WO2007071484A1

WO2007071484A1 - Vorrichtung zur detektion eines objekts

Info

Publication number: WO2007071484A1
Application number: PCT/EP2006/067922
Authority: WO
Inventors: Uwe Zimmermann; Frank Ewerhart
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2008-06-19
Also published as: JP2007175491A; EP1966631B1; EP1966631A1; DE102005060653A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Detektion eines Objekts vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung eine Umfeldsensorik aufweist, die in der jeweiligen Fahrzeugseite eingebaut ist. Die Umfeldsensorik erfasst wenigstens drei Sektoren im Umfeld des Fahrzeugs. Ein erster Sektor ist im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeugseite ausgerichtet, ein zweiter Sektor im Wesentlichen schräg nach vorne und ein dritter Sektor im Wesentlichen schräg nach hinten. Die Umfeldsensorik erzeugt in Abhängigkeit von den Daten aus den wenigstens drei Sektoren ein Signal. Eine Auswerteschaltung detektiert in Abhängigkeit von dem Signal das Objekt.

Description

Beschreibung

Titel

Vorrichtung zur Detektion eines Objekts

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion eines Objekts nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

Aus US 2002/0027339 Al ist bereits eine Umfeldsensorik bekannt, die vor einem

Aufprall Informationen über das Aufprallobjekt auf das Fahrzeug liefern soll. Dabei kann ein optisches Lasersystem verwendet werden. Der Laser kann dabei entweder in einem Abtastmodus verwendet werden, oder es kann ein äußerst aufgeweiteter Lichtkegel verwendet werden, beispielsweise durch die Verwen- düng von Linsen.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Detektion eines Objekts hat dem gegen- über den Vorteil, dass durch die Verwendung von wenigstens drei Sektoren durch die Umfeldsensorik in einfacher Weise sich beispielsweise Entfernungen und Relativgeschwindigkeiten sehr genau bestimmen lassen. Insbesondere ist diese Konfiguration der Umfeldsensorik mit einem im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeugseite ausgerichteten Sektor sowie jeweils schräg nach vorne bzw. schräg nach hinten ausgerichteten Sektoren äußerst kostengünstig. Dabei sollte der Sektor, der senkrecht zur Fahrzeugseite ausgerichtet ist, so gewählt werden, dass mindestens eine vollständige Abdeckung der Fahrzeugseite erfolgt. Die jeweils schräg nach vorne bzw. schräg nach hinten ausgerichteten Sektoren können sich mit dem senkrecht zur Fahrzeugseite ausgerichteten Sektor über- schneiden und können vorzugsweise zu einer Grobschätzung eines Crash- Offsets benutzt werden.

Die Grundidee der Konfiguration der Umfeldsensorik besteht darin, dass sich Entfernungen und Relativgeschwindigkeiten mit mehrstrahligen Umfeldsensori- ken, vorzugsweise Lidar-Systemen, dann möglichst genau bestimmen lassen, wenn die Strahlorientierung möglichst senkrecht zum Objekt ausgerichtet ist. Die Minimalkonfiguration besteht demnach aus drei Strahlen bzw. Sektoren für den Front-, Heck- und Mittelbereich des Fahrzeugs.

Die Auswerteschaltung kann in die Umfeldsensorik integriert sein oder auch in einem anderen Steuergerät, beispielsweise in einem Airbagsteuergerät sich befinden. Es ist auch möglich, dass die Auswerteschaltung verteilt auf mehrere Geräte ist, sodass die Auswertung zum Teil beispielsweise in der Umfeldsensorik und zum Teil in einem Steuergerät erfolgt.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Vorrichtung zur Detektion eines Objekts möglich.

Vorzugsweise weist die Umfeldsensorik ein Lidar-System auf, das die drei Sektoren durch drei Strahlen abdeckt. Es ist möglich, dass mehr als drei Strahlen verwendet werden, was zu einer genaueren Bestimmung der ausgewerteten Parameter, die das Aufprallobjekt charakterisieren, führt.

