DE102004032048A1

DE102004032048A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung eines ersten Objektes zu einem zweiten Objekt

Info

Publication number: DE102004032048A1
Application number: DE102004032048A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Beuschel
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Aumovio Microelectronic GmbH
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2006-01-19

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung eines ersten Objektes (1) zu einem zweiten Objekt (2) ist vorgesehen, dass vom ersten Objekt (1) in mindestens zwei Messkanälen (6a, 6b, 6c) Impulse (Ia, Ib, Ic) ausgesendet, am zweiten Objekt (2) reflektiert und vom ersten Objekt (1) empfangen werden, wobei anhand von Messwerten der empfangenen Impulse (Ia, Ib, Ic) aller Messkanäle (6a, 6b, 6c) die relative Lage (L) des ersten Objektes (1) zum zweiten Objekt (2) bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung eines ersten Objekts, z. B. eines Fahrzeugs, zu einem zweiten Objekt, z. B. einem anderen Fahrzeug oder einer Person oder einem sonstigen Gegenstand.
In Fahrzeugen werden zunehmend Überwachungssysteme zur Messung von Abständen zu im Fahrbereich liegenden Hindernissen oder vorausfahrenden Fahrzeugen eingesetzt. Bekannte Messverfahren zur Bestimmung des Abstandes basieren im Allgemeinen auf einer Messung der Laufzeit eines Messmediums, wie Radarimpulse, Mikrowellen, Ultraschallwellen und Infrarotstrahlung oder auf eine Triangulationsmethode.

Aus der EP 0 312 524 B1 ist beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung durch Verarbeitung von optischen Impulssignalen bekannt, bei dem zur Entfernungsmessung zwischen einem Sende-Empfänger für optische Impulssignale und einem Ziel durch Aussenden von optischen Impulssignalen, Empfangen der vom Ziel reflektierten Signale, Umsetzen der empfangenen optischen Signale in digitale elektrische Signale und anschließende Signalverarbeitung ein Messkriterium für die Entfernungsinformation aus einem Summensignal, das durch Summieren von N aufeinanderfolgenden reflektierten Signalen gebildet wird, abgeleitet wird.

Aus der DE 101 39 237 A1 ist ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung bekannt, die ein Detektorelement zum Empfang eines an einem Objekt reflektierten Lichtstrahls aufweist, wobei Mittel zur Umlenkung des Lichtstrahls auf das Detektorelement vorgesehen sind. Mit dieser Vorrichtung lassen sich aus dem detektierten, an einem im Messbereich vorhandenen Objekt reflektierten kontinuierlichen Lichtstrahl mittels der Laufzeitmethode sowohl die Entfernung als auch die zugehörige Position des Objektes aufgrund der Winkelstellung des Umlenkmittels, z. B. eines Polygonspiegels, ermitteln.

Die bekannten Vorrichtungen werden im Allgemeinen als so genannte PreCrash-Sensoren in Fahrzeugen verwendet. Diese Sensoren dienen der Erfassung einer möglichen Unfallsituation im Vorfeld (= PreCrash-Situation), d. h. eine Situation, die mit überwiegender Wahrscheinlichkeit zu einem Unfall führen wird. Der oder die in einem Fahrzeug angeordneten Sensoren erfassen dabei üblicherweise den Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug sowie die relative Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeug. Diese Informationen werden einer zentralen Steuereinheit zugeführt, an die auch fahrzeugeigene Informationen, z. B. die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs, übermittelt werden. Verringert sich die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs sehr schnell, so verringert sich auch der Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug entsprechend und es kann zu einer möglichen Unfallsituation kommen.

