DE102004017890A1

DE102004017890A1 - Kraftfahrzeug mit sensorgesteuerten Sicherungssystemen

Info

Publication number: DE102004017890A1
Application number: DE102004017890A
Authority: DE
Inventors: Jürgen DICKMANN; Nils Appenrodt; Moheb Mekhaiel; Rajan Prasanna; Wilfried Mehr
Original assignee: DaimlerChrysler AG; ADC Automotive Distance Control Systems GmbH
Current assignee: ADC Automotive Distance Control Systems GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2005-07-21

Abstract

Bei einem Kraftfahrzeug (1) mit einem Fernbereichs-Sicherungssystem und einem Nahbereichs-Sicherheitssystem nutzen beide Sicherungssysteme einen gemeinsamen Sensor (3) zur Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs, der am Fahrzeug (1) innerhalb von dessen Umfang (6) in einem solchen Abstand vom Umfang (6) angeordnet ist, dass ein Nahbereich, in welchem der Sensor (3) keine brauchbaren Messergebnisse liefert, wenigstens im Wesentlichen innerhalb des Umfangs (6) liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit sensorgesteuerten Sicherungssystemen.

Es sind verschiedene Typen derartiger Sicherungssysteme bekannt. Ein erster Typ von Sicherungssystem betrifft die Überwachung des Nahbereichs in unmittelbarer Umgebung des Kraftfahrzeugs bis hin zu oder kurz vor einem unmittelbaren Kontakt des Fahrzeugs mit einem Hindernis. Zu derartigen Systemen gehören die sogenannten Pre-Crash-Sicherungssysteme, die die Entfernung des Fahrzeugs zu potentiellen Hindernissen in seiner unmittelbaren Umgebung überwachen und einen bevorstehenden Zusammenstoß mit einem Hindernis einige hundert Millisekunden vor dem tatsächlichen Eintreten erfassen und daraufhin Gurtstraffer, Innen- oder Außenairbags oder andere Personenschutzvorrichtungen betätigen oder vorkonditionieren, um die Folgen des Zusammenpralls für die Insassen und eventuell Personen außerhalb des Fahrzeugs zu begrenzen. Ein in einem solchen System zum Erfassen von Hindernissen im Nahbereich verwendeter Sensor muss bei kleinen Abständen zum Hindernis präzise Messergebnisse liefern, einen großen Blickwinkel haben und Messergebnisse mit hoher Aktualisierungsrate liefern können.

Andere Sicherungs- oder Komfortsysteme überwachen den Fernbereich der Fahrzeugumgebung. Hierzu gehören insbesondere die sogenannten Adaptive-Cruise-Control-(ACC)-Systeme, bei denen ein Sensor die Entfernung des mit einem solchen System gesicherten Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erfasst und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs automatisch geregelt wird, so dass ein Sicherheitsabstand zu dem voraus fahrenden Fahrzeug eingehalten wird. Ein für diese Zwecke eingesetzter Sensor muss auch die Entfernungen zu weit entfernten Objekten (bis zu einer Entfernung von ca. 150 m) exakt erfassen können. Da nur die vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahn überwacht werden muss, genügt ein kleinerer Blickwinkel; und auch die Anforderungen an Genauigkeit und Wiederholrate der Messungen sind geringer als bei einem Sensor zur Anwendung in einem Pre-Crash-System.

Diese divergierenden Anforderungen an die Sensoreigenschaften haben dazu geführt, dass für Nahbereichs- und Fernbereichssicherungssysteme jeweils unterschiedliche Sensoren eingesetzt wurden, was derartige Systeme teuer machte und zu Platzproblemen führte, da geeignete Orte für die Anbringung der Sensoren am Fahrzeug oft nicht ausreichend zur Verfügung stehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kraftfahrzeug mit einem Fernbereichs- und einem Nahbereichssicherungssystem zu schaffen, bei dem ein Sensor für die Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs von beiden Systemen gemeinsam genutzt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sensor in einem Abstand von dem von ihm zu überwachenden Bereich jenseits des Umfangs des Fahrzeugs angeordnet wird, so dass ein Nahbereich des Sensors, in welchem dieser bauartbedingt keine brauchbaren Messergebnisse liefert, wenigstens im Wesentlichen innerhalb des Umfangs liegt.

Vorzugsweise ist dieser gemeinsame Sensor an der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges angeordnet und in Fahrtrichtung ausgerichtet.

Unter Inkaufnahme von Nachteilen im zu überwachenden Feld im Nahbereich ist aber auch eine Montage z. B. im Bereich des Kühlergrills denkbar.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur.

