DE4010220A1

DE4010220A1 - Vorrichtung zum ermitteln des abstands zwischen zwei kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE4010220A1
Application number: DE4010220A
Authority: DE
Inventors: Hiroko Maekawa; Hiroyoshi Suzuki; Kenji Ogawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1990-10-04
Also published as: US5039217A; KR930004881B1; KR900014860A; DE4010220C2; JPH02253116A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor richtung zum Ermitteln des Abstands zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem vorausfahrenden Kraft fahrzeug, die so ausgestaltet ist, daß ein Licht projektor und ein Lichtempfänger, die auf dem eigenen Kraftfahrzeug montiert sind, derart automatisch gedreht werden, daß sie auf einen Reflektor, der auf dem vorausfahrenden Kraft fahrzeug montiert ist, gerichtet sind, um Impuls licht, das einen spezifischen Code hat, aus dem Lichtprojektor auf das vorausfahrende Kraftfahr zeug zu projizieren und das reflektierte Licht aus dem Reflektor durch den Lichtempfänger zu empfangen, wodurch der Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug zusammen mit dem Winkel zwischen den Achsen der beiden Kraftfahrzeuge durch Messen des Projektionswinkels des optischen Systems ermittelt wird.

Bisher ist eine aktive Abstandsmeßvorrichtung bekannt, die derart angeordnet ist, daß bei einem Licht projektor und einem Lichtempfänger, die um eine vor bestimmte Grundlinien-Entfernung voneinander be abstandet sind, Impulslicht aus dem Lichtprojektor in Richtung eines zu messenden Objekts projiziert wird, wobei der Lichtempfänger gedreht wird, und der Winkel des Lichtempfängers wird bei Ermittlung des reflektierten Lichts aus dem Objekt ermittelt, um dadurch den Abstand zum Objekt zu ermitteln.

Eine solche Abstandsmeßvorrichtung wurde bei spielsweise für das automatische Fokussiersystem von Kameras verwendet.

Das Prinzip der herkömmlichen Abstandsmeßvorrichtung ist in Fig. 6 veranschaulicht.

In Fig. 6 bezeichnen das Bezugszeichen 11 ein licht emittierendes Element, z. B. eine Infrarotlicht emittierende Diode, und das Bezugszeichen 9 eine lichtprojizierende Linse, welche in Kombination einen Lichtprojektor bilden.

Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen photoelektrischen Wandler, beispielsweise eine Photodiode oder eine positionssensitive Einrichtung, und das Bezugszeichen 10 eine Licht empfangende Linse, welche in Kombination einen Lichtempfänger bilden.

Das Bezugszeichen 19 bezeichnet ein Meßobjekt, während das Bezugszeichen D eine vorbestimmte Grundlinien- Entfernung und das Bezugszeichen L den Abstand zum Objekt 19 bezeichnen. Hier kann L erhalten werden durch L=D×tanR.

Im Betrieb wird das aus dem lichtemittierenden Element 11 ausgesendete Licht durch die lichtproji zierende Linse 9 kondensiert, um das Objekt 19 anzustrahlen, und das reflektierte Licht aus dem Objekt 19 wird über die lichtempfangende Linse 10 kondensiert und von dem photoelektrischen Wandler 12 empfangen, wobei der Abstand L zum Objekt 19 durch L=D×tanR erhalten wird.

Die herkömmliche Abstandsmeßvorrichtung weist jedoch die folgenden Probleme auf. Einerseits muß das Objekt 19 auf der optischen Achse des Lichtprojektors vorhanden sein. Im Falle einer Kamera kann der Benutzer das Objekt 19 auf die optische Achse des Lichtprojektors setzen, indem er die Kamera selbst bewegt. In dem Fall, wo eine derartige Abstandsmeß vorrichtung dazu verwendet wird, um den Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem voraus fahrenden Kraftfahrzeug zu ermitteln, muß der Fahrer jedoch die Position des Lichtprojektors so einstellen, daß das vorausfahrende Kraftfahrzeug immer dann auf die optische Achse des Lichtprojektors ausge richtet wird, wenn der Abstand zwischen den beiden Kraftfahrzeugen ermittelt werden soll, was den Fahrer so stark in Anspruch nimmt, daß ein sicheres Fahren nicht mehr gewährleistet ist.

Andererseits ist, wenn der Lichtprojektor unverrückbar befestigt ist, die Ermittlung des Abstands schwierig und von äußerst geringer Zuverlässigkeit im Falle einer Kraftfahrzeugabstand-Ermittlungsvorrichtung, bei der die Veränderungen der Achse des eigenen Kraftfahrzeugs und der des vorausfahrenden Kraft fahrzeugs nicht zueinander in Beziehung gesetzt werden.