Mittels der zentralen Steuereinheit werden die Abstands- und Geschwindigkeitsänderungen erfasst und bei Unter- oder Überschreiten von vorgegebenen Grenzwerten ggf. im Fahrzeug vorhandene aktive und/oder passive Sicherheitssysteme ausgelöst oder aktiviert. Ein Nachteil der beschriebenen Sensoren besteht darin, dass diese im Allgemeinen den Abstand zu einem vorausliegenden Objekt, wie z. B. zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und dessen Geschwindigkeit, erfassen, anhand derer nur eine grobe Winkeleinschätzung der Lage der beiden Objekte zueinander abgeleitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein einfaches Verfahren zur Bestimmung der Ausrichtung eines ersten Objekts zu einem zweiten Objekt sowie eine besonders geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Die bezüglich des Verfahrens angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Die bezüglich der Vorrichtung gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Beim Verfahren zur Bestimmung der Ausrichtung eines ersten Objektes zu einem zweiten Objekt werden in mindestens zwei, insbesondere separat auswertbaren Messkanälen Impulse vom ersten Objekt ausgesendet, am zweiten Objekt reflektiert und vom ersten Objekt empfangen. Anhand von Messwerten der empfangenen Impulse aller Messkanäle wird dann die relative Lage des ersten Objekts zum zweiten Objekt bestimmt. Mittels eines derartigen mehrkanaligen Messverfahrens kann in besonders einfacher Art und Weise die Ausrichtung oder Orientierung eines ersten Objekts, z. B. eines Fahrzeugs, zu einem anderen Objekt, z. B. einem Hindernis oder einem vorausfahrenden Fahrzeug, bestimmt werden. Durch das mehrkanalige Messverfahren und der daraus resultierenden Richtungsinformation in Form der Winkelbestimmung anhand der Messwerte mindestens zweier separat auswertbarer Messkanäle ist ein weitgehend genaues Verfahren zur Auswertung der Objektausrichtung und eine einfache Plausibilitätsprüfung dieser ermöglicht. Als Impuls wird beispielsweise eine zeitlich begrenzte Welle, z. B. ein Radarimpuls im Mikrowellen-, Ultraschallwellen- oder Infrarotwellenbereich, verwendet. Zusätzlich kann der jeweilige Impuls eines Messkanals sich vom Impuls des oder der anderen Messkanäle beispielsweise durch eine unterschiedliche Frequenz oder unterschiedliche Polarisation oder Modulation unterscheiden.

Zudem werden durch Zuordnung von Erfassungsbereichen für einen dem jeweiligen Messkanal zugehörigen Sensor die Messkanäle voneinander getrennt. Dabei weist jeder Messkanal eine Vorzugsrichtung mit einem zugehörigen Erfassungsbereich auf.

Zum Rande der Erfassungsbereiche benachbarter Messkanäle kommt es zu einer Überlappung, so dass ein in mehreren Erfassungsbereichen identifiziertes Objekt dem jeweils betreffenden Messkanal zugeordnet wird.

In einer Ausführungsform des mehrkanaligen Messverfahrens werden je Messkanal als Messwerte Amplitudenwerte des über einen vorgegebenen Zeitraum empfangenen Impulses ermittelt. Anhand der Größe der Amplitudenwerte benachbarter Messkanäle kann die Richtung des zweiten Objekts oder eines weiteren im Erfassungs- oder Messbereich des ersten Objekts liegenden weiteren Objekts bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich wird je Messkanal als Messwert die Summe aller Amplitudenwerte des empfangenen Impulses ermittelt. Mit anderen Worten: Das im jeweiligen Messkanal empfangene Impulssignal, insbesondere dessen Abtast- oder Amplitudenwerte werden zu einem Summensignal addiert.

Als eine weitere oder alternative Ausführung wird je Messkanal als Messwert anhand der Amplitudenwerte des empfangenen Impulses ein Maximalwert bestimmt. Des Weiteren wird alternativ oder zusätzlich je Messkanal als Messwert anhand der Amplitudenwerte des empfangenen Impulses ein Mittelwert bestimmt. Auf diese Weise werden alle von dem zweiten Objekt reflektierten Messwerte zu einem einzigen Wert zusammengefasst.

Für die Bestimmung der Orientierung mehrerer Objekte zueinander ausgehend vom ersten Objekt, insbesondere zur Bestimmung der relativen Lage des ersten Objekts zum zweiten Objekt, werden die Messwerte derjenigen Impulse mehrerer Messkanäle ermittelt und berücksichtigt, die näherungsweise synchron, d. h. in etwa zum gleichen Zeitpunkt oder in Zeitabständen von wenigen Millisekunden, z. B. bei sich langsam bewegenden Objekten, vom ersten Objekt ausgesendet worden sind. Durch die synchrone Aussendung der Impulse von ausgewählten oder allen Messkanälen ist sichergestellt, dass die empfangenen Impulse und die daraus resultierende Richtungsinformation hinreichend genau und sicher ist.

