HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtwellen-
Abstandsmeßvorrichtung für ein Fahrzeug, die in einem Automobil
oder einem derartigen Fahrzeug angebracht und zum Messen eines
Abstands zu einem Zielobjekt vorgesehen ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
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Figur 5 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer
Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung nach dem Stand der Technik,
d. h. eine Vorrichtung, die einen Abstand zu einem Zielobjekt
unter Verwendung eines Lichtwellensignals elektrisch mißt.
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Die Vorrichtung weist einen
Lichtintensitätsmodulator 1, einen Referenzoszillator 2, einen lokalen Oszillator 3,
einen ersten Mischer 4, einen Demodulator 5, einen zweiten
Mischer 6, einen Phasenmesser 7 und eine CPU 8 auf. Der
Referenzoszillator 2 erzeugt ein Referenzsignal. Der
Lichtintensitätsmodulator 1 erzeugt ein lichtintensitätsmoduliertes Signal
(auslaufender Lichtstrahl) L-1 aus dem vom Referenzoszillator 2
imitierten Referenzsignal und überträgt es zu einem Zielobjekt
(d. h. dem Objekt, dessen Abstand zu messen ist).
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Der Demodulator 5 demoduliert einen reflektierten
Lichtstrahl L-2 von dem Zielobjekt. Der erste Mischer 4 mischt
das Referenzsignal von dem Referenzoszillator 2 mit einem bka
len Oszillatorsignal von dem lokalen Oszillator 3 zum Umwandeln
der Frequenz des Referenzsignals. Der zweite Mischer 6 mischt
das demodulierte Signal von dem Demodulator 5 mit dem lokalen
Oszillatorsignal zum Umwandeln der Frequenz des demodulierten
Signals. Der Phasenmesser 7 erzeugt eine Phasendifferenz zwi
schen einem frequenzgewandelten Signal von dem ersten Mischer 4
und einem frequenzgewandelten Signal von dem zweiten Mischer 6.
Die CPU 8 empfängt und verarbeitet ein Signal von dem
Phasenmesser 7, um einen Abstandswert zu erzeugen, der dem Abstand
zwischen dem Fahrzeug und dem Zielobjekt entspricht.
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Da angenommen wird, daß die
Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung nach dem Stand der Technik alleine verwendet wird,
weist die Vorrichtung gewöhnlich keine Maßnahmen zum Auslöschen
oder Verhindern einer Interferenz auf, die durch eine von einer
anderen Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung übertragene
Lichtwelle verursacht wird. Wenn entsprechende, in Fahrzeugen
angebrachte Lichtwellen-Abstandsmeßgeräte in einem kleinen Bereich
vorhanden sind, sind sie folglich einer Interferenz aufgrund
einer Lichtwelle von beispielsweise einem sich nähernden
Fahrzeug ausgesetzt. Dies verursacht ein Problem bei der
Abstandsmessung.
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Es wird außerdem angenommen, daß nahezu alle
Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtungen nach dem Stand der Technik in
einem Fall eingesetzt werden, in dem sowohl die Vorrichtung als
auch das Zielobjekt statisch sind. Selbst wenn die Vorrichtung
einen Abstand zu dem Zielobjekt messen kann, besteht somit ein
Problem dahingehend, daß die Vorrichtung keine ausreichende
Datenmenge für die Abstandsmessung in dem Fall liefern kann,
indem sich sowohl die Vorrichtung als auch das Zielobjekt
voneinander weg oder aufeinander zu bewegen, was beispielsweise
der Fall sein kann, wenn sich ein vorausfahrendes Fahrzeug mit
im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit und in der
gleichen Richtung bewegt wie das Fahrzeug, an dem die Vorrichtung
angebracht ist. Die Meßsicherheit in dem letzteren Fall ist
wesentlich geringer als in einem Fall, in dem sowohl die
Vorrichtung als auch das Zielobjekt statisch sind. Die Fachleute
wollten dieses Problem lösen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung für ein Fahrzeug zu
schaffen, die genau arbeitet, selbst wenn sich sowohl die
Vorrichtung als auch das Zielobjekt bewegen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung für ein Fahrzeug
zu schaffen, die ohne jegliche Interferenz genau arbeitet,
selbst wenn mehrere Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtungen für
Fahrzeuge in einem kleinen Bereich verwendet werden.