In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme beim Stand der Technik ist es die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftfahrzeug abstand-Ermittlungsvorrichtung vorzusehen, mit der es möglich ist, den Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug zu jeder Zeit zu ermitteln, und zwar unabhängig von dem Winkel zwischen den Achsen des eigenen Kraftfahrzeugs und des vorausfahrenden Kraft fahrzeugs, und dem Winkel zwischen den Achsen der beiden Fahrzeuge zu ermitteln.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Ermitteln des Abstands zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem voraus fahrenden Kraftfahrzeug vor, bestehend aus:
einem Paar von angetriebenen optischen Systemen, die auf dem eigenen Kraftfahrzeug in einem vorbe stimmten Abstand voneinander vorgesehen sind, wobei jedes angetriebene optische System einen Licht projektor, der Impulslicht mit einem spezifischen Code in Richtung des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs projiziert, einen Lichtempfänger, der das vom vorausfahrenden Kraftfahrzeug reflektierte Impuls licht empfängt, wobei der Lichtprojektor und der Lichtempfänger in so dichter Nachbarschaft zueinander angeordnet sind, daß die jeweiligen optischen Achsen als im wesentlichen auf der gleichen Achse liegend angesehen werden können, und ein Antriebs system umfaßt, um den Projektionswinkel des Licht projektors auf der Grundlage eines Signals aus dem Lichtempfänger einzustellen, und einer zentralen Verarbeitungseinheit, die auf dem eigenen Kraft fahrzeug vorgesehen ist, um die Drehung des Paares von optischen Systemen zu steuern und den Projektions winkel des Impulslichtes aus dem Lichtprojektor zu ermitteln, wenn der Lichtempfänger jedes der optischen Antriebssysteme das reflektierte Impuls licht erfaßt, wodurch der Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug zusammen mit dem Winkel zwischen den Achsen der beiden Kraftfahrzeug ermittelt wird.

Daher werden unter der Steuerung der zentralen Verar beitungseinheit die Antriebssysteme des Paares von optischen Systemen betätigt, um diese zu drehen, so daß die optischen Achsen der optischen Systeme automatisch mit dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug in Fluchtlinie gebracht werden, und Impulslicht mit einem spezifischen Code wird aus jedem Licht projektor auf das vorausfahrende Kraftfahrzeug projiziert. Der Projektionswinkel jedes optischen Systems wird dann, wenn das reflektierte Impulslicht aus dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug vom Licht empfänger empfangen wird, von der zentralen Verar beitungseinheit gemessen, wodurch der Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem voraus fahrenden Kraftfahrzeug zusammen mit dem Winkel zwischen den Achsen der beiden Kraftfahrzeuge gemessen und auf diese Weise die Position des voraus fahrenden Kraftfahrzeugs relativ zum eigenen Kraft fahrzeug ermittelt wird.

Der vorstehend beschriebene und andere Zwecke, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungs beispiels derselben in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung klarer ersichtlich, in der gleiche Bezugs zeichen gleiche Elemente bezeichnen.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungs beispiels der Kraftfahrzeugabstand- Ermittlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das die Anordnung eines optischen Systems und seiner peripheren Einheiten in dem Aus führungsbeispiel schematisch veranschaulicht,

Fig. 3 einen Ablaufplan, der eine Unterroutine zum Ermitteln des Abstands zwischen zwei Kraftfahrzeugen in dem Ausführungs beispiel verdeutlicht,

Fig. 4 ein Diagramm, das veranschaulicht, wie der Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und einem Reflektor, der auf dem vorausfahrenden Kraft fahrzeug vorgesehen ist, und der Winkel zwischen der Achse des eigenen Kraftfahrzeugs und der imaginären Linie, die das eigene Kraftfahrzeug und den Reflektor auf dem voraus fahrenden Kraftfahrzeug verbindet, bei dem Ausführungsbeispiel erhalten wird,

Fig. 5 einen Ablaufplan, der eine Unterroutine zum Ermitteln des Winkels des reflek tierten Lichts in der in Fig. 2 dar gestellten Anordnung verdeutlicht, und

Fig. 6 ein Diagramm, das das Prinzip einer herkömmlichen aktiven Abstandsmeßvorrichtung veran schaulicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Kraftfahrzeugabstand- Ermittlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend im einzelnen mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist, wie gesagt, ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, aus dem ersichtlich ist, daß die Kraftfahrzeugabstand- Ermittlungsvorrichtung optische Systeme 4 a und 4 b einschließt, die jeweils einen (nicht dargestellten) Lichtprojektor, um Impulslicht mit einem spezifischen Code zu projizieren, und einen (nicht dargestellten) Lichtempfänger haben, um das reflektierte Impuls licht aus einem Kraftfahrzeug 1 zu empfangen, das dem eigenen Kraftfahrzeug 3 vorausfährt, wobei der Lichtprojektor und der Lichtempfänger derart ange ordnet sind, daß die jeweiligen optischen Achsen als im wesentlichen miteinander identisch angesehen werden können. Die optischen Systeme 4 a und 4 b werden zum Drehen jeweils durch Antriebssysteme 5 a und 5 b angetrieben. Die Kombination der optischen Systeme 4 a, 4 b und der Antriebssysteme 5 a, 5 b bilden ein Paar von angetriebenen optischen Systemen 6 a bzw. 6 b.

