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ANORDNUNG ZUR LOKALISIERUNG VON EIINDERNISSEN Die Erfindung bezieht
sich auf eine.Anordnung zur Lokalisierung von Hindernissen, die auf der Rückseite
eines Motorfahrzeugs liegen, und insbesondere um sicherzustellen, daß eine Anordnung
tatsächlich einen bestimmten Bereich überdecken kann, um irgendein Hindernis zu
lokalisieren.
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Beispielsweise ist es bekannt, eine Ultraschallwelle von der Rückseite
eines Motorfahrzeugs auszusenden und die Welle wieder zu empfangen, die von einem
Hindernis reflektiert worden ist, das auf der Rückseite des Fahrzeuges liegt. Zu
diesem Zweck besitzt eine Anordnung einen berdeckungshereich, um llindernisse zu
lokalisieren, mit einer Richtcharakteristili, so daß ein Paar Ultraschallsender
und
-empfänger verwendet werden kann, die auf der Rückseite des
Motorfahrzeugs angebracht sind, und einen Bereich bilden, in dem die Anordnung nicht
geeignet ist, Hindernisse zu lokalisieren. Dies heruht darauf, daß der Winkel, durch
den die tatsächlichen Streubereiche des Senders und des Empfängers einer Eegrenzung
unterliegen, die auf einer Abnahme der Ausgangsleistung beruht, die von dem Sender
ausgestrahlt wird und die aus einer Zunahme des Streuwinkels resultiert. Wenn also
ein lokalisierbarer Bereich auf der Rückseite des Motorfahrzeugs vergrößert wird,
dann ergibt sich der Nachteil, daß auch ein Segenstand, der ausserhalb der Fahrzeugbreite
liegt, lokalisiert werden kann.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte
Anordnung zur Lokalisierung von Hindernissen zu erstellen, die sicherstellt, daß
ein Hindernis, das auf der Rückseite innerhalb der Fahrzeugbreite liegt, an dem
die Anordnung angebracht ist, lokalisiert werden kann, wodurch der Bereich begrenzt
ist, in welchem auf der Rückseite des Fahrzeugs keine Hindernisse lokalisiert werden.
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Eine weitere Aufgabe besteht darin, durch die verbesserte Anordnung
die Hindernisse mit einer hohen Empfindlichkeit und ohne eine Abnahme in der Ausgangs
leistung zu ermittcln, die von der Anordnung ausgesendet wird. Weiterhin kann durch
die erfindungsgemäße Anordnung ein Hindernis zuverlässig so lange lokalisiert werden,
wie es auf der Rückseite des Fahrzeugs innerhalb der Fahrzeugbreite liegt.
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gemäß der Erfindung wird dies bei einer Anordnung zur Lokalisierung
von Ilindernissen, die auf der Rückseite des Fahrzeugs liegen, an dem die Anordnung
angebracht ist, da durch erreicht werden, daß ein Ultraschallsender zur Aussendung
von Ultraschallenergie in Form von Impulsen nach rückwärts von dem Fbtorfahrzeug
aus vorgesehen ist, daß ein Ultraschallempfänger zum Empfang der Impulse vorgesehen
ist, die von dem Hindernis reflektiert worden sind, und
daß eine
Vorrichtung zur erzeugung von Gatterimpulsen und zur Abgabe eines lokalisierten
Signals vorgesehen sind, das die Snwesenheit eines Hindernisses nur dann anzeigt,
wenn der von dem Hindernis reflektierte Impuls innerhalb der Dauer des entsprechenden
Gatterimpulses eintrifft, wobei dann der Sender und der Empfänger an der tRHc}.seite
des Notorfahrzeugs auf beiden Seiten angeordnet sind.
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Der Ultraschallsender und -empfänger besitzt vorzugsweise einen Uberdeckungsabschnitt,
der über einen Winkel von 90° oder weniger aufgespreizt ist.
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Der Ultraschallsender und -empfänger kann vorzugsweise so angeordnet
sein, daß der Uberdeckungsabschnitt sowohl des Senders als auch des. Empfängers
eine seitliche Begrenzung derart besitzt, daß er tatsächlich in-einer Verlängerung
jeder der Seiten des Fahrzeugs liegt.
