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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der am 5. Oktober 2006 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr.
2006-274414 , auf der Offenbarung hiermit vollinhaltlich
Bezug genommen wird.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Radarvorrichtungen, die dazu ausgelegt
sind, erste Funksignale über
einen vorbestimmten winkelförmigen
Abtastbereich um ein Fahrzeug herum auszusenden und zweite Funksignale,
die durch eine Reflexion von einigen der ersten Funksignalen von
einem Objekt erzeugt werden, zu empfangen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
US 7,158,217 B2 ,
welche der nicht geprüften
JP 2004-177350 entspricht,
offenbart eine herkömmliche
Radarvorrichtung, die dazu ausgelegt, Laserstrahlen in einen Bereich
vor einem Fahrzeug, in dem sie im Voraus installiert wurde, auszusenden.
Die Radarvorrichtung ist ferner dazu ausgelegt, von einem vor dem Fahrzeug
befindlichen Objekt reflektierte Strahlen zu empfangen und den Standort
des Objekts auf der Grundlage der empfangenen Strahlen zu erfassen.
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Solch
eine Radarvorrichtung wird gewöhnlich
für Alarmsysteme
und Geschwindigkeitsregelungssysteme verwendet, die in einem Fahrzeug
installiert sind. Die Alarmsysteme sind dazu ausgelegt, einen Abstand zwischen
dem Fahrzeug und einem anderen sich vor dem Fahrzeug befindlichen
Fahrzeug auf der Grundlage des von der Radarvorrichtung erfassten
Standorts des anderen Fahrzeugs zu erfassen und einen Alarm auszugeben,
wenn der erfasste Abstand unter einem vorbestimmten Schwellenwertabstand
liegt. Die Geschwindigkeitsregelungssysteme sind dazu aus gelegt,
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs derart zu regeln, dass ein gewünschter
Abstand aufrechterhalten wird, während
das Fahrzeug dem Verkehr folgt.
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Insbesondere
verwendet eine in der US-Patentveröffentlichung offenbarte Radarvorrichtung,
die in einem Fahrzeug installiert ist, einen drehbar angetriebenen
Polygonspiegel, um die Richtung eines von einer Laserdiode abgestrahlten
Laserstrahls zu ändern,
um so eine Mehrzahl von Laserstrahlen über einen winkelförmigen Abtastbereich
abzustrahlen. Der winkelförmige
Abtastbereich wird im Voraus in der Breite und in der Höhe des Fahrzeugs
festgelegt.
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Wenn
eine Anzahl reflektierter Lichtstrahlen, die auf einer entsprechenden
Anzahl der ausgesendeten Laserstrahlen basieren, von einem sich
im winkelförmigen
Abtastbereich befindlichen Objekt zur Radarvorrichtung übertragen
werden, wird die Anzahl reflektierter Lichtstrahlen anschließend über eine
Lichtempfangslinse der Radarvorrichtung empfangen, um von einem
Photodetektor der Radarvorrichtung erfasst zu werden. Der Photodetektor
wandelt die Intensität
jedes einzelnen erfassten Lichtstrahls in ein Spannungssignal, das
einen der Intensität
von diesem entsprechenden Pegel aufweist.
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Einige
der Spannungssignale, die einigen der benachbart zueinander ausgesendeten
Laserstrahlen entsprechen, werden derart integriert, dass ein verstärktes Spannungssignal,
das auf entsprechenden einigen der vom Objekt reflektierten Lichtstrahlen
basiert, erhalten wird. Hierdurch kann die Empfindlichkeit zur Erfassung
des Objekts verbessert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Wenn
die Objekterfassungsempfindlichkeit solch einer Radarvorrichtung
weiter verbessert werden soll, muss die Anzahl der zu integrierenden
Spannungssignale erhöht
werden, um dadurch das S/N-(Signal-zu-Rausch)-Verhältnis der
Radarvorrichtung zu verbessern. Zur Erhöhung der Anzahl der zu akkumulierenden
Spannungssignale wird der winkelförmige Abtastbereich begrenzt,
um schmaler zu werden.
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Bei
einer vorbestimmten Anzahl der Spannungssignale, die der der benachbart
zueinander über
den winkelförmigen
Abtastbereich ausgesendeten Laserstrahlen entspricht, nimmt das
Verhältnis
von einigen der Spannungssignale, die einigen der vom Objekt reflektierten
Lichtstrahlen entsprechen, zur vorbestimmten Anzahl der Spannungssignale
zu, wenn der winkelförmige
Abtastbereich schmaler wird. Hierdurch kann das S/N-Verhältnis der
Radarvorrichtung verbessert werden.
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Wenn
jedoch, wie bei dem in der US-Patentveröffentlichung offenbarten Radarsystem,
ein Polygonspiegel mit einer sechseckigen zylindrischen Form mit
sechs reflektierenden Oberflächen
(Spiegeln) zur Änderung
der Richtung eines von einer Laserdiode über einen winkelförmigen Abtastbereich
abgestrahlten Laserstrahls verwendet wird, ist der winkelförmige Abtastbereich
in Abhängigkeit
des Aufbaus des Polygonspiegels vorbestimmt. Folglich wird es schwierig,
den winkelförmigen
Abtastbereich schmaler auszulegen, was dazu führt, dass die Empfindlichkeit
der Radarvorrichtung nur begrenzt verbessert werden kann.
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Es
ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Radarvorrichtungen
bereitzustellen, die dazu ausgelegt sind, die Objekterfassungsempfindlichkeit
weiter zu verbessern.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Radarvorrichtung
bereitgestellt, die in einem Fahrzeug installiert ist, um Ziele
um das Fahrzeug herum zu erfassen. Die Radarvorrichtung weist auf:
einen Sender, der intermittierend eine Mehrzahl von Funksignalen
aussendet; eine Abtasteinrichtung, die derart angeordnet ist, dass
jedes der Mehrzahl von Funksignalen einzeln in die Abtasteinrichtung
eintritt. Die Abtasteinrichtung ist bezüglich des Senders schwenkbar,
um eine Richtung von jedem der Mehrzahl von in die Abtasteinrichtung
eingetretenen Funksignalen zu ändern,
um so einen winkelförmigen
Abtastbereich mit jedem der Mehrzahl von Funksignalen abzutasten,
wobei sich der winkelförmige
Abtastbereich um das Fahrzeug herum befindet. Die Radarvorrichtung
weist einen Empfänger
auf, der eine Mehrzahl von reflektierten Signalen empfängt, um
die Intensitäten
der Mehrzahl empfangener reflektierter Signale zu erfassen. Wenigstens einige
der Mehrzahl von reflektierten Signalen werden auf der Grundlage
einer Reflexion von wenigstens einigen der Mehrzahl von Funksignalen
von dem Ziel erzeugt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Weitere
Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der nachfolgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme
auf die beigefügte
Zeichnung gemacht wurde, näher
ersichtlich sein. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Beispiels des Gesamtaufbaus eines
Geschwindigkeitsregelungssystems mit einer Radarvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2A eine
Draufsicht eines Abtasters von der Frontseite eines Fahrzeugs aus
betrachtet;
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2B eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in der 2A;
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3A eine
Draufsicht des Abtasters von der Frontseite des Fahrzeugs aus gesehen;
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3B eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in der 3A;
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4 ein
schematisches Blockdiagramm von Funktionsmodulen eines in der 1 gezeigten
Controllers;
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5A eine
schematische Ansicht einer Datentabelle, die in einer in der 1 gezeigten
Speichereinheit gespeichert ist;
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5B eine
weitere Datentabelle, die in der in der 1 gezeigten
Speichereinheit gespeichert ist;
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6 ein
schematisches Diagramm mit diskreten Azimutsignalen, die von einem
in der 4 gezeigten Treibersteuermodul auszugeben sind;
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7 schematische
Diagramme mit Änderungen
eines ersten bis N-ten Azimutspannungssignals über die Zeit gemäß der Ausführungsform;
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8 eine
schematische Ansicht des ersten bis N-ten Azimutspannungssignals,
die von einem anderen sich vor dem Fahrzeug befindlichen Fahrzeug
reflektiert werden, gemäß der Ausführungsform;
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9A eine
schematische Ansicht, die gemäß der Ausführungsform
aufzeigt, wie Lichtintensitätsdaten über N- mal
N-Elemente auf der Grundlage des ersten bis N-ten Azimutspannungssignals,
die von einem anderen sich vor dem Fahrzeug befindlichen Fahrzeug
reflektiert werden, zu integrieren sind;
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9B ein
schematisches Diagramm eines integrierten Signals entsprechend integrierten
Daten, die durch eine Integration des ersten bis N-ten Elements
der Lichtintensitätsdaten
mit Hilfe eines in 4 gezeigten Integriermoduls
erhalten werden;
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10 schematische
Diagramme mit Änderungen
eines Laserstrahls und des integrierten Signals über die Zeit gemäß der Ausführungsform;
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11 eine
schematische Ansicht eines Beispiels des Aufbaus eines Scanners
gemäß einer
Ausgestaltung der Ausführungsform;
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12 eine
schematische Ansicht einer Datentabelle, die in der in der 1 gezeigten
Speichereinheit gespeichert ist; und
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13 eine
schematische Ansicht, die aufzeigt, wie die Breite einer Fahrspur
gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Ausführungsform
erhalten wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Nachstehend
wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben. In der Zeichnung sind gleiche Komponenten mit gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt
ein Beispiel für
den Aufbau eines in einem Fahrzeug V installierten Geschwindigkeitsregelungssystems 1.