Die angetriebenen optischen Systeme 6 a und 6 b sind jeweils in einer Entfernung D von der Mitte des vorderen Endes des eigenen Kraftfahrzeugs 3 installiert. Eine zentrale Verarbeitungseinheit 16 (die nachstehend mit "CPU" bezeichnet wird) und ein Kraftfahrzeugabstand- Indikator 17 sind in der Nachbarschaft des Zwischen paneels installiert.

Strahlen von Impulslicht mit spezifischen Impuls codes werden jeweils aus den Lichtprojektoren der optischen Systeme 4 a und 4 b auf Reflektoren 2a und 2 b projiziert, die auf dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug 1 vorgesehen sind, und die reflek tierten Strahlen von Impulslicht aus den Reflektoren 2 a und 2 b werden durch die Lichtempfänger der optischen Systeme 4 a und 4 b empfangen. Zur diesem Zeitpunkt mißt die CPU 16 die Winkel Φ a, Φ b, ψ a und ψ b, die zwischen den optischen Achsen der gedrehten optischen Systeme 4 a, 4 b und den jeweiligen ent sprechenden Linien, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug 3 verlaufen, erstellt werden, wodurch die Länge L der imaginären Linie RO zwischen der Mitte R des hinteren Endes des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs 1 und der Mitte O des vorderen Endes des eigenene Kraftfahrzeugs 3 bestimmt wird, welche dann der Abstand zwischen den beiden Kraftfahrzeugen ist.

Die CPU 16 erhält auch den Winkel R, der zwischen der Linie RO und der Linie HO erstellt wird, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug 3 verläuft.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Impulscodes verwendet, die voneinander, beispielsweise hinsichtlich der Frequenz des ausgesendeten Lichts oder des Leistungsverhältnisses, verschieden sind, um eine Konfusion zwischen den reflektierten Strahlen von Impulslicht, die von den optischen Systemen 4 a und 4 b empfangen werden, zu verhindern, und die Messung der Winkel der reflektierten Strahlen von Impulslicht wird daher in der folgenden Reihenfolge durchgeführt:
Φ a, Φ b, ψ a und ψ b.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Bezugszeichen 18 einen Rücksetzschalter bezeichnet, der betätigt wird, um die CPU 16 in ihren Anfangszustand zurückzusetzen.

Als nächstes wird die Arbeitsweise des Ausführungs beispiels mit Bezug auf Fig. 2 erläutert.

Fig. 2 zeigt schematisch eines der angetriebenen optischen Systeme 6 a und 6 b bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zusammen mit den peripheren Einheiten derselben.

Da die angetriebenen Systeme 6 a und 6 b von der Anordnung her gleich sind, sind die Bauteile des optischen Antriebssystems und die der in Fig. 2 dargestellten internen Anordnung desselben jeweils mit Bezugszeichen bezeichnet, die kein Suffix "a" oder "b" aufweisen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sei bemerkt, daß die lichtemittierende Diode 11 und der photoelektrische Wandler 12 in einem optischen System 4 das gleiche Frequenzband verwenden. Die lichtemittierende Diode 11, die in einem Lichtprojektor 7 des optischen Systems 4 vorgesehen ist, wird betätigt, um Licht abhängig von einem Impulssignal auszusenden, das in einem Lichtemissionskreis 20 erzeugt und mit einem Takt steuerkreis 22 synchronisiert wird, die in einer Steuerschaltung 15 vorgesehen sind, und Strahlen von Impulslicht werden dadurch in Fahrtrichtung des eigenen Kraftfahrzeugs über die lichtprojizierende Linse 9 projiziert, so daß ein vorbestimmter, fester Winkel eingestellt wird.

Wenn die vom Lichtprojektor 7 projizierte Licht strahlen vom Reflektor 2 a und 2 b des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs 1 reflektiert werden und in einen Lichtempfänger 8 eintreten, der auf im wesentlichen der gleichen Achse wie der Lichtprojektor 7 ange ordnet ist, werden die reflektierten Lichtstrahlen durch die lichtempfangende Linse 10 kondensiert, und die empfangene Lichtmenge wird durch den photo elektrischen Wandler 12 photoelektrisch umgewandelt. Die Ausgabe des photoelektrischen Wandlers 12 wird als Lichtmengensignal in einem lichtempfangenden Kreis 21 ermittelt.

Die CPU 16 liest das Lichtmengensignal, das in einem Bewertungskreis 23 einer Rauschverarbeitung unter worfen wurde, in den das Lichtmengensignal aus dem lichtempfindlichen Kreis 21 und ein Impulssignal, das mit dem Taktsteuerkreis 22 synchronisiert wird, eingegeben werden, und die CPU 16 gibt ein Signal Φ auf einen Antriebskreis 24 aus, so daß die Position des optischen Systems 4 den Winkel Φ n erreicht, bei dem die maximale Lichtmenge ermittelt wird. In Erwiderung auf das Signal Φ n treibt der Antriebs kreis 24 einen Gleichstrommotor 13 im Antriebs system 5 an.