Von Vorteil ist dabei, dass die Auswerteschaltung in Abhängigkeit von dem Signal der Umfeldsensorik eine Zeit bis zum Aufprall des Objekts auf das Fahrzeug und einer Aufprallgeschwindigkeit bestimmt. Damit können dann vorteilhafter Weise frühzeitig und präzise Personenschutzmittel wie Seitenairbags ausgelöst werden. Auch andere Maßnahmen bei einem Seitenaufprall, die den Sitz betreffen können hier dann frühzeitig ausgelöst werden. Unter dem Begriff Signal wird hier eine Zusammenfassung der einzelnen Signale, die durch die mindestens drei Sektoren erzeugt werden, verstanden. Es ist weiterhin von Vorteil, dass die Auswerteschaltung derart konfiguriert ist, dass sie einen Vorbeifahrabstand des Objekts, einen Aufprallwinkel, einen Crash-Offset und/oder einen Vorbeifahrwinkel bestimmt. Dies sind wichtige Parameter, die die Vorrichtung zur Detektion eines Objekts anderen Systemen zur Verfügung stellen kann, wie einem Personenschutzsystem oder einer Parklückenvermessung oder einem Spurwechselassistent. Mit diesen Systemen ist die Vorrichtung vorzugsweise koppelbar.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 die Sensorkonfiguration der Umfeldsensorik mit verschiedenen Objek- ten,

Figur 2 ein Blockschaltbild,

Figur 3 einen Abstands- Zeit- Verlauf und

Figur 4 eine Situation zur Erläuterung der Crashwinkelbestimmung.

Beschreibung

Zunehmend werden Umfeldsensoriken wie Video, Radar, Lidar oder Ultraschall verwendet, um das Umfeld um ein Fahrzeug zu charakterisieren und in Abhängigkeit von dieser Charakterisierung Maßnahmen einzuleiten, die das Fahren sicherer und bequemer gestalten. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Umfeldsensorik in der jeweiligen Fahrzeugseite, das heißt an beiden Fahrzeugseiten anzuordnen, beispielsweise im Bereich der B-Säule, wobei diese Umfeldsensorik wenigstens drei Sektoren im Umfeld abdeckt, wobei der erste Sektor senkrecht zur Fahrzeugseite ausgerichtet ist und damit ein großes Umfeld an der Fahrzeugseite abdeckt und die anderen beiden Sektoren jeweils schräg nach vorne und nach hinten ausgerichtet sind, um bereits eine Grobschätzung von in die Sektoren eindringende Objekten zu liefern. Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Umfeldsensorik mit der erfindungsgemäßen Konfiguration. Objekt A ist ein Fahrzeug, das auf das Fahrzeug 4, das die erfindungsgemäße Umfeldsensorik aufweist, durch seine Fahrrichtung 2 direkt zentral auf das eigene Fahrzeug treffen wird. Dies ist der gefährlichste Aufprall, da bei einem Seitenaufprall die Knautschzone äußerst gering ist und das Verletzungsrisiko für die Fahrzeuginsassen daher besonders hoch ist. Fahrzeug A befindet sich also im Sektor 2, der also im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeugseite des Fahrzeugs 4 ausgerichtet ist. Da hier ein senkrechter Aufprall auf die Fahrzeugseite zu erwarten ist, ist eine möglichst genaue Bestimmung der Auftreffgeschwindigkeit bzw. der Zeit bis zum Aufprall im Zentralbereich des Fahrzeugs notwendig, um im Türbereich des Fahrzeugs die Seitenairbags rechtzeitig zünden zu können. Vorliegend wird ein Lidar-System verwendet. Die Aufprallgeschwindigkeit bzw. die Zeit bis zum Auftreffen auf das Fahrzeug kann mit hoher Genauigkeit, beispielsweise aus der zeitlichen Ableitung des Abstandsverlaufs, bestimmt werden. Beispielsweise kann in gepulsten Lidar-Systemen die Bestimmung von Abständen mittels dem Laufzeitverfahren erfolgen, beispielsweise direkt durch Start eines A/D-Wandlers bei Aussendung des Pulses und Abtastung des Rückstreusignals oder indirekt über ein Zeitdehnungsverfahren (Boxcar). In triangulierenden Systemen kann die Abstandsbestimmung geometrisch erfolgen, beispielsweise mittels eines PSD (Position Sensitive Device) oder einer Empfangsdiodenzeile.

