【発明の詳細な説明】
車両衝突防止装置
発明の分野
本発明は、自分の車両と前の車両との間の安全距離を維持するときドライバー
を助ける車両衝突防止装置に関する。
発明の背景
互いに続く２台の車両の間の正しい距離の保持の失敗は、道路の事故に導く主
要な因子の１つである。隣接する車両の間の距離を可変条件下にそれらの速度に
合致させることは主観的であり、そして多数の因子に依存する。こうして、例え
ば、照明条件、周囲天候、交通密度、道路条件、ドライバーの警戒などは、適切
に維持されない場合、後端の衝突を引き起こすことがある２台の車両間の安全距
離を保持するドライバーの能力に影響を及ぼすことがあるすべての因子である。
現存する衝突防止システムは受動的であるか、あるいは能動的である。受動的
装置は、ドライバーが普通の道路速度について前の車両（以後「先導」車両）に
接近して近づき過ぎるとき、後の、または後続する車両のドライバーに警告する
。警告が提供されると、ここで第一歩はドライバーが適当な予防の行動を取るこ
とである。
これと対照的に、典型的にはスロットル弁に連結されたサーボ制御システムを
包含し、こうして、ドライバーが普通の道路速度について先導車両から安全距離
を維持しない場合、後続車両は２台の車両の間の減少した距離に基づいて自動的
に減速してその道路速度を安全停止速度に減
少する。米国特許第４，７０６，１９５号（Ｙｏｓｈｉｎｏら）は、このような
能動的速度制御システムを記載している。
Ｙｏｓｈｉｎｏらが開示するシステムは先導車両から後続車両の距離を測定す
るレーザーレーダーに基づき、後続車両の速度は速度計に連結された速度センサ
により決定される。
受動的システムは、また、少なくともこれらの２つの素子からならなくてはな
らないことは明らかである：すなわち、２台の車両の間の距離を決定するある種
類の距離計および、また、後続車両の速度を決定する手段。しかしながら、実際
には、受動的システムおよび能動的システムはいくつかの理由で商業的に利用す
ることが困難である証明されたことが発見された。第１に、各車両について特別
の受注生産を必要としないですべては現存する車両に容易に連結できるシステム
を設計することは困難である。このような受注生産が要求されるとすぐに、これ
はシステムの価格を上昇させる。
このようなシステムの開発に関する他の欠点は偽警報の発生に関する。偽警報
が能動的システムで得られるとき、結果は単に剌激的ではなく、後続車両とその
背後の車両との間の後端衝突に導き易いということにおいて危険であることさえ
ある。これは後続車両が理由なく突然遅くなり（あるいは停止し）、ドライバー
が予防手段とるために十分な時間が残っていず、これにより２台の車両の間の衝
突に導く。
受動的システムにおいて、警報の結果としてドライバーがパニックを引き起こ
し、突然ブレーキをかけそしてドライバー自身の車両のスキッド、あるいはある
理由で前述したように、ドライバーと背後の車両との間の後端の衝突を生ずるこ
とがある場合、偽警報は同様な危険な結果を
生成するであろう。
直線の平らな道路上で、後続車両においてキャンバーがなくそして荷重が均一
に分布しているとき、信頼性ありかつ正確な結果を生成することは比較的容易で
ある。しかしながら、実際には、このような理想的条件にめったに出会わない。
後続車両における均一でない荷重分布は、レーザービームの傾斜角を十分に変更
して、平らな道路表面上でさえ誤った結果を生成することがある。こうして、例
えば、後部座席に座る人あるいは車両のトランク中の重い荷物の添加は先行技術
のシステムにおいて不正確な結果を生成することがある。同様に、後続車両がカ
ーブを回るためにステアリング角度を調節するとき、後続車両の縦軸と同軸に止
まるレーザービームの方向は同一車線における先導車両を捕らえ損なうか、ある
いは隣接車線における車両に衝突することがある。
なお他の考慮は後続車両の速度を決定する方法である。ディジタル速度計を有
する車両において、ディジタル衝突防止システムにおいて使用するためにそのデ
ィジタル読出しを抽出することは簡単である。しかしながら、多数の現存するモ
ーター車両はまだアナログ速度計を使用し、この場合において、そのアナログ出
力を抽出しそしてディジタル衝突防止システムとともに使用する同等のディジタ
ル信号にそれを変換ことが必要である。上に示したように、これはすべてのアナ
ログ速度計は同一でないので受注生産を必要とする。このような受注生産はシス
テムの価格を増加し、そして商業的に許容されえないものとすることがよくある
。現存する衝突防止装置に関連する他の欠点は、距離計は衝突の場合における先
導車両と接触する最初の点であるという根本原理に従い、距離計を車両の外側に
典型的にはフェンダー付近に通常取り付けられるこ
とである。しかしながら、車両の外側に距離計を取り付けると、距離計は周囲の
天候条件、先導車両の排気ガスを包含する大気の汚染、および事実距離計のオプ
チックス上に沈降するほこりに感受性となり、これにより歪みおよび不正確さを
引き起こす。
車両衝突防止装置において使用するためのレーザー距離計はよく知られており
、そして種々の異なる要件を処理しなくてはならない。このような距離計は距離
計を適合させる車両と同一車線で駆動するターゲット車両を検出できるすると同
時に、偽ターゲットと区別できなくてはならない。距離計は悪い天候条件におい
て信頼性をもって作動することができなくてはならず、そしてレーザーは健康の
危険を表さないように設計しなくてはならない。さらに、価格を最小に保持して
衝突防止システムが禁止的に高価であることを防止しなくてはならない。
これらの要件は、先行技術の距離計において、眼視用望遠鏡照尺に対してボア
サイティングされた非常に狭いレーザービームを使用することによって満足され
る。ターゲットは視野の中央に配置され、そして高い力のレーザーがターゲット
の検出のために使用される。このような広い視野を有する自動化システムにおけ
る使用に適当でなく、ここでターゲット車両からの反射のみが測定されることを
保証し、そして視野内の他の無関係の物体からの迷反射を無視することが必須で
ある。
１つの可能な解決法は視野を狭いレーザービームで走査して、ディジタル操作
についてのすべての関係するデータを集めそして他のターゲットと車両を区別す
る規準を見出すことである。このようなアプローチは高価でありそして霧の中で
信頼性がない。
米国特許第４，９４８，２４６号はこのようなアプローチを記載して
おり、ここで広い視野を狭いレーザービームで水平方向に走査してモーターカー
のパターン特性を得る。この方法は複雑でありそしてモーターサイクルまたは他
の型のモーター車両の識別を可能としない。
米国特許第４，７５７，４５０号は複数のレーザービームを使用し、各レーザ
ービームは視野内のそれぞれの体積をカバーするように向けられ、ここで、組み
合わせにおいて、広い視野をカバーすることができる。適当な計算は偽ターゲッ
トの排除を可能とするが、生ずるシステムは簡単でなく、また霧の中の正確な検
出を可能としない。
レーザー距離計を使用するほとんどの車両衝突防止装置において、距離計それ
自体は車両の外側に、典型的には前のフェンダー上に取り付けられる。これは完
全には満足すべきものではない。なぜなら、ほこりおよび汚れは距離計上に蓄積
し、これにより測定の精度を減じそしてこのような誤差を回避するために一定の
メンテナンスおよび清浄を必要とするからである。また、距離計を車両の外側に
適合させることは、距離計がタンパおよび盗難を受けやくする。しかも他の考察
は、衝突防止システムに関する計器を車両の内側に取り付けるので、距離計を計
器に接続するために特別の配線を必要する。
いずれの距離計システムにおいても、真正ターゲットを偽ターゲットと区別す
ることは明らかに必須である。先行技術のシステムにおいて、これは典型的には
大きいＳ／Ｎ（信号／雑音）比を使用し、こうして強い反射が真正ターゲットか
ら誘導されるとして解釈されるようにすることによって達成される。このアプロ
ーチは偽ターゲットを排除するが、それは距離計の生ずる感度を減少するので、
悪い条件において真正ターゲットからの反射はしばしば強くなく、したがって雑
音信号として拒否
される。例えば、霧はレーザービームを分散し、こうしてレーザービームが真の
ターゲット車両から反射されてしまう時間までに、受取られる信号の強さは非常
に弱いので、それは普通のシステムにおいて雑音として解釈され、したがって拒
否される。
これらの潜在的欠点のすべてを回避するために距離計を車両の内側に取り付け
することは明らかに好ましい。しかしながら、距離計の生ずる精度を危うくせず
かつ真正ターゲットと周辺の偽ターゲットとの区別を非常にいっそう困難としな
いで、この目的を達成することは非常に困難であることが証明された。詳しくは
、レーザービームの部分はウインドシールドそれ自体により反射され、これによ
り透過ビームの強度を減少する。さらに、車両のウインドシールドは典型的には
積層ガラスから形成され、日光吸収層が間に適合された２層の積層体が提供され
る。これはまたレーザービームのエネルギーの一部分を吸収し、レーザーの力の
それ以上の損失を生ずる。
レーザーの力の損失に対する１つの可能な解決法は単により高い力のレーザー
を使用することであるが、これはレーザー距離計のコストを増加しそして計器の
「眼の安全性」を減少する。結局、欠点が存在するにもかかわらず、レーザー距
離計は一般に車両の外側に取り付けられ続けている。
なお他の考慮は装置がデータをドライバーに表す方法に関する。警報それ自体
は、もちろん、典型的には可聴である。しかしながら、２台の車両の間の計算さ
れた衝突時間は警報それ自体より重要であり、そしてそれら車両の速度の変化は
、アラーム信号が発生される前でさえ、安全な停止距離を保存するとき重要な案
内である。このようなデータがダッ
シュボード上の計器を経てドライバーに提示される場合、これはドライバーがダ
ッシュボードを見下ろし、これによりダッシュボードは道路から眼を瞬間的にそ
らすことを必要する。これは衝突の高い可能性が存在する場合においてとくに危
険である。正確には、ドライバーが、瞬間的にさえ、先導車両の視覚を失わない
で、存在する道路状態を完全に認識しなくてはならないのはこのような場合であ
る。
発明の要約
本発明の目的は、従来提案された装置に関連する欠点が実質的に減少または排
除される車両衝突防止装置を提供することである。
本発明の他の目的は、車両衝突防止システムとともに使用しそして車両の内側
に取り付けすることができると同時にそれにもかかわらず従来提案された装置に
関連する欠点の多数を克服するレーザー距離計を提供することである。
したがって、本発明の広い面に従うと、
後続車両の内側のウインドシールド付近に取り付け、先導車両からの前記車両
の距離を測定する距離計、
距離計に連結され、前もって決定した時間間隔で測定された距離をサンプリン
グする距離サンプリング手段、
後続車両の自己速度を測定する自己速度決定手段、
距離計および自己速度決定手段（１５）に連結され、そして後続車両の測定さ
れた自己速度に応答し、後続車両と先導車両との間の衝突時間を決定する衝突時
間決定手段、
衝突時間決定手段に連結され、前もって決定した限界値と前記衝突時間を比較
する比較手段、および