Der Wert Φ 0 eines Potentiometers 14 wird von einem Motorpositions-Ermittlungskreis 25 gelesen, und die CPU 16 steuert den Gleichstrommotor 13 über eine Rückkopplung im Hinblick auf die Drehposition des Motors 13 durch Verwendung eines Korrekturkoeffizienten, der durch Φ n und Φ 0 bestimmt wird.

Die Winkel Φ a, Φ b, ψ a und ψ b der reflektierten Strahlen des Impulslichts, die in Fig. 1 dargestellt sind, werden durch Messen des Winkels Φ n, bei dem die maximale Lichtmenge erfaßt wird, mit Bezug auf jedes der angetriebenen optischen Systeme 6 a und 6 b durch Verwendung der vorstehend beschriebenen Ein richtungen erhalten, wobei die Messung gemäß dem Ablaufplan der Unterroutine zum Ermitteln des Winkels Φ n reflektierten Lichtstrahlen durchge führt wird, der in Fig. 5 dargestellt ist. Der Ablauf plan in Fig. 5 wird nachstehend erläutert:

In Schritt S 1 wird der Winkel Φ n zwischen der Achse des optischen Systems 4 und der Linie, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug 3 verläuft, in den Winkel Φ n 1 gemäß der folgenden Gleichung (1) umgewandelt, und zwar aufgrund der Annahme, daß zwecks Vereinfachung der Berechnung eine Linie, die zum eigenen Kraft fahrzeug 3 lotrecht verläuft und die durch das optische System 4 geht, die Y-Achse und die vordere Stirnfläche des eigenen Kraftfahrzeugs 3 die X-Achse ist:

Φ n 1 = Φ n + 90° (1)

Bei diesem Ausführungsbeispiel bewertet die CPU 16, wenn die Stromversorgungseinheit für die Vorrichtung gerade eingeschaltet wurde oder wenn der Rücksetz schalter 18 gerade betätigt wurde oder wenn keine reflektierten Strahlen des Impulslichts ermittelt werden, das System als in seinem Anfangszustand be findlich und definiert den Winkel Φ n als Φ n=0°, und die CPU 16 erneuert den Wert des Winkels Φ n genau vor dem Ende der Unterroutine, d. h. in Schritt S 10.

In Schritt S 2 werden die Winkel Φ min und Φ max (bei denen Φ min < Φ max ist) eines Winkelbereichs, innerhalb dessen das optische System 4 tatsächlich bewegt werden soll, und ein Lichtmengen-Vergleichswert λ₀ aus dem Winkel Φ n 1, der in Schritt S 1 erhalten wird, zusammen mit dem maximalen Winkel Φ m und dem minimalen Winkel Φ l des Winkelbereichs erhalten, innerhalb dessen das optische System 4 mechanisch bewegt werden kann.

So werden beispielsweise, wenn die CPU 16 auf der Grundlage der vorerwähnten Bedingung das System als in seinem Anfangszustand befindlich bewertet, die Winkel Φ min und Φ max des Drehwinkelbereichs auf 0° bzw. 180° eingestellt, und der Lichtmengen-Ver gleichswert 0 wird auf den Maximalausgangswert des Bewertungskreises 23 eingestellt, die durch Störungen wie Streulicht verursacht wird und der vorher gemessen wurde. Wenn das System als nicht in seinem Anfangszustand befindlich bewertet wird, so bedeutet dies, daß die Unterroutine zum Ermitteln des Kraft fahrzeugsabstands L zumindest einmal bereits durch laufen wurde; daher wird der Lichtmengen-Vergleichs wert λ₀ auf dem geschätzten maximalen Lichtmengen wert λ 1, der vorher entsprechend des ermittelten Kraftfahrzeugsabstands L bestimmt wurde, eingestellt, und die Winkel Φ min und Φ max des Drehwinkelbereichs werden auf der Grundlage des Winkels Φ n 1 eingestellt, der vor der Beendigung der vorangegangegen Unter routine erneuert wird, damit er innerhalb des Bereichs liegt, der von dem maximalen Winkel Φ m und dem minimalen Winkel Φ l definiert wird, in dem das optische System 4 mechanisch bewegt werden kann, wie dies durch die folgenden Gleichungen (2) und (3) ausge drückt wird:

Φ min = max {Φ l, Φ n 1 - 10°} (2)
Φ max = min {Φ m, Φ n 1 + 10°} (3)

In Schritt S 3 wird der Motorzielwinkel Φ um einen vorbestimmten Bewegungswinkel ΔΦ verzögert, und zwar ausgehend vom Winkel Φ min, der in Schritt S 2 erhalten wurde.

In Schritt S 4 wird die Rückkopplungssteuerung auf die bereits vorstehend angegebene Weise bewirkt, so daß die Position des Gleichstrommotors 13 den in Schritt S 3 bestimmten Zielwinkel Φ erreicht.

