision with the one ahead If the vehicle is unavoidable, the computer activates a warning signal and / or directs the braking process a. The driver can brake in time or one Dodge obstacle so that a rear-end collision si cher avoided.
Eine selbsttätige Verzögerung hat den Vorteil, daß die Reaktionszeit des Fahrers entfällt und die Bremswege verkürzt sind. Unter der Annahme, daß die Geschwindigkeit des voraus fahrenden Fahrzeugs kon stant ist, läßt sich durch einfache physikalische Überlegungen zeigen, daß ein Bremsvorgang notwendig ist, fallsAn automatic delay has the advantage that the driver's reaction time is eliminated and the Braking distances are shortened. Assuming that the Speed of the vehicle ahead con is constant, can be determined by simple physical Considerations show that braking is necessary is if
x = v2/(2a)x = v 2 / (2a)
ist, wobei x der Abstand, v die momentane Relativ geschwindigkeit und a die maximal erzielbare Verzö gerung ist. Aus Sicherheitsgründen ist jedoch be reits vor Unterschreiten dieses Mindestabstands ein Bremsvorgang einzuleiten, da beispielsweise auch das vorausfahrende Fahrzeug seine Geschwindigkeit reduzieren oder die Fahrbahn beispielsweise durch Glatteis bedingt einen mangelnde Reibungskoeffizi enten aufweisen kann. Offensichtlich ist eine In formation über die absolute Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht erforderlich, sofern die Reaktions zeit aufgrund einer selbsttätigen Verzögerung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs entfällt.where x is the distance, v is the current relative speed and a the maximum achievable delay is. For security reasons, however already before falling below this minimum distance Initiate braking, for example the vehicle ahead its speed reduce or the roadway, for example Black ice causes a lack of friction can have ducks. Obviously an In formation about the absolute speed of the Vehicle not required provided the response time due to an automatic delay of the Motor vehicle according to the invention is omitted.
Außer als Notbremsvorrichtung ist das Sicherheits system zur automatischen Regelung des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug einsetzbar, da es den not wendigen Sicherheitsabstand selbsttätig herstellt. Der Fahrer kann sich besser auf den Verkehr konzen trieren, außerdem ist der verfügbare Verkehrsraum optimal ausgenutzt, da die Fahrzeuge wegen des Weg falls einer Reaktionszeit beim Bremsen enger auf einander folgen können.Except as an emergency braking device, this is safety automatic distance control system vehicle in front can be used because it is the emergency maneuverable maneuverable safety distance automatically. The driver can concentrate better on the traffic the available traffic space optimally used because the vehicles because of the way if there is a reaction time when braking can follow each other.
Die Vorteile der Erfindung bestehen vornehmlich darin, daß Auffahrunfälle sicher vermieden werden und daß aufgrund der Verwendung des Ultraschall- Sensors der technische sowie der finanzielle Auf wand gering ist. Das Sicherheitssystem ist wenig störanfällig, da auf einen bereits bekannte, be währten Sensortyp zurückgegriffen wird. Die zum Be trieb erforderliche elektrische Leistung ist nied rig und es arbeitet, im Gegensatz zu optischen Sy stemen, unabhängig von den jeweiligen Witterungs verhältnissen. Weiterhin ist es auch nachträglich in bereits vorhandene Kraftfahrzeuge einbaubar.The main advantages of the invention are in that rear-end collisions are safely avoided and that due to the use of the ultrasound Technical and financial sensors wall is low. The security system is little prone to failure, because of an already known, be proven sensor type is used. The be required electrical power is low rig and it works, unlike optical sy stemen, regardless of the weather conditions. It is also retrospective Can be installed in existing motor vehicles.