比較手段に連結され、衝突時間が前記前もって決定した限界値より小さい場合
、警報を発生する警報手段、
からなる車両衝突防止装置が提供される。
好ましくは、距離計はレーザー光の狭い角度のビームを放射するレーザー光源
を含む。レーザービームの１成分はウインドシールドを通過して先導車両により
反射されるが、レーザービームの第２成分はウィンドシールドにより直接反射さ
れて装置に向かって戻る。この装置は両方の成分の受取りの時間差に応答して、
後続車両と先導車両との間の距離を決定する。
本発明の他の面に従うと、
レーザービームをターゲット車両に向けて２台の車両の間の距離を決定するレ
ーザー源、
レーザービームをターゲット車両に前もって決定した時間間隔において連続的
に向け、これにより反射ビームとして反射させる手段、
反射ビームを受取って２台の車両の間の連続する距離の測定値を決定する手段
、および
連続する距離の測定値またはその誘導値をそれぞれの安全限界値と比較して、
距離の測定値またはその誘導値の１または２以上がそれぞれの安全限界値より小
さい場合、警報信号を発生する比較手段、
を包含する、車両に固定するためのレーザー距離計において、
安全限界値が第１の低いＳ／Ｎ比の周波数の適合限界値ならびに偽ターゲット
を排除するように設定された第２のディジタル限界値からなる改良が提供される
。
本発明に従う好ましい態様において、後続車両の自己速度は後続車両
の車軸に接着された光反射ストリップにより反射された光のパルスを計数するこ
とによって決定される：このようなアプローチは普遍的に適用可能でありそして
異なる車両に対する受注生産の必要性を排除する。
本発明による改良された距離計において、低いＳ／Ｎ比を使用し、こうして悪
い天候条件、例えば、霧において真の車両から生じうる弱い信号が、従来の提案
されたシステムにおけるように、拒否されないようにする。それにもかかわらず
、弱い信号は偽ターゲットから誘導されることがあるので、生ずる反射された信
号をそれ以上の分析にかけて、真のターゲットと偽ターゲットとを区別する。
図面の簡単な説明
本発明を理解しかつ本発明の実施方法を見るために、非限定的実施例により、
かつ添付図面を参照して、好ましい実施例を次に説明する。
第１図は、本発明による装置の主要な成分を機能的を示すブロック線図である
。
第２図は、車両の内側に取り付けられた本発明による装置の絵画的に示す。
第３図は、装置とともに使用するディジタル速度計を絵画的に示す。
第４図は、車両の自己速度を決定する方法に関連する主要な工程を示すフロー
ダイヤグラムである。
第５ａ図および第５ｂ図は、先導車両の速度を決定する方法に関連する主要な
工程を示すフローダイヤグラムである。
第６図は、第１図に示す距離計のレシーバ中の主要な成分を示す略図である。
第７ａ図、第７ｂ図および第７ｃ図は、本発明によるシステムが異な
る車線における車両を識別する方法を示す幾何学的線図である。
第８図は、本発明の他の態様に従う高さトランスデューサを有する車両の絵画
的表示である。
第９図は、第８図に示す態様の操作を説明するために有用な幾何学的表示であ
る。
第１０ａ図は、先行技術の距離計の概略的表示である。
第１０ｂ図は、第１０ａ図に示す先行技術の距離計に関するグラフの表示であ
る。
第１１図は、本発明による距離計の概略的表示である。
第１２図は、第１２図に示す距離計に関するグラフの表示である。
第１３図は、真の、動くターゲットおよび偽の、静止ターゲットの絵画的表示
である。
第１４図は、第１３図に描写する場合の強度／時間の特性である。
第１５図は、第１３図に関係しそして頻度／範囲の特性である。
第１６図は、車両の内側に適合された本発明によるレーザー距離計の絵画的表
示である。
第１７図は、第１６図に示す車両のフロントウインドシールドの概略的表示で
ある。
第１８図は、プリズムのエレメントをそれに添付してを有する第１６図に示す
ウインドシールドの詳細を概略的に示す。
好ましい態様の詳細な説明
第１図を参照すると、１２Ｖの電力供給１２により電力を受ける計器１１を含
む全体的に１０として描写する装置のブロック線図が示されている。電力供給１
２は別のシステムとして構成され、車両のダッシュボ
ードの下に組み立てられており、そして必要に応じて異なる電圧を、その中の異
なる電子システムの作動のために計器１１に供給する。
計器１１はマイクロコントローラ１３からなり、このマイクロコントローラ１
３はレーザー距離計１４、速度トランスデューサ１５、ステアリング角度トラン
スデューサ１６および仰角トランスデューサ１７に連結されている。マイクロコ
ントローラ１３は、また、ディスプレイ１８およびブザー１９に連結されている
。ディスプレイ１８およびブザー１９は計器１１内に含有されているが、速度ト
ランスデューサ１５およびステアリング角度トランスデューサ１６は、外部から
マイクロコントローラ１３に連結されている別のユニットとして設けられている
。
レーザー距離計１４はレーザー・ダイオードおよび適当なオプチックス２１に
連結されたトランスミッタ２０からなる。レーザー・ダイオードおよびオプチッ
クス２１は狭い角度のレーザービームを放射し、このレーザービームは先導車両
により遮断され、これにより反射されそして光学検出器２２により検出され、そ
の出力はマイクロコントローラ１３に連結されたレシーバ２３に供給される。レ
シーバ２３に接続された感度セレクタ２４は、変化する天候条件、例えば、霧に
備えるためにレシーバ２３の感度の調節を可能とする。
第２ａ図および第２ｂ図は、車両２５内にそのウインドシールド２６に近接し
て配置された、好ましくは接着された計器１１を絵画的に示す。レーザー・ダイ
オード２１（第１図）はレーザービームを放射し、そのレーザービームはウイン
ドシールド２６により反射された第１成分２７と、ウインドシールド２６を通過
して車両２５の前の車両２９により反射される第２成分２８を有する。
レーザービームの第１成分２７および第２成分２８が光学検出器２２に衝突す
るとき、対応する第１および第２の検出器信号がこれにより発生し、そしてタイ
マ３０に供給され、タイマ３０はレーザービームの第１成分２７および第２成分
２８を受取った間の経過時間△ｔを測定する。タイマ３０に連結された距離コン
ピュータ３１は、２台の車両の間の距離を決定するために経過時間△ｔに対して
応答する。
このような配置はレーザーのパルスと引き続くその受取りとの間の透過を同期
させる必要性を排除する。なぜなら、レーザービームの第１成分２７および第２
成分２８の両方は同一ビームから誘導され、そしてレーザービームの実際の放射
と検出器２２による第１成分２７の受取りとの間のフライト時間の遅延はレーザ
ービームの第２成分２８が出る経路の間に検出器２２からウインドシールド２６
に到達しかつその戻りの経路上でウインドシールド２６から検出器２２に到達す
る通過時間により正確に補償されるからである。
実際には、タイマ３０および距離コンピュータ３１は別々のハードウェアー回
路により提供されず、むしろ、マイクロコントローラ１３内に設けられている。
安全時間限界値調節３３は距離コンピュータ３１に連結されていて、異なる周
囲条件またはドライバーの覚醒状態に備えるために、警報を与える安全時間限界
値を調節する。
レーザー・ダイオードの周波数は特別の計器について前もって決定したより低
い限界値とより高い限界値との間で不規則に選択され、光学検出器２２はフィル
タ３２に接続されていて、その周波数が選択した周波数と異なる受取った信号を
濾過除去する。このような手段により、正し
い周波数の受取った信号のみが受け入れられそして、また、それに適合されたレ
ーザー距離計を有する他の車両により検出器２２に向けられたレーザービーム（
異なる周波数を有する）は濾過除去され、これにより偽警報を減少する。
第３図は、車両の適当な駆動軸３６に接着された少なくとも１枚の光反射スト
リップ３５からなる。前輪の駆動において、駆動軸３６は前輪３７および３８が
取り付けられている２本の２つの駆動軸のうちの１本であることができる。後輪
の駆動において、駆動軸３６は歯車箱と後ろの車軸（図示せず）との間の共通の
駆動軸により構成されている。光源４０は光の連続ビーム４１を車軸３６に向け
て光反射ストリップ３５の領域において放射して、これにより反射ビーム４２と
して反射させ、反射ビーム４２は検出器／カウンタ４３により遮断され、そして
検出器／カウンタ４３は光ファイバ（図示せず）を経て光反射ストリップに光学
的に連結することができる。
車軸３６が回転するとき、光反射ストリップ３５がビーム４１を遮断する毎に
、反射ビーム４２は検出器／カウンタ４３に向けて放射される。反射ビーム４２
が検出される毎に、検出器／カウンタ４３はパルスを生成し、受取られたパルス
の各々は計数される。所定時間に計数されたパルスの数は、車軸３６上に設けら
れた光反射ストリップ３５の数と組み合わせて、車軸３６の回転数／単位時間の
計算を可能とする。これがなされると、車軸３６の角速度に車軸３６上に取り付
けられた車輪３７の半径を掛けることによって、車両の自己速度を計算すること
は簡単である。
標準として準備されたディジタル速度計を有する車両において、その
ディジタル出力はマイクロコントローラ１３に直接供給することができ、ここで
第３図に示す成分を別のエレメントとして準備することを必要としない。しかし
ながら、第３図に示す配置は普遍的適用を可能としそして、このようなシステム
においてのみ可変である車輪の半径を特定する以外、異なる車両のために特別の
受注生産を必要としない。
第４図は、図面の第３図を参照して前述した配置を使用する、自己速度の計算
に関連する主要な工程を示すフローダイヤグラムである。
こうして、このシステムは第１のパルスを受取るまで休止状態であり、次いで
クロックは活性化され、こうして引き続くパルスが受取られると、連続するパル
スの間の経過時間△ｔは測定される。補正因子を必要に応じて適用し、次いで車
両の自己速度は次の方程式に従い計算される：
ここで： ｋは光反射ストリップ３５の数および車輪の半径を考慮した
定数であり、そして
△ｔ’はパルスの間の補正された経過時間である。
第５ａ図および第５ｂ図は、先導車両の速度Ｖ1および２台の車両の間の衝突
時間ｔcolの計算に関連する主要な工程を示す。レーザービームの第１成分が光
学検出器２２に衝突したとき、パルスが生成され、これはマイクロコントローラ
１３に関連するクロックを活性化する。レーザービームの第２成分が検出器２２
に衝突したとき、第２パルスが生成され、これによりクロックは２つの連続する
パルスの間の経過時間△ｔを測定することができる。レーザービームの速度Ｃは
既知であるので、
経過時間△ｔの間にこれにより移動する距離は容易に計算することができる。実
際には、この手順は連続的に反復することができ、そして所定時間の間の結果を
平均して不正確さを減少する。
表示： Ｓnは繰返しの間の計算された車両間の距離であり、そして
ｆはレーザー・ダイオードのパルスの周波数である、
△Ｖ1＝（Ｓn−Ｓn-1）×ｆ
であると示すことができる。
上の△方程式において、△Ｖ1は次の車両が先導車両に近づく接近速度を表す
。後続車両の自己速度は既知であるので、先導車両の実際の道路の速度を計算す
ることは簡単である。
さらに、２台の車両の間の距離は決定されているので、２台の車両の間の衝突