In Schritt S 5 wird die zu diesem Zeitpunkt gemessene Lichtmenge λ=f (Φ) im Speicher in Übereinstimmung mit dem Winkel Φ gespeichert, d. h. in Form eines Paares von Datenteilen, nämlich (Φ,λ).

Es sei darauf hingewiesen, daß g die Übereinstimmung der Lichtmenge λ mit dem Winkel Φ darstellt, die im Speicher beim Winkel Φ gespeichert wurde, während umgekehrt f die Übereinstimmung des Winkels Φ mit der Lichtmenge λ darstellt.

In Schritt S 6 werden der Winkel Φ und der maximale Drehwinkel Φ max miteinander verglichen. Wenn Φ≦Φ max ist, kehrt der Prozeß auf Schritt S 3 zurück. Wenn Φ<Φ max ist, geht der Prozeß auf Schritt S 7 weiter.

Im Schritt S 7 wird der Maximalwert λ der Lichtmengen werte, die im Winkelbereich vom Winkel Φ min zum Winkel Φ max erhalten werden, erhalten.

In Schritt S 8 wird der Lichtmengen-Vergleichswert λ₀, der in Schritt S 1 auf der Grundlage einer vorbestimmten Bedingung bestimmt wurde, mit dem maximalen Licht mengenwert λ verglichen. Wenn λ<λ₀ ist, wird der ermittelte Lichtmengenwert als ungültig bewertet, und der Prozeß geht dann auf Schritt S 11 weiter, während, wenn λ≧λ₀ ist, der ermittelte Lichtmengen wert als gültig bewertet wird, und der Prozeß geht dann auf Schritt S 9 weiter.

In Schritt S 9 wird der Winkel Φ=g (λ), der dem maximalen Lichtmengenwert λ entspricht, aus den Daten erhalten, welche die Beziehung zwischen dem Winkel und der Lichtmenge betreffen, die in Schritt S 5 im Speicher gespeichert wurde, und Φ=Φ n 1 wird gesetzt. Dann erfolgt die Rückkopplungssteuerung, so daß die Motorposition den Zielwinkel Φ erreicht.

In Schritt S 10 wird der Winkel Φ n 1, der aufgrund der Annahme definiert worden ist, daß eine Linie, welche lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug 3 verläuft und die durch das optische System 4 geht, die Y-Achse und die vordere Stirnfläche des eigenen Kraftfahr zeugs 3 die X-Achse ist, in den Winkel Φ n zwischen der Achse des optischen Systems 4 und der Linie, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug 3 verläuft, gemäß Gleichung (1) auf die gleiche Weise wie in Schritt S 1 umgewandelt; damit ist die Verarbeitung beendet.

In Schritt S 11 wird beurteilt, ob der maximale Winkel Φ m des Winkelbereichs, innerhalb dessen das optische System 4 mechanisch bewegt werden kann, gleich dem Winkel Φ max ist, der in Schritt S 1 erhalten wurde, oder nicht; oder ob der minimale Winkel Φ gleich dem Winkel Φ min ist oder nicht. Bei JA geht der Prozeß auf Schritt S 13 weiter, in dem eine Markierung aus gegeben wird, die anzeigt, daß keine reflektierten Strahlen ermittelt werden können; damit ist die Ver arbeitung beendet. Falls die Antwort in Schritt S 1 NEIN ist, geht der Prozeß auf Schritt S 12 weiter.

In Schritt S 12 wird der Winkel Φ n 1 aus der folgenden Gleichung (4) erhalten, wobei die Lichtmengenwerte, die den Winkeln Φ min und Φ max entsprechen, auf g min=g (Φ min) bzw. λ max=g (Φ max) eingestellt sind, und der Prozeß kehrt dann auf Schritt S 2 zurück:

Φ = f (max {λ min, λ max}) + 10° (4)

Durch die vorstehend beschriebene Prozedur kann der Winkel Φ n der reflektierten Impulslichtstrahlen ermittelt werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, nachdem die Winkel Φ a, Φ b, ψ a und ψ b zwischen den reflektierten Lichtstrahlen, die von den optischen Systemen 4 a, 4 b empfangen werden, und den entsprechenden Linien, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug 3 verlaufen und in Fig. 1 dargestellt sind, durch die vorstehend beschriebene Prozedur ermittelt worden sind, die Länge L der imaginären Linie RO zwischen der Mitte R des hinteren Endes des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs 1 und der Mitte O des vorderen Endes des eigenen Kraft fahrzeugs 3 zusammen mit dem Winkel R zwischen der Linie RO und der Linie HO erhalten, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug 3 verläuft. Die Methode der Ermittlung der Länge L der Linie RO und des Winkels R wird als nächstes unter Bezugnahme auf den Ablaufplan in Fig. 3 erläutert, der die Unterroutine zum Ermitteln des Abstands L zwischen den beiden Kraftfahrzeugen zeigt.