Zur Ermittlung der kleinsten Objektentfernung aller Messkanäle wird anhand der Messwerte mehrerer Messkanäle ein Minimalwert, d. h. der kleinste Messwert aller Messkanäle oder ausgewählter Messkanäle, z. B. durch Vergleich, bestimmt. Der den kleinsten Messwert aufweisende Messkanal gibt dabei die kleinste Objektentfernung an. Auf diese Weise ist ein Abstandsvektor des ersten Objekts zum zweiten Objekt bestimmt. Zur Abwahl von einzelnen der Minimalwertbestimmung zugrunde liegenden Messkanälen, z. B. von Messkanälen, deren Messwerte kein Objekt oder ein weit entferntes Objekt detektieren, werden diejenigen Messkanäle beispielsweise deaktiviert oder nicht mehr berücksichtigt, deren Messwerte um einen vorgegebenen Wert, insbesondere Abstandswert, größer als der Minimalwert sind. Mit anderen Worten: Es werden diejenigen Messkanäle abgewählt, deren gemessene Objektentfernung einen maximalen Abstand zur kleinsten Objektentfernung eines anderen Messkanals übersteigt. Anhand der Messwerte der verbleibenden Messkanäle wird beispielsweise mittels Schwerpunktbildung der Amplitudenwerte dieser Messkanäle die Orientierung oder relative Lage des zweiten Objektes, z. B. eines Hindernisses, zum ersten Objekt bestimmt. Alternativ oder zusätzlich werden anhand der Messwerte der empfangenen Impulse diejenigen Messkanäle berücksichtigt, deren Messwerte den größten Amplitudenwert und/oder den nächst kleineren Amplitudenwert aufweisen.

Auch der Fall, dass im Erfassungs- oder Messbereich um das erste Objekt mehrere weitere Objekte detektiert werden, ist mittels des mehrkanaligen Messverfahrens bestimmbar. Hierzu werden beispielsweise die Messwerte mehrerer Messkanäle dahingehend überprüft, ob im mittleren Messkanal der kleinste Messwert, z. B. der kleinste Amplitudenwert, auftritt. In diesem Fall, wird keine Bestimmung der relativen Lage ausgeführt.

Zusätzlich können bei den oben beschriebenen möglichen mehrkanaligen Messverfahren die Messwerte des jeweiligen Messkanals um einen Korrekturfaktor, z. B. zur Korrektur von Streulicht im Erfassungsbereich, korrigiert werden. Der Korrekturfaktor berücksichtigt dabei die charakteristische Empfindlichkeit des jeweiligen Messkanals und des zugehörigen Sensors. Als Erweiterung ist auch eine Filterung der bestimmten Orientierung oder relativen Lage mit einem adaptiven Beobachter zur Schätzung der Richtungsinformation möglich. Hierdurch können beispielsweise mittels Trajektorie der Messwerte der empfangenen Impulse weitere Parameter, wie z. B. Entfernung, Geschwindigkeit, Winkel und/oder Winkelgeschwindigkeit des zweiten Objekts zum ersten Objekt, bestimmt werden.

Die Bestimmung derartiger Parameter dient beispielsweise der Erkennung von am ersten Objekt, z. B. einem Fahrzeug, vorbeifahrenden zweiten Objekten, insbesondere zur frühzeitigen Detektion einer möglichen Kollisionsgefahr und zur Vermeidung einer diesen. Hierzu kann des Weiteren anhand der Änderung der Messwerte und der daraus resultierenden Änderung der Winkelgeschwindigkeit ein seitliches Verschwinden des zweiten Objekts oder weiterer Objekte aus dem Erfassungs- und Messbereich des ersten Objekts überwacht werden. Nachteilig bei einem derartigen adaptiven Systems (auch Beobachteransatz genannt) ist der nichtlineare Verlauf des Winkels und der Winkelgeschwindigkeit, z. B. in Abhängigkeit von der Entfernung. Um dies zu umgehen, wird eine zweidimensionale Zustandsdarstellung der Objekttrajektorie in Abhängigkeit von den Entfernungs- und Winkelgrößen ausgeführt. Dies führt aber zu einer höheren Rechenleistung. Je nach Funktion und Grad der Genauigkeit der Richtungsinformation wird die zweidimensionale Zustandsdarstellung aktiviert oder deaktiviert.