時間をまた計算することができる。これに関して、厳密に言えば、衝突時間は接
近速度△Ｖ1で距離を割った値に等しいことに注意すべきである。しかしながら
、実際には、大部分の交通法規は２台の車両の間の「安全時間」の計算について
より厳格な基準を付与し、２台の車両の間の距離は先導車両が瞬間的に停止した
場合でさえ、後続車両のドライバーが適切に反応できるために十分であることを
必要とする。この場合において、もちろん、接近速度は後続車両の自己速度に等
しい。
安全時間がこうして計算されると、それは表示されそして、また、限界値と比
較され、計算された安全時間が限界値より小さい場合でさえ、ブザーは音を出す
。
第６図は、図面の第１図に機能的に示される距離計１４の中の主要な回路成分
を示す。シリコンＰＩＮダイオード検出器４５はコンデンサ４７の接合４６に接
続されており、コンデンサ４７は抵抗器４８およびイ
ンダクタンス４９と直列に接続されており、それらの共通の端子５０はアースＧ
ＮＤにコンデンサ５１に接続されている。５７Ｖの電圧はインダクタンス４９の
自由端子に正の供給レール５２を経て供給され、正の供給レール５２はツェナー
ダイオード５３に接続されており、そしてツェナーダイオード５３の負の端子は
ＧＮＤに接続されている。正の供給レール５２はプルーダウン抵抗器５５を経て
２００Ｖの正の電圧供給に接続されている。
レーザー・ダイオード４５の出力５６は５７として機能的示すトランス−コン
ダクタンス前置増幅器の入力に接続されており、その出力５８はコンデンサ５９
および抵抗器６０を経て６２として機能的示す後置増幅器の入力６１に接続され
ている。抵抗器６０は入力６１およびＧＮＤを横切って接続されている。
後置増幅器の出力６３は高速コンパレータ６５の第１入力６４に接続されてお
り、その第２入力６６は電圧参照Ｖrefに接続されており、Ｖrefは第１抵抗器６
７を横切ってコンデンサ６８と直列に接続されており、コンデンサ６８の低電圧
端子はＧＮＤに接続されている。コンデンサ６８および第１抵抗器６７と直列の
スイッチ６９は、第１抵抗器６７の代わりに第２抵抗器６７’の電圧参照Ｖref
への接続を可能とする。コンパレータ６５の出力７０は７２として機能的示すス
イッチに連結されており、スイッチ７２はコイル７２を経る正の供給レールＶt
とコンデンサ７６を経るＧＮＤの間で接続されたその出力を有する。出力７９を
有するアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器７８はコンデンサ７６を横切って
接続されている。
この回路の操作は次の通りである。入るレーザーパルスはＰＩＮダイ
オード検出器４５により検出され、その出力は後置増幅器６２と縦列のトランス
−コンダクタンス前置増幅器５７により増幅される。後置増幅器６３の出力はＶref
と比較され、こうしてその第１入力６４を横切って現れる電圧がＶrefの値を
超える場合にのみ高速コンパレータ６５は出力を生成する。完全に充電されたコ
ンデンサ６８は入るパルスのための高い限界レベルを設定し、こうして付近のタ
ーゲットからの非常に強い反射のみが検出され、これにより偽警報の主要な原因
を回避する。
時間が経過するにつれて、コンデンサ６８は第１抵抗器６７を通して放電し、
そして限界レベルＶrefはそれに応じて低下される。同時に、コンデンサ７０は
コイル７５を通して一定電流で充電される。限界値の交差が限界値検出器７２に
より検出されるとき、コンデンサ７６の充電は停止しそしてＡ／Ｄ変換器７８に
より電圧の測定が実施される。Ａ／Ｄ変換器７８の出力７９を横切って現れる電
圧はＰＩＮダイオード検出器４５による連続するパルスの受取りの間に経過時間
△ｔに比例し、したがって隣接する車両の間の距離に比例する。
コンパレータ６５はスイッチ７２と一緒に、抵抗器６７または６７’と直列の
コンデンサ６８の時間定数に従い距離計の感度を調節する限界値検出器を構成す
る。こうして、それぞれ第１抵抗器６７および第２抵抗器６７’について適当な
値を選択することによって、距離計レシーバの感度を増加または減少することが
できる。これは、可視性が低いとき、悪い気候の条件において装置の感度を増加
し、こうして小さい距離にわたる弱い強化の検出を実施できるようにするために
、とくに有用である。コイル７５はコンデンサ７６およびＡ／Ｄ変換器７８と一
緒に範囲の測定に正確な時間カウンタを形成し、これは連続するパルスの受取
りの間の経過時間に比例する。図面の第２ａ図に概略的に示されている特定の立
体配置において、連続するパルスは、事実、それぞれ、後続車両のウインドシー
ルド２６および先導車両により反射されるレーザービームの第１成分および第２
成分から誘導される。この場合において、検出は先導車両により反射される成分
のみの受取りの間に測定されなくてはならない。これは２つの限界値検出器を使
用して、それぞれ、後続車のウインドシールドから反射した第１成分のパルスを
受取った後充電を開始し、そして先導車両により反射された第２成分のパルスを
受取ったとき充電を停止することを必要とする。
前述したように、従来提案された衝突防止システムの主要な源の１つは偽警報
の発生である。偽警報は、典型的には、隣接する車両ではなく、その代わり、異
質の物体、例えば、電柱、木または後続車両に危険を表さない他の車両により反
射されないビームを放射する距離計により発生される。レーザー距離計の使用は
、レーザービームの分散角度は非常に小さいので、偽の物体による異質の反射を
排除するために長い道をたどる。しかしながら、角を曲がるとき、レーザービー
ムは後続車両と同一の車線におけるよりむしろ隣接する車線における車両に向け
られるという、誤差の可能な原因がなお存在する。
第７ａ図は全体的に８０と描写しそして外側車線８３を有する２車線のハイウ
ェイ内側車線８１に沿って移動する車両８０を示し、車両８０の外側の車輪は内
側車線８１の内側へり８４上に横たわる。内側車線８１および外側車線８３は共
通の境界８５で接しそして同一の幅Ｗを有する。
次の分析において、車両８０は半径Ｒおよび中心Ｏの円の曲線で回る
と仮定する。こうして、次のように仮定する：
αはレーザービームの分散角度であり、
Ｂは隣接する車線８３とレーザービームの中央部分が交差する点であり、Ａは隣
接する車線８３とレーザービームの最も近い部分が交差する点であり、
Ｃは隣接する車線８３とレーザービームの最も遠い部分が交差する点であり、
Ｗは各車線の幅であり、
ｍは車両８０の幅であり、
Ｒは回る半径であり、そして
ＤＣは車両８０と同一車線８１においてある車両が反射するとき、レーザービー
ムが移動する最大距離であるとし、△ＤＢＯをを考えると、それは
と示すことができる。
第７ｂ図を参照すると、△ＯＤＣにおいて、辺ＯＤおよびＯＣならびに角度Ｏ
ＤＣは知られている。それゆえ、辺ＤＣは次のようにしてコサインの法則を使用
して計算することができる：
はＣＤについて解くことができる二次方程式を与える。
こうして、同一車線における車両にまだ衝突している間にレーザービームが伝
搬した最大距離が存在し、そしてこれはレーザービームの分散角α、車線の幅Ｗ
、車両の幅ｍおよび回る円の半径Ｒに従い変化する。
実際には、レーザービームの分散角α、車線の幅Ｗおよび車両の幅ｍのすべて
は、道路の車線が一般に一定の既知の幅を有するので、特定の装置について一定
である。αの値は容易に測定しそして、装置の製作の間に、マイクロコントロー
ラ１３（第１図）に関連するメモリ（図示せず）内に記憶であることができるが
、Ｗおよびｍの値は最初に車両の中に装置を設置するとき同様に記憶することが
できる。
こうして、最大距離ＤＣはいくつかの記憶されたパラメーターおよび回る半径
の関数でありそして限界値を構成し、その限界値を測定された伝搬距離が超える
と、その限界値は拒否される。
第７ｃ図は、回る半径Ｒそれ自体は車両の前および後ろの車軸の間の軸距およ
び前輪の平均の回る角度の関数であることを示し、平均の回る角度は、車両がま
っすぐに動いているときの基本値に関してステアリング機構のオフセット角を測
定することによって決定できる。こうして、Ｈは車両の軸距であり、そして
Θは前輪の平均の回る角度である、
と仮定すると、それは
と示すことができる。
理解されるように、以上の分析は簡素化されそして、車両８０が内側車線８１
と外側車線８３との間の境界８５にいっそう接近する場合、ビ
ームは外側車線８３において車両に衝突する前のＤＣより相応してより短い距離
を移動するであろう。こうして、そうでなければ発生するより非常に少ないにも
かかわらず、偽警報がなお発生することがある。しかしながら、より重要なこと
には、内側車線８１（すなわち、同一車線）において他の車両により反射される
前にビームが伝搬する距離は限界値ＤＣより常に小さく、したがって拒否されな
いであろう。
第８図は前フェンダー９１および後フェンダー９２を有する車両９０を絵画的
に示す。前フェンダー９１および後フェンダー９２上に、道路表面９５より上の
、それぞれ、高さｈ1およびｈ2を有するそれぞれのトランスデューサ９３および
９４が位置する。
第９図は第８図に示す場合に関し、そして高さｈ1およびｈ2が相応して変化す
るように車両９０内の荷重分布を変化する効果を幾何学的に表す。
第８図に描写する初期の場合において、道路表面９５と２つのトランスデュー
サ９３および９４を接合する仮想線との間に角度αが存在し、これは：
により与えられる。
車両９０の後端に向かう荷重が増加する結果、値ｈ2は減少して、道路表面９
５と２つのトランスデューサ９３および９４を接合する仮想線との間に新しい角
度α’を生ずる。
角度αの変動はトランスデューサ９３および９４により提供される高さの測定
値に応答して計算され、そして距離計１４に接続されたサーボ
系（図示せず）に供給されるので、距離計１４が放射するレーザービームの角度
を変化させて角度αの変動を補償することができる。
理解されるように、本発明の精神から逸脱しないで装置に対して変更を行うこ
とができる。例えば、図面の第１図を参照して記載した態様において、電力供給
は別のユニットとして設けられているが、それは等しくよく装置それ自体内に組
み込むことができる。
同様に、他の変更は当業者にとって明らかであろう。
次に、上に詳細に説明した装置とともに使用するための改良されたレーザー距
離計を記載する。まず、改良された距離計を取り扱う問題の解決を説明しそして
典型的な先行技術を記載することは有用であろう。
第１０ａ図は典型的には先行技術の距離計の識別システム１００を示し、ここ
で入力信号１１１は遅延１１２および減衰１１３を経て、第１コンパレータ１１
４のそれぞれの正および負の入力および第２コンパレータ１１５の正の入力に供
給される。第２コンパレータ１１５の負の入力は、１端が電圧供給Ｖおよび他端
がＧＮＤに接続された可変抵抗器１１６により誘導された可変電圧入力に供給さ
れる。第１コンパレータ１１４および第２コンパレータ１１５のそれぞれの出力
はＡＮＤゲート１１７により一緒に論理積され、ＡＮＤゲート１１７の出力１１
８は真のターゲットについてロジック「１」でありそして偽ターゲットについて
ロジック「０」である。
第１０ｂ図を参照すると、システム１００の操作はここで説明する。減衰１１
３は遅延１１２に関連する避けられない減衰を補償する。遅延１１２の値は、減
