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DE4107177A1 - Fahrzeug/fahrzeug-entfernungsmessvorrichtung - Google Patents

Fahrzeug/fahrzeug-entfernungsmessvorrichtung

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DE4107177A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug/Fahrzeug- Entfernungsmeßvorrichtung zur Messung der Entfernung von einem Fahrzeug zu einem vorausfahrenden Fahrzeug.
Einige typische Beispiele einer derartigen Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung sind in den japanischen Patentveröffentlichungen 63-38 085 und 63-46 363 beschrieben. Die dort beschriebenen Vorrichtungen haben üblicherweise zwei parallele optische Systeme, die zwei Sammellinsen (101, 102) umfassen, die horizontal fluchtend in einem vorgegebenen Abstand (L) voneinander angeordnet sind, wie aus Fig. 5 hervorgeht. Ein Paar getrennter Bildsensoren (103, 104) ist horizontal an den Brennpunkten der Linsen (101, 102) im Abstand ihrer Brennweite (f) von den Positionen der zugeordneten Linsen (101, 102) angeordnet, um jeweils Bildsignale für einen gemeinsamen Signalprozessor (120) zu erzeugen. Der Signalprozessor (120) verschiebt aufeinanderfolgend die Bildsignale aus den Bildsensoren (103, 104) und überlagert sie elektrisch übereinander, so daß der Abstand (R) von den Linsen (101, 102) bis zu einem Objekt (121) auf der Grundlage eines trigonometrischen Lehrsatzes unter Verwendung folgender Formel berechnet wird:
R = (f×L)/d
wobei d eine Verschiebung darstellt, um die die Bildsignale zur Erzielung der besten Abstimmung bewegt werden.
Andererseits ist ein typisches Verfahren der Verfolgung eines vorausgehenden Fahrzeugs, das von einem Bildsensor oder dgl. erfaßt wird, in der japanischen Patentveröffentlichung 60-33 352 beschrieben. Bei diesem Verfahren muß ein Bediener zwecks Verfolgung eines Ziels auf einem Anzeigebildschirm ein Überwachungsfenster auf dem Anzeigeschirm einstellen, das das verfolgende Ziel einschließt, während er den Bildschirm beobachtet.
Bei der vorausgehend beschriebenen Fahrzeug/Fahrzeug- Entfernungsmeßvorrichtung, die unter Verwendung einer Kombination einer optischen Entfernungsmeßvorrichtung, die mit einem Bildsensor ausgestattet ist, und einer Fahrzeugbildfolgeeinrichtung arbeitet, um aufeinanderfolgend die Entfernung von einem Fahrzeug zu einem vorausgehenden Fahrzeug zu erfassen, ist es in der Praxis nahezu unmöglich für den Fahrer unter Verwendung eines Joysticks, einer Rollkugel, einer Maus und dgl. während dem Steuern des Fahrzeugs ein Überwachungsfenster zu bilden, das in seiner Ausgestaltung dem Bild des vorausgehenden Fahrzeugs entspricht, wie dies in der japanischen Patentveröffentlichung 60-33 352 beschrieben ist, insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Fahrsicherheit.
Die Erfindung ist daher darauf abgestellt, die vorausgehend beschriebenen Schwierigkeiten der bekannten Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue und verbesserte Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung zur Verwendung beim Verfolgen eines vorausgehenden Fahrzeugs zu schaffen, bei welcher der Fahrer in der Lage ist, in müheloser Weise während des Steuern des Fahrzeugs ein Fahrzeugüberwachungsfenster auf einem angezeigten Bild des vorausgehenden Fahrzeugs einzustellen.
Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung ist es, eine neue und verbesserte Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung zu schaffen, bei der der Fahrer in der Lage ist, selbst wenn eine Mehrzahl vorausgehender Fahrzeuge vorhanden sind, mühelos ein bestimmtes Fahrzeug aus diesen zu identifizieren, der seinem Fahrzeug folgt, um die dazwischen liegende Entfernung zu messen.
Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