Des Weiteren kann über entsprechende Korrekturfaktoren eine Schleuderbewegung und eine rasche Richtungsänderung des eigenen Fahrzeugs (= erstes Objekt) bei der Bestimmung der relativen Lage des zweiten Objekts zum ersten Objekt berücksich tigt werden. Hierzu wird ein weiteres adaptives System, z. B. ein Beobachter mit fahrzeugbezogenen Eingangsgrößen, z. B. über die Fahrdynamik, verwendet. Für eine verschiedene Mess- und Erfassungsbereiche abdeckende Überwachung des ersten Objekts, z. B. von 90°, 180° oder 360°, werden mehrere Messkanäle, die jeweils einen Sensor umfassen, verwendet. Zur Bestimmung der relativen Lage anhand von Messwerten mehrerer Messkanäle werden einem vorgegebenen Sensor eines ausgewählten Messkanals die Messwerte der anderen Messkanäle zugeführt. Alternativ oder zusätzlich werden die Messwerte aller Messkanäle einer Zentraleinheit zugeführt. Je nach Art und Aufbau der Vorrichtung wird die Berechnung der relativen Lage im vorgegebenen Sensor und/oder in der Zentraleinheit ausgeführt.

Die Vorrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung eines ersten Objektes zu einem zweiten Objekt umfasst mindestens zwei Messkanäle am ersten Objekt, wobei jeder Messkanal einen Sensor zum Aussenden eines zugehörigen Impulses und zum Empfang des am zweiten Objekt reflektierten Impulses aufweist, wobei anhand von Messwerten der empfangenen Impulse aller Messkanäle die relative Lage des ersten Objekts zum zweiten Objekt bestimmt wird. Als Sensor wird beispielsweise ein Impulsgeber mit integriertem Impulsdetektor, ein Laserscanner oder ein anderer optischer Sende-/Empfangs-Sensor verwendet. Der Laserscanner arbeitet zum Beispiel bei einer Scanfrequenz von 10 Hz und einer Pulsfrequenz von ca. 15 kHz. Je nach Anwendung des jeweiligen optischen Sensors kann dieser eine Reichweite von 0 m bis 250 m, insbesondere von 0 m bis 40 m oder von 0 m bis 25 m aufweisen. Die Sensoren sind für eine teilweise oder vollständige Rundumüberwachung des ersten Objekts, z. B. eines Fahrzeugs, verteilt angeordnet. Bevorzugt sind die Sensoren nahe zueinander angeordnet und bilden eine Baueinheit. Der jeweilige Sensor weist einen Messpunkt mit mehreren Erfassungsbereichen mit einem Erfassungswinkel von mindestens 2° bis 50°, vorzugsweise von 5°, 15° oder 40°, auf. Dabei ist für einen Fernbereich mit einer Abdeckung von bis zu 30 m vorzugsweise ein Erfassungsbereich von 5° vorgesehen. Für eine möglichst gute Abdeckung im Nahbereich bis zu 10 m weist der betreffende Sensor einen Erfassungsbereich mit einem Erfassungswinkel von 15° auf.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mittels eines mehrkanaligen Messverfahrens anhand einer einfachen Amplitudenauswertung der Messwerte aller Messkanäle eine einfache und sichere Bestimmung der Ausrichtung eines ersten Objekts zu einem zweiten Objekt ermöglicht ist. Insbesondere ist eine einfache kontinuierliche und ggf. vollständige Überwachung des Umgebungsreiches des ersten Objekts möglich. Zudem eignen sich die Vorrichtung und das Verfahren zur Pre-Crash-Erkennung, zur Verwendung in einem aktiven Sicherheitssystem eines Fahrzeugs, insbesondere zur Beeinflussung der Fahrdynamik des Fahrzeugs. Auch kann das Verfahren zur optimierten reversiblen und/oder nicht-reversiblen Auslösung von Rückhaltemitteln oder zur Korrektur von Sitzpositionen oder Schließen von Fenstern verwendet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1, 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung eines ersten Objekts zu einem zweiten Objekt, und