衰された信号１１９ａおよび遅延された信号１１９ｂはもとのパルスのピーク値
の半分において交差ように配置されており、
クロスオーバー点は「定分数限界値（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｔ
ｈｒｅｓｈｏｌｄ）」を構成し、ここで第１コンパレータ１１４は、もとのパル
スの、この場合において半分の、定分数のみにおいて作動する。
可変抵抗器１１６は、第１コンパレータ１１４が偽ターゲットを排除できるよ
うに、ほぼ４および５の間の高い信号／雑音（Ｓ／Ｎ）比を提供するように調節
される。しかしながら、この方法において、いくつかの真正のターゲットはまた
排除されるようである。
レーザーのパルスと車両（または他のターゲット）からのその反射との間の時
間差Ｄtを測定するこのようなレーザー距離計において、開始時間はレーザーの
パルスを透過する瞬間に相当しそして確定的である。停止時間は入力信号１１１
が受取られた瞬間に相当し、そして直ちには確定的ではない。なぜなら、ゼロの
限界値を使用しないがきり、入力信号１１１のゼロの交差から測定を開始するこ
とを保証することができないように、入力信号１１１は非ゼロの立上がり時間を
有するからである。これは現実のシステムにおいて実際的ではない。なぜなら、
雑音信号が真正の信号として進行し、したがって非ゼロの正の限界値が必須であ
るからである。
したがって、解決しなくてはならない問題は、入力信号１１１に関連する停止
時間がその立上がり時間に対して独立であることを確実にする限界値を確立する
ことである。
第１１図は、入力信号１２３が真のまたは偽ターゲットを表すかどうかを決定
するために入力信号１２３を参照限界値と比較するための、本発明による距離計
システム１２２を概略的に示す。参照限界値は入力信
号１２３それ自体から誘導され、入力信号１２３は低域フィルター１２４および
減衰手段１２５の１系列の組み合わせを通して供給され、そしてコンパレータ１
２６の負の入力に供給される。入力信号１２３は遅延１２７を経てコンパレータ
１２６に供給される。
第１２図を参照すると、システム１００の操作をここで説明する。低域フィル
ター１２４はコンパレータ１２６の反転入力に供給される入力信号１２３を避け
られない遅延にかける。コンパレータ１２６の非反転入力に供給される信号が同
一遅延にかけられ、これにより低域フィルター１２４により引き起こされる遅延
の望ましくない効果を消去することを、遅延１２７は単に保証する。減衰１２５
は遅延１２７と一緒に遅延１２７に関連する避けられない減衰を補償する。入力
信号１２３および遅延信号１２８は等しい振幅を有し、そしてそれらのそれぞれ
のピークは遅延１２７の値に依存する量で時間的に分離される。遅延信号１２８
はコンパレータ１２６の非反転入力に供給されるが、低域フィルター１２４の減
衰された出力である信号１２９はその反転入力に供給される。
信号１２９はシステム１２２の限界値を構成しそして、第１０ａ図および第１
０ｂ図に関連する定分数限界値と異なり、入力信号１２３の振幅に従い変化する
。こうしてシステム１２２は適合する周波数に基づく限界値検出器を構成する。
第２３図は、その内側に本発明によるレーザー距離計が適合されている車両１
３１の前を動くターゲット車両１３０を絵画的に示す。また、偽ターゲットを構
成する側壁１３２が示されており、偽ターゲットからの反射は排除しなくてはな
らない。
このような場合において、ターゲット車両１３０は車両１３１に対し
て実質的に直角の方向に移動するので、ターゲット車両１３０に向かって向けら
れるレーザービーム１３３はターゲット車両１３０のある区域に衝突して、その
区域により実質的に同時に反射される。このような手段により、反射ビームは複
数の成分の反射として構成されることができ、それらのすべては車両１３１に実
質的に同時に到達する。
これと対照的に、１３３として示すレーザービームは壁１３２の区域を直角で
ない角度で衝突し、こうして、再びレーザービーム１３３が複数の成分のビーム
から構成されていると考えると、成分のビームの異なるものは壁１３２から異な
る瞬間に反射する。結局、車両１３１内に位置する距離計（図示せず）は時間的
に広がった複数の反射したパルスを受取り、各々は車両１３１から異なる距離を
表す。
これは動く車両１３０と静止する壁１３２との間の差別を可能とする。なぜな
ら、広い分布の範囲は道路のその側における静止の分布したターゲット、例えば
、壁であることなどを意味するからである。
第１４図は、車両１３０および壁１３２から反射したパルスについて強度／時
間の特性を示す。車両から反射したレーザービームについての強度時間特性は１
３５として示されているが、壁１３２から反射したレーザービームについてのそ
れは１３６として示されている。理解されるように、車両１３０から反射したパ
ルスは比較的鋭い、高い強度のスパイクであるが、壁からの反射１３６は低いメ
ジアンの強度を有しそして多少時間的に広がっている。
ここで限界値が反射信号に付与されそしてそれが低域フィルターを通過する場
合、壁から戻る信号は事実上その全体が通過するが、車両１３０から反射した信
号は有意に遮断されるであろう。静止の偽ターゲット
からの反射信号は実質的にその全体が通過するので、フィルターの入力をフィル
ターの出力から減ずると、静止の偽ターゲットからの信号は完全に排除されるが
、動く、すなわち、真のターゲットからの信号はほとんどその全体が通過可能で
ある。フィルターの出力をフィルターの入力から減ずるこの技術は、「周波数適
合限界値（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ａｄａｐｔｉｖｅ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）」と
呼ばれる。なぜなら、限界値はターゲットの周波数に従い環境の条件に従い変化
するからである。
実際には、信号および限界値の両方は回避不可能な雑音を含有し、したがって
異なる信号の上に重なった白色雑音が存在する。雑音スパイクそれら自体が限界
値を超越しないことを保証するために、異なる増幅ファクターが両方チャンネル
のために要求される。
低域フィルターは電子信号を遅延にかけるので、２チャンネルの時間目盛りに
合致させるためには、同様な遅延を第１１図に示すように単一のチャンネルの中
に付与する。
第１５図は、動く車両１３０および静止の壁１３２に関する連続的に測定され
た範囲についての周波数の範囲の分布を示す。実際には、車両１３０および１３
１の両方は動いているので、比較的短い時間にわたって、車両間の分離は、少な
くとも車両１３１と静止ターゲットとの間の距離（それらについて、もちろん、
相互の分離は一定に変化している）と比較して、比較的一定に止まる。結局、周
波数−範囲特性におけるスパイク１３７は、車両１３１からの距離がＤである、
動く真のターゲットを意味する。他方において、広がり特性１３８は、車両１３
１からの距離が一定に変化する静止ターゲットを意味する。
これは動くターゲットと静止ターゲットとの間の弁別を可能とする。
例えば、ある時間期間において、２００の範囲を測定すると考える。さらに、そ
れらの少なくとも５０は有効ターゲットと考慮すべき３ｍの範囲内になければな
らないと仮定する。これは広い範囲の区域（例えば、第１５図に示す特性１３８
）にわたって不規則に分布するすべての雑音のパルスを直ちに排除する限界値を
構成し、こうして雑音のパルスは第２限界値を決して過ぎない。同様に、これは
、範囲の分布への生ずるスミアリング（ｓｍｅａｒｉｎｇ）効果のために、車両
１３１が動いている間の静止ターゲットを検出する可能性を減少する。こうして
、周波数範囲の特性はターゲットが真または偽であるかどうかを決定するための
ディジタル限界値を構成する。
理解されるように、ディジタル限界値の効能は最初に通るすべては可能な有効
な信号に依存する。これはアナログ限界値の選択により保証され、アナログ限界
値はすべては可能な有効信号を通すことを可能とする十分に低いＳ／Ｎ比を保証
する。
ディジタル限界値およびアナログ限界値は、温度依存性雑音、例えば、周囲の
加熱および太陽の照明により引き起こされるうる雑音の効果を無効にするように
、変化させることができる。
安全限界値を構成する第３限界値を一般に衝突防止システムにおいて使用して
、２台の車両の間の分離距離がいわゆる「安全距離」より小さい場合、警告を提
供する。安全限界値を同様に変化させて、動くターゲットおよび静止ターゲット
について異なる衝突安全時間を調節することができる。なぜなら、動くターゲッ
トは、また、停止のための時間を必要とするからである。
第１６図、第１７図および第１８図は、車両１４０のフロントウイン
ドシールド１４３を通してレーザービーム１４２を向けるために、その中に適合
されたレーザー距離計を有する車両１４０を示す。レーザービーム１４２は実質
的に中央の部分１４４を通して向けられ、部分１４４はウインドシールドのワイ
パー１４５により絶えずぬぐって、ほこりおよび汚を外側から清浄しかつれの蓄
積を防止する。
第１６図に示すように、レーザービーム１４２はフロントウインドシールド１
４３の内側表面から反射して反射成分１４６および透過成分１４７を生成し、次
いで透過成分１４７はターゲット車両により反射される。こうして、透過成分１
４７に関連するエネルギーはレーザービーム１４２に関連するもとのエネルギー
より反射成分１４６に関連するエネルギーだけ小さい。したがって、反射成分１
４６に関連するエネルギーをできるだけ多く減少することが望ましい。
これは、１つの態様に従い、この分野において知られているように抗反射被膜
で部分１４４を被覆することによって実施される。
第１８図は別のアプローチを示し、ここでプリズム１４８をフロントウインド
シールド１４３に光学接着剤で接着し、レーザービーム１４２はプリズム１４８
の表面１４９に対して実質的に直角に向けられ、こうして入射ビーム１４２はプ
リズム１４８を通して向けられそして反射されずにフロントウインドシールド１
４３を通して屈折される。
好ましくは、プリズム１４８を抗反射被膜で被覆して、なおそれ以上の迷反射
を減少しかつビームの透過成分の力を増加する。同様に、プリズム１４８をフロ
ントウインドシールド１４３に接着するために利用する接着剤はプリズム１４８
と同一の屈折率を有して、プリズム１４８内の全体の内部反射を防止すべきであ
る。プリズム１４８の前表面からの
反射は、適当な抗反射被膜をそれに適用することによって最小とされる。上の構
成により、フロントウインドシールド１４３からの反射は最小に減少され、これ
によりフロントウインドシールド１４３を通るレーザービームの透過率を増加し
、そして安全の考慮と釣り合った、比較的低い力のレーザーの使用を可能とする
。Detailed Description of the Invention
Vehicle collision prevention device
Field of the invention
The present invention is designed to help drivers maintain a safe distance between their vehicle and the vehicle in front of them.