Um die Unfallwahrscheinlichkeit zu reduzieren und den Fahrkomfort zu verbessern, ist bevorzugt, daß ein weiterer Sensor die Geschwindigkeit des Kraft fahrzeuges mißt und das Warnsignal und/oder den Verzögerungswert in Abhängigkeit von der Geschwin digkeit einstellt. Bei höheren Geschwindigkeiten wird bereits bei einem Unterschreiten eines vergrö ßerten Sicherheitsabstandes der Bremsvorgang einge leitet. Bei einer automatischen Steuerung der Ge schwindigkeit kann bei einer Annäherung an ein vor ausfahrendes Fahrzeug ein kontinuierlicher Anstieg der Bremsverzögerung und nicht sofort eine unkom fortable, mit größtmöglicher Verzögerung erfolgende Bremsung realisiert werden. Die nähere Ausgestal tung der Relation zwischen Abstand, Relativ- und Absolutgeschwindigkeit und der Aktivierung des Warnsignals und/oder der Verzögerung ist im Rahmen der Erfindung beliebig, wenn berücksichtigt bleibt, daß Auffahrunfälle sicher ausgeschlossen sind.To reduce the likelihood of accidents and To improve driving comfort, it is preferred that another sensor the speed of the force vehicle measures and the warning signal and / or the Deceleration value depending on the speed setting. At higher speeds is increased when the value falls below one ßeren safety distance of the braking process directs. With automatic control of the Ge Dizziness can occur when approaching a moving out vehicle a continuous increase the braking deceleration and not immediately an uncomfortable fortable, with the greatest possible delay Braking can be realized. The closer form tation of the relationship between distance, relative and Absolute speed and activation of the Warning signal and / or the delay is in the frame any of the invention if it is taken into account that rear-end collisions are definitely excluded.
Zur Information des Fahrers ist empfohlen, im Fahr zeuginnenraum ein optisch und/oder akustisch arbei tendes Warnsignal zu installieren. Der Fahrer kann aufgrund einer geeigneten, nicht überhör- bzw. übersehbaren Warnung möglicherweise einem unerwar tet erscheinenden Objekt noch rechtzeitig auswei chen und einen Unfall vermeiden.To inform the driver it is recommended to drive the interior of the witness work optically and / or acoustically install warning signal. The driver can due to a suitable, not overheard or Visible warning may be an unprecedented one Identify the appearing object in time and avoid an accident.
Ein sicheres Erkennen von Hindernissen ist gewähr leistet, falls der Abstandssensor Gegenstände in einem Kegel mit einem Öffnungswinkel von 30° er faßt. Eine unerwünschte, Unfälle begünstigende Be einflussung durch den Gegenverkehr oder durch am Straßenrand positionierte, stationäre Fahrzeuge oder andere Objekte findet nicht statt, da sie au ßerhalb des detektierten Bereichs liegen. Anderer seits bleibt auch bei Krümmung der Straße der vor ausfahrende Verkehr stets erfaßt. A reliable detection of obstacles is guaranteed performs if the distance sensor objects in a cone with an opening angle of 30 ° sums up. An undesirable, accidental accident Influenced by oncoming traffic or by am Roadside stationary vehicles or other objects does not take place because they are lie outside the detected range. Other On the other hand, even if the road is curved, it remains leaving traffic always recorded.
Weiterhin ist vorgeschlagen, daß ein Sensor an der Rückseite des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und den Abstand rückwärtiger Hindernisse bestimmt. Nähert sich das Fahrzeug beim Rückwärtsfahren, beispiels weise beim Einparken, einem Hindernis, bewirkt der Rechner bei einer Unterschreitung eines Schwellen werts des Abstands ebenfalls ein Warnsignal und/oder eine Abbremsung, um einen Aufprall und eine Beschädigung des Fahrzeugs und des Gegenstands zu verhindern. Dieser rückseitige Sensor empfiehlt sich insbesondere bei Lastkraftwagen und Bussen, da dem Fahrer durch die Spiegel nur ein eingeschränk ter rückwärtiger Sichtbereich zur Verfügung ge stellt wird.It is also proposed that a sensor on the Rear of the motor vehicle is arranged and the Distance of rear obstacles determined. Approaching the vehicle when reversing, for example wise when parking, an obstacle, causes Calculator when a threshold is undershot value of the distance also a warning signal and / or a deceleration to an impact and damage to the vehicle and the object to prevent. This rear sensor recommends especially in trucks and buses, because only limited to the driver through the mirrors The rear viewing area is available is posed.