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Um diese Aufgabe zu lösen, weist die Lichtwellen-
Abstandsmeßvorrichtung für ein Fahrzeug zum Messen des Abstands
zu einem Zielobjekt aus einer Phasendifferenz zwischen einem
intensitätsmodulierten Lichtsignal und einem reflektierten
Signal, welches dem intensitätsmodulierten Signal nach der
Reflexion vom Zielobjekt entspricht, eine intermittierende
Steuereinrichtung auf, die kontinuierlich die Länge der
Zeiträume des Erlaubens und Verbietens einer Übertragung des
lichtintensitätsmodulierten Signals ändert. Die Vorrichtung kann
eine Interferenz vermeiden, die durch eine andere Lichtwellen-
Abstandsmeßvorrichtung für ein Fahrzeug verursacht werden kann.
Die Vorrichtung kann eine Einrichtung zum Erzeugen von
Zeitmarkiersignalen zu Zeitpunkten, zu denen das
lichtintensitätsmodulierte Signal übertragen worden ist, eine Einrichtung zum
Messen eines Intervalls zwischen den Zeitmarkiersignalen, eine
Einrichtung zum Erkennen der Geschwindigkeit der Vorrichtung
selbst und eine Einrichtung zum Berechnen der Geschwindigkeit
des Zielobjekts aus dem von der Einrichtung zum Erkennen der
Geschwindigkeit der Vorrichtung ausgegebenen
Geschwindigkeitssignal der Vorrichtung und einem Abstand zwischen der
Vorrichtung und dem Zielobjekt sowie zum Auswählen einer
Abstandsauflösung in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitssignal der
Vorrichtung aufweisen.
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Da die Vorrichtung kontinuierlich die Länge der
Zeiträume zum übertragen und Stoppen der übertragung des
lichtintensitätsmodulierten Signals ändert, ist eine sehr niedrige
Wahrscheinlichkeit von Signalsynchronisationen vorhanden,
selbst wenn ein lichtintensitätsmoduliertes Signal von einem
sich nähernden Fahrzeug von der Vorrichtung empfangen wird.
Somit kann die Vorrichtung vermeiden, daß es unmöglich ist, den
Abstand zu einem Zielobjekt zu messen, und ferner kann deren
Fehlfunktion vermieden werden.
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Da die Vorrichtung außerdem die Zeitmarkiersignale zu
den Startzeitpunkten der optischen Ausgangssignale zu dem
Zielobjekt erzeugt, kann die Vorrichtung die Geschwindigkeit des
Zielobjekts aus dem Intervall zwischen den Zeitmarkiersignalen,
der Differenz bei den Abstandsdaten und der
Vorrichtungsgeschwindigkeit messen. Da die Vorrichtung ferner ihre
Geschwindigkeit bestimmt, kann sie leicht die Abstandsauflösung
geeignet für die Vorrichtungsgeschwindigkeit oder die relative
Geschwindigkeit der Vorrichtung bezüglich des Zielobjekts
auswählen. Somit kann die Vorrichtung den Abstand zwischen der
Vorrichtung und dem Zielobjekt selbst dann genau messen, wenn sich
beide bewegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Figur 1 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer
Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Figur 2 ist ein Zeitabfolgediagrarnm, das die
Funktionsweise der Vorrichtung von Figur 1 zeigt;
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Figur 3 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer
Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Figur 4 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer
Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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Figur 5 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer
Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung nach dem Stand der Technik.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Figuren 1 bis 4
beschrieben. Für ein besseres Verständnis werden die gleichen
Bezugszeichen für die Bezeichnung derjenigen Komponenten der
bevorzugten Ausführungsformen verwendet, die denjenigen der
Vorrichtung nach dem Stand der Technik entsprechen, und
entsprechende Teile der Beschreibung der Komponenten werden nicht
wiederholt.
