DE3012236A1

DE3012236A1 - PROXIMITY WARNING DEVICE

Info

Publication number: DE3012236A1
Application number: DE19803012236
Authority: DE
Inventors: Craven Geoffrey Craven
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1980-10-02
Also published as: FR2452721A1; GB2047405B; GB2047405A; IT1131062B; FR2452721B3; IT8020904A0; JPS55134370A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Näherungswarngerät für Fahrzeuge zur Ermittlung des Abstandes zwischen einem Teil des Fahrzeugs wie dessen vorderem oder hinterem Ende und einem Hindernis wie einer Wand oder einem stehenden Fahrzeug beim Manövrieren auf eingem Raum.The invention relates to a proximity warning device for vehicles for determining the distance between one Part of the vehicle such as its front or rear end and an obstacle such as a wall or a stationary vehicle when maneuvering in a space.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gerät so auszubilden, daß der Fahrzeugfahrer aus einem visuellen und/oder akustischen Signal den Abstand von einem Hindernis erkennen kann.The invention is based on the object of the device so train that the vehicle driver from a visual and / or acoustic signal the distance from an obstacle can recognize.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergegen sich aus den Unteransprüchen .This object is achieved according to the invention by the features specified in claim 1. Appropriate configurations the invention result from the subclaims.

Der ausgesendete Strahl kann aus Lichtwellen, Schallwellen, Röntgenstrahlen oder Radiowellen bestehen. Der Sensor emittiert vorzugsweise Ultraschallimpulse in einem bestimmten Abstand und ermittelt die vom Hindernis in den Intervallen zwischen den ausgesendeten Impulsen reflektierte Strahlung. Das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden ausgesendeten Impulsen wird so gewählt, daß der reflektierte Impuls entsprechend dem ersten der ausgesendeten Impulse vor der Aussendung des nächsten Impulses empfangen werden kann, wenn das Hindernis sich im Maximum des vorbestimmten Bereichs des Gerätes befindet.The emitted beam can consist of light waves, sound waves, X-rays or radio waves. The sensor emits preferably ultrasonic impulses at a certain distance and determined from the obstacle in the intervals radiation reflected between the transmitted pulses. The interval between successive broadcasts Pulses is chosen so that the reflected pulse precedes corresponding to the first of the transmitted pulses the transmission of the next pulse can be received when the obstacle is in the maximum of the predetermined area of the device.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt:The invention is explained below with reference to FIGS. 1 and 2 for example explained. It shows:

Figur 1 eine Aufsicht eines mit dem Näherungswarngerät ausgestatteten Fahrzeugs, undFigure 1 is a plan view of one with the proximity warning device equipped vehicle, and

Figur 2 ein Schaltbild des Geräts.Figure 2 is a circuit diagram of the device.

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Das Gerät hat drei Sensorköpfe 1, die längs der hinteren Stoßstange eines Fahrzeugs verteilt sind, einen Steuermodul 2, der im Kofferraum des Fahrzeugs angeordnet ist, und eine Anzeigeeinheit 3, die am Armaturenbrett im Fahrgastraum befestigt ist. Jeder Sensorkopf 1 hat einen Sender in Form eines Keramikresonator zur Aussendung eines Ultraschallstrahls, der von einem Hindernis reflektiert wird, und einen Empfänger zum Empfang des vom Hindernis reflektierten Ultraschallstrahls. Wenn der reflektierte Strahl, der von wenigstens einem Empfänger empfangen wird, anzeigt, daß das Hindernis von der hinteren Stoßstange des Fahrzeugs weniger als eine bestimmte Strecke entfernt ist, veranlaßt der Steuermodul 2 die Erzeugung eines Warntons und/oder eines Warnlichts an der Anzeigeeinheit 3.The device has three sensor heads 1, which run along the rear Bumper of a vehicle are distributed, a control module 2, which is arranged in the trunk of the vehicle, and a display unit 3 attached to the dashboard in the passenger compartment. Each sensor head 1 has one Transmitter in the form of a ceramic resonator for emitting an ultrasonic beam that is reflected from an obstacle and a receiver for receiving the ultrasonic beam reflected from the obstacle. if the reflected beam received by at least one receiver indicates that the obstacle is less than a certain distance from the rear bumper of the vehicle, the causes Control module 2 generates a warning tone and / or a warning light on display unit 3.