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Das
Geschwindigkeitsregelungssystem 1 weist insbesondere eine
Radarvorrichtung 3 und einen Controller 5 auf,
die elektrisch mit dem Geschwindigkeitsregelungssystem 1 verbunden
sind. Die Radarvorrichtung 3 ist dazu ausgelegt, ein Ziel,
wie beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug, vor dem Fahrzeug
V zu erfassen und ein das erfasste Ziel anzeigendes elektrisches
Signal an den Controller 5 zu senden.
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Das
Geschwindigkeitsregelungssystem 1 weist ferner Sensoren 7 auf,
die elektrisch mit dem Controller 5 verbunden und dazu
ausgelegt sind, verschiedene physikalische Größen, die mit Betriebszuständen des Fahrzeugs
verknüpft
und wenigstens zum Ausführen
der Geschwindigkeitsregelung benötigt
werden, zu erfassen.
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Die
Sensoren 7 umfassen beispielsweise einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7a,
einen Lenksensor 7b, Bremssensoren 7c, einen Drosselklappenpositionssensor 7d und
einen Gierratensensor 7e.
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Der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7a dient dazu, die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs V zu erfassen, und der Lenksensor 7b dient
zu, einen Lenkwinkel der gelenkten Räder des Fahrzeugs V zu erfassen. Jeder
der Bremssensoren 7c ist derart in dem Fahrzeug V angeordnet,
dass er den Betriebszustand einer entsprechenden Bremse eines entsprechenden
Rades des Fahrzeugs erfasst. Der Drosselklappenpositionssensor 7d dient
dazu, die Position einer drehbar in einer Ansaugleitung eines Fahrzeugmotors
angeordneten Drosselklappe zu erfassen, und der Gierratensensor 7e dient
dazu, einen Drehwinkel des Fahrzeugs um seine vertikale Achse zu
erfassen.
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Jeder
der Sensoren 7 (7a bis 7e) dient dazu,
elektrische Messsignale, welche die dadurch erfassten Informationsteile
anzeigen, an den Controller 5 zu senden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7a dient
ferner insbesondere dazu, ein die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit
anzeigendes elektrisches Messsignal an die Radarvorrichtung 3 zu
senden.
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Das
Geschwindigkeitsregelungssystem 1 weist ferner Stellglieder 9 auf,
die elektrisch mit dem Controller 5 verbunden sind und
dazu ausgelegt sind, elektrische Ansteuersignale in mechanische
Bewegungen von jeweiligen Zielvorrichtungen zu wandeln, die mit
Betriebszuständen
des Fahrzeugs verknüpft
sind und wenigstens zum Ausführen
der Geschwindigkeitsregelung benötigt
werden.
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Die
Stellglieder 9 umfassen beispielsweise einen Drosselklappenantrieb 9a,
Bremsen 9b und ein Automatikgetriebe 9c.
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Der
Drosselklappenantrieb 9a ist mechanisch mit der Drosselklappe
verbunden und dazu ausgelegt, die Drosselklappe zu drehen, um den
Betrag des die Zylinder des Motors erreichenden Luft-Kraftstoff-Gemisches
zu steuern, um auf diese Weise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs
V zu steuern.
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Jede
der Bremsen 9b ist dazu ausgelegt, die Bewegung eines entsprechenden
Rades durch Reibung zu bremsen, um das Fahrzeug V auf diese Weise
zu verlangsamen oder zu stoppen.
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Das
Automatikgetriebe 9c weist ein Zahnradgetriebe auf. Das
Automatikgetriebe 9c ist dazu ausgelegt, die Leistung des
Motors aufzunehmen und die Übertragung
der Leistung auf eine Antriebswelle des Fahrzeugs V oder die Räder zu steuern,
während
es das Übersetzungsverhältnis des
Zahnradgetriebes ändert.
Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs V kann durch die Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
gesteuert werden.
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Der
Controller 5 ist insbesondere dazu ausgelegt,
die
elektrischen Messsignale von der Radarvorrichtung 3 und
den Sensoren 7 zu empfangen; und
eine Geschwindigkeitsregelung
des Fahrzeugs V auf der Grundlage der empfangenen elektrischen Messsignale
auszuführen,
indem er die Stellglieder 9 ansteuert, um die Fahrzeuggeschwindigkeit
zu steuern, um dadurch ein gewünschtes
Intervall aufrechtzuerhalten, welches dem Verkehr, wie beispielsweise
dem überwachten
Verkehr vor dem Fahrzeug V, folgt.
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Das
Geschwindigkeitsregelungssystem 1 weist ein Navigationssystem 11 und
ein Alarmsystem 13 auf, die elektrisch mit dem Controller 5 und
den Sensoren 7 verbunden sind.
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Das
Navigationssystem 11 ist dazu ausgelegt, Funksignale von
GPS-(globales Positionsbestimmungssystem)-Satelliten zu empfangen.
Das Navigationssystem 11 ist ferner dazu ausgelegt, die
elektrischen Messsignale, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs
V und die Änderungsrate
des Lenkwinkels des Fahrzeugs V beinhalten, die von einigen der
Sensoren 7 gesendet werden, zu empfangen.
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Auf
einem Speichermedium, wie beispielsweise einer DVD oder einer Festplatte,
des Navigationssystems 11 wird im Voraus eine elektronische
Kartendatenbank gespeichert. Die elektronische Kartendatenbank weist
eine Mehrzahl von elektronischen Kartenabbildungen auf, die in vertikaler
Richtung Straßen
und deren Umgebung in beispielsweise einem gewählten Land darstellen.
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Das
Navigationssystem 11 ist insbesondere dazu ausgelegt, die
exakte momentane Fahrzeugposition bei einer Fahrt des Fahrzeugs
V auf der Grundlage der empfangenen elektrischen Signale und der
elektronischen Kartenabbildung zu berechnen.
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Das
Navigationssystem 11 ist dazu ausgelegt, die exakte momentane
Fahrzeugposition zusammen mit der ausgelesenen elektronischen Kartenabbildung,
die mit der exakten Fahrzeugposition verknüpft ist, auf dem Bildschirm
einer Anzeigevorrichtung anzuzeigen.
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Das
Navigationssystem 11 ist ferner dazu ausgelegt, die günstigste
Route von der momentanen Position zu einem von einem Insassen gewählten Zielort
in Über einstimmung
mit Befehlen eines Insassen zu berechnen und dem/den Insassen unter
Verwendung der Anzeigevorrichtung und/oder eines Lautsprechers eine akustische
oder optische Führung
entlang der berechneten günstigsten
Route zum Zielort bereitzustellen. Der Controller 5 ist
dazu ausgelegt, die exakte momentane Fahrzeugposition und den Zielort
bei einer Ausführung der
Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs V zu verwenden.
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Das
Alarmsystem 13 ist dazu ausgelegt, einen Abstand zwischen
dem Fahrzeug V und einem weiteren Fahrzeug vor dem Fahrzeug V auf
der Grundlage des elektrischen Signals zu erfassen, das von der
Radarvorrichtung 3 gesendet wird und den Verkehr vor dem
Fahrzeug V anzeigt. Das Alarmsystem 13 ist dazu ausgelegt,
einen Alarm auszugeben, wenn der erfasste Abstand kürzer als
ein vorbestimmter Schwellenwertabstand ist.
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Nachstehend
wird der Aufbau der Radarvorrichtung 3 unter Bezugnahme
auf die 1, 2A, 2B, 3A und 3B anhand
eines Beispiels beschrieben.