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Figuren 1 und 2 zeigen eine
Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist eine
intermittierende
Steuerung 10 auf, die ein Referenzsignal von dem
Referenzoszillator 2 empfängt und ein Steuersignal zu dem
Lichtintensitätsmodulator 1, dem ersten Mischer und dem
Phasenmesser 7 liefert.
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Wie in Figur 2 gezeigt ist, ändert die
intermittierende Steuerung 10 kontinuierlich die Zeiträume, während derer
sie dem Referenzoszillator 2 gestattet, das Referenzsignal zu
dem Lichtintensitätsmodulator 1 zu liefern, sowie die
Zeiträume, während derer sie den Referenzoszillator 2 daran
hindert, das Referenzsignal an den Lichtintensitätsmodulator 1 zu
liefern. Demzufolge erzeugt der Lichtintensitätsmodulator 1 ein
lichtintensitätsmoduliertes Signal nur während des Empfangs des
Steuersignals von der intermittierenden Steuerung 10.
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Der Phasenmesser 7 arbeitet nur während des Empfangs
des Steuersignals von der intermittierenden Steuerung 10. Die
beispielsweise einen Mikrocomputer enthaltende CPU 8 empfängt
und verarbeitet ein Signal von dem Phasenmesser 7 und berechnet
den Abstand zwischen dem vorliegenden Fahrzeug, an dem die
Vorrichtung angebracht ist, und einem Zielobjekt. Eine Anzeige 9
zeigt den von der CPU 8 berechneten Abstand an.
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Da die intermittierende Steuerung 10 der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kontinuierlich die Zeiträume
zum Erlauben und Verbieten der Übertragung des
lichtintensitätsmodulierten Signals ändert, besteht demzufolge eine sehr
kleine Wahrscheinlichkeit dafür, daß ein
lichtintensitätsmoduliertes Signal oder dergleichen von einem sich nähernden
Fahrzeug usw. sich in Synchronisation mit einem von der
vorliegenden Erfindung emittierten Signal befindet und von dem
Zielobjekt reflektiert wird, selbst wenn ersteres Signal in den Demo
dulator 5 der vorliegenden Erfindung eingegeben wird. Dies
reduziert die Wahrscheinlichkeit dafür, daß die an dem
vorliegenden Fahrzeug angebrachte Vorrichtung schlecht oder gar nicht
funktioniert.
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Figur 3 zeigt eine Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung
für ein Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung weist einen
Geschwindigkeitsmesser
11 auf, der die Geschwindigkeit der Vorrichtung aus
beispielsweise der Anzahl von Umdrehungen eines Reifens des
vorliegenden Fahrzeugs erfaßt. Die CPU berechnet die Zeiträume
zum Erlauben und Verbieten der Übertragung des lichtintensi
tätsmodulierten signals aus dem Lichtintensitätsmodulator 1
basierend auf den Geschwindigkeitsdaten aus dem
Geschwindigkeitsmesser 11 und liefert ein entsprechendes Steuersignal zu
der intermittierenden Steuerung 10.
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Da die Vorrichtung der zweiten Ausführungsform die
Zeiträume zum Erlauben und Verbieten der Übertragung des
lichtintensitätsrnodulierten Signals in Abhängigkeit von einem
konstanten Vorrichtungsgeschwindigkeitssignal bestimmt, das für
das vorliegende Fahrzeug charakteristisch ist, kann die
Vorrichtung demzufolge ein reflektiertes Lichtstrahlsignal der
vorliegenden Vorrichtung sowohl von dem
lichtintensitätsmodulierten Lichtstrahlsignal als auch von dem entsprechenden
reflektierten Lichtstrahlsignal einer zweiten Lichtwellen-
Abstandsmeßvorrichtung, die an einem anderen Fahrzeug montiert
ist, klarer unterscheiden, selbst wenn die zweite Vorrichtung
ein lichtintensitätsmoduliertes Signal überträgt, das in
ähnlicher Weise verarbeitet wird. Somit kann die Vorrichtung der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung deren
Fehlfunktion sicherer vermeiden.