Im Betrieb erzeugt jeder Sender eine Reihe von Impulsen, von denen jeder aus einer Ultraschallwelle mit einer Frequenz von etwa 40 kHz besteht. Jeder Impuls hat eine Breite von etwa 0,8 ms und die Impulse werden in Intervallen von etwa 50 ms wiederholt. Da sich der Schall mit einer Geschwindigkeit von etwa 30 cm'pro Millisekunde bewegt, ist der vordere Teil des Ultraschallimpulses etwa 25 cm vom Sender entfernt, bevor der hintere Teil des Impulses vom Sender ausgesendet wird. Sobald der Sender mit der Aussendung eines Impulses aufhört, wird der entsprechende Empfänger eingeschaltet, um von einem Hindernis reflektierte Strahlung zu empfangen. Das Hindernis kann ein festes Objekt sein, das eine Diskontinuität in die charakteristische Impedanz zwischen Luft und Schallwellen einbringt. Harte Objekte ergeben die besten Reflexionen.In operation, each transmitter generates a series of pulses, each of which consists of an ultrasonic wave with a Frequency of about 40 kHz. Each pulse is about 0.8 ms wide and the pulses are at intervals repeated for about 50 ms. Since the sound moves at a speed of about 30 cm 'per millisecond moves, the front part of the ultrasonic pulse is about 25 cm away from the transmitter before the rear Part of the pulse is sent out by the transmitter. As soon as the transmitter stops sending an impulse, will the corresponding receiver switched on to receive radiation reflected from an obstacle. The obstacle can be a solid object that has a discontinuity in the characteristic impedance between air and sound waves brings in. Hard objects make the best reflections.

Da die Ultraschallimpulse nur mit Intervallen von 50 ms wiederholt werden, sollte es dem Empfänger theoretisch möglich sein, ein Echo von einem Objekt zu empfangen, das bis zu etwa 9 m entfernt ist, bevor der nächste Impuls vom Sender ausgesendet wird. In der Praxis jedoch wirdSince the ultrasonic pulses are only repeated at intervals of 50 ms, the recipient should theoretically be able to receive an echo from an object up to about 9 m away before the next pulse is sent out by the transmitter. In practice, however,

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der maximal zulässige Bereich des Geräts durch die Empfindlichkeit des Empfängers gegen Streuung (Reflexion vom Boden) begrenzt. Dadurch wird im allgemeinen der maximal zulässige Bereich auf etwa 3 m begrenzt. Der minimale Bereich hängt auch von den verwendeten Wandlern ab und beträgt typischerweise etwa 7,6 cm.the maximum permissible range of the device due to the sensitivity of the receiver is limited against scattering (reflection from the floor). This generally becomes the maximum allowable Area limited to around 3 m. The minimum range also depends on the transducers used and is typically about 7.6 cm.

Der Steuermodul ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er einen wiederholten Piepton erzeugt, wenn reflektierte Signale von einem oder mehreren Sendern empfangen werden, die das Vorhandensein eines Hindernisses in einem Abstand innerhalb eines bestimmten Abstandsbereichs anzeigen, der eine obere Grenze hat, die durch eine Steuerung zwischen etwa 30 m und 9 m eingestellt werden kann. Die Folgefrequenz des Pieptons nimmt zu, wenn der Abstand des Hindernisses abnimmt, bis in einem bestimmten Abstand zwischen etwa 60 cm und 90 cm in Abhängigkeit von der Einstellung der Steuerung der Piepton durch einen kontinuierlichen Ton ersetzt wird. Das Gerät kann daher so eingestellt werden, daß beim Rückwärtsfahren des Fahrzeugs während des Parkens z.B. der Fahrer durch den Piepton gewarnt wird, daß sich das Fahrzeug in einem Abstand von weniger als etwa 90 cm von einem Hindernis befindet und er, wenn er das Fahrzeug weiter zurückfährt, den Abstand vom Hindernis aus der Folgefrequenz des Tons beurteilen kann. In einem Abstand von etwa 15 cm wird dann der ausgesendete Ton plötzlich kontinuierlich und der Fahrer wird gewarnt, um das Fahrzeug sofort zu stoppen.The control module is preferably designed so that it generates a repeated beep when reflected signals are received from one or more transmitters, which indicate the presence of an obstacle at a distance within a certain distance range, the has an upper limit that can be set by a control between about 30 m and 9 m. The repetition rate of the beep increases as the distance of the obstacle decreases, up to a certain distance between about 60 cm and 90 cm depending on the setting of the control of the beep through a continuous Sound is replaced. The device can therefore be set so that when reversing the vehicle During parking e.g. the driver is warned by the beep that the vehicle is in a Is less than about 90 cm from an obstacle and if he drives the vehicle further back, can judge the distance from the obstacle from the repetition frequency of the sound. At a distance of about 15 cm then the emitted sound suddenly becomes continuous and the driver is warned to leave the vehicle immediately to stop.