Die beigefügte Figur zeigt eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
Hinter einer Windschutzscheibe 2 des Kraftfahrzeugs 1 ist ein LIDAR-Sensor 3 angeordnet. Der LIDAR-Sensor 3 sendet Lichtimpulse in einen parallel zur Fahrtrichtung F ausgerichteten Kegel 4 mit einem Öffnungswinkel α > 40° aus und empfängt Licht, das von Hindernissen innerhalb dieses Kegels 4 zurückgeworfen wird. Dieser Öffnungswinkel ist groß genug, um die ganze Fahrzeugbreite abzudecken. Dabei scannt der von dem Lidarsensor ausgestrahlte Lichtstrahl den gesamten Öffnungswinkel α sequentiell, so dass eine Winkelbestimmung der Objekte erfolgen kann. Eine (nicht dargestellte) Auswertungsschaltung misst die Zeit zwischen Aussenden eines Impulses und Empfang eines Reflexes und ermittelt daraus die Entfernung des Hindernisses, welches den Reflex verursacht hat.
In unmittelbarer Nachbarschaft zum Sensor 3 gibt es eine Zone 5, in der die Laufzeiten eines von einem Hindernis in dieser Zone zurückgeworfenen Reflexes so kurz sind, dass eine exakte Laufzeitmessung nicht möglich ist. In Folge der Anbringung des Sensors 3 hinter der Windschutzscheibe 2 liegt diese in der Figur schraffiert dargestellte Zone 5 innerhalb einer Umrisslinie des Kraftfahrzeugs, die beispielsweise in Strahlrichtung des Sensors 3 durch eine vordere Stoßstange 6 des Fahrzeugs definiert ist. Somit kann die Entfernung des Fahrzeugs 1 zu einem Hindernis innerhalb des Kegels 4 bis unmittelbar vor einem Zusammenstoß mit diesem Hindernis exakt überwacht werden, und Gurtstraffer oder andere Personenschutzvorrichtungen können rechtzeitig, aber auch nicht verfrüht, aktiviert werden. Einer der Vorteile der Anbringung des Sensors 3 hinter der Windschutzscheibe 3 liegt darin, dass der zur Überwachung der gesamten Fahrzeugbreite erforderliche Öffnungswinkel klein gewählt werden kann.
Das von dem LIDAR-Sensor 3 nach dem Aussenden eines Lichtimpulses empfangene Reflexsignal kann Beiträge von mehreren verschiedenen Hindernissen 7 in dem Kegel 4 enthalten. Während Beiträge zum Reflexsignal, die jeweils einer kurzen Laufzeit bzw. einer geringen Entfernung entsprechen, für die Pre-Crash-Sicherung genutzt werden, werden stärker verzögerte Beiträge des Reflexsignals, entsprechend einer Entfernung der Reflexquelle von z.B. > 10 oder 20 m, zur Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs im Rahmen eines ACC-Systems genutzt.
Während bei einem typischen nur für ein ACC-System eingesetzten Sensor Perioden von 50 bis 100 ms von einem Lichtimpuls zum nächsten ausreichend sind, ist der Zeitabstand der Impulse bei dem Sensor 3 auf ca. 30 ms verkürzt, um eine auch für die Pre-Crash-Überwachung ausreichende Aktualisierungsrate zu erreichen.
Der LIDAR-Sensor 3 ist bei dem Ausführungsbeispiel der 1 mittig nahe am oberen Rand der Windschutzscheibe 2 platziert, in einem Bereich, wo er vor den Augen eines Fahrers im Wesentlichen durch einen (nicht dargestellten) Innenrückspiegel verborgen ist. Wenn, wie in der Figur dargestellt, ein einziger Scheibenwischer 8 für die gesamte Windschutzscheibe 2 vorgesehen ist, so gehört auch der Platz des LIDAR-Sensors 3 zu dem von dem Scheibenwischer 8 gewischten Bereich 9 der Scheibe, so dass eine Beeinträchtigung der Sicht des Sensors 3 durch Regen oder Schmutz auf der Windschutzscheibe 2 nicht zu erwarten ist.
Bei einem Fahrzeug mit zwei Scheibenwischern an der Windschutzscheibe gehört deren oberer mittlerer Bereich hinter dem Innenrückspiegel im Allgemeinen nicht zum gewischten Bereich; in diesem Fall kann der LIDAR-Sensor 3 in einen unteren Randbereich der Windschutzscheibe im gewischten Bereich nahe der unteren Ruheposition eines Scheibenwischers platziert werden.

Claims

Kraftfahrzeug (1) mit einem Fernbereichs-Sicherungssystem und einem Nahbereichs-Sicherungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass beide Sicherungssysteme einen gemeinsamen Sensor (3) zur Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs (1) nutzen, der am Fahrzeug (1) innerhalb von dessen Umfang (6) in einem solchen Abstand vom Umfang (6) angeordnet ist, dass ein Nahbereich (5), in welchem der Sensor (3) keine brauchbaren Messergebnisse liefert, wenigstens im wesentlichen innerhalb des Umfangs (6) liegt.
Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 1, mit einem Fernbereichs-Sicherungssystem und einem Nahbereichs-Sicherungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass beide Sicherungssysteme einen gemeinsamen Sensor (3) zur Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs nutzen.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) an der Windschutzscheibe (2) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet und in Fahrtrichtung ausgerichtet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) ein optischer Sensor ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) im Wischfeld (9) eines Scheibenwischers (8) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) ein LIDAR-Sensor ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) einen Erfassungswinkel von wenigstens 20°, vorzugsweise ca. wenigstens 40° in der Horizontalen abdeckt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernbereichs-Sicherungssystem ein ACC-System zur automatischen Regelung der Fahrgeschwindigkeit anhand einer vom Messergebnis des Sensors (3) abgeleiteten Entfernung zu einem voranfahrenden Fahrzeug ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nahbereichs-Sicherungssystem ein Pre-Crash-System zum Aktivieren wenigstens einer Insassenschutzvorrichtung im Falle einer vom Messergebnis des Sensors (3) abgeleiteten bevorstehenden Kollision mit einem Hindernis (7) ist.