The present invention relates to a vehicle collision prevention device.
BACKGROUND OF THE INVENTION
Failure to maintain the correct distance between two vehicles following each other can lead to road accidents.
This is one of the important factors. The distance between adjacent vehicles to their speed under variable conditions
Matching is subjective and depends on a number of factors. Thus, like
For example, lighting conditions, ambient weather, traffic density, road conditions, driver caution, etc. are appropriate.
Safety distance between two vehicles that may cause a rear-end collision if not maintained at
All factors that can affect the driver's ability to hold the distance.
Existing anti-collision systems are either passive or active. Passive
The device allows the driver to drive forward vehicles at normal road speeds (hereinafter "leading" vehicles)
Warn the driver of a following or following vehicle when approaching too close
. If a warning is provided, the first step here is for the driver to take appropriate preventive action.
And.
In contrast, a servo control system typically connected to a throttle valve
Include and thus allow the driver a safe distance from the lead vehicle for normal road speeds.
If not maintained, the following vehicles will automatically be based on the reduced distance between the two vehicles.
To reduce the road speed to a safe stop speed.
Less. US Pat. No. 4,706,195 (Yoshino et al.)
An active speed control system is described.
The system disclosed by Yoshino et al. Measures the distance from the leading vehicle to the following vehicle.
The speed of the following vehicle is based on the laser radar
Determined by
Passive systems must also consist of at least these two elements.
Obviously not: some sort of determining the distance between two vehicles
Rangefinders of the kind and also means for determining the speed of following vehicles. However, in reality
Passive and active systems are commercially available for several reasons.
It was discovered that it proved difficult to do. First, special for each vehicle
A system that can be easily connected to existing vehicles without the need for make-to-order manufacturing
Is difficult to design. As soon as such a make-to-order request is made, this
Raises the price of the system.
Another drawback with the development of such a system relates to the generation of false alarms. False alarm
Is obtained in an active system, the result is not just exaggerated,
Even dangerous in that it tends to lead to a rear-end collision with the vehicle behind
is there. This is because the following vehicle suddenly becomes late (or stops) for no reason
Does not have enough time to take precautionary measures, which may lead to a collision between the two vehicles.
Suddenly lead.
Driver panics as a result of an alert in a passive system
Then suddenly brakes and skids on the driver's own vehicle, or is
For the reasons mentioned above, there is a rear end collision between the driver and the vehicle behind.
False alarms will have similar dangerous consequences if
Will produce.
Camber-free and uniform load on following vehicles on straight, flat roads
It is relatively easy to produce reliable and accurate results when distributed over
is there. However, in practice, we rarely encounter such ideal conditions.
Non-uniform load distribution in the following vehicle changes the tilt angle of the laser beam sufficiently
And produce false results even on flat road surfaces. Thus an example
For example, the addition of heavy luggage in the back seat or in the trunk of a vehicle is a prior art technique.
System may produce inaccurate results. Similarly, the following vehicle
When adjusting the steering angle to turn the cylinder, stop it coaxially with the longitudinal axis of the following vehicle.
Is the direction of the round laser beam failing to catch the leading vehicle in the same lane?
Or, it may collide with a vehicle in an adjacent lane.
Yet another consideration is how to determine the speed of the following vehicle. With digital speedometer
Vehicle for use in digital anti-collision systems.
Extracting the digital readout is straightforward. However, many existing models
The motor vehicle still uses an analog speedometer, in this case its analog output.
Equivalent digitizer for extracting force and for use with digital anti-collision systems
It is necessary to convert it into a le signal. As shown above, this is all
The log speedometers are not the same and require build-to-order manufacturing. Such make-to-order manufacturing is a system
Often increases system prices and makes them commercially unacceptable
. Another drawback associated with existing anti-collision devices is that rangefinders have
Place the rangefinder outside the vehicle, following the fundamental principle of being the first point of contact with the guiding vehicle.
It is typically mounted near the fender.
And. However, if you install a rangefinder on the outside of the vehicle, the rangefinder will
Weather conditions, air pollution including leading vehicle emissions, and factual rangefinder options
Sensitive to dust settling on the chicks, which reduces distortion and inaccuracy
cause.
Laser rangefinders for use in vehicle collision prevention devices are well known.
, And handle a variety of different requirements. Distance meters like this
It can detect a target vehicle that is driving in the same lane as the vehicle to which the meter is adapted.
Sometimes it has to be distinguished from fake targets. Rangefinder in bad weather conditions
Must be able to operate reliably and reliably, and the laser
It must be designed so as not to represent a hazard. In addition, keep the price to a minimum
One must prevent the anti-collision system from being prohibitively expensive.
These requirements impose a bore on the telescope optics for visual observation in prior art rangefinders.
Satisfied by using a very narrow laser beam that is spotted
It The target is placed in the center of the field of view and the high power laser is the target
Used for detection of. In an automated system with such a wide field of view
It is not suitable for use, where only reflections from the target vehicle are measured.
It is essential to ensure and ignore stray reflections from other unrelated objects in the field of view.
is there.
One possible solution is to scan the field of view with a narrow laser beam for digital operation.
Collect all relevant data about and distinguish the vehicle from other targets
Is to find a standard that Such an approach is expensive and in the fog
Unreliable.
U.S. Pat. No. 4,948,246 describes such an approach.
There, a wide field of view is scanned horizontally with a narrow laser beam to drive the motor car.
Get the pattern characteristics of. This method is complicated and
It does not allow identification of motor vehicles of this type.
US Pat. No. 4,757,450 uses multiple laser beams, each laser
Beam is directed to cover each volume in the field of view, where
In addition, a wide field of view can be covered. A proper calculation is a false target
Although the system can be eliminated, the resulting system is not simple and accurate detection in fog is possible.
It is not possible to get out.
In most vehicle collision prevention devices that use laser rangefinders, rangefinders that
It is mounted on the outside of the vehicle, typically on the front fender. This is complete
Not entirely satisfactory. Dust and dirt accumulate on rangefinders
, Which reduces the accuracy of the measurement and avoids such errors.
This is because maintenance and cleaning are required. Also, place the rangefinder on the outside of the vehicle.
Adapting makes the rangefinder tamper-proof and stolen. And other considerations
Installs the instrument for the collision prevention system inside the vehicle,
Requires special wiring to connect to the vessel.
Differentiate true targets from false targets in any rangefinder system
It is obviously essential. In prior art systems this is typically
Uses a large signal-to-noise ratio and thus is the strong reflection the true target?
It is achieved by being interpreted as derived from. This appro
But eliminates false targets, but it reduces the sensitivity of the rangefinder, so
The reflection from the true target is often not strong in bad conditions, and therefore
Rejected as sound signal
To be done. For example, fog disperses a laser beam so that the laser beam is
By the time it is reflected from the target vehicle, the strength of the received signal is very high.
Since it is vulnerable to noise, it is interpreted as noise in ordinary systems and therefore rejected.
Denied.
Mount a rangefinder inside the vehicle to avoid all of these potential drawbacks
It is clearly preferable to do so. However, the accuracy of the rangefinder is not compromised.
And make it even more difficult to distinguish between true targets and surrounding false targets.
However, achieving this end has proved to be very difficult. For more information
, The part of the laser beam is reflected by the windshield itself,
Reduce the intensity of the transmitted beam. In addition, vehicle windshields typically
Provided is a two-layer laminate formed from laminated glass with a sun absorbing layer interspersed therebetween.
It It also absorbs some of the energy of the laser beam,
It causes more loss.
One possible solution to laser power loss is simply a higher power laser
This increases the cost of the laser rangefinder and
Reduces "eye safety". After all, despite the drawbacks, laser distance
The odometer generally remains mounted on the outside of the vehicle.