In Schritt S 21 werden, wobei das optische System 4 a bewegt wird, die Winkel Φ a und Φ b zwischen der Achse des optischen Systems 4 a und der Linie, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug 3 verläuft, dann erhalten, wenn die reflektierten Impulslichtstrahlen vom optischen System 4 a ermittelt werden. Auf ähnliche Weise werden in Schritt S 22, wobei das optische System 4 b bewegt wird, die Winkel ψ a und ψ b zwischen der Achse des optischen Systems 4 b und der Linie, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug 3 verläuft, dann erhalten, wenn die reflektierten Impuls lichtstrahlen vom optischen System 4 b ermittelt werden.

In Schritt S 23 wird beurteilt, ob die Markierung, die anzeigt, daß keine reflektierten Strahlen ermittelt werden können, vorhanden ist oder nicht. Bei JA wird die Bewertung vorgenommen, daß es unmöglich ist, den Abstand zwischen den beiden Kraftfahrzeugen zu ermitteln, und der Prozeß geht dann auf Schritt S 26 weiter, bei dem der Kraftfahrzeugabstand-Indikator 17 angewiesen wird, anzuzeigen, daß es unmöglich ist, den Kraftfahrzeugabstand zu ermitteln; dadurch wird der Fahrer über diesen Sachverhalt informiert. Wenn die Markierung nicht vorhanden ist, geht der Prozeß auf Schritt 24 weiter.

In Schritt S 24 werden die Abstände La und Lb zwischen den Reflektoren 2 a, 2 b und dem eigenen Kraftfahrzeug 3, die in Fig. 1 dargestellt sind, zusammen mit den Winkeln R a und R b zwischen der Achse des eigenen Kraft fahrzeugs 3 und den imaginären Linien, die jeweils die Mitte O des vorderen Endes des eigenen Kraftfahrtzeugs 3 und die Reflektoren 2 a und 2 b verbinden, durch Verwen dung der Winkel Φ a, Φ b, ψ a und ψ b erhalten, die in den Schritten S 21 und S 22 ermittelt wurden.

Fig. 4 zeigt, wie der Abstand La zwischen dem Reflektor 2 a und dem eigenen Kraftfahrzeug 3 und der Winkel R a zwischen der Achse des eigenen Kraftfahrzeugs 3 und der imaginären Linie erhalten wird, die die Mitte O des vorderen Endes des eigenen Kraftfahrzeugs 3 und des Reflektors 2 a verbindet. Die Beschreibung wird mit Bezug auf Fig. 4 im folgenden weiter fortgesetzt:

Der Winkel Φ a wird zwischen der Linie AA 1, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug 3 verläuft und durch das op tische System 4 a geht, und der Linie AP erstellt, die das optische System 4 a und den Reflektor 2 a verbindet. Beim Winkel Φ a und beim Winkel ψ a, der auf die gleiche Weise wie der Winkel Φ a definiert wird, werden die fol genden Gleichungen (5) und (6) auf der Grundlage der trigonometrischen Messung erhalten, und dadurch ist es möglich, den Winkel R a zwischen der Achse des eigenen Kraftfahrzeugs 3 und der imaginären Linie, die die Mitte O des vorderen Endes des eigenen Kraftfahrzeugs 3 und den Reflektor 2 a verbindet, und den Abstand La zwischen dem Reflektor 2 a und dem eigenen Kraftfahrzeug 3 zu erhalten.

R a = (tanΦ a + tan ψ a)/2 (5)

La = D/{cosR a* (tanΦ - tanR a) (6)

In einem einfacheren System können der Abstand La und der Winkel R a als Informationsteile verwendet werden, die ungefähr als Abstand zwischen den beiden Kraftfahr zeugen bzw. Winkel zwischen den Achsen der beiden Kraft fahrzeuge angesehen werden.

Auf ähnliche Weise werden der Winkel R b und der Abstand Lb erhalten, und der Prozeß geht auf Schritt S 25 weiter.

In Schritt S 25 werden Der Abstand L zwischen den beiden Kraftfahrzeugen und der Winkel R zwischen den Achsen der beiden Kraftfahrzeuge auf der Grundlage der Winkel R a, R b und der Abstände La, Lb erhalten; damit ist die Verarbeitung beendet. Die Prinzipien, auf deren Grundlage der Kraftfahrzeugabstand L und der Winkel R er halten werden, werden nachstehend erläutert.