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Die
Radarvorrichtung 3 ist an dem vorderen Ende des Fahrzeugs
V befestigt und weist eine Laserdiode (LD) 15 als Beispiel
für Lichtsendevorrichtungen
(Sender) und einen elektrisch mit der Laserdiode 15 verbundenen
LD-Treiber 17 auf. Die Laserdiode 15 ist dazu
ausgelegt, von dem LD-Treiber 17 angesteuert zu werden,
um einen gepulsten Laserstrahl abzustrahlen.
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Die
Radarvorrichtung 3 weist ferner einen Abtaster 21,
einen Abtaststellgliedtreiber 41, einen Empfänger 51,
einen Verstärker 61,
einen Analog-Digital-(A/D)-Wandler 71 und
einen Controller 81 auf.
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Der
Abtaster 21 weist eine Basis 22, vier Stabfedern 23 als
Beispiel für
Vorspannelemente, eine konvexe Linse 24, eine Linsenhalterung 25,
ein Abtaststellglied 26 und einen Positionsdetektor 28 auf.
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Die
Basis 22 weist beispielsweise eine im Wesentlichen quadratische
plattenähnliche
Form auf. In der Mitte der Basis 22 ist in deren Dickenrichtung
ein im Wesentlichen kreisrundes Durchgangsloch 27 gebildet. Bei
der Ausführungsform
ist die Basis 22 vorzugsweise derart angeordnet, dass das
Durchgangsloch 27 an einem mittleren Abschnitt des vorderen
Endes des Fahrzeugs V angeordnet ist und ein Seitenpaar der Basis 22 im
Wesentlichen parallel zu einer Richtung WD der Breite des Fahrzeugs
V ausgerichtet ist.
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Die
Linsenhalterung 25 weist beispielsweise eine im Wesentlichen
quadratische plattenähnliche
Form auf, die kleiner als die Basis 22 ausgebildet ist.
An dem mittleren Abschnitt der Linsenhalterung 25 ist in
deren Dickenrichtung ein im Wesentlichen zylindrisches Passloch
gebildet. Die Linsenhalterung 25 ist der Basis derart gegenüberliegend
angeordnet, dass das Passloch mit dem Durchgangsloch 27 der
Basis 22 fluchtet.
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Jede
der Stabfedern 23 weist zwei Enden auf. Das eine Ende jeder
Stabfeder 23 ist mit einer Ecke einer Hauptoberfläche 25a der
Linsenhalterung 25 verbunden. Das andere Ende jeder Stabfeder
ist mit einer Ecke einer Hauptoberfläche 22a der Basis 22 verbunden.
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Insbesondere
halten die vier Stabfedern 23 die Basis 22 und
die Linsenhalterung 25 parallel zueinander.
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Die
konvexe Linse 24 weist eine konvexe Austrittsoberfläche 24a und
eine der konvexen Austrittsoberfläche 24a gegenüberliegende
Eintrittsoberfläche 24b auf.
Die konvexe Linse 24 ist derart in das Passloch der Linsenhalterung 25 eingepasst,
dass:
die Eintrittsoberfläche 24b mit
der einen Hauptoberfläche 25a der
Linsenhalterung 25 abschließt und der einen Hauptoberfläche 22a der
Basis 22 gegenüberliegt;
und
eine optische Achse CE der konvexen Linse 24 in
einen Bereich vor dem Fahrzeug V ausgerichtet ist.
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Die
konvexe Austrittsoberfläche 24a der
konvexen Linse 24 weist einen vorbestimmten Krümmungsradius
auf, der im Voraus derart entworfen wird, dass der Verkehr vor dem
Fahrzeug V in geeigneter Weise überwacht
werden kann.
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Die
Laserdiode 15 und die konvexe Linse 24 sind derart über das
Durchgangsloch 26 gegenüberliegend
angeordnet, dass eine optische Achse L des von der Laserdiode 15 abzustrahlenden
Laserstrahls und die optische Achse CE der konvexen Linse 24 mit
der axialen Richtung des Durchgangslochs 27 fluchten, wenn
keine Belastung auf die vier Stabfedern 23 aufgebracht
wird. Durch diese Anordnung kann die Eintrittsoberfläche 24b der
konvexen Linse 24 der Laserdiode 15 über das
Durchgangsloch 27 gegenüberliegen,
so dass der von der Laserdiode 15 abgestrahlte Laserstrahl
in die Eintrittsoberfläche 24b der
konvexen Linse 24 eintreten kann.
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Der
Positionsdetektor 28 weist eine Leuchtdiode (LED) 28a auf,
die fest an einem Abschnitt der einen Hauptoberfläche 25a der
Linsenhalterung 25 befestigt ist. Der Abschnitt der einen
Hauptoberfläche 25a der Linsenhalterung 25,
an welchem die LED 28a fest angebracht ist, ist auf einer
Ebene C angeordnet. Die Ebene C verläuft durch die Mitte der Eintrittsoberfläche 24b der
konvexen Linse 24 und durch ein Paar von Umfangsseiten
der Linsenhalterung 25 und orthogonal zu der einen Hauptoberfläche 25a der
Linsenhalterung 25.
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D.h.,
die Ebene C verläuft
orthogonal zur Breitenrichtung WD des Fahrzeugs V und parallel zu
einer Richtung der Höhe
des Fahrzeugs V.
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Die
LED 28a ist beispielsweise dazu ausgelegt, Licht über eine
vorbestimmte Periode in Richtung der Basis 22 auszusenden.
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Der
Positionsdetektor 28 weist ferner einen optischen Positionsdetektor
(OPS) 28b auf, der derart auf der Ebene C angeordnet ist,
dass sein Lichterfassungsbereich der LED 28a beabstandet
gegenüberliegt.
Der OPS 28b wird durch Halteelemente SM1 fest gehalten,
und die Halteelemente SM1 sind fest an der Basis 22 angebracht.
Folglich wird die Position des OPS 28b bezüglich der
Basis 22 nicht geändert.
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Der
OPS 28b ist dazu ausgelegt, das jede vorbestimmte Periode
von der LED 28a abgestrahlte Licht zu empfangen, um die
momentane Position der optischen Achse CE der konvexen Linse 24 in
der Breitenrichtung WD des Fahrzeugs V als die momentane Position
der konvexen Linse 24 zu erfassen. Der OPS 28b ist ferner
da zu ausgelegt, jede vorbestimmte Periode ein die momentane Position
der konvexen Linse 24 beschreibendes Erfassungssignal auszusenden.
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Der
Abtaster 21 weist eine Spule (Ringspule) 30 auf,
die um die Umfangsseiten der Linsenhalterung 25 gewickelt
ist. Die Spule 30 ist elektrisch mit dem Abtaststellgliedtreiber 41 verbunden
(siehe 1). Der Abtaststellgliedtreiber 41 ist
dazu ausgelegt, einen elektrischen Strom vorbestimmter Stärke und
Richtung in die Spule 30 einzuspeisen.
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Der
Abtaster 21 weist einen Permanentmagneten 31 und
ein Joch 32 auf.
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Das
Joch 32 weist eine im Wesentlichen quadratische Ringform
mit einem Spalt auf. Das Joch 32 weist insbesondere in
erstes und ein zweites Ende 32a und 32b auf, zwischen
denen der Spalt vorgesehen ist.
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Das
Joch 32 ist derart angeordnet, dass sich das erste und
das zweite Ende 32a und 32b über einen Abschnitt 30a der
Spule 30 gegenüberliegen.
Der Abschnitt 30a der Spule 30 erstreckt sich
entlang einer Umfangsseite der Linsenhalterung 25 parallel
zur Ebene C (der Höhenrichtung)
und orthogonal zur Breitenrichtung WD. Das erste Ende 32a des
Jochs 32 ist zwischen dem Abschnitt 30a der Spule 30 und
der Basis 22 angeordnet. Das zweite Ende 32b liegt
dem ersten Ende 32a des Jochs 32 gegenüber, wobei
der Abschnitt 30a der Spule 30 zwischen beiden
Enden 32a, 32b liegt.
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Der
Permanentmagnet 31 ist derart an dem zweiten Ende 32b der
Spule 32 befestigt, dass er dem Abschnitt 30a der
Spule 30 gegenüberliegt.
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Insbesondere
sieht die Anordnung des Permanentmagneten 31 und des einen
Endes 32a des Jochs 32 einen Luftspalt G zwischen
beiden vor und ist der Abschnitt 30a der Spule 30 in
dem Luftspalt G des Jochs 32 angeordnet. In dem Luftspalt
G werden eine Mehrzahl von magnetischen Feldlinien, welche den gewickelten
Draht 30 senkrecht durchlaufen, in einer durch den Pfeil
D1 gezeigten Richtung erzeugt, die senkrecht zur Breitenrichtung
WD verläuft.
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Das
Joch 32 wird durch ein Halteelement SM2 fest gehalten,
und das Halteelement SM2 ist fest an der Basis 22 angebracht.
Folglich wird die Position des Jochs 32 und die des Permanentmagneten 31 bezüglich der
Basis 22 nicht geändert.
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Die
Spule 30, der Permanentmagnet 31 und das Joch 32 bilden
das Abtaststellglied 26.
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Durch
einen vom Abtaststellgliedtreiber 41 in einer durch den
Pfeil D2 gezeigten Richtung in die Spule 30 gespeisten
elektrischen Strom kann nach Flemings Linke-Hand-Regel eine Schubkraft F auf den
Abschnitt 30a der Spule 30 aufgebracht werden.
Insbesondere verläuft
die Schubkraft F nach Flemings Linke-Hand-Regel orthogonal zu sowohl
der Magnetfeldrichtung D1 als auch der Stromrichtung D2. Die Richtung
der Schubkraft F wird in der 2A durch
den Pfeil F beschrieben, welcher der rechten Seite in der Breitenrichtung
WD entspricht.
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Die
auf den Abschnitt 30a der Spule 30 aufzubringende
Schubkraft F bewegt die Spule 30 zusammen mit der Linsenhalterung 25 und
der daran befestigten konvexen Linse 24 in der durch den
Pfeil F beschriebenen Richtung zu dem Joch 32 hin.
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Der
Betrag der Schubkraft F hängt
von der Änderung
des Betrags des in die Spule 30 einzuspeisenden elektrischen
Stroms ab. Folglich kann die konvexe Linse 24 durch eine
Erhöhung
und eine Verringerung des Betrags des in die Spule 30 einzuspeisenden
elektrischen Stroms nahe zu dem Joch 32 hin und von dem
Joch 32 weg schwingen, wie durch die Pfeile D3a und D3b
in der Breitenrichtung WD gezeigt. Das Schwingen der konvexen Linse 24 ändert deren
Position bezüglich
der Laserdiode 15 (des Durchgangslochs 27).
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Wenn
von dem Abtaststellgliedtreiber 41 kein elektrischer Strom
in die Spule 30 gespeist wird, kann die optische Achse
der konvexen Linse 24 durch die jeweiligen auf die Linsenhalterung 25 aufzubringenden Vorspannkräfte der
Stabfedern 23 im Wesentlichen mit der axialen Richtung
des Durchgangslochs 27 fluchten. Bei dieser Anordnung ist
die konvexe Linse 24 derart definiert, dass sie in einer
Standardposition angeordnet ist.
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Insbesondere
wird ein von der Laserdiode 15 abgestrahlter Laserstrahl
dann, wenn die konvexe Linse 24 in der Standardposition
angeordnet ist, in der axialen Richtung des Durchgangslochs 27 übertragen,
um in den mittleren Abschnitt der Eintrittsoberfläche 24b der
konvexen Linse 24 einzutreten. Der über die Eintrittsoberfläche 24b der
konvexen Linse 24 in die konvexe Linse 24 eingetretene
Laserstrahl passiert die konvexe Linse, um von dem mittleren Abschnitt
(Scheitelbereich) der konvexen Ausgangsoberfläche 24a der konvexen Linse 24 in
einer Richtung parallel zur Richtung, in welcher der Laserstrahl
in die konvexe Linse 24 eintritt, ausgegeben zu werden.
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D.h.,
eine optische Achse L des von der Laserdiode 15 abgestrahlten
Laserstrahls fluchtet derart mit der der konvexen Linse 24,
dass ein Abtastwinkel θ,
der durch die optische Achse 11 des Laserstrahls und die optische
Achse CE der konvexen Linse 24 gebildet wird, auf 0 Grad
festgelegt ist.
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Auf
diese Weise wird der Laserstrahl in einen Bereich vor dem Fahrzeug
V abgestrahlt.
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Wenn
sich die konvexe Linse 24 an der Standardposition befindet,
erzeugt ein von dem Abtaststellgliedtreiber 41 in der durch
den Pfeil D2 gezeigten Richtung in die Spule 30 gespeister
elektrischer Strom nach Flemings Linke-Hand-Regel eine auf den Abschnitt 30a der
Spule 30 aufzubringende Schubkraft F in der durch den Pfeil
F gezeigten Richtung.
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Die
auf den Abschnitt 30a der Spule 30 aufzubringende
Schubkraft F bewegt die konvexe Linse 24 von der Standardposition
zusammen mit der Linsenhalterung 25, wie vorstehend beschrieben,
entgegen den Vorspannkräften
der Stabfedern 23 in die Richtung D3a (in der Breitenrichtung
WD der 3A und 3B nach
rechts). Dies führt
dazu, dass die optische Achse CE der konvexen Linse 24 von
der axialen Richtung des Durchgangslochs 27 in die Richtung
D3a nahe dem Joch 32 verschoben wird.
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Durch
die Verschiebung der optischen Achse CE der konvexen Linse 24 von
der axialen Richtung des Durchgangslochs 27 wird ein Abschnitt
der Eintrittsoberflä che 24b der
konvexen Linse 24, in welche der von der Laserdiode 15 abgestrahlte
Laserstrahl eintritt, von dem mittleren Abschnitt der Eintrittsoberfläche 24b der konvexen
Linse 24 in die Richtung D3b (in der Breitenrichtung WD
der 3A und 3B nach
links) entgegen der Verschiebungsrichtung D3a verschoben.
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Folglich
wird der von der Laserdiode 15 abgestrahlte Laserstrahl
an der konvexen Austrittsoberfläche 24a derart
gebrochen, dass seine optische Achse L bezüglich der optischen Achse CE
der konvexen Linse 24 in der Breitenrichtung WD in dem
Abtastwinkel θ nach
rechts geneigt wird.
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Der
Abtastwinkel θ bestimmt
den Neigungsgrad des von der Laserdiode 15 abgestrahlten
Laserstrahls bezüglich
der optischen Achse CE der konvexen Linse 24. D.h., der
Abtastwinkel θ bestimmt
einen winkelförmigen
Abtastbereich des Laserstrahls auf der rechten Seite in der Breitenrichtung
WD des Fahrzeugs V. Dieser winkelförmige Abtastbereich des Laserstrahls
auf der rechten Seite in der Breitenrichtung WD des Fahrzeugs V
wird nachstehend als "rechter
winkelförmiger
Abtastbereich" bezeichnet.
-
Durch
eine Änderung
der Verschiebungsposition der konvexen Linse 24 auf der
rechten Seite in der Breitenrichtung WD kann der rechte winkelförmige Abtastbereich θ des Laserstrahls
in der Breitenrichtung WD des Fahrzeugs V gesteuert werden. Gleichermaßen kann
der linke winkelförmige
Abtastbereich θ des
Laserstrahls in der Breitenrichtung WD des Fahrzeugs V durch eine Änderung
der Verschiebungsposition der konvexen Linse 24 auf der
linken Seite in der Breitenrichtung WD gesteuert werden.
-
Die
Verschiebungsposition der konvexen Linse 24 wird, wie in
den 2A und 3A gezeigt,
durch eine Änderung
der Position der LED 28a geändert, und die Position des
vom OPS 28b zu empfangenden abgestrahlten Lichts wird in
Abhängigkeit
von der Änderung
der Verschiebungsposition der konvexen Linse 24 geändert. Folglich
dient der OPS 28b dazu, die Verschiebungsposition der konvexen
Linse 24 auf der Grundlage des von der LED 28a abgestrahlten
empfangenen Lichts zu erfassen.
-
Die
Verschiebungsposition (Verschiebungslänge und Verschiebungsrichtung)
des konvexen Linse 24 hängt
vom Betrag und von der Richtung des in die Spule 30 einzuspeisenden
elektrischen Stroms ab.
-
Folglich
kann durch die Steuerung des Betrags und der Richtung des in die
Spule 30 einzuspeisenden elektrischen Stroms auf der Grundlage
der vom OPS 28b in der Breitenrichtung WD erfassten Verschiebungsposition
der konvexen Linse 24 ein gesamter winkelförmiger Abtastbereich 2θ des
Laserstrahls auf sowohl der rechten als auch der linken Seite in
der Breitenrichtung WD des Fahrzeugs V gesteuert werden.
-
Es
sollte beachtet werden, dass der rechte oder der linke winkelförmige Abtastbereich
nachstehend beide als "winkelförmiger Abtastbereich
einer Seite" bezeichnet
wird.
-
Der
Empfänger 51 weist,
wie in 1 gezeigt, eine Sammellinse 52 und einen
Photodetektor 53 wie beispielsweise eine Fotodiode auf.
-
Die
Sammellinse 52 ist am vorderen Ende des Fahrzeugs V angeordnet,
um Licht, das von einem anderen sich vor dem Fahrzeug V befindlichen
Fahrzeug reflektiert wird, zu empfangen.
-
Wenn
der vom Abtaster 21 ausgegebene Laserstrahl von einem sich
vor dem Fahrzeug V befindlichen Ziel reflektiert wird, wird durch
die Reflexion des Laserstrahls vom Ziel erzeugtes Licht von der
Sammellinse 52 gesammelt. Die Sammellinse 52 und
der Photodetektor 53 sind optisch derart miteinander verbunden,
dass der gesammelte Strahl vom Photodetektor 53 empfangen
wird.
-
Der
Photodetektor 53 ist elektrisch mit dem Verstärker 61 verbunden
und dient zur Erzeugung eines Spannungssignals, dessen Pegel der
Intensität
des reflektierten Strahls entspricht, und zur Ausgabe des erzeugten
Spannungssignals als Lichtintensitätssignal an den Verstärker 61.
-
Der
Verstärker 61 ist
elektrisch mit dem A/D-Wandler 71 verbunden und dazu ausgelegt,
das Lichtintensitätssignals
mit einer bestimmten Verstärkung
zu verstärken
und das verstärkte
Lichtintensitätssignal
an den A/D-Wandler 71 auszugeben.
-
Der
A/D-Wandler 71 ist elektrisch mit dem Controller verbunden
und dazu ausgelegt, das verstärkte Lichtintensitätssignal
in digitale Lichtintensitätsdaten
mit einem dem Pegel des verstärkten
Lichtintensitätssignals
entsprechenden Digitalwert zu wandeln. Der A/D-Wandler 71 ist
ferner dazu ausgelegt, die Lichtintensitätsdaten an den Controller 81 zu
geben.
-
Der
Controller 81 ist beispielsweise als Computerschaltung
ausgelegt und weist folglich eine CPU 82, eine Speichereinheit 83 mit
einem ROM, wie beispielsweise einem Flash-ROM, und einem RAM, eine
Eingabe/Ausgabe-(E/A)-Schnittstelle 84 und eine Kommunikationsschnittstelle
(COM.-I/F) 85 auf. Die CPU 82, die Speichereinheit 83,
die E/A-Schnittstelle 84 und die Kommunikationsschnittstelle
I/F 85 sind über
Busse B kommunikativ miteinander verbunden.
-
Die
E/A-Schnittstelle 84 dient als Schnittstelle zwischen der
CPU 82 und dem LD-Treiber 17, dem Abtaststellglied 26,
dem Positionsdetektor 28, dem Abtaststellglied 41 und
dem A/D-Wandler 71, um eine Datenkommunikation zwischen
diesen Komponenten zu ermöglichen.
-
Die
Kommunikationsschnittstelle 85 dient als Schnittstelle
zwischen der CPU 82 und externen Vorrichtungen, welche
den Controller 5 und das Navigationssystem 11 umfassen,
um eine Datenkommunikation zwischen diesen Komponenten zu ermöglichen.
-
Im
ROM der Speichereinheit 83 werden beispielsweise im Voraus
eine Mehrzahl von Programmen gespeichert. Wenigstens eines der Programme
bewirkt, dass die CPU 82 verschiedene Aufgaben ausführt.
-
Insbesondere
ist der Controller 81 (die CPU 82) bei der Ausführungsform
dazu ausgelegt, wenigstens eines der im ROM der Speichereinheit 83 gespeicherten
Programme auszuführen,
während
er das RAM der Speichereinheit 83 als Arbeitsspei cher verwendet,
um auf diese Weise als eine Mehrzahl von in der 4 gezeigten
Funktionsmodulen 101 bis 106 zu dienen.
-
Der
Controller 81 weist, wie in 4 gezeigt,
die folgenden Funktionsmodule auf: ein Abfragemodul 101 für geschwindigkeitsabhängige Information,
ein Bestimmungsmodul 102 für einen winkelförmigen Abtastbereich,
ein Treibersteuermodul 103, ein Steuermodul 104 für einen
LD-Treiber, ein Integriermodul 105 und ein Erfassungsmodul 106.
-
Das
Abfragemodul 101 für
geschwindigkeitsabhängige
Information ist derart programmiert, dass es auf das Navigationssystem 11 zugreifen
und den Typ einer momentan vom Fahrzeug V befahrenen Straße als Element
der geschwindigkeitsabhängigen
Information aus dem Navigationssystem 11 abfragen kann.
-
Der
Typ einer Straße
ist beispielsweise in die drei folgenden Typen unterteilt: "Stadtstraßen", "Autobahnen (Schnellstraßen)" und "andere Straßen". Eine Umgehungsstraße ist beispielsweise
als "andere Straßen" klassifiziert.
-
Das
Gewinnungsmodul 101 für
geschwindigkeitsabhängige
Information kann derart programmiert sein, dass es auf den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7a zugreift
und die elektrischen Messsignale mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs
V vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7a als weiteres Element
der geschwindigkeitsabhängigen
Information abfragt.
-
Das
Abfragemodul 101 für
geschwindigkeitsabhängige
Information ist derart programmiert, dass es die abgefragte geschwindigkeitsabhängige Information
an das Bestimmungsmodul 102 für einen winkelförmigen Abtastbereich
gibt.
-
Das
Bestimmungsmodul 102 für
einen winkelförmigen
Abtastbereich ist derart programmiert, dass es:
sich unter
Verwendung des übergebenen
Teils der geschwindigkeitsabhängigen
Information auf Information bezieht, die ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen
vari ablen Teilen der geschwindigkeitsabhängigen Information und entsprechenden
variablen Teilen des winkelförmigen
Abtastbereichs θ einer
Seite beschreibt; und
den gesamten von dem Laserstrahl der
Laserdiode 15 abzutastenden winkelförmigen Abtastbereich 2θ auf
der Grundlage des Referenzergebnisses bestimmt.
-
Es
sollte beachtet werden, dass das Verhältnis als Datentabelle und/oder
als Programm genutzt wird.
-
5A zeigt
beispielsweise eine Datentabelle T1, die in der Speichereinheit 83 gespeichert
ist und ein vorbestimmtes Verhältnis
zwischen variablen Teilen der Geschwindigkeit υ (km/h) des Fahrzeugs V und entsprechenden
variablen Teilen des winkelförmigen
Abtastbereichs θ einer
Seite (Grad) beschreibt. 5B zeigt
eine Datentabelle T2, die in der Speichereinheit 83 gespeichert
ist und ein vorbestimmtes Verhältnis
zwischen variablen Teilen des Typs einer Straße und entsprechenden variablen
Teilen des winkelförmigen
Abtastbereichs θ einer
Seite (Grad) beschreibt.
-
Der
winkelförmige
Abtastbereich θ einer
Seite wird, wie in 5A gezeigt, mit zunehmender
Geschwindigkeit υ des
Fahrzeugs V schreitweise schmaler. D.h., der Abtastbereich θ einer Seite
wird mit abnehmender Geschwindigkeit υ des Fahrzeugs V schrittweise
breiter. Dies liegt daran, dass es mit abnehmender Geschwindigkeit υ des Fahrzeugs
V wichtiger wird, die um das Fahrzeug V herum befindlichen Ziele
unter Verwendung des möglichst
breiten gesamten winkelförmigen
Abtastbereichs zu erkennen.
-
Der
winkelförmige
Abtastbereich θ einer
Seite wird, wie in 5B gezeigt, schmaler, wenn sich
der Typ einer vom Fahrzeug V befahrenen Straße von dem Typ "Stadtstraßen" über den Typ "andere Straßen" zum Typ "Autobahnen" ändert. Dies liegt daran, dass
eine normale Fahrgeschwindigkeit der Fahrzeuge mit einer Änderung
des Typs einer vom Fahrzeug V befahrenen Straße in der Reihenfolge "Stadtstraßen", "andere Straßen" und "Autobahnen" zunimmt.
-
Das
Treibersteuermodul 103 ist, wie in 4 gezeigt,
derart programmiert, dass es diskrete Azimutsignale über eine
vorbestimmte Periode zum Abtasten des durch das Bestimmungsmodul 102 für einen
winkelförmigen
Abtastbereich bestimmten gesamten winkelförmigen Abtastbereichs 2θ mit
dem vom LD-Treiber 17 ausgegebenen Laserstrahl einzeln
an den Abtaststellgliedtreiber 41 gibt.
-
Der
Abtaststellgliedtreiber 41 ist dazu ausgelegt:
eine
Zielverschiebungsrichtung und eine Position der konvexen Linse 24 in
der Breitenrichtung WD, die zum Scannen des vom LD-Treiber 17 ausgegebenen
Laserstrahls über
den gesamten winkelförmigen
Abtastbereich 2θ benötigt werden,
auf der Grundlage jedes einzelnen diskreten Azimutsignals zu bestimmen;
die
momentane Position der konvexen Linse 24 in der Breitenrichtung
WD auf der Grundlage des Erfassungssignals des OPS 28b zu
erfassen; und
den Betrag und die Richtung des in die Spule 30 einzuspeisenden
elektrischen Stroms zu steuern, um dadurch die konvexe Linse 24 in
der Zielverschiebungsrichtung auf die Zielverschiebungsposition
zu bewegen.
-
Das
LD-Treiber-Steuermodul 104 ist derart programmiert, dass
es ein LD-Ansteuersignal
synchron zur vorbestimmten Periode der diskreten Azimutsignale an
den LD-Treiber 17 gibt.
-
Der
LD-Treiber 17 ist dazu ausgelegt, die Laserdiode 15 auf
der Grundlage der LD-Ansteuersignale des LD-Treiber-Steuermoduls 104 anzusteuern,
um den gepulsten Laserstrahl über
eine Periode von beispielsweise 10 μs auszugeben.
-
6 zeigt
schematisch die von dem Treiber-Steuermodul 103 auszugebenden
diskreten Azimutsignale. In 6 sind die
diskreten Azimutsignale der Einfachheit halber als kontinuierliche
Azimutsignale gezeigt.
-
In 6 beschreibt
das Bezugszeichen ts eine Ausführungsperiode
des Laserstrahlabtastens über den
gesamten winkelförmigen
Abtastbereich 2θ zur
Erfassung eines anderen Fahrzeugs vor dem Fahrzeug V. Die Periode
ts einer Ausführung
des Laserstrahlabtastens über
den gesamten winkelförmigen
Abtastbereich 2θ wird
vorzugsweise auf der Grundlage einer Steuerung externer Einheiten,
wie beispielsweise des Controllers 5 des Geschwindigkeitsregelungssystems 1,
bestimmt. Die Periode ts einer Ausführung des Laserstrahlabtastens über den
gesamten winkelförmigen
Abtastbereich 2θ wird
beispielsweise auf 100 ms festgelegt.
-
In
der 6 wird angenommen, dass der winkelförmige Abtastbereich θ der Seite
(der rechten oder der linken Seite) derart festgelegt ist, dass
er positiv ist, und dass der winkelförmige Abtastbereich θ der anderen
Seite (der linken oder der rechten Seite) derart festgelegt ist,
dass er negativ ist.
-
Unter
dieser Annahme ist das Treiber-Steuermodul 103 derart programmiert,
dass es die Azimutsignale über
die Periode ts an den Abtaststellgliedtreiber 41 sendet,
so dass ein Abtasten mit dem vom LD-Treiber 17 ausgegebenen
Laserstrahl von einer Startlinie an dem Abtastwinkel θ, der durch
die optische Achse L des Laserstrahls und die optische Achse CE
der konvexen Linse 24 gebildet wird, zu einer Endlinie,
an welcher der Abtastwinkel -θ ist,
erfolgen kann.
-
Wenn
der gepulste Laserstrahl jede Periode von beispielsweise 10 μs derart
von der Laserdiode 15 ausgegeben wird, dass der gesamte
winkelförmige
Abtastbereich 2θ durch
die abgestrahlten Laserstrahlen abgetastet wird, werden einige der
Laserstrahlen von einem Ziel vor dem Fahrzeug V reflektiert. Lichtstrahlen, die
aus einer Reflexion von einigen der Laserstrahlen von dem Ziel resultieren,
werden empfangen, um vom Empfänger 51 in
Lichtintensitätssignale
gewandelt zu werden; diese Lichtintensitätssignale weisen jeweils den Intensitäten der
entsprechenden reflektierten Lichtstrahlen entsprechende Pegel auf.
-
Die
Lichtintensitätssignale
werden vom Verstärker 61 verstärkt, um
vom A/D-Wandler 71 in
Lichtintensitätsdatenelemente
gewandelt zu werden; diese Lichtintensitätsdatenelemente weisen Digitalwerte
auf, welche den Pegeln der entsprechenden Lichtintensitätssignale
entsprechen. Die Lichtintensitätsdatenelemente werden
an den Controller 81 gegeben.
-
7 zeigt
schematisch ein erstes bis N-tes (N ist eine ganze Zahl von größer oder
gleich 2) Azimutspannungssignal, welche dem ersten bis N-ten Lichtintensitätssignal
entsprechen, die als erstes bis N-tes Lichtintensitätsdatenelement
an den Controller 81 gegeben werden. 8 zeigt
schematisch das erste bis N-te Azimutspannungssignal, die von einem
als Ziel dienenden anderen Fahrzeug AV, das sich vor dem Fahrzeug
V befindet, reflektiert werden.
-
In
den 7 und 8 werden das erste bis N-te
Azimutspannungssignal auf der Grundlage eines entsprechenden ersten
bis N-ten Laserstrahls erzeugt, die sequentiell im ersten bis N-ten
Azimut des anderen Fahrzeugs AV ausgegeben werden. Der erste Azimut
des anderen Fahrzeugs AV entspricht einer Richtung zwischen einer
Seite (linke Seite) des hinteren Endes des anderen Fahrzeugs AV
und dem Ausgangspunkt der Laserdiode 15. Gleichermaßen entspricht
der N-te Azimut des anderen Fahrzeugs AV einer Richtung zwischen der
anderen Seite (rechte Seite) des hinteren Endes des anderen Fahrzeugs
AV und dem Ausgangspunkt der Laserdiode 15.
-
Der
zweite bis (N-1)-te Azimut des anderen Fahrzeugs AV entsprechen
jeweils (N-2)-Richtungen zwischen dem Ausgangspunkt der Laserdiode 15 und
(N-2)-Abschnitten
des hinteren Endes des anderen Fahrzeugs AV, die in der Breitenrichtung
WDA des Fahrzeugs von der linken zur rechten Seite angeordnet ist.
-
In
der 7 wird jede der ersten bis N-ten Azimutspannung über die
Zeit geändert,
wenn ein Ausgangszeitpunkt eines entsprechenden des ersten bis N-ten
Laserstrahls auf eine Nullzeitreferenz gesetzt wird.
-
Das
Integriermodul 105 ist, wie in 4 gezeigt,
derart programmiert, dass es die Lichtintensitätsdaten N- mal N-Elemente über den
gesamten winkelförmigen
Abtastbereich 20 integriert und an den Controller 81 gibt.
-
Es
sollte beachtet werden, dass N beispielsweise in Übereinstimmung
mit den nachstehenden Gleichungen [1] und [2] bestimmt wird.
-
-
In
den Gleichungen [1] und [2] beschreiben die Bezugszeichen 2θ und
ts, wie vorstehend beschrieben, den gesamten winkelförmigen Abtastbereich
bzw. die Periode einer Ausführung
des Laserstrahlabtastens über den
gesamten winkelförmigen
Abtastbereich 2θ.
-
Das
Bezugszeichen ϕ beschreibt einen Integrierwinkelbereich,
der zum Integrieren der Lichtintensitätsdaten benötigt wird.
-
Wenn
sich ein anderes Fahrzeug (Ziel) AV, wie in 8 gezeigt,
auf einer Fahrspur einer Straße
vor dem auf der gleichen Fahrspur fahrenden Fahrzeug V befindet,
ist der Integrierwinkelbereich ϕ wie folgt definiert:
Der
Integrierwinkelbereich ϕ ist ein Winkel, der durch eine
Richtung zwischen dem Ende des anderen Fahrzeugs AV und dem Ausgangspunkt
der Laserdiode 15 und der zwischen dem anderen Ende des
anderen Fahrzeugs AV und dem Ausgangspunkt der Laserdiode 15 gebildet
wird; dies eine und andere Ende des anderen Fahrzeugs AV liegen
dem Fahrzeug V gegenüber
und fluchten in einer Richtung der Breite der Straße (der gleichen
Fahrspur).
-
Wenn
ein vorausfahrendes Fahrzeug (Ziel) und das Fahrzeug V beispielsweise
auf der gleichen Fahrspur einer Straße fahren, entspricht der Integrierwinkelbereich ϕ einem
Winkel, der durch eine Richtung zwischen der einen Seite (der linken
Seite) des hinteren Endes des vorausfahrenden Fahrzeugs und dem
Ausgangspunkt der Laserdiode 15 und der zwischen der anderen
Seite (der rechten Seite) des hinteren Endes des vorausfahrenden
Fahrzeugs und dem Ausgangspunkt der Laserdiode 15 gebildet
wird.
-
Der
Integrierwinkelbereich ϕ wird folglich auf der Grundlage
eines Zielabstands zwischen dem Fahrzeug V und einem sich vor dem
Fahrzeug V befindlichen Ziel und der Länge des Ziels in einer Richtung
der Breite einer Straße,
auf der sich das Ziel befindet, bestimmt.
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In
den Gleichungen [1] und [2] beschreibt t0 die Periode einer Ausgabe
des gepulsten Laserstrahls von der Laserdiode 15.
-
Die
Gleichungen [1] und [2] zeigen auf, dass die Variable N dann, wenn
der gesamte winkelförmige Abtastbereich 2θ schmaler
wird, wobei der Integrierwinkelbereich ϕ, die Periode ts
und die Periode t0 einer Ausgabe des gepulsten Laserstrahls konstant
gehalten werden, zunimmt, so dass die Anzahl an vom Integriermodul 105 ausgeführten Integrationen
der Lichtintensitätsdatenelemente
zunimmt.
-
Bei
der Ausführungsform
ist der winkelförmige
Abtastbereich θ einer
Seite, wie in 5B gezeigt, auf einen ausreichend
schmalen Winkel von beispielsweise kleiner oder gleich 15 Grad gesetzt,
wodurch die Anzahl an vom Integriermodul 105 ausgeführten Integrationen
der Lichtintensitätsdatenelemente
erhöht
werden kann.
-
Das
Integriermodul 105 ist insbesondere, wie in 9A gezeigt,
derart programmiert, dass es die Lichtintensitätsdaten N- mal N-Elemente über den
gesamten winkelförmigen
Abtastbereich 2θ integriert,
während
es N-Elemente der Lichtintensitätsdaten,
die zu integrieren sind, von dem Ende der einen Seite (linke Seite)
des gesamten winkelförmigen
Abtastbereichs um ein Element oder um mehrere Elemente in Richtung
des Endes der anderen Seite (rechte Seite) des gesamten winkelförmigen Abtastbereichs
verschiebt.
-
9B zeigt
schematisch ein integriertes Signal, welches den integrierten Daten
entspricht, die durch eine Integration des ersten bis N-ten Elements
der Lichtintensitätsdaten
durch das Integriermodul 105 erhalten werden.
-
Eine
Reflexionskomponente von jeder der ersten bis N-ten Spannung (Lichtintensitätssignale),
die durch eine Reflexion eines entsprechenden des in Richtung des
Ziels (anderes Fahrzeug AV) ausgegebenen ersten bis N-ten Laserstrahls
erzeugt wird, erscheint, wie in den 7 und 9 gezeigt, wenn die gleiche Zeit t1 auf
die Nullzeitreferenz eines entsprechenden des ersten bis N-ten Laserstrahls
folgend verstrichen ist.
-
Demgegenüber treten
Rauschkomponenten, die durch verschiedene Faktoren bedingt in jeder
der ersten bis N-ten Spannung (Lichtintensitätssignale) enthalten sind,
zufällig
in den Spannungen auf.
-
Folglich
wird eine Reflexionskomponente S des integrierten Signals entsprechend
der Integration der Reflexionskomponente von jeder der ersten bis
N-ten Spannung, wie in 9 gezeigt,
verhältnismäßig höher im Pegel
als die Rauschkomponenten verstärkt.
Hierdurch kann das S/N-(Signal-zu-Rausch)-Verhältnis des integrierten Signals
verbessert werden.
-
Das
Erfassungsmodul 106 ist derart programmiert, dass es bestimmt,
ob wenigstens einer der Digitalwerte der integrierten Daten einen
vorbestimmten Schwellenwert V0 entsprechend einem vorbestimmten Spannungspegel überschreitet.
Da der Schwellenwert V0 so vorbestimmt ist, dass er ausreichend
kleiner als der Digitalwert ist, welcher der Reflexionskomponente
S der integrierten Daten entspricht, ist das Erfassungsmodul 106 derart
programmiert, dass es bestimmt, dass der der Reflexionskomponente
S der integrierten Daten entsprechende Digitalwert den Schwellenwert
V0 überschreitet.
Anschließend
ist das Erfassungsmodul 106 derart programmiert, dass es
bestimmt, dass ein Ziel vor dem Fahrzeug V vorhanden ist, und ein
das erfasste Ziel beschreibendes elektrisches Signal an den Controller 5 gibt.
-
Wenn
bestimmt wird, dass ein Ziel vor dem Fahrzeug V vorhanden ist, ist
das Erfassungsmodul 106 derart programmiert, dass es den
Zeitpunkt t1 entsprechend dem Digitalwert entsprechend der Reflexionskomponente
S der integrierten Daten bestimmt.
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Das
Erfassungsmodul 106 ist derart programmiert, dass es eine
Differenz zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Ausgabezeitpunkt tr
von jedem des ersten bis N-ten Laserstrahls und einen Abstand zwischen
dem Fahrzeug V und dem anderen Fahrzeug AV auf der Grundlage der
berechneten Zeitdifferenz berechnet (siehe 10). Anschließend ist
das Erfassungsmodul 106 derart programmiert, dass es ein
den berechneten Abstand beschreibendes elektrisches Signal an den
Controller 5 gibt.
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Die
Radarvorrichtung 3 ist, wie vorstehend beschrieben, dazu
ausgelegt, die konvexe Linse 24 in beispielsweise der Breitenrichtung
WD des Fahrzeugs V bezüglich
der Laserdiode 15 zu schwenken, um die Richtung des von
der Laserdiode 15 abgestrahlten Laserstrahls zu ändern.
-
Verglichen
mit einer Änderung
der Richtung eines Laserstrahls durch die Drehung eines Polygonspiegels
kann der winkelförmige
Abtastbereich durch die Konfiguration der Radarvorrichtung 3 schmaler
ausgelegt werden.
-
Die
Radarvorrichtung 3 ist ferner dazu ausgelegt, die Lichtintensitätsdaten,
welche den Lichtintensitätssignalen
entsprechen, die durch ein Scannen des Laserstrahls über den
gesamten winkelförmigen
Abtastbereich 2θ erhalten
werden, über
N-mal N-Elemente
zu integrieren.
-
Durch
die Konfiguration kann die Reflexionskomponente von jedem des ersten
bis N-ten Lichtintensitätssignals
von dem Ziel stärker
im Pegel als die durch verschiedene Faktoren bedingt darin enthaltenen Rauschkomponenten
verstärkt
werden, da die Rauschkomponenten in jedem des ersten bis N-ten Lichtintensitätssignals
zufällig
auftreten. Hierdurch wird es möglich,
das integrierte Signal mit einem hohen S/N-Verhältnis zu erhalten.
-
Bei
der Radarvorrichtung 3 der vorliegenden Ausführungsform
kann der gesamte winkelförmige
Abtastbereich schmaler als ein herkömmlicher gesamter winkelförmiger Abtastbereich,
der erhalten wird, indem die Richtung eines Laserstrahls durch die
Drehung eines Polygonspiegels geändert
wird, eingestellt werden.
-
Wenn
der Integrierwinkelbereich ϕ auf den gleichen Bereich wie
bei dem herkömmlichen
Aufbau eingestellt wird, kann die Anzahl an Integrationen von Elementen
der Lichtintensitätsdaten
erhöht
werden, wodurch das S/N-Verhältnis
des integrierten Signals weiter verbessert wird. Wenn die Anzahl
an Integrationen von Elementen der Lichtintensitätsdaten auf die gleiche Anzahl
wie bei dem herkömmlichen
Aufbau eingestellt wird, kann der Integrierwinkelbereich ϕ schmaler
als der herkömmliche
Integrierwinkelbereich eingestellt werden, wodurch die Zielerfassungsauflösung der
Radarvorrichtung 3 verbessert werden kann.
-
Die
Radarvorrichtung 3 kann derart ausgelegt sein, dass der
winkelförmige
Abtastbereich θ einer
Seite mit abnehmender Geschwindigkeit υdes Fahrzeugs V schrittweise
breiter wird. Hierdurch können
auch dann, wenn es erforderlich ist, Ziele in einem breiten winkelförmigen Abtastbereich
zu überprüfen, wie
beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug langsam fährt, die in solch einem breiten
winkelförmigen
Abtastbereich vorhandenen Ziele erfasst werden.
-
Bei
der Radarvorrichtung 3 wird der winkelförmige Abtastbereich θ einer Seite
mit zunehmender Änderung
des Typs einer vom Fahrzeug V befahrenen Straße bei einer Verringerung einer
normalen Fahrgeschwindigkeit breiter. Hierdurch können auch
dann, wenn es erforderlich ist, Ziele in einem breiten winkelförmigen Abtastbereich
zu überprüfen, wie
beispielsweise dann, wenn sich der Straßentyp mit einer Verringerung einer
normalen Fahrgeschwindigkeit ändert,
die in solch einem breiten winkelförmigen Abtastbereich vorhandenen
Ziele erfasst werden.
-
Bei
der Ausführungsform
ist der Abtaster 21 dazu ausgelegt, die konvexe Linse 24 in
der Breitenrichtung WD des Fahrzeugs V derart bezüglich der
Laserdiode 15 zu schwenken, dass die Richtung des von der Laserdiode 15 abgestrahlten
Laserstrahls geändert
wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau
beschränkt.
-
Insbesondere
weist ein Abtaster 21A, wie in 11 gezeigt,
einen Spiegel 201 mit einer plattenähnlichen Form, einen rechteckigen
ringförmigen
Rahmen 202, welcher den Spiegel 201 mit einem
Abstand zwischen beiden umgibt, und wenigstens ein Paar bestehend
aus zwei Drehstabfedern 203 auf. Eine der Drehstabfedern 203 ist
mit einer Seite des Spiegels 201 und einer entsprechenden
Innenwand des Rahmens 202 verbunden. Gleichermaßen ist
die andere der Drehstabfedern 203 mit einer Seite des Spiegels 201 und
mit einer entsprechenden Innenwand des Rahmens 202 verbunden.
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Ein
Reflektor 201a des Spiegels 201 liegt der Laserdiode 15 derart
gegenüber,
dass der von der Laserdiode 15 abgestrahlte Laserstrahl
auf den Reflektor 201a treffen kann.
-
Der
Abtaster 21A weist einen Treiber 204 auf. Der
Treiber 204 ist dazu ausgelegt, eine elektromagnetische
Kraft, wie beispielsweise die Lorentzkraft, derart auf den Spiegel 201 auszuüben, dass
sich der Spiegel 201 um die paarweise angeordneten Drehstabfedern 203 dreht,
die sich hierbei verdrehen. Durch das Drehen des Spiegels 201 (Reflektor 201a)
kann die Richtung des von der Laserdiode 15 abgestrahlten
Laserstrahls geändert
werden (siehe 11), so dass die gleichen Effekte
wie bei der Ausführungsform
erzielt werden können.
-
Bei
der Ausführungsform
ist das Bestimmungsmodul 102 für einen winkelförmigen Abtastbereich
derart programmiert, dass es den gesamten winkelförmigen Abtastbereich
auf der Grundlage der geschwindigkeitsabhängigen Information bestimmt.
Das Bestimmungsmodul 102 für einen winkelförmigen Abtastbereich kann
jedoch auch derart programmiert sein, dass es den gesamten winkelförmigen Abtastbereich
auf der Grundlage der Breite einer Fahrspur einer von dem Fahrzeug
V befahrenen Straße
bestimmt.
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12 zeigt
eine Datentabelle T3, die in der Speichereinheit 83 gespeichert
ist und ein vorbestimmtes Verhältnis
zwischen variablen Teilen der Breite w einer vom Fahrzeug V befahrenen
Fahrspur und entsprechenden variablen Teilen des winkelförmigen Abtastbereichs θ (Grad)
einer Seite zeigt.
-
Wenn
die Breite einer vom Fahrzeug V befahrenen Fahrspur, wie in 12 gezeigt,
breiter als eine vorbestimmte Fahrspurbreite wie beispielsweise
10 m ist, wird der winkelförmige
Abtastbereich θ einer
Seite von 8 auf 15 Grad verbreitert.
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Bei
dieser Ausgestaltung ist es insbesondere möglich, den gesamten winkelförmigen Abtastbereich zur
Erfassung von Zielen in Abhängigkeit
einer Zunahme der Breite einer vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur zu
verbreitern.
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Das
Bestimmungsmodul 102 für
einen winkelförmigen
Abtastbereich kann Information, welche die Breite einer vom Fahrzeug
V befahrenen Fahrspur beschreibt, vom Navigationssystem 11 erhalten,
wenn die Breiten der vom Fahrzeug V zu befahrenden Straßen in der
elektronischen Kartendatenbank des Navigationssystems 11 gespeichert
sind.
-
Wenn
die Sensoren 7 eine Fahrzeugkamera aufweisen, die in dem
Fahrzeug V installiert ist, um Bilder von Bereichen um das Fahrzeug
V herum aufzunehmen, wie beispielsweise Bilder von Straßenunterteilungselementen,
die an beiden Seiten des Fahrzeugs V an Straßen angeordnet sind, wie beispielsweise
Fahrspurmarkierungen und/oder Reflektoren von Straßen, kann
das Bestimmungsmodul 102 für einen winkelförmigen Abtastbereich
die Breite einer vom Fahrzeug V befahrenen Fahrspur beschreibende
Information auf der Grundlage der von der Fahrzeugkamera aufgenommenen
Bilder der Bereiche um das Fahrzeug V herum erhalten.
-
Wenn
das Bestimmungsmodul 102 für einen winkelförmigen Abtastbereich
die Breite einer vom Fahrzeug V befahrenen Fahrspur beschreibende
Information erhält,
kann es die Breite der Fahrspur unter Verwendung der Lichtintensitätssignale
erhalten, welche den von der Laserdiode 15 abgestrahlten
Laserstrahlen entsprechen.
-
Reflektoren
RE sind, wie in 13 gezeigt, in einer Reihe an
jeder Seite einer vom Fahrzeug V befahrenen Fahrspur LA angeordnet.
-
In
solch einer Situation kann das Bestimmungsmodul 102 für einen
winkelförmigen
Abtastbereich derart programmiert sein, dass es einen gesamten winkelförmigen Abtastbereich 2θ0 , der breiter als der minimale gesamte
winkelförmige
Abtastbereich θmin ist, der durch das Bestimmungsmodul 102 für einen
winkelförmigen Abtastbereich
bestimmt wird, wie beispielsweise (2 × 15) Grad bei der Ausführungsform,
in vorbestimmten Intervallen von beispielsweise 10 Sekunden mit
dem Laserstrahl abtastet.
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Das
Bestimmungsmodul 102 für
einen winkelförmigen
Abtastbereich kann derart programmiert sein, dass es die Breite
W einer vom Fahrzeug V befahrenen Fahrspur auf der Grundlage von
durch das Abtasten erhaltenen Daten bestimmt. Dies liegt daran,
dass die Komponenten der den Reflektoren RE entsprechenden Lichtintensitätssignale
einen höheren
Pegel als die verbleibenden Komponenten der Lichtintensitätssignale aufweisen.
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Bei
der Ausführungsform
ist die Radarvorrichtung 3 am vorderen Ende des Fahrzeugs
V befestigt, um vorausfahrende bzw. vor dem Fahrzeug V befinde Fahrzeuge
zu erfassen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen
Aufbau beschränkt.
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Die
Radarvorrichtung 3 kann am vorderen Ende, am hinteren Ende,
auf der rechten Seite oder auf der linken Seite des Fahrzeugs V
befestigt sein, um Ziele um das Fahrzeug V herum auf der Grundlage
des gesamten winkelförmigen
Abtastbereichs um das Fahrzeugs V herum zu erfassen.
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Die
die Breite einer von dem Fahrzeug V befahrenen Fahrspur (Straße) anzeigende
Information kann von einem VICS®-(Fahrzeuginformations-
und Kommunikationssystem)-Zentrum über beispielsweise Baken, die
an Straßenseiten
angeordnet sind, erhalten werden.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der Ausführungsform
und deren Ausgestaltungen offenbart wurde, sollte ersichtlich sein,
dass sie auf verschiedene Weisen ausgestaltet werden kann, ohne ihren
in den beigefügten
Ansprüchen
dargelegten Schutzumfang zu verlassen.