Yet another consideration relates to how the device represents data to the driver. The alarm itself
Is, of course, typically audible. However, calculated between the two vehicles
The impacted time is more important than the alert itself, and the change in speed of those vehicles is
An important idea when saving a safe stop distance, even before an alarm signal is generated
It is within. Such data is
When presented to the driver via the instrument on the board, this is the driver
Looking down at the dashboard, this causes the dashboard to momentarily remove eyes from the road.
I need to lose. This is especially dangerous when there is a high probability of collision.
It is steep. To be precise, the driver does not lose sight of the lead vehicle, even momentarily
In such cases, it is necessary to fully recognize the existing road conditions.
It
SUMMARY OF THE INVENTION
The object of the present invention is to substantially reduce or eliminate the drawbacks associated with previously proposed devices.
It is to provide a vehicle collision prevention device that is removed.
Another object of the present invention is to use with a vehicle collision prevention system and inside a vehicle.
Can be attached to the previously proposed device
It is to provide a laser rangefinder that overcomes many of the associated drawbacks.
Thus, in accordance with the broad aspects of the present invention,
Installed in the vicinity of the windshield inside the following vehicle, the vehicle from the leading vehicle
Distance meter, which measures the distance of
Sampled distance measured at a pre-determined time interval linked to a rangefinder
Distance sampling means to
Self speed determining means for measuring the self speed of the following vehicle,
It is connected to a range finder and self-speed determining means (15) and is measured by the following vehicle.
At the time of a collision, which determines the collision time between the following vehicle and the leading vehicle in response to the self-speed
Inter-determination means,
The collision time is connected to a collision time determining means and compares the collision time with a predetermined limit value.
Comparison means to
When the collision time is less than the previously determined limit value, connected to the comparison means
, Alarm means for issuing an alarm,
A vehicle collision prevention device is provided.
Preferably, the rangefinder is a laser source that emits a narrow angle beam of laser light.
including. One component of the laser beam passes through the windshield and is guided by the leading vehicle.
Although reflected, the second component of the laser beam is reflected directly by the windshield.
And return to the device. This device responds to the time difference between receipt of both components,
Determine the distance between the following vehicle and the leading vehicle.
According to another aspect of the invention,
A laser beam is aimed at the target vehicle to determine the distance between the two vehicles.
Source,
Laser beam continuously on the target vehicle at predetermined time intervals
Means for directing to, and thus reflecting as a reflected beam,
Means for receiving a reflected beam and determining measurements of successive distances between two vehicles
,and
Compare the measured values of consecutive distances or their derived values with their respective safety limits,
1 or 2 or more of the distance measurement value or its induction value is smaller than the respective safety limit value.
If it does, a comparison means to generate an alarm signal,
In a laser range finder for fixing to a vehicle, including
Safety limit value is the first low S / N ratio frequency adaptation limit value and false target
An improvement is provided consisting of a second digital limit set to eliminate
.
In a preferred embodiment according to the invention, the self-speed of the following vehicle is
Counting the pulses of light reflected by a light-reflecting strip glued to the axle of the vehicle.
Determined by: such an approach is universally applicable and
Eliminates the need for build-to-order for different vehicles.
In the improved rangefinder according to the invention, a low S / N ratio is used and thus
Weak signals that can result from a true vehicle in bad weather conditions, eg fog, have been previously suggested.
As in any given system, it will not be rejected. Nevertheless
, Weak signals can be derived from spurious targets, so the reflected signal
The issue is subjected to further analysis to distinguish between true and false targets.
Brief description of the drawings
In order to understand the present invention and to see how the invention may be practiced, non-limiting examples
A preferred embodiment will now be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing functionally the major components of the device according to the invention.
.
FIG. 2 shows pictorially a device according to the invention mounted inside a vehicle.
Figure 3 pictorially illustrates a digital speedometer for use with the device.
FIG. 4 is a flow chart showing the main steps involved in the method for determining the self speed of a vehicle.
It is a diagram.
Figures 5a and 5b show the main points related to the method of determining the speed of the lead vehicle.
It is a flow diagram which shows a process.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the main components in the receiver of the rangefinder shown in FIG.
Figures 7a, 7b and 7c show different systems according to the invention.
FIG. 6 is a geometric diagram showing a method for identifying a vehicle in a certain lane.
FIG. 8 is a pictorial representation of a vehicle having a height transducer according to another aspect of the invention.
It is a target display.
FIG. 9 is a geometrical display useful for explaining the operation of the embodiment shown in FIG.
It
FIG. 10a is a schematic representation of a prior art rangefinder.
FIG. 10b is a graphical representation of the prior art rangefinder shown in FIG. 10a.
It
FIG. 11 is a schematic representation of a rangefinder according to the present invention.
FIG. 12 is a graphical representation of the rangefinder shown in FIG.
FIG. 13 is a pictorial representation of a true, moving target and a false, stationary target.
Is.
FIG. 14 shows the intensity / time characteristics as depicted in FIG.
FIG. 15 is related to FIG. 13 and is a frequency / range characteristic.
FIG. 16 is a pictorial view of a laser rangefinder according to the present invention fitted inside a vehicle.
It is shown.
FIG. 17 is a schematic representation of the vehicle front windshield shown in FIG.
is there.
Figure 18 is shown in Figure 16 with the elements of the prism attached to it.
The details of the windshield are shown schematically.
Detailed Description of the Preferred Embodiments
Referring to FIG. 1, it includes a meter 11 which receives power from a 12V power supply 12.
A block diagram of the apparatus, generally designated as 10, is shown. Power supply 1
2 is configured as a separate system, the dashboard of the vehicle
Are assembled underneath the card, and different voltages can be
The instrument 11 is supplied for the operation of the electronic system.
The instrument 11 is composed of a microcontroller 13, and this microcontroller 1
3 is a laser range finder 14, a speed transducer 15, a steering angle transformer.
It is connected to the transducer 16 and the elevation transducer 17. Microco
The controller 13 is also connected to the display 18 and the buzzer 19.
. The display 18 and the buzzer 19 are contained in the instrument 11,
Lanceducer 15 and steering angle transducer 16 are external
Provided as a separate unit connected to the microcontroller 13.
.
Laser rangefinder 14 is a laser diode and suitable optics 21
It consists of a linked transmitter 20. Laser diodes and optics
The cous 21 emits a narrow-angle laser beam, which is the lead vehicle.
Is blocked by the optical detector 22, is reflected by it, and is detected by the optical detector 22.
Is supplied to a receiver 23 connected to the microcontroller 13. Les
The sensitivity selector 24, connected to the sheaver 23, can be adapted to changing weather conditions, such as fog.
In order to be provided, the sensitivity of the receiver 23 can be adjusted.
2a and 2b show that the vehicle 25 is close to its windshield 26.
1 is a pictorial illustration of an instrument 11 arranged, preferably glued. Laser die
Aude 21 (Fig. 1) emits a laser beam, which is a window.
The first component 27 reflected by the windshield 26 and the windshield 26
And has a second component 28 which is reflected by a vehicle 29 in front of the vehicle 25.
The first component 27 and the second component 28 of the laser beam impinge on the optical detector 22.
The corresponding first and second detector signals are generated thereby, and
The timer 30 supplies the first component 27 and the second component of the laser beam.
Measure the elapsed time Δt while receiving 28. A distance controller connected to the timer 30
The computer 31 uses the elapsed time Δt to determine the distance between the two vehicles.
respond.
Such an arrangement synchronizes the transmission between the pulse of the laser and its subsequent reception.
Eliminate the need to have. Because the first component 27 and the second component of the laser beam
Both of the components 28 are derived from the same beam, and the actual radiation of the laser beam
The flight time delay between the reception of the first component 27 by the detector 22 and the
The windshield 26 from the detector 22 during the path through which the second component 28 of the beam exits.
To the detector 22 from the windshield 26 on its return path
This is because it is accurately compensated by the transit time.
In practice, the timer 30 and the distance computer 31 are separate hardware
It is not provided by the path but rather is provided in the microcontroller 13.
The safety time limit adjustment 33 is connected to the distance computer 31 and is connected to different distances.
A safe time limit that gives an alarm to prepare for a circumstance or driver awakening
Adjust the value.
The frequency of the laser diode is lower than that previously determined for the particular instrument.
The optical detector 22 is randomly selected between the upper and lower limits.
Connected to the receiver 32, the received signal whose frequency is different from the selected frequency
Filter off. By such means,
Only the received signal of a certain frequency is accepted and also the
Laser beam directed to the detector 22 by another vehicle having a laser rangefinder (
(Having different frequencies) are filtered out, which reduces false alarms.
FIG. 3 shows at least one light reflecting strut adhered to a suitable drive shaft 36 of the vehicle.
It consists of lip 35. When driving the front wheels, the drive shaft 36 has front wheels 37 and 38
It can be one of the two two drive shafts installed. Rear wheel
In driving the vehicle, the drive shaft 36 is a common shaft between the gearbox and the rear axle (not shown).
It is composed of a drive shaft. The light source 40 directs a continuous beam 41 of light onto the axle 36.
Radiate in the region of the light-reflecting strip 35, which causes the reflected beam 42 to
Reflected, the reflected beam 42 is blocked by the detector / counter 43, and
The detector / counter 43 is optically coupled to a light reflecting strip via an optical fiber (not shown).
Can be connected together.
Each time the light-reflecting strip 35 blocks the beam 41 as the axle 36 rotates.
The reflected beam 42 is emitted toward the detector / counter 43. Reflected beam 42
Detector / counter 43 generates a pulse each time
Of each is counted. The number of pulses counted in a given time is set on the axle 36.
In combination with the number of the light-reflecting strips 35 formed,
Allows calculation. Once this is done, the angular velocity of the axle 36
Calculating the vehicle's self-speed by multiplying the radius of the scraped wheel 37
Is easy.
In vehicles with a digital speedometer prepared as standard,
The digital output can be fed directly to the microcontroller 13, where
It is not necessary to prepare the components shown in Figure 3 as separate elements. However
While the arrangement shown in FIG. 3 allows universal application and such a system
Special for different vehicles, except to specify the wheel radius which is only variable in
Does not require build-to-order manufacturing.
FIG. 4 is a self-velocity calculation using the arrangement described above with reference to FIG. 3 of the drawings.
3 is a flow diagram showing the main steps related to.
Thus, the system is dormant until it receives the first pulse, then
The clock is activated so that successive pulses are received when subsequent pulses are received.