3 eine schematische Darstellung mit im Erfassungsbereich des ersten Objekts detektierten mehreren weiteren Objekten.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein erstes Objekt 1, z. B. ein Fahrzeug, welches steht oder sich in Richtung R bewegt, und ein im Mess- oder Erfassungsbereich EB detektierbares zweites Objekt 2, z. B. ein Hindernis, eine Person oder ein anderes Fahrzeug. Zur Bestimmung der relativen Lage L des zweiten Objekts 2 zum ersten Objekt 1 umfasst das erste Objekt 1 eine Vorrichtung 4, welche mehrere Messkanäle 6a bis 6c, denen jeweils ein Sensor 8a bis 8c zugeordnet ist, aufweist. Je nach Art und Aufbau sowie Funktion der Vorrichtung 4, z. B. als Abbiegesensor, Spurwechselsensor, Sensor zum Fußgängerschutz oder Sensor zur automatischen Notbremsung, wird die Vorrichtung 4 am ersten Objekt 1 an der Vorder-, Rückseite und/oder an den Längsseiten angeordnet. Bevorzugt ist die Vorrichtung 4 als eine Baueinheit mit mehreren Sensoren 8a bis 8c ausgeführt. Dabei sind die Sensoren 8a bis 8c möglichst nah zueinander angeordnet. Alternativ können mehrere Vorrichtungen 4 mit mehreren Sensoren 8a bis 8c am ersten Objekt 1 verteilt angeordnet sein. Auch kann das zweite Objekt 2, z. B. ein weiteres Fahrzeug, mit einer Vorrichtung 4 mit mehreren Sensoren 8a bis 8c ausgestattet sein.
Je nach Ausbildung und Art und Aufbau der Vorrichtung 4 weist der jeweilige Sensor 8a bis 8c einen zugehörigen Messkanal 10a bis 10c mit einem zugehörigen Erfassungswinkel α_a bis α_c von mindestens 2° bis 50°, vorzugsweise von 5°, 15° und/oder 40°, auf. Die Erfassungswinkel α_a bis α_c können je nach Ausführungsform variieren und größere oder kleinere Winkel oder eine beliebige Kombination von unterschiedlichen Winkeln aufweisen. Im Ausführungsbeispiel weisen die beiden äußeren Sensoren 8a und 8c jeweils einen Erfassungswinkel α_a bzw. α_c von ca. 60° und der mittlere Sensor α_b einen Winkel von ca. 20° auf. Für eine Überwachung eines Fernbereichs von bis zu 30 m weist der jeweilige Sensor 8a bis 8c vorzugsweise einen zugehörigen Erfassungswinkel α_a bis α_c von 5° und für die Überwachung eines Nahbereichs von bis zu 10 m einen zugehörigen Erfassungswinkel α_a bis α_c von 15° auf.
Zur Bestimmung der relativen Lage L des zweiten Objekts 2 zum ersten Objekt 1 wird mittels der Sensoren 8a bis 8c in den Messkanälen 10a bis 10c jeweils ein Impuls Ia bis Ic ausge strahlt, der vom Objekt 2 reflektiert und vom jeweiligen Sensor 8a bis 8c empfangen und in elektrische Messwerte umgesetzt wird. Der jeweilige Sensor 8a bis 8c ist hierzu beispielsweise als eine Sende-Empfangs-Einheit, insbesondere als eine optische Sende-Empfangs-Einheit, z. B. als ein Laserscanner, einen Impulsgeber mit integriertem Impulsdetektor ausgeführt.