Das Objekt B wird an dem Fahrzeug 4 vorbeifahren. Hier ist eine möglichst genaue Bestimmung des Vorbeifahrabstands bzw. eines Crash-Offsets am Rande des Fahrzeugs 4 notwendig, um entscheiden zu können, ob eine Kollision tatsächlich stattfindet oder ob das Kollisionsobjekt knapp vor oder hinter dem eigenen Fahrzeug vorbeifährt. Der Bereich, in dem die Messung des Vorbeifahrab- Stands bzw. des Crash-Offsets mit hoher Genauigkeit gemessen werden muss, ist gestrichelt gezeichnet. Dies ist durch den Sektor 5 bzw. auch 6 gekennzeichnet. Im Sektor 3 wird eine genaue Bestimmung des Crash-Offsets dadurch möglich, dass auch in diesem Fall die Abstandsmessung möglichst in Längsrichtung des Sektors erfolgen kann, wo die Abstandsmessung am genauesten ist. Der Sektor 3 ist demnach so auszulegen, dass kurz nach Eintritt von Fahrzeug B in diesen Sektor 3 eine Entscheidung darüber fallen kann, ob ein Crash erfolgt oder nicht. Fahrzeug B durchdringt sowohl den Sektor 2 als auch den Sektor 3, so- dass dadurch eine Vorausschätzung bereits möglich wird.

Figur zeigt in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Drei

Sende-Empfangseinrichtungen, hier für Lidar konfiguriert, 20, 21, 22 liefern ihre Signale an einen Mikrocontroller μC als die Auswerteschaltung. Der Mikrocontrol- ler μC kann in einem Gehäuse mit den Sende- Empfangseinheiten 20, 21, 22 angeordnet sein oder in einem eigenen Gehäuse. Schnittstellenbausteine und an- dere zusätzliche notwendige Bausteine sind hier der Einfachheit halber weggelassen worden. Die Sende- Empfangseinheiten senden beispielsweise Laserlicht, beispielsweise im Infrarotbereich aus und empfangen reflektiertes Licht. Bei Lidar gebräuchliche Methoden zur Abstandsbestimmung sind direkte (Laufzeitmessung) oder indirekte Verfahren (Zeitdehnungsverfahren) sowie geometrische Ver- fahren (Triangulation). Der Mikrocontroller μC wertet die Messsignale, die hier insgesamt als Signal aufgefasst werden, der Sende- Empfangseinheiten 20, 21, 22 aus. In Abhängigkeit davon bestimmt der Mikrocontroller μC Parameter wie die Aufprallgeschwindigkeit oder die Zeit, die das Objekt noch benötigt, um auf das Fahrzeug aufzutreffen. Auch Vorbeifahrwinkel, Crashwinkel oder Vorbeifahr- abstand können hier bestimmt werden. Diese Parameter werden dann vom Mikrocontroller μC anderen Fahrzeugsystemen zur Verfügung gestellt, sodass diese Fahrzeugsystem mittels dieser Parameter Schutzmittel wie Rückhaltemittel RHS ansteuern können oder Fahrerassistenzsysteme können den Fahrer anhand dieser Parameter unterstützen, um bestimmte Aktionen wie das Parken zu erleich- tern. Dazu ist der Mikrocontroller μC über einen nicht dargestellten Buscontroller, der auch in dem Mikrocontroller μC integriert sein kann, beispielsweise über einen CAN-Bus 23 mit einer Parklückenvermessung PLV und einer Spurwechselassistenz LCA verbunden. Auch diese Komponenten weisen einen Buscontroller zur Kommunikation beispielsweise über den CAN-Bus 23 auf. Über eine Daten- leitung ist der Mikrocontroller μC mit einem Airbagsteuergerät AB verbunden, das die Rückhaltemittel RHS wie Airbags, Gurtstraffer, Überrollbügel; Seitenwangen oder Kopfstützen ansteuert.