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nähere Einzelhei;ten der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung
in PFerhindung mit den anliegenden Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigen
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Lskalisierung von hindernissen;
Figur 2 ein Schaltkreisdiagramm eines Teils der Anordnung gemäß Figur 1; Figur 3
eine graphische Darstellung, in der die Wellenformen gezeigt sind, die an verschiedenen
Punkten der Anordnung gemäß Figur 1 auftreten;
Figur 4 eine schematische
Draufsicht eines Motorfahrzeugs und eines Überdeckungsbereichs, wie er einer Lokalisierungsanordnung
gemäß des Standes der Technik entspricht; und figur 5 eine ähnliche Draufsicht wie
in Figur 4, aber unter Berücksichtigung der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Die hier offenbarte Anordnung zur Lokalisierung von Hindernissen arbeitet
nach denselben Prinzipien, wie eine Anordnung zur Verhinderung von Fahrzeugkollisionen,
die Laserlicht verwendet und in einer am 11. September 1970 eingereichten korrespondierenden
Anmeldung desselben Anmelders offenbart ist.
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Die in Figur 1 offenbarte Anordnung enthält einen Triggergenerator
10 zur Erzeugung eines Zuges von Triggerimpulsen, die eine bestimmte Pulswiederholdauer
besitzen, eine Impulsstufe 12, die mit dem Triggergenerator 10 verbunden ist und
auf die Triggerimpulse des Triggergenerators anspricht, um Stromimpulse zu bilden,
und enthält schließlich einen Umwandler, der elektrische in mechanische Energie
umwandelt, oder einen Ultraschallsender 14, der durch die Stromimpulse der Impuisstufe
12 betrieben wird, um einen Zug Ultraschallimpulse mit derselben Impulswiederholfrequenz
auszusenden, wie sie den Triggerimpulsen entspricht, die als Wellenform a in Figur
3 dargestellt sind Der Zug Ultraschallimpulse wird von der Rüc:kseite eines Motorfahrzeugs
ausgesendet, das mit der erfindungsgemä.ßen Anordnung ausgerüstet ist. Die ausgesendeten
Impulse werden von irgendeinem Hindernis (das nicht dargestellt ist) reflektiert,
wenn es such auf der Rückseite
des Fahrzeugs befindet, bis sie
einen Umwandler, der mechanische in elektrische Energie umwandelt, oder einen Ultraschallempfänger
16 erreichen, der in seinem Aufbau dem Sender 14 ähnlich ist. Die durch den Empfänger
16 empfangenen Impulse (die in Figur 3 durch die Wellenform h dargestellt sind)
werden in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal liegt an einem Verstärker
18 zur Verstärkung an.
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Der Triggergenerator 10 ist weiterhin mit dem Eingang eines Gattergenerators
20 verbunden, welcher seinerseits durch die Triggerimpulse des Generators 10 getriggert
ist, um einen Zug von Gatterimpulsen mit einer vorherbestimmten Dauer zu erzeugen,
ie sie als Wellenform c in Figur 3 dargestellt sind. Die Gatterimpulse von dem Gattergenerator
20 werden einem Gatterkreis 22 zugeführt, der vorgesehen ist, um jeden Impuls einmal
zu tasten. Der Gatterkreis 22 besitzt noch einen weiteren Eingang, der mit dem Verstärker
18 verbunden ist und mit seinem Ausgang an einem Integrationskreis 24 liegt, welcher
seinerseits mit einem Alarmkreis verbunden ist.
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Wenn die von dem Ultraschallempfänger 16 empfangenen Impulse an dem
Gatterkreis 22 während der Dauer der entsprechenden Satterimpulse des Gattergenerators
20 anliegen, dann selektiert der Gatterkreis 22 diese empfangenen Impulse, um für
ein Ausgangssignal zu sorgen, wie es als Wellenform d in Figur 3 dargestellt ist.
Das Ausgangssignal des Gatterkreises 22 wird dem Integrationskreis 24 zugeführt,
der es in die in Figur 3 dargestellte Wellenform e integriert. Das integrierte Ausgangssignal
e wird dann dem Alarmkreis 26 zugeführt. Wenn der Ultraschallempfänger
16
die von einem Hindernis reflektierten Ultraschallimpulse empfangen hat, wodurch
das Ausgangssignal des Integrationskreises 24 vergrößert wird, ist der Alarmkreis
26 ausreichend, um die zugehörige Alarmlampe einzuschalten oder die zugehörige Hupe
oder Schnarre ertönen zu lassen, wobei sowohl die Lampe als auch die Schnarre oder
Hupe in Figur 1 nicht dargestellt sind. Als Alternativlösung hierzu kann der Alarmkreis
dazu verwendet werden, einen Bremsvorgang an dem Motorfahrzeug einzuleiten.