The elapsed time Δt between scans is measured. Apply correction factors as needed, then
Both self-velocities are calculated according to the following equations:
Where: k takes into account the number of light reflecting strips 35 and the radius of the wheel
Is a constant, and
Δt 'is the corrected elapsed time between pulses.
5a and 5b show the speed V of the leading vehicle.1And a collision between two vehicles
Time tcolThe main steps involved in the calculation of The first component of the laser beam is light
When it hits the science detector 22, a pulse is generated, which is a microcontroller
Activate the clock associated with 13. The second component of the laser beam is the detector 22
A second pulse is generated when the
The elapsed time Δt between the pulses can be measured. The speed C of the laser beam is
Known,
The distance traveled by this during the elapsed time Δt can easily be calculated. Real
In this case, this procedure can be repeated continuously and the results for a given time
On average reduces inaccuracy.
Display: SnIs the calculated vehicle-to-vehicle distance between iterations, and
f is the frequency of the laser diode pulse,
△ V1= (Sn-Sn-1) × f
Can be shown to be
In the above △ equation, △ V1Represents the approach speed at which the next vehicle approaches the lead vehicle
. Since the self-speed of the following vehicle is known, calculate the actual road speed of the leading vehicle.
It's easy to do.
Furthermore, since the distance between the two vehicles has been determined, a collision between the two vehicles
Time can also be calculated. In this regard, strictly speaking, the collision time is
Near speed △ V1Note that it is equal to the distance divided by. However
In fact, most traffic laws are about calculating "safety time" between two vehicles
A stricter standard was given, and the distance between the two vehicles was momentarily stopped by the leading vehicle.
Even if it is sufficient for the driver of the following vehicle to react properly
I need. In this case, of course, the approach speed is equal to the self-speed of the following vehicle.
New
Once the safety time has been calculated in this way, it is displayed and also the limit value and the ratio.
Buzzer sounds even when compared and calculated safety time is less than the limit
.
FIG. 6 shows the main circuit components in the rangefinder 14 which is functionally shown in FIG.
Is shown. The silicon PIN diode detector 45 contacts the junction 46 of the capacitor 47.
Capacitor 47 is connected to resistor 48 and
It is connected in series with the inductance 49, and their common terminal 50 is ground G.
The capacitor 51 is connected to ND. The voltage of 57V is
The free terminal is fed through the positive supply rail 52, which is the Zener
Connected to diode 53, and the negative terminal of zener diode 53
It is connected to GND. Positive supply rail 52 goes through pull-down resistor 55
It is connected to a positive voltage supply of 200V.
The output 56 of the laser diode 45 is shown as a transformer-functional transformer 57.
It is connected to the input of the dactance preamplifier and its output 58 is a capacitor 59.
And to the input 61 of the post-amplifier, which is functionally shown as 62 via resistor 60
ing. Resistor 60 is connected across input 61 and GND.
The output 63 of the post amplifier is connected to the first input 64 of the high speed comparator 65.
And its second input 66 has a voltage reference VrefConnected to VrefIs the first resistor 6
7 is connected in series with the capacitor 68 across the
The terminal is connected to GND. In series with the capacitor 68 and the first resistor 67
The switch 69 replaces the first resistor 67 with the voltage reference V of the second resistor 67 '.ref
To connect to. The output 70 of the comparator 65 is a functional block 72.
Switch 72 is connected to the switch, and the switch 72 is a positive supply rail V passing through the coil 72.t
And its output connected between GND and through capacitor 76. Output 79
Has an analog-to-digital (A / D) converter 78 across the capacitor 76
It is connected.
The operation of this circuit is as follows. The incoming laser pulse is a PIN die
The output is detected by an ode detector 45, the output of which is a post-amplifier 62 and a tandem transformer.
Amplified by the conductance preamplifier 57. The output of the post-amplifier 63 is Vref
And the voltage thus appearing across its first input 64 is VrefThe value of
The high speed comparator 65 produces an output only if it is exceeded. Fully charged
The capacitor 68 sets a high limit level for the incoming pulse, thus
Only very strong reflections from the target are detected, which is the main cause of false alarms.
To avoid.
Over time, the capacitor 68 discharges through the first resistor 67,
And the limit level VrefIs reduced accordingly. At the same time, the capacitor 70
It is charged with a constant current through the coil 75. The crossing of the limit value is detected by the limit value detector 72.
When detected more, the charging of the capacitor 76 stops and the A / D converter 78
More voltage measurements are taken. The voltage that appears across the output 79 of the A / D converter 78.
The pressure is the time elapsed between receipt of successive pulses by the PIN diode detector 45.
It is proportional to Δt and therefore to the distance between adjacent vehicles.
Comparator 65, in combination with switch 72, is in series with resistor 67 or 67 '.
A limit value detector for adjusting the sensitivity of the distance meter according to the time constant of the condenser 68 is constructed.
It Thus, for each of the first resistor 67 and the second resistor 67 ', the appropriate
You can increase or decrease the sensitivity of the rangefinder receiver by choosing a value.
it can. This increases the sensitivity of the device in adverse climatic conditions when visibility is low.
In order to be able to perform weak enhancement detection over small distances
, Especially useful. The coil 75 is integrated with the capacitor 76 and the A / D converter 78.
In the beginning, it forms an accurate time counter for measuring the range, which is the reception of consecutive pulses.
Proportional to the elapsed time between The particular stand shown schematically in Figure 2a of the drawings.
In body positioning, successive pulses are, in fact, respectively the windshield of the following vehicle.
The first and second components of the laser beam reflected by the field 26 and the leading vehicle.
Derived from the ingredients. In this case, the detection is the component reflected by the lead vehicle.
Must be measured during receipt of only. This uses two limit detectors
The pulse of the first component reflected from the windshield of the following vehicle.
After receiving, it starts charging, and the second component pulse reflected by the lead vehicle
You need to stop charging when you receive it.
As mentioned above, one of the main sources of previously proposed collision prevention systems is false alarms.
Is the occurrence of. False alarms are typically different, instead of adjacent vehicles.
Quality objects, such as utility poles, trees, or other vehicles that do not pose a hazard to the following vehicles.
It is generated by a rangefinder that emits an unirradiated beam. The use of laser rangefinder
, The divergence angle of the laser beam is very small, so it is possible to prevent foreign reflections from false
Follow a long path to eliminate. However, when turning a corner, the laser bee
Turn the vehicle in an adjacent lane rather than in the same lane as the following vehicle.
There is still a possible source of error, called
FIG. 7a is generally designated as 80 and is a two lane highway with an outer lane 83.
A vehicle 80 moving along an inside lane 81 is shown, and wheels on the outside of the vehicle 80 are inside.
It lies on the inner edge 84 of the side lane 81. Both the inner lane 81 and the outer lane 83
They meet at a common boundary 85 and have the same width W.
In the following analysis, the vehicle 80 turns on a curve of a circle of radius R and center O
Suppose Thus, assume the following:
α is the dispersion angle of the laser beam,
B is the intersection of the adjacent lane 83 and the center of the laser beam, and A is the adjacent
It is the point where the lane 83 that touches and the nearest part of the laser beam intersect,
C is the point where the farthest portion of the laser beam intersects the adjacent lane 83,
W is the width of each lane,
m is the width of the vehicle 80,
R is the turning radius, and
DC is a laser beam when a vehicle in the same lane 81 as the vehicle 80 is reflected.
Assuming that this is the maximum distance that the mobile travels, and considering ΔDBO, it is
Can be shown as
Referring to FIG. 7b, at ΔODC, sides OD and OC and angle O
DC is known. Therefore, the edge DC uses the cosine law as follows:
Can be calculated by:
Gives a quadratic equation that can be solved for CD.
In this way, the laser beam is transmitted while it is still colliding with vehicles in the same lane.
There is a maximum distance carried, and this is the divergence angle α of the laser beam, the width W of the lane
, The width m of the vehicle and the radius R of the turning circle.
Actually, the dispersion angle α of the laser beam, the width W of the lane and the width m of the vehicle are all
Is constant for a particular device because road lanes generally have a constant known width.
Is. The value of α is easily measured and, during the fabrication of the device, the micro controller
Can be in memory (not shown) associated with LA 13 (FIG. 1)
The values of W, W and m can be stored as well when the device is first installed in the vehicle.
it can.
Thus, the maximum distance DC is some stored parameter and turning radius.
Is a function of and constitutes a limit value over which the measured propagation distance exceeds
The limit is rejected.
FIG. 7c shows that the turning radius R itself is the distance between the front and rear axles of the vehicle and
It is a function of the average turning angle of the vehicle and the front wheels.
Measure the offset angle of the steering mechanism with respect to the basic value when moving straight.
Can be determined by setting. Thus H is the wheelbase of the vehicle, and
Θ is the average turning angle of the front wheels,
Assuming that
Can be shown as
As will be appreciated, the above analysis is simplified and vehicle 80 is
If the boundary 85 between the vehicle and the outer lane 83 is approached,
The dome is a correspondingly shorter distance in the outer lane 83 than the DC before it hit the vehicle.
Will move. Thus, much less than would otherwise occur
Nevertheless, false alarms may still occur. But more importantly
Is reflected by another vehicle in the inner lane 81 (ie, in the same lane)
The distance traveled by the beam before is always less than the limit value DC and is therefore not rejected.
Would be
FIG. 8 is a pictorial illustration of a vehicle 90 having a front fender 91 and a rear fender 92.
Shown in. Above the road surface 95 on the front fender 91 and the rear fender 92.
, Height h1And h2Each transducer 93 and
94 is located.
FIG. 9 relates to the case shown in FIG. 8 and the height h1And h2Changes accordingly
Thus, the effect of changing the load distribution in the vehicle 90 is geometrically represented.
In the early case depicted in Figure 8, the road surface 95 and two transducers
There is an angle α between the imaginary line joining the sas 93 and 94, which is:
Given by.
As a result of the increase in the load toward the rear end of the vehicle 90, the value h2Is decreasing, road surface 9
5 and a new angle between the phantom line joining the two transducers 93 and 94
Produces a degree α '.
The variation of the angle α is the height measurement provided by the transducers 93 and 94.
Servo calculated in response to value and connected to rangefinder 14
The angle of the laser beam emitted by the rangefinder 14 as it is supplied to the system (not shown).
Can be varied to compensate for variations in angle α.
It will be understood that changes may be made to the device without departing from the spirit of the invention.