Im Hinlick auf das in Fig. 1 dargestellte Dreieck POQ wird die Länge Lc der Linie PQ aus der folgendne Glei chung (7) auf der Grundlage des Cosinus-Theorems er halten, während der Winkel R c zwischen den Linien PQ und PO aus der folgenden Gleichung (8) auf der Grund lage des Sinus-Theorems erhalten wird:

Lc² = La² + Lb² - 2*La*Lb*cos{|R a + R b|} (7)

Lc/sin{|R a + R b|} = Lb/sinR c (8)

Im Hinblick auf das Dreieck PRO, wor R der Mittelpunkt der Linie PQ ist, wird die Länge L der Linie RO aus der folgenden Gleichung (9) auf der Basis des Cosinus- Theorens erhalten:

L² = (Lc/2)² + La² - (Lc/2)*La*cosR c (9)

Andererseits wird die Länge Lh der lotrechten Linie OH von der Mitte des vorderen Endes des eigenen Kraftfahr zeugs 3 aus zum vorausfahrenden Kraftfahrzeug 1 aus der folgenden Gleichung (10) erhalten, und der Winkel R wird ohne weiteres aus der folgenden Gleichung (11) er halten:

cosR a = Lh/La (10)

cosR = Lh/L (11)

Die Kraftfahrzeugabstand-Ermittlungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels zeigt auf dem Kraftfahrzeug abstand-Indikator 17 den Kraftfahrzeugabstand L und den Winkel R an, die zu jeder vorbestimmten Zeitperiode auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Prin zipien ermittelt werden, und wenn der Kraftfahrzeug abstand L geringer als ein vorbestimmter kritischer Kraftfahrzeugabstand wird, informiert die Vorrichtung den Fahrer über diese gefährliche Situation mittels eines Alarmtons und einer speziellen Anzeige. Daher ist die Kraftfahrzeugabstand-Ermittlungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels zusätzlich mit einer Kollisionsverhinderungs-Systemfunktion versehen. Die Vorrichtung kann des weiteren eine Fehleranzeige lie fern, wenn es unmöglich ist, aufgrund störenden Lichts oder einer anderen Störung die Ermittlung vorzunehmen.

Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungs beispiel der im Antriebssystem 5 vorgesehene Motor 13 ein Gleichstrommotor ist, können auch andere Arten von Motoren, beispielsweise ein Schrittschaltmotor, Ver wendung finden, solange wie der verwendete Motor eine absolute Positionssteuerung ermöglicht. Hinzu kommt, daß, wenn die Lichtprojektoren der optischen Systeme 4 a und 4 b unterschiedliche Impulscodes haben und nicht befürchtet zu werden braucht, daß diese Impuls codes miteinander verwechselt werden kraft des Vor sehens beispielsweise eines Störlicht-Beseitigungs kreises, die Reihenfolge der Messung der Winkel zwischen den optischen System 4 a, 4 b und den ent sprechenden Linin, die lotrecht zum eigenen Kraft fahrzeug 3 verlaufen, nicht notwendigerweise auf die vorerwähnte, d. h. Φ a, Φ b, ψ a und ψ b, begrenzt ist, sondern nach Wunsch festgelegt werden kann.

Da die Kraftfahrzeugabstand-Ermittlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ermittlung der Position des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs 1 relativ zum eigenen Kraftfahrzeug 3 auf der Grundlage des Winkels R und des Abstands L zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug 3 und dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug n 1 ermöglicht, kann sie auch als Bauelement eines automa tischen Spurfolge-Steuersystems zum automatischen Spur folgen des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs 1 Verwendung finden.

In einem einfacheren System kann die Anordnung derart sein, daß unter den Abständen La und Lb zwischen den Reflektoren 2 a, 2 b und dem eigenen Kraftfahrzeug 3 und den Winkeln R a und R b zwischen den Reflektoren 2 a, 2 b und der Achse des eigenen Kraftfahrzeugs 3, die in Fig. 1 dargestellt sind, La und R a oder Lb R b erhalten und als Informationsteile verwendet werden, die ungefähr als Abstand zwischen den beiden Kraftfahr zeugen bzw. Winkel zwischen den Achsen der beiden Kraft fahrzeuge angesehen werden können.

Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Paar von optischen Systemen, die jeweils einen Lichtpro jektor und einen Lichtempfänger haben, die derart angeordnet sind, daß die jeweiligen optischen Achsen im wesentlichen auf der gleichen Achse liegen, ange trieben, um sich durch die zugeordneten Antriebs systeme derart zu drehen, das Impulslicht mit einem spezifischen Code aus jedem Lichtprojektor auf das vorausfahrende Kraftfahrzeug projiziert wird und daß zur gleichen Zeit, da die am vorausfahrenden Kraftfahrzeug reflektierten Strahlen des Impulslichts von den Lichtempfängern empfangen werden, der Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem vorausfah renden Kraftfahrzeug zusammen mit dem Winkel zwischen den Achsen der beiden Kraftfahrzeuge ermittelt wird. Dementsprechend ist es möglicht, ein derartiges automa tisches Drehen der Lichtprojektoren und der Licht empfänger zu ermöglichen, daß sie auf das vorausfah rende Kraftfahrzeug gerichtet sind und Impulslicht mit einem spezifischen Code projizieren und empfangen. Auf diese Weise ist es durch Messen des Projektionswinkels jedes optischen Systems möglich, den Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug zusammen mit dem Winkel zwischen den Achsen der beiden Kraftfahrzeuge mit hoher Zuverlässigkeit zu erhalten, ohne dem Fahrer irgendeine Belastung aufzuerlegen.