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Figur 4 zeigt eine Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung
für ein Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung weist einen
Zeitmarkierer 12 und eine Lichtübertragungszeitintervall-Meßeinrichtung
13 zusätzlich zu den Komponenten der Vorrichtung der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf. Die Vorrichtung
der dritten Ausführungsform kann bestimmen, ob sich das
Zielobjekt bewegt, und kann die Einsatzfähigkeit verbessern,
zusätzlich dazu können sowohl die zweite als auch die dritte
Ausführungsform eine Interferenz mit einem
lichtintensitätsrnodulierten Signal von einer entsprechenden
Lichtwellen-Abstandsmeßvorrichtung vermeiden.
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Der Zeitmarkierer 12 liefert ein Zeitmarkiersignal an
die Lichtübertragungszeitraum-Meßeinrichtung 13 zu einem
Startzeitpunkt eines optischen Ausgangssignals des
Lichtintensitätsmodulators 1, das heißt zu einem Zeitpunkt, zu dem der Lichtin
tensitätsmodulator 1 die Erzeugung eines
lichtintensitätsmodulierten Signals beginnt. Die
Lichtübertragungszeitraum-Meßeinrichtung 13 mißt ein Intervall zwischen Zeitmarkiersignalen und
liefert entsprechende Zeitraumdaten an die CPU 8.
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Die CPU 8 berechnet die Geschwindigkeit des
Zielobjekts aus den Zeitraumdaten von der Lichtübertragungszeitraum-
Meßeinrichtung 13, einer Differenz zwischen dem letzten und dem
gegenwärtigen gemessenen Wert der Entfernung zwischen der
Vorrichtung und dem Zielobjekt, wobei diese Werte aus
Phasendifferenzdaten zwischen dem auslaufenden und reflektierten
Lichtstrahl und Geschwindigkeitsdaten der Vorrichtung von dem
Vorrichtungsgeschwindigkeitsmesser 11 abgeleitet werden. Die
Anzeige 9 zeigt die von der CPU berechnete Geschwindigkeit des
Zielobjekts an.
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Die CPU 8 wandelt die Phasendifferenzdaten in die
Abstandsdaten um, empfängt die Geschwindigkeitsdaten der
vorliegenden Vorrichtung aus dem Vorrichtungsgeschwindigkeitsmesser
11, wählt eine Abstandsauflösung des Phasenmessers in
Abhängigkeit von den Vorrichtungsgeschwindigkeitsdaten aus und liefert
ein Signal der ausgewählten Abstandsauflösung an den Phasenmes
ser 7. Somit wählt die CPU 8 eine Meßgenauigkeit aus, die sich
in übereinstimmung mit einem Fall befindet, in dem das
Zielobjekt statisch ist oder sich beispielsweise der Vorrichtung
nähert.
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Der Demodulator 5 weist einen Monitor 14 des
optischen Wegs auf, der Daten des auslaufenden Lichtstrahls L-1 und
des reflektierten Lichtstrahls L-2 überwacht, um die
Phasendifferenz zu erfassen (beispielsweise einen Schnitt der optischen
Wege zwischen der Vorrichtung und dem Zielobjekt), das heißt
eine signifikante Änderung bei dem reflektierten Lichtstrahl
L-2, der die Abstandsdaten beeinflußt, wodurch eine
Fehlfunktion der Vorrichtung stark reduziert wird.
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Somit erzeugt die Vorrichtung der dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Zeitmarkiersignale zu
Startzeitpunkten, zu denen der Lichtintensitätsmodulator 1 die
übertragung des lichtintensitätsmodulierten Signals zu dem
Zielobjekt begonnen hat, so daß die Vorrichtung die
Geschwindigkeit des Zielobjekts aus dem Zeitraum zwischen den
Zeitmarkiersignalen, der Differenz in den Abstandsdaten und der
Eigengeschwindigkeit berechnen kann. Da die Vorrichtung ihre
Geschwindigkeit ermittelt, kann die Vorrichtung außerdem leicht
die Abstandsauflösung passend zur Eigengeschwindigkeit oder
relativen Geschwindigkeit der Vorrichtung bezüglich des
Zielobjekts auswählen. Somit kann die Vorrichtung den Abstand
zwischen der Vorrichtung und dem Zielobjekt selbst dann genau
messen, wenn sich beide bewegen.