Es ist auch möglich, daß der Steuermodul eine visuelle Anzeige des Abstandes zwischen dem Hindernis und dem hinteren Fahrzeugteil erzeugt. Die Anzeigeeinheit am Armaturenbrett ist vorzugsweise mit einer Sicherheitswarnanzeige wie einer Lampe versehen, um eine Fehlfunktion des Gerätes z.B. infolge einer Schaltkreisunterbre-It is also possible for the control module to have a visual indication of the distance between the obstacle and the rear part of the vehicle generated. The display unit on the dashboard is preferably with a safety warning display like a lamp in order to avoid a malfunction of the device e.g. as a result of a circuit break.

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chung oder Verschmutzung eines der Sensorköpfe anzuzeigen. Um eine Sicherheitswarnung zu erreichen, ist eine bestimmte Querstrahlung, die vom Empfänger von der Strahlung empfangen wird, die vom Sender direkt abgestrahlt wird, für jeden Sensorkopf zulässig. Wenn diese Querstrahlung aus irgendeinem Grund aufhört, wird die Sicherheitswarnanzeige ausgelöst. Sender und Empfänger sind dadurch wasserdicht gemacht, daß sie mit einem Epoxyharzüberzug versehen sind. Die durch Sender und Empfänger ausgesendete und empfangene Strahlung wird durch diesen Überzug im wesentlichen nicht gedämpft, und der Überzug hat eine Dicke, die etwa halb so groß wie die Wellenlänge -in Strahlungsrichtung ist.indication or contamination of one of the sensor heads. To achieve a security warning, there is a specific one Cross radiation emitted by the receiver from the radiation that is received directly from the transmitter is permitted for each sensor head. If this cross radiation stops for any reason, the security alert will be triggered. Sender and receiver are thereby made waterproof that they are provided with an epoxy resin coating. The one sent out by the sender and receiver and received radiation is essentially not attenuated by this coating, and the coating has one Thickness that is about half as large as the wavelength in the direction of radiation.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild des zuvor beschriebenen Geräts. Zur Vereinfachung ist nur ein Sender X1 und ein Empfänger X2 gezeigt, obwohl drei Sender X1 und drei Empfänger X2, die jeweils einem Sender zugeordnet sind, vorgesehen sind. Die Schaltungsanordnung ist mit einer stabilisierten Spannungsquelle 10 versehen. Ein Oszillator 11 erzeugt ein Trägersignal mit einer Frequenz von 80 kHz, das durch einen Modulator 12 impulsmoduliert wird. Um falsche Echos zu unterdrücken, so daß nur von dem Hindernis ausgehende Echos zur Triggerung des Geräts dienen, ist ein SicherheitsOszillator 13 vorgesehen, der ein Sicherheitssignal abgibt, um den Empfangsteil der Schaltung für eine kurze Periode nach der Aussendung jedes Impulses abzuschalten. Ein Teiler 14 dient zur Teilung des Trägersignals durch Zwei, um ein gleiches Tastverhältnis zu erreichen. Vier Transistoren 15 bis 18 dienen dazu, das Signal zu verstärken, bevor es vom Sender X1 ausgesendet wird.Fig. 2 shows a circuit diagram of the device described above. For the sake of simplicity, there is only one transmitter X1 and one receiver X2 is shown although three transmitters X1 and three receivers X2, each assigned to a transmitter, are provided. The circuit arrangement is provided with a stabilized voltage source 10. An oscillator 11 is generated a carrier signal with a frequency of 80 kHz, which is pulse modulated by a modulator 12. About false echoes to suppress, so that only echoes emanating from the obstacle are used to trigger the device, is a safety oscillator 13 is provided, which emits a safety signal to the receiving part of the circuit for a short Switch off period after the transmission of each pulse. A divider 14 is used to divide the carrier signal through Two to achieve an equal duty cycle. Four transistors 15 to 18 are used to amplify the signal, before it is sent out by the transmitter X1.