You can For example, in the embodiment described with reference to FIG.
Although provided as a separate unit, it is equally well assembled within the device itself.
Can be incorporated.
Similarly, other modifications will be apparent to those skilled in the art.
Next, an improved laser range for use with the apparatus detailed above.
Enter the demometer. First, it describes the solution to the problem of dealing with an improved rangefinder, and
It would be useful to describe typical prior art.
FIG. 10a shows a typical prior art rangefinder identification system 100, where
Then, the input signal 111 undergoes delay 112 and attenuation 113, and then the first comparator 11
4 and the positive input of the second comparator 115.
Be paid. The negative input of the second comparator 115 has a voltage supply V at one end and the other end.
Is fed to a variable voltage input induced by a variable resistor 116 connected to GND.
Be done. Output of each of the first comparator 114 and the second comparator 115
Are ANDed together by AND gate 117 and output 11 of AND gate 117
8 is a logic "1" for true targets and for false targets
It is a logic "0".
With reference to FIG. 10b, the operation of system 100 will now be described. Decay 11
3 compensates for the unavoidable attenuation associated with delay 112. The value of delay 112 is reduced
The attenuated signal 119a and the delayed signal 119b are the peak values of the original pulse.
Are arranged to intersect in half of
The crossover point is "Constant Fraction T (Constant Fraction T
threshold) ”, where the first comparator 114 is the original pulse.
It operates only in a fraction of one, in this case half.
The variable resistor 116 allows the first comparator 114 to eliminate false targets.
Adjusted to provide a high signal-to-noise (S / N) ratio between approximately 4 and 5
To be done. However, in this method some authentic targets also
Seems to be eliminated.
The time between the pulse of the laser and its reflection from the vehicle (or other target)
Difference DtIn such a laser rangefinder that measures
It corresponds to the moment of passing the pulse and is deterministic. The stop time is the input signal 111
Corresponds to the moment the is received, and is not immediately deterministic. Because of zero
The limit value is not used and the measurement can start from the zero crossing of the input signal 111.
The input signal 111 has a non-zero rise time so that
Because it has. This is not practical in a real system. Because
The noise signal travels as a true signal, so a non-zero positive limit is mandatory.
This is because that.
Therefore, the problem that must be solved is the stop associated with the input signal 111.
Establish limits to ensure that time is independent of its rise time
That is.
FIG. 11 determines whether the input signal 123 represents a true or false target.
Rangefinder according to the invention for comparing the input signal 123 with a reference limit in order to
System 122 is shown schematically. The reference limit value is the input signal.
No. 123 itself, the input signal 123 is a low pass filter 124 and
Is provided through a series of attenuator means 125, and a comparator 1
26 negative inputs. The input signal 123 goes through a delay 127 and then a comparator.
Is supplied to 126.
Referring to FIG. 12, operation of system 100 will now be described. Low frequency fill
The input signal 123 supplied to the inverting input of the comparator 126
Not delayed. The signal supplied to the non-inverting input of the comparator 126 is the same.
The delay caused by the low pass filter 124.
The delay 127 simply ensures that the unwanted effects of Decay 125
Together with delay 127 compensates for the unavoidable attenuation associated with delay 127. input
The signal 123 and the delayed signal 128 have equal amplitude, and their respective
Are separated in time by an amount that depends on the value of delay 127. Delayed signal 128
Is fed to the non-inverting input of the comparator 126, but the low pass filter 124
The attenuated output, signal 129, is applied to its inverting input.
Signal 129 constitutes the limit of system 122 and is shown in FIGS.
Unlike the fractional limit value associated with Figure 0b, it varies with the amplitude of the input signal 123
. The system 122 thus constitutes a frequency-based limit value detector.
FIG. 23 shows a vehicle 1 in which the laser range finder according to the present invention is fitted.
A target vehicle 130 moving in front of 31 is shown pictorially. You can also set a false target.
The resulting sidewall 132 is shown and reflections from false targets must be eliminated.
No.
In such a case, the target vehicle 130
As it moves in a direction substantially perpendicular to the target vehicle 130.
Laser beam 133 impinges on an area of the target vehicle 130,
The areas are reflected at substantially the same time. By such means, the reflected beam is
Can be configured as a reflection of a number of components, all of which
Qualitatively reach at the same time.
In contrast, the laser beam shown as 133 has a right angle in the area of wall 132.
The laser beam 133 again collides with the beam of multiple components.
, The different component beams are different from the wall 132.
The moment it is reflected, it is reflected. After all, the range finder (not shown) located in the vehicle 131 is temporal.
It receives multiple reflected pulses spread over the
Represent
This allows discrimination between moving vehicle 130 and stationary wall 132. Why
, A wide range of distribution is a stationary distributed target on that side of the road, eg
It means that it is a wall.
FIG. 14 shows intensity / hour for pulses reflected from vehicle 130 and wall 132.
Shows the characteristics between. The intensity-time characteristic of the laser beam reflected from the vehicle is 1
Although shown as 35, the laser beam reflected from wall 132 is
This is shown as 136. As will be appreciated, the power reflected from vehicle 130
Ruths are relatively sharp, high-intensity spikes, but reflections 136 from the walls are low.
It has a strength of Gian and is spread over time.
Here a limit value is added to the reflected signal and it passes through the low pass filter.
In this case, the signal returning from the wall will pass through in its entirety, but the signal reflected from the vehicle 130.
Issue will be significantly blocked. Stationary fake target
The reflected signal from the filter passes through substantially the entire
Signal from the stationary target is completely eliminated,
, Moving, that is, the signal from a true target is almost entirely transmissible
is there. This technique of subtracting the output of the filter from the input of the filter
“Frequency-adaptive-threshold” ”
be called. Because the limit value changes according to the target frequency and environmental conditions
Because it does.
In practice, both the signal and the limit contain unavoidable noise, thus
There is white noise superimposed on the different signals. Noise spikes are their limits
Different amplification factors are used on both channels to ensure that the values are not exceeded.
Required for.
The low-pass filter delays the electronic signal, so the time scale of 2 channels
To match, a similar delay is used in a single channel as shown in FIG.
Given to.
FIG. 15 shows a series of measurements taken on a moving vehicle 130 and a stationary wall 132.
The distribution of the frequency range for the range is shown. In practice, vehicles 130 and 13
Since both are moving, there is less separation between vehicles over a relatively short period of time.
The distance between the at least vehicle 131 and the stationary target (for those, of course,
Separation from one another is constantly changing), and remains relatively constant. After all, Zhou
The spike 137 in the wave number-range characteristic has a distance D from the vehicle 131.
A true moving target. On the other hand, the spread characteristic 138 is
It means a stationary target whose distance from 1 constantly changes.
This allows discrimination between moving and stationary targets.
For example, consider measuring 200 ranges over a period of time. Furthermore,
At least 50 of these must be within 3 meters to be considered a valid target
Suppose not. This is a large area (eg, the characteristic 138 shown in FIG. 15).
), A threshold value that immediately eliminates all noise pulses randomly distributed over
And thus the noise pulse never exceeds the second limit. Similarly, this is
, Due to the resulting smearing effect on the distribution of the range, the vehicle
It reduces the likelihood that 131 will detect stationary targets while in motion. Thus
, Frequency range characteristics for determining whether the target is true or false
Configure digital limit values.
As can be seen, the efficacy of the digital limit is all that is possible
Depends on the signal. This is guaranteed by the selection of analog limits
All values guarantee a low enough signal-to-noise ratio to allow all possible valid signals to pass
To do.
Digital and analog limits are based on temperature-dependent noise, such as ambient
To neutralize the effects of noise that can be caused by heating and sun lighting
, Can be changed.
The third limit value, which constitutes the safety limit value, is generally used in a collision prevention system.
If the separation distance between two vehicles is less than the so-called "safety distance", a warning will be given.
To serve. Moving and stationary targets with similar changes in safety limits
Different collision safety times can be adjusted. Because the moving target
Because they also need time to stop.
FIG. 16, FIG. 17 and FIG. 18 show the front window of the vehicle 140.
Fits therein to direct the laser beam 142 through the shield 143
1 shows a vehicle 140 with an integrated laser rangefinder. The laser beam 142 is substantially
Oriented through the central portion 144, which is the windshield wire.
Continuously wipes away with a par 145 to clean dust and dirt from the outside
Prevent product accumulation.
As shown in FIG. 16, the laser beam 142 is used for the front windshield 1.
Reflected from the inner surface of 43 to produce a reflected component 146 and a transmitted component 147,
The transmitted component 147 is then reflected by the target vehicle. Thus, the transmission component 1
The energy associated with 47 is the original energy associated with the laser beam 142.
It is smaller by the energy associated with the reflected component 146. Therefore, the reflection component 1
It is desirable to reduce the energy associated with 46 as much as possible.
This is according to one aspect an anti-reflective coating as is known in the art.
By coating the portion 144 with.
FIG. 18 shows another approach, in which the prism 148 is front-winded.
The laser beam 142 is adhered to the shield 143 with an optical adhesive and the laser beam 142 is applied to the prism 148
Of the incident beam 142 is oriented substantially perpendicular to the surface 149 of the
Front windshield 1 directed through Rhythm 148 and unreflected
Refracted through 43.
Preferably, the prism 148 is coated with an anti-reflective coating so as to prevent stray reflection beyond the danger.
And increase the power of the transmitted component of the beam. Similarly, the prism 148 is set to flow.
The adhesive used to bond to the windshield 143 is a prism 148.
Should have the same index of refraction as to prevent total internal reflection within prism 148.
It From the front surface of prism 148
Reflection is minimized by applying a suitable anti-reflective coating to it. Upper structure
As a result, the reflection from the front windshield 143 is reduced to the minimum.
Increases the transmittance of the laser beam passing through the front windshield 143.
Allows the use of relatively low power lasers, which is commensurate with safety considerations
.
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，
ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ
Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ
，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，
ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，Ｕ
Ｚ，ＶＮ
(72)発明者 カントル， イスラエル
イスラエル・ハイフア・ネベシヤーナン・
ネテイブ―チエン ストリート20
【要約の続き】
ィジタル限界値からなる。─────────────────────────────────────────────────── ───
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(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M
C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG
, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN,
TD, TG), AT, AU, BB, BG, BR, BY,
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Z, VN
(72) Inventor Cantor, Israel
Israel · Haifa · Nevesyanan ·
Netive-Chien Street 20
[Continued summary]
It consists of digital limit values.