Um die Verzögerung des Kraftfahrzeugs zu steuern, ist empfohlen, daß der Rechner auf die Kraftstoff zufuhr und/oder die Zündung und/oder die Bremsen einwirkt. Der Vorteil einer Regelung der Kraft stoffzufuhr und/oder der Zündung besteht darin, daß sie auf elektronischem Wege beeinflußbar sind und ist bevorzugt, falls der Rechner zur automatischen Abstandsregelung eingesetzt ist. Eine Beeinflussung der Bremsen ist trotz der Notwendigkeit der Montage eines zusätzlichen elektromagnetisch betätigten Bremsventils vorteilhaft, da eine starke Verzöge rung erreichbar ist, so daß Auffahrunfälle sicher vermieden werden.To control the deceleration of the motor vehicle, it is recommended that the calculator on the fuel feed and / or the ignition and / or the brakes acts. The advantage of regulating the force fuel supply and / or ignition is that they can be influenced electronically and is preferred if the computer for automatic Distance control is used. An interference the brakes is despite the need for assembly an additional electromagnetically operated Brake valve advantageous because of strong delays tion is reachable so that rear-end collisions are safe be avoided.
Eine nasse oder insbesondere eine eisglatte Fahr bahn bedingt eine Verlängerung der Bremswege. Es empfiehlt sich, weitere Sensoren, die die Tempera tur und/oder die Feuchtigkeit der Fahrbahn ermit teln, anzubringen und der Rechner (über eine Akti vierung des Warnsignals und/oder eine Verzögerung) den Abstand zum voraus fahrenden Fahrzeug selbsttä tig vergrößert, falls die Fahrbahn mit Wasser be legt ist und/oder ihre Temperatur unterhalb des Ge frierpunktes liegt. Die Feuchtigkeitssensoren ar beiten beispielsweise im optischen Bereich oder mit Infrarot-Strahlung, während Halbleitersensoren als Temperaturfühler dienen. Der Vorteil besteht vor nehmlich darin, daß eine durch den Fahrbahnzustand bedingte Verlängerung des Bremsweges berücksichtigt wird und daher auch unter ungünstigen Bedingungen Unfälle vermieden werden.A wet or, in particular, an icy smooth ride increase the braking distances. It recommends additional sensors that measure the tempera structure and / or the humidity of the road tting, attach and the calculator (via an act crossing the warning signal and / or a delay) the distance to the vehicle ahead automatically enlarged if the roadway is filled with water is and / or their temperature is below the Ge freezing point. The humidity sensors ar for example in the optical field or with Infrared radiation, while semiconductor sensors than Serve temperature sensors. The advantage is there convenient in that one by the road condition conditional extension of the braking distance considered and therefore also under unfavorable conditions Accidents are avoided.
Die Frequenz des Ultraschallsignals des Abstands sensors ist zweckmäßigerweise so hoch, daß sie au ßerhalb des menschlichen Hörbereichs liegt, um an dere, am Straßenverkehr beteiligte Personen nicht zu irritieren. Frequenzen unterhalb des Hörbereichs sind nur schwer technologisch handhabbar, da rela tiv große Sende- und Empfangsvorrichtungen erfor derlich sind. Im speziellen ist empfohlen, daß die Frequenz des Ultraschallsenders über 20 kHz, also oberhalb des Hörbereichs liegt.The frequency of the ultrasound signal of the distance sensors is expediently so high that it au is outside the human listening range other people who are not involved in road traffic to irritate. Frequencies below the listening area are difficult to handle technologically because rela tiv large transmission and reception devices are such. In particular, it is recommended that the Frequency of the ultrasonic transmitter over 20 kHz, so is above the listening area.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu tert wird. Further details, features and advantages of the Er can be found in the following description Take part of the exercise, in the drawing an embodiment of the invention in more detail is tert.
Sie zeigt in schematischer Darstellung ein erfin dungsgemäßes Kraftfahrzeug mit Sicherheitssystem.It shows an invented in a schematic representation vehicle according to the invention with security system.