Das vom Empfänger X2 empfangene Signal wird von einem Transistor 19 verstärkt, wobei falsche Echos durch eine Unterdrückungsstufe 20 unterdrückt werden, die von dem Sicherheitssignal des Senders gesteuert wird. Das sich ergebende Signal wird einem Schwellwertdetektor 21 zuge-The signal received by the receiver X2 is amplified by a transistor 19, with false echoes being caused by a Suppression level 20 suppressed by the Security signal of the transmitter is controlled. That I The resulting signal is sent to a threshold value detector 21

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führt, dessen Ausgangssignal einem monostabilen Multivibrator 22 zugeführt wird, der eine Zeitkonstante von 28 »β hat, wodurch eine weitere Frequenzselektion erreicht wird. Das Ausgangssignal des Multivibrators 22 wird von einem Transistor 23 verstärkt und dann von einer Stufe 24 einer Dauerprüfung unterzogen, um unerwünschte Störsignale auszuscheiden. leads whose output signal is a monostable multivibrator 22 is supplied, which has a time constant of 28 »β has, whereby a further frequency selection is achieved. The output of the multivibrator 22 is from a Amplified transistor 23 and then subjected to an endurance test by a stage 24 in order to eliminate undesired interference signals.

Wenn der Sendeteil keinen Impuls aussendet wird das Ausgangssignal des Empfangsteils einem Schalter zugeführt, der aus vier NAND-Gliedern 25 bis 28 besteht. Eine Markierstufe 29 bestimmt den maximalen Bereich der Schaltung in Abhängigkeit von der Einstellung einer Steuerung 30. Das Ausgangssignal des Schalters wird einem spannungsgesteuerten Oszillator zugeführt, der aus den Schaltkreiselementen 31 bis 35 besteht und ein Impulsausgangssignal mit einer Folgefrequenz erzeugt, die von dem Intervall zwischen den ausgesendeten und den empfangenen Impulsen abhängt, ausgenommen wenn der Oszillator von einem Minimumbereichdetektor getriggert wird, der aus einem Inverter 36 und einem NAND-Glied 37 besteht; in diesem Falle wird das Ausgangssignal kontinuierlich. Das Ausgangssignal wird einem Audiokreis zugeführt, der aus drei Transistoren 38 bis 40 und einem Lautsprecher 41 besteht.If the transmitter does not send out a pulse, the output signal is of the receiving part is fed to a switch which consists of four NAND gates 25 to 28. A marking stage 29 determines the maximum range of the circuit as a function of the setting of a controller 30. The output signal of the switch is fed to a voltage-controlled oscillator, which consists of the circuit elements 31 to 35 and generates a pulse output signal with a repetition frequency that depends on the interval between the transmitted and received pulses, except when the oscillator is controlled by a minimum range detector is triggered, which consists of an inverter 36 and a NAND gate 37; in this case will the output signal continuously. The output signal is fed to an audio circuit consisting of three transistors 38 to 40 and a loudspeaker 41.

Es ist auch möglich, Sensorköpfe an der Fahrzeugfront zu befestigen, um eine Einrichtung zu schaffen, die den Abstand des Fahrzeugs von einem Hindernis erfaßt, wenn das Fahrzeug auf einem begrenzten Raum vorwärts bewegt wird.It is also possible to attach sensor heads to the front of the vehicle in order to create a device that the distance of the vehicle is detected by an obstacle when the vehicle is moving forward in a limited space.