Berechnung Offset (Fig. 1) Für die Berechnung des Offsets wird der Radialabstand des Objekts in Sektor 1 bzw. 3 gemessen. Da die Strahlen 1 und 3 relativ schmal sind und etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sind, ist der Radialabstand di näherungsweise der Offset. Mit Kenntnis der Strahlgeometrie (Winkel α) der Sektoren 1 bzw. 3 kann aus der erstmaligen Messung des Objekts nach Eintritt in den Sektor ein genauerer Wert des Offsets berechnet werden.

Fig. 3 zeigt einen Abstands- Zeit- Verlauf für Fahrzeug B bei Durchfahren von Sektor 2 und Sektor 3. Aus dem radialen Abstand d in Sektor 3 wird der Offset bestimmt.

Bestimmung Crashwinkel (Fig. 4)

Die Richtung, aus der das Kollisionsobjekt auf das Ego-Fz zukommt, lässt sich aus der Reihenfolge ableiten, in der das Objekt in den einzelnen Sektoren detek- tiert wird:

Detektion in Sektor 2, bei geringer Entfernung dann Detektion in Sektor 1 (und/oder Sektor 3): Kollision aus stumpfem Winkel (Fahrzeug A) Erst Sektor 1 (bzw. Sektor 3) und dann Sektor 2 (oder nur Detektion in Sektor 1 (bzw. 3): Kollision aus spitzem Winkel (Fahrzeug C),

Bei Detektion in Sektor 2 und 1 (bzw.3) etwa in gleicher Entfernung: Kollision aus Richtung der Sektorgrenzen.

Die Sende- Empfangseinheiten 20, 21, 22 können als kompakte Sende- Empfangseinheiten ausgebildet sein, sie können aber auch aufgetrennt sein, das heißt der Sender und der Empfänger sind nicht am gleichen Ort angeordnet. Die Datenkommunikation zum Mikrocontroller μC kann unidirektional vorgenommen werden. Auch ein Multiplexen der Signale an dem Mikrocontroller μC ist möglich.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Detektion eines Objekts (A, B) mit: einer Umfeldsensorik (7), die in einer jeweilige Fahrzeugseite eingebaut ist, wobei die Umfeldsensorik (7) wenigstens drei Sektoren (1, 2, 3) im Umfeld des Fahrzeugs erfasst, wobei ein erster Sektor (2) im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeugseite ausgerichtet ist, wobei ein zweiter Sektor (3) im Wesentlichen schräg nach vorne ausgerichtet ist, wobei ein dritter Sektor im Wesentlichen schräg nach hinten ausgerichtet ist, wobei die Umfeldsensorik (7) in Abhängigkeit von Daten aus den wenigstens drei Sektoren (1, 2, 3) ein Signal erzeugt, einer Auswerteschaltung (μC), die in Abhängigkeit von dem Signal das Objekt (A, B) detektiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfeldsen- sorik (7) ein Lidar-System aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (μC) in Abhängigkeit von dem Signal eine Zeit bis zum Aufprall des Objekts (A, B) auf das Fahrzeug (4) und eine Aufprallgeschwin- digkeit bestimmt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (μC) wenigstens einen der folgenden Parameter in Abhängigkeit von dem Signal bestimmt: - ein Vorbeifahrabstand des Objekts (A, B) einen Aufprallwinkel ein Crash-Offset einen Vorbeifahrwinkel

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart mit einer Spurwechselassistenz (LCA) koppelbar ist, dass die Spurwechselassistenz (LCA) in Abhängigkeit von dem Signal einen Fahrer des Fahrzeugs beim Spurwechsel unterstützt.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart mit einer Parklückenvermessung (PLV) koppelbar ist, dass die Parklückenvermessung (PLV) den Fahrer beim Einparken in Abhängigkeit von dem Signal unterstützt.