Das Verfahren zur Bestimmung der Ausrichtung des ersten Objekts 1 zum zweiten Objekt 2 wird nachfolgend anhand der 2 näher beschrieben. Dabei wird die relative Lage L in einfacher Form anhand von Messwerten der empfangenen Impulse Ia bis Ic aller Messkanäle 10a bis 10c bestimmt. Für eine hinreichend genaue Bestimmung der relativen Lage L des ersten Objekts 1 zum zweiten Objekt 2 werden insbesondere die Messwerte derjenigen Impulse Ia bis Ic bestimmt, die auf die Messkanäle 10a bis 10c bezogen synchron vom ersten Objekt 1 ausgesendet worden sind.
Als Messwerte werden beispielsweise Amplitudenwerte des über einen vorgegebenen Zeitraum empfangenen Impulses Ia bis Ic ermittelt. Unter Amplitudenwert eines Impulses Ia bis Ic wird hierbei der Abtastwert verstanden.
Alternativ oder zusätzlich kann als Messwert die Summe aller Amplitudenwerte eines empfangenen Impulses Ia, Ib oder Ic oder ein aus den Amplitudenwerten eines empfangenen Impulses Ia, Ib oder Ic gebildeten Mittelwerts bestimmt werden. Mit anderen Worten: Es wird je Messkanal 10a bis 10c ein Summenwert oder ein Mittelwert aus allen Amplitudenwerten gebildet. Der Summenwert wird durch Addieren aller innerhalb eines Abtastintervalls erfassten Abtastwerte der periodisch ausgesendeten Impulsfolge verstanden und führt zu einer Überhöhung der Messwerte des empfangenen Impulses Ia, Ib oder Ic und somit zu einer Steigerung der Empfindlichkeit und der Messgenauigkeit der Vorrichtung 4. Auch kann als Messwert anhand der Amplitudenwerte eines empfangenen Impulses Ia, Ib oder Ic, beispielsweise durch Vergleich aller innerhalb eines Abtastintervalls bestimmten Amplitudenwerte, ein Maximalwert bestimmt werden.
Je nach Art und Aufbau der Vorrichtung 4 ist einer der Sensoren 8a bis 8c und/oder eine Zentraleinheit 12, z. B. bei einem als Fahrzeug ausgebildeten ersten Objekt 1, ein Steuergerät zur Bestimmung von Informationen, wie Detektion des im Erfassungsbereich EB vorhandenen Objekts 2, Ermittlung der Bewegungsrichtung des zweiten Objekts 2, Ermittlung der relativen Lage L des zweiten Objekts 2 zum ersten Objekt 1, Klassifikation des zweiten Objekts 2 oder Prädiktion einer möglichen Kollisionssituation anhand der Messwerte der empfangenen Impulse Ia bis Ic aller Messkanäle 10a bis 10c vorgesehen. Hierzu werden die Messwerte dem betreffenden Sensor 8a bis 8c bzw. der Zentraleinheit 12 zugeführt.
Als eine Information wird je Messkanal 10a bis 10c die Entfernung oder der Abstand a des ersten Objekts 1 vom zweiten Objekt 2 anhand der Änderung des Messwertes, insbesondere der Amplitudenwerte des jeweils empfangenen Impulses Ia bis Ic, und/oder anhand der Laufzeit des jeweiligen Impulses Ia bis Ic bestimmt. Für eine Messkanal 10a bis 10c übergreifende Auswertung der Messwerte wird bei einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens, beispielsweise durch Vergleich der Messwerte mehrerer Messkanäle 10a bis 10c, ein Minimalwert bestimmt. Anhand des Minimalwerts wird der kleinste detektierbare Abstand a des ersten Objekts 1 zum zweiten Objekt 2 identifiziert.