Das Gerät ist vorzugsweise so geschaltet, daß es betätigbar ist, wenn die FahrzeugZündanlage eingeschaltet wird. Das Gerät kann auch mit dem automatischen Rücklichtschalter des Fahrzeugs verbunden sein, um einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor gegen ein zufälliges Ausschalten zu schaffen.The device is preferably switched so that it can be actuated when the vehicle ignition system is switched on. The device can also be connected to the vehicle's automatic rear light switch to provide an additional To create a safety factor against accidental switch-off.

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Das Gerät ist auf alle Arten von Fahrzeugen wie Schienenfahrzeugen und auch Flugzeuge anwendbar. Bei Flugzeugen können ein oder mehrere Sensorköpfe an der Unterseite des Flugzeugs vorgesehen sein, so daß dessen Höhe über der Rollbahn während des Landens genau kontrolliert werden kann. Das Gerät kann auch für einen Lastwagen verwendet werden, um das Zurücksetzen des Lastwagens zu einer Laderampe zu unterstützen.The device is on all types of vehicles such as rail vehicles and also aircraft applicable. Airplanes can have one or more sensor heads on the underside of the aircraft may be provided so that its height above the runway is precisely controlled during landing can be. The device can also be used for a truck to reverse the truck to support a loading dock.

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Claims

Herne 1, 800D München 40,Herne 1, 800D Munich 40,

Froiligralhstrasse 19 ~. . . _{D u} _. Elsenacher Strasse 17

P.O. Box 1140 Uipi.-liig. Π. Π. The Pat. Appl. Betzier

Pat. Htrrmann-Trantepohl ΠΐηΙ PhvQ Frfliarri Rptylpr Telephone: 36 3011

Telephone: 51013 wipi. riiya. euuaiu bbmici 363012

⁵¹⁰¹⁴ Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl ^3β3013 ⁵¹⁰¹⁴ Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl ^3β3013

Telegram address: Telegram address:

Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babetzpat Munich

Telex 08 229 853 Telex 5215360

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Beyirltch· Vereinsbank München 852287 Dresdner Bank AG Herne 7-520499 Postscheckkonto Dortmund 558 68-407BeyirltchVereinsbank Munich 852287 Dresdner Bank AG Herne 7-520499 Postal checking account Dortmund 558 68-407

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Geoffrey Craven Craven, please state η of the answer

Churchdown (Gloucestershire) / England _{Zu3chrl (t}

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Proximity warning device

Expectations

M Λ Proximity warning device for a vehicle, characterized by a sensor (1) for determination the distance of an obstacle from a vehicle part, and a visual and / or acoustic warning device (3), which is actuated by the sensor (1) when it reaches a certain distance of an obstacle from the Vehicle part determined.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the sensor (1) from a transmitter (X1) to emit a to be reflected by an obstacle Beam, a device (X2, 19 to 30) for checking the proximity of the obstacle relative to a reference point on the vehicle from the characteristics of the reflected beam and a device (31 to 37) for actuation the warning device exists when a certain proximity is detected.

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3. Device according to claim 2, characterized in that that the sensor (1) can transmit and receive an ultrasonic wave.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that that the sensor (1) sends out ultrasonic pulses at certain intervals and that the obstacle in the intervals between the transmitted pulses detects reflected radiation.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that that each pulse has a width of about 1 ms, and the pulses at intervals of about 50 ms are distant from each other.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the warning device (3) generates an indication of the distance of the obstacle in a distance range.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that that the warning device emits a beep with a repetition frequency when actuated by the sensor (1) emits which increases as the distance of the obstacle decreases and emits a continuous tone when the distance of the obstacle reaches a certain minimum value.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized by at least one sensor head (1), an ultrasonic transmitter (X1) and a Ultrasonic receiver (X2) for mounting on the rear or front part of a vehicle, a control module (2) for arrangement in the vehicle and a display unit (3) for arrangement on the dashboard of the vehicle.

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