Obwohl die vorliegende Erfindung auf spezifische Art und Weise beschrieben worden ist, sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß das beschriebene Ausführungs beispiel nicht notwendigerweise ausschließlich ist und daß verschiedene Auswechselungen und Abänderungen an demselben vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, der einzig und allein durch die angeführten Ansprüche begrenzt wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Ermitteln des Abstands zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem voraus fahrenden Kraftfahrzeug,
gekennzeichnet durch
ein Paar von angetriebenen optischen Systemen, die auf dem eigenen Kraftfahrzeug in einem vorbestimmten Abstand voneinander vorgesehen sind, wobei jedes angetriebene optische System einen Lichtprojektor, der Impulslicht mit einem spezifischen Code in Richtung des voraus fahrenden Kraftfahrzeugs projiziert, einen Lichtempfänger, der das vom vorausfahrenden Kraftfahrzeug reflektierte Impulslicht empfängt, wobei der Lichtprojektor und der Lichtempfänger in so dichter Nachbarschaft zueinander ange ordnet sind, daß die jeweiligen optischen Achsen als im wesentlichen auf der gleichen Achse liegende angesehen werden können, und ein Antriebssystem umfaßt, um den Projektions winkel des Lichtprojektors auf der Grundlage eines Signals aus dem Lichtempfänger einzu stellen, und
eine zentrale Verarbeitungseinheit, die auf dem eigenen Kraftfahrzeug vorgesehen ist, um den Projektionswinkel des Impulslichtes aus dem Lichtprojektor zu messen, wenn der Licht empfänger jedes der optischen Systeme das reflektierte Impulslicht erfaßt, wodurch der Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem vorausfahrenden Kraftfahrzeug zusammen mit dem Winkel zwischen den Achsen der beiden Kraftfahrzeuge ermittelt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Impulslicht, das von einem der Lichtprojektoren projiziert wird, einen spezifischen Code hat, der sich von einem spezifischen Code des Impulslichtes, welches von dem anderen der Lichtprojektoren proji ziert wird, unterscheidet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Projektionswinkel eines Impulslichtes aus einem der Lichtprojektoren gemessen wird, nachdem ein Projektionswinkel eines Impulslichtes aus dem anderen der Lichtprojektoren gemessen worden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die angetriebenen optischen Systeme jeweils im gleichen Abstand von der Mitte des vorderen Endes des eigenen Kraft fahrzeugs installiert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das vorausfahrende Kraftfahrzeug ein Paar von Reflektoren aufweist, auf welche Strahlen von Impulslicht mit spezifischen Impulscodes jeweils aus den Lichtprojektoren der optischen Systeme der angetriebenen optischen Systeme projiziert werden, daß die von den Reflektoren reflektierten Strahlen von Impulslicht von den Lichtempfängern der optischen Systeme empfangen werden, so daß die zentrale Verarbeitungseinheit die Winkel mißt, die zwischen der optischen Achse der gedrehten optischen Systeme und den jeweiligen entsprechen den Linien, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug verlaufen, gebildet werden, wenn die Licht empfänger jeweils die maximale Lichtmenge ermitteln, und daß die zentrale Verarbeitungs einheit auf der Grundlage der gemessenen Winkel die Länge der imaginären Linie zwischen der Mitte des hinteren Endes des voraus fahrenden Kraftfahrzeugs und der Mitte des vorderen Endes des eigenen Kraftfahrzeugs zusammen mit dem Winkel zwischen der imaginären Linie und der Linie, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug verläuft, ermittelt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das vorausfahrende Kraftfahrzeug zumindest einen Reflektor aufweist, auf welchen Strahlen von Impulslicht mit spezifischen Impulscodes jeweils aus den Lichtprojektoren der optischen Systeme der angetriebenen optischen Systeme projiziert werden, daß die vom Reflektor reflektierten Strahlen von Impulslicht von den Lichtempfängern der optischen Systeme empfangen werden, so daß die zentrale Verarbeitungseinheit die Winkel mißt, die zwischen der optischen Achse der gedrehten optischen Systeme und der jeweiligen entsprechenden Linien, die lotrecht zum eigenen Kraftfahrzeug verlaufen, gebildet werden, wenn die Lichtempfänger jeweils die maximale Lichtmenge ermitteln, und daß die zentrale Verarbeitungseinheit auf der Grundlage der gemessenen Winkel die Länge der imaginären Linie zwischen dem Reflektor und der Mitte des vorderen Endes des eigenen Kraftfahrzeugs zusammen mit dem Winkel zwischen der imaginären Linie und der Linie, die lotrecht zum eigenen Kraft fahrzeug verläuft, ermittelt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß weiterhin ein Indikator vorgesehen ist, auf dem der Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem voraus fahrenden Kraftfahrzeug und der Winkel zwischen den Achsen der beiden Kraftfahrzeuge angezeigt wird.