Für eine einfache und schnelle Auswertung sowie Analyse der empfangenen Impulse Ia bis Ic werden diejenigen Messkanäle 10a bis 10c deaktiviert, deren Messwerte um einen vorgegebenen Wert, insbesondere Abstandswert größer als der Minimalwert sind. Somit werden nur noch jene Messkanäle 10a bis 10c berücksichtigt, die ein zweites Objekt 2 in einem kritischen Abstand a detektieren. In 2 ist der Messkanal 10a deak tiviert. Eine Auswertung der Messwerte erfolgt nur noch für die Messkanäle 10b und 10c.
Alternativ oder zusätzlich können bei der Analyse der empfangenen Impulse Ia bis Ic nur diejenigen Messkanäle 10a bis 10c berücksichtigt werden, deren Messwerte den größten und den nächst kleineren Amplitudenwert aufweisen. Hierdurch können eventuelle Messfehler oder durch ein an einem weiter entfernten Objekt reflektierter Impuls von der Analyse ausgenommen werden. Des Weiteren können hierzu die Messwerte des jeweiligen Messkanals 10a bis 10c um einen Korrekturfaktor korrigiert werden, z. B. um den Signalanteil eines eventuellen Streulichts oder von schlechten Umgebungsbedingungen, wie Regen oder Schnee, welche den Erfassungsbereich EB beeinträchtigen, verursachte Störsignale zu reduzieren oder gar zu löschen.
Zur Bestimmung der relativen Lage L werden die anhand der Messwerte ermittelten Abstände a des jeweiligen Impulses Ib und Ic bestimmt. Je nach Art der Vorrichtung 4 weisen die benachbarten Sensoren 8b und 8c der aktivierten Messkanäle 10b bzw. 10c zueinander eine Winkelauflösung, z. B. von 5° zur Überwachung eines Fernbereichs und/oder von 15° zur Überwachung eines Nahbereichs, auf. Dabei wird anhand der bekannten Abstrahlwinkel β_b und β_c der Sensoren 8b bzw. 8c und der ermittelten Abstände a die relative Lage L des ersten Objekts 1 zum zweiten Objekt 2 bestimmt.
Je nach Art und Umfang der Auswertung der Messwerte kann darüber hinaus in einfacher Art und Weise auch ein Richtungsvektor für das zweite Objekt 2 anhand eines Richtungswinkels δ bestimmt werden, anhand dessen beispielsweise die Fahrtrichtung des zweiten Objekts 2 ermittelt werden kann. Somit lässt sich anhand der Bestimmung der Abstände a und der Abstrahlwinkel β_b und β_c die relative Lage L und anhand des Richtungsvektors die Bewegung des zweiten Objektes 2 weitgehend vollständig beschreiben.
3 zeigt eine weitere Darstellung zur Durchführung des mehrkanaligen Messverfahrens, bei welchem im Erfassungsbereich EB der Vorrichtung 4 mehrere Objekte 2 detektiert werden. Die Bestimmung der jeweiligen relativen Lage L des ersten Objekts 1 zu dem betreffenden zweiten Objekt 2 erfolgt wie oben beschrieben. Das beschriebene mehrkanalige Messverfahren und die zugehörige Vorrichtung 4 werden bevorzugt als Überwachungssystem in einem Fahrzeug zur frühzeitigen Erkennung einer möglichen Kollisionsgefahr eingesetzt. In diesem Anwendungsfall ist das erste Objekt 1 ein Fahrzeug, die zweiten Objekte 2 können ein Hindernis, eine Person und/oder ein anderes Fahrzeug sein. Sollen Bewegungen rund um das erste Objekt 1 erfasst werden, so sind mehrere Vorrichtungen 4 rund um das erste Objekt 1 angeordnet. In der Kombination aller Vorrichtungen 4 mit der Vielzahl der Sensoren 8a bis 8c und den zugehörigen Messkanälen 10a bis 10c kann dann beispielsweise eine Bewegung eines das erste Objekt 1 passierenden zweiten Objekts bestimmt und überwacht werden.