An der Frontseite des Kraftfahrzeugs ist ein Ultra schallsender (2) angeordnet, der mit einer Frequenz oberhalb von 20 kHz arbeitet. Treffen die Ultra schallwellen auf ein Hindernis und werden reflek tiert, erreichen nach einer (zur Entfernung zu ei nem Hindernis oder voraus fahrenden Kraftfahrzeug proportionalen) Laufzeit den Abstandssensor (2′), der, wie der Sender (2), von einem programmgesteu erten Rechner (1) gesteuert wird. Der Rechner be stimmt aus der Laufzeit die Entfernung des Hinder nisses und - durch Differentiation nach der Zeit - die Relativgeschwindigkeit. Außerdem wird er mit tels eines auf der Hinterachse angeordneten Sensors (4) über die Absolutgeschwindigkeit des Kraftfahr zeugs informiert.At the front of the motor vehicle, an ultra sound transmitter ( 2 ) is arranged, which operates at a frequency above 20 kHz. If the ultrasonic waves hit an obstacle and are reflected, they reach the distance sensor ( 2 ') after a running time (proportional to the distance to an obstacle or a vehicle driving ahead), which, like the transmitter ( 2 ), is from a program-controlled computer ( 1 ) is controlled. The computer determines the distance of the obstacle from the runtime and - by differentiation according to time - the relative speed. In addition, he is informed of the absolute speed of the motor vehicle by means of a sensor ( 4 ) arranged on the rear axle.
Unter Berücksichtigung der Meßwerte über den Ab stand, die Relativ- und Absolutgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs steuert der Rechner (1) eine Warn einrichtung (5) und/oder die Bremsen (3) des Kraft fahrzeugs in der Weise, daß bei einer Unterschrei tung eines Sicherheitsabstandes zum voraus fahrenden Fahrzeug ein Verzögerungsvorgang eingeleitet wird. Die Realisation des Zusammenhangs zwischen der Ak tivierung der Warneinrichtung und/oder der Brems verzögerung und den Meßwerten ist im Rahmen der Er findung beliebig, sofern berücksichtigt bleibt, daß Auffahrunfälle ausgeschlossen sind. Eine im Kraft fahrzeuginnenraum angeordnete Warneinrichtung (5) informiert den Fahrer über den selbsttätig ausge führten Bremsvorgang, so daß er einem unerwartet auftretenden Hindernis ausweichen und einen Unfall vermeiden kann. Weiterhin ist bevorzugt, daß der Sensor (2, 2′) Hindernisse in einem Kegel mit einem Öffnungswinkel von 30° vor dem Fahrzeug erfaßt. Vorausfahrende Fahrzeuge werden sicher detektiert, ohne eine Beeinflussung durch entgegenkommenden Verkehr oder am Straßenrand befindliche Gegenstände zu erfahren.Taking into account the measured values of the Ab, the relative and absolute speed of the motor vehicle, the computer ( 1 ) controls a warning device ( 5 ) and / or the brakes ( 3 ) of the motor vehicle in such a way that when a safety distance is undershot a deceleration process is initiated to the vehicle traveling ahead. The realization of the connection between the activation of the warning device and / or the braking deceleration and the measured values is arbitrary in the context of the invention, provided that it is taken into account that rear-end collisions are excluded. A warning device ( 5 ) arranged in the motor vehicle interior informs the driver of the braking process carried out automatically, so that he can avoid an unexpected obstacle and avoid an accident. It is further preferred that the sensor ( 2 , 2 ') detects obstacles in a cone with an opening angle of 30 ° in front of the vehicle. Vehicles driving in front are reliably detected without being influenced by oncoming traffic or objects on the side of the road.
Im Ergebnis erhält man ein Kraftfahrzeug, das durch ein Sicherheitssystem Auffahrunfälle selbsttätig vermeidet.As a result, you get a motor vehicle by a safety system collision automatically avoids.
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DE4312595A DE4312595A1 (en) | 1992-09-23 | 1993-04-17 | Collision prevention system for vehicles - uses distance sensing arrangement with ultrasound transmitter mounted on front face of vehicle. |
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