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In Figur 2, in der mit denselben Bezugszeichen die mit den in Figur
1 identischen Komponenten bezeichnet sind, sind Einzelheiten eines Teils der Anordnung,
wie sie in Figur 1 dargestellt ist, im einzelnen beschrieben. Der Triggerkreis 10
enthält einen astabilen Multivibrator mit einem Paar Transistoren T2 und T3, um
einen Zug von Triggerimpulsen mit einer Impulswiederholfrequenz von beispielsweise
20 Hz an den Kollektor des Transistors T2 zu liefern. Nachdem die Triggerimpulse
durch den Transistor T1 umgeformt worden sind, werden sie der Impulsstufe 12 zugeführt.
Die Impulsstufe 12 enthält einen Thyristor TR mit einer Anodenelektrode, die mit
einem Kondensator C6 verbunden ist, der auf eine hohe Spannung aufgeladen ist.
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Der umgeformte Triggerimpuls liegt an der Gatterelektrode des Thyristors
TR an, um ihn durchzuschalten, worauf der Kondensator C6 sich über eine Induktivität
L1 entlädt, die zusammen mit dem Kondensator C6 einen Sisonanzkreis bildet; die
Induktivität L1 dient dazu, eine gedämpfte Schwingung zu erreichen, aber nach einer
Halbwelle der Schwingung wird der Kondensator umgekehrt geladen, um den Thyristor
TR abzuschalten, wodurch die Ladung an dem Kondensator C6 sich über die Induktivität
L1 entlädt, um
den obenbeschriebenen Stromimpuls zu liefern. Der
Stromimpuls wird an einen Umwandler 14 beispielsweise einem zylindrischen Bariumtitanatoszillator
zugeführt. Der Oszillator und die Induktivität L1 bewirken dann eine gedämpfte Schwingung
bei einer Resonanzfrequenz, um Ultraschal limpulse auszusenden.
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Die Triggerimpulse des Generators werden dann dem Gattergenerator
20 zugeführt, der einen ersten monostabilen Multivibrator mit einem Paar Transistoren
T4 und T5 und einen zweiten monostabilen Multivibrator mit einem Paar Transistoren
T5 und T6 enthält. Insbesondere wird jeder der Triggerimpulse dem ersten monostabilen
Multitibrator T4-15 zugeführt, um ihn zu triggern einen ersten positiven Impuls
von einer Länge zu liefern, die durch einen Widerstand Rl, einen variablen Widerstand
VR1 und einen Kondensator C3 begrenzt ist. Die Dauer ist gleich einem Zeitintervall
tl, das neben der Wellenform c in Figur 3 dargestellt ist. Der erste positive Impuls
dient dazu, zu verhindern, daß der Empfangskreis durch die Ubertragung der Ultraschallimpulse
beeinflußt wird.
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Der zweite monostabile Multivib-rator T6-T7 spricht auf die Abfallflanke
des ersten positiven gerade beschriebenen Impulses an, der getriggert worden ist,
um einen zweiten positiven Impuls von einer Dauer zu liefern, der durch einen Widerstand
R2, einen veränderlichen Widerstand VR2 und einen Kondensator C4 begrenzt ist. Der
zweite positive Impuls entspricht der Wellenform c, die in Figur 3 dargestellt ist
und eine Dauer t2 besitzt. Weitere Informationen können der hiermit zusammenhängenden
oben angeführten Ansleldung desselben Anmelders entnommen werden.
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Wie bereits früher beschrieben, signalisiert die Anordnung nur dann
einen Alarm, wenn der von dem Hindernis reflektierte Impuls innerhalb der Dauer
des entsprechenden Gatterimpulses vorhanden ist. Unter der Annahme, daß c Lichtgeschwindigkeit
bedeutet und t eine Zeitverzögerung des Gatterimpulses in bezug auf den entsprechenden
ausgesendeten Impuls ist, genügt die Anordnung, um ein Hindernis zu lokalisieren,
das in einem Abstand von dem übertrager und dem Empfänger liegt, der einer Entfernung
ct1/2 und c(t + t2)/2 entspricht. Der lokalisierbare Be-1+ 2 reich ist veranderlich,
und zwar abhängig von der Einstellung des variablen Widerstands VR2 (Figur 2), um
die Dauer und die Länge von t2 der Gatterimpulse zu ändern.
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In Figur 4 ist ein Motorfahrzeug 30 beispielsweise ein Lastwagen oder
ein Omnibus dargestellt, bei dem zentral an dem rückwärtigen Ende eine Kombination
aus einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger 32 angebracht ist, wie
sie in der in Verbindung mit Figur 1 obenbeschriebenen Anordnung beeinflußt wird.
Dies ist eine Ausführung herkömmlicher Art, die lediglich in der Lage ist, ein IIindernis
innerhalb einer Kreisfläche zu lokalisieren, die durch einen schraffierten Teil
34 angezeigt ist. Die Anordnung besitzt eine Richtcharakteristik oder einen über
deckungsbereich 34 in Form eines Sektors, der durch ein Paar konzentrischer Kreisvögen
begrenzt ist, die Radien c(tl + t2)/2 und ct1/2 mit dem gemeinsamen Mittelpunkt
besitzen, der in der kombinierten Anordnung aus Sender und Empfänger 32 liegt und
die ein Paar radialer Begrenungslinien besitzen, die von dem gemeinsamen Mittelpunkt
auf der Rückseite des Fahrzeugs mit einem zwischen ihnen gebildeten Streuwinkel
ausgehen. Wenn der Streuwinkel vergrößert
wird, nimmt die Ausgangsleistung,
die von dem Sendeteil der Anordnung ausgesendet wird, ab und der Aufbau des Senders
und Empfängers begrenzt den Streuwinkel in der Größenordnung von 1200. Aus diesen
Gründen entsteht ein toter Winkel auf jeder Seite der kombinierten Sender-Empfänger-Anordnung.
Wenn nun Hindernisse einschließlich Kindern in diesem toten Winkel liegen, ist die
Anordnung nicht geeignet, eines dieser Hindernisse zu lokalisieren. Da der Uberdeckungsbereich
weiterhin eine kreisförmige Form besitzt, lokalisiert die Anordnung jedes Hinder--nisw
das auf der Rückseite des Fahrzeugs auch außerhalb der Fahrzeugbreite liegt.
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Gemäß der Erfindung ist nun vorgesehen, die Nachteile der obenbeschriebenen
bisher bekannten Ausführung zu beseitigen, wobei eine Anordnung gemäß Figur 5 vorgesehen
ist, wobei mit den gleichen Bezugszeichen dieselben oder die der Figur 4 entsprechenden
Teile bezeichnet sind. Wie in Figur 5 dargestellt, ist an der Rückseite auf beiden
Seiten des Motorfahrzeugs 30 ein Paar Ultraschallsender und -empfänger 32 und 32'
befestigt, die individuelle überdeckungsbereiche 34 besitzen, die im wesentlichen
in ihren Richtcharakteristiken miteinander übereinstimmen.
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WShren4duch hier der Überdeckungsbereich eine kreisförmige Form besitzt,
hat jeder Sektor einen Spreizwinkel, der vorherbestimmt ist und der gleich oder
weniger als 900 ist. Der Sender und der Empfänger sind symmetrisch in bezug auf
die Längsachse des Motorfahrzeugs angebracht; der Winkel, unter dem der Sender und
der Empfänger an dem rückwärtigen Teil des Fahrzeugs befestigt ist, kann vorzugsweise
so eingestellt sein, daß die äußeren seitlichen Begrenzungslinien der Sektorbereiche
mit den rückwärtigen
Verlängerungen der beiden Seiten des Fahrzeugs
übereinstimmen. Der resultierende Überdeckungsbereich ist also dann im wesentlichen
gleich der Fahrzeugbreite.
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Die Erfindung besitzt dadurch einige Vorteile; beispielsweise nimmt
die Genauigkeit einer Lokalisation zu, da der Überdeckungsbereich einen Spreizwinkel
von 900 oder weniger besitzt. Die Anordnung gemäß der Erfindung reicht aus, um ein
Hindernis zu lokalisieren, das so lang ist, daß es hinter dem totorfahrzeug und
innerhalb der Fahrzeugbreite liegt. Während in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
Ultraschallenergie verwendet worden ist, kann stattdessen genauso gut eine Radiofrequenz
verwendet werden. In einer späteren Ausführung kann der Sender 14 durch eine Sendeantenne
und einen Radiosender ersetzt werden, während der Empfänger 16 durch eine Empfangsantenne
und einen Radioempfänger ersetzt werden kann, der zwei Antennen besitzt, die an
den Stellen des Senders und Empfängers angebracht sind, wie es in Figur 5 dargestellt
ist. Weiterhin kann, wenn es erwünscht ist, der Radiosender und -empfänger durch
ein gemeinsames Element gebildet sein und zwischen den beiden Antennen und dem gemeinsamen
Element eine Frequenzweiche angebracht sein.