1: erstes Objekt
2: zweites Objekt
4: Vorrichtung
6a–6c: Messkanäle
8a–8c: Sensor
10a–10c: separat auswertbare Messkanäle
12: Zentraleinheit
a: kritische Abstand
EB: Mess- oder Erfassungsbereich
Ia–Ib: Impulse
L: relative Lage
R: Richtung
α_a bis α_c: Erfassungswinkel
β_b, β_c: Abstrahlwinkel
δ: Richtungswinkel
χ: Neigungswinkel

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Ausrichtung eines ersten Objektes (1) zu einem zweiten Objekt (2), bei dem vom ersten Objekt (1) in mindestens zwei Messkanälen (6a, 6b, 6c) Impulse (Ia, Ib, Ic) ausgesendet, am zweiten Objekt (2) reflektiert und vom ersten Objekt (1) empfangen werden, wobei anhand von Messwerten der empfangenen Impulse (Ia, Ib, Ic) aller Messkanäle (6a, 6b, 6c) die relative Lage (L) des ersten Objekts (1) zum zweiten Objekt (2) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem je Messkanal (6a, 6b, 6c) als Messwerte Amplitudenwerte des über einen vorgegebenen Zeitraum empfangenen Impulses (Ia, Ib, Ic) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem je Messkanal (6a, 6b, 6c) als Messwert die Summe aller Amplitudenwerte des empfangenen Impulses (Ia, Ib, Ic) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem je Messkanal (6a, 6b, 6c) als Messwert anhand der Amplitudenwerte des empfangenen Impulses (Ia, Ib, Ic) ein Maximalwert bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem je Messkanal (6a, 6b, 6c) als Messwert anhand der Amplitudenwerte des empfangenen Impulses (Ia, Ib, Ic) ein Mittelwert bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem je Messkanal (6a, 6b, 6c) die Entfernung des ersten Objekts (1) vom zweiten Objekt (2) anhand der Änderung des Messwertes, insbesondere der Amplitudenwerte des empfangenen Impulses (Ia, Ib, Ic), und/oder anhand der Laufzeit des Impulses (Ia, Ib, Ic) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die relative Lage (L) des ersten Objekts (1) zum zweiten Objekt (2) anhand der Messwerte derjenigen Impulse (Ia, Ib, Ic), die Messkanal (6a, 6b, 6c) bezogen synchron vom ersten Objekt (1) ausgesendet worden sind, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem anhand der Messwerte mehrerer Messkanäle (6a, 6b, 6c) ein Minimalwert bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem anhand der Messwerte mehrerer Messkanäle (6a, 6b, 6c) diejenigen Messkanäle (6a, 6b, 6c) deaktiviert werden, deren Messwerte um einen vorgegebenen Abstandswert größer als der Minimalwert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem anhand der Messwerte diejenigen Messkanäle (6a, 6b, 6c) berücksichtigt werden, deren Messwerte den größten Amplitudenwert und den nächst kleineren Amplitudenwert aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Messwerte des jeweiligen Messkanals (6a, 6b, 6c) um einen Korrekturfaktor korrigiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem je Messkanal (6a, 6b, 6c) ein Sensor (8a, 8b, 8c) verwendet wird und Messwerte der anderen Messkanäle (6a, 6b, 6c) einem vorgegebenen Sensor (8a, 8b, 8c) zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Berechnung der relativen Lage (L) im vorgegebenen Sensor (8a, 8b, 8c) und/oder in einer Zentraleinheit (12) ausgeführt wird. 14: Vorrichtung (4) zur Bestimmung der Ausrichtung eines ersten Objektes (1) zu einem zweiten Objekt (2), bei dem mindestens zwei Messkanäle (6a, 6b, 6c) am ersten Objekt (1) vorgesehen sind, wobei jeder Messkanal (6a, 6b, 6c) einen Sensor (8a, 8b, 8c) zum Aussenden eines zugehörigen Impulses (Ia, Ib, Ic) und zum Empfang des am zweiten Objekt (2) reflektierten Impulses (Ia, Ib, Ic) umfasst, wobei anhand von Messwerten der empfangenen Impulse (Ia, Ib, Ic) aller Messkanäle (6a, 6b, 6c) die relative Lage (L) des ersten Objekts (1) zum zweiten Objekt (2) bestimmt wird.
Vorrichtung (4) nach Anspruch 14, wobei die Sensoren (8a, 8b, 8c) möglichst nah zueinander am ersten Objekt (1) angeordnet sind und eine Baueinheit bilden.
Vorrichtung (4) nach Anspruch 14 oder 15, wobei der jeweilige Sensor (8a, 8b, 8c) einen Messpunkt mit verschiedenen Erfassungsbereichen (EB) mit einem Erfassungswinkel (α_a bis α_c) von mindestens 2° bis 50°, vorzugsweise von 5° oder 15°, aufweist.
Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die relative Lage (L) in einem der Sensoren (8a, 8b, 8c) und/oder in einer Zentraleinheit (12) bestimmt wird.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Pre-Crash-Erkennung.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für ein aktives Sicherheitssystem, insbesondere in einem Fahrzeug zur Beeinflussung der Fahrdynamik des Fahrzeugs.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur optimierten reversiblen und/oder nicht-reversiblen Auslösung eines oder mehrerer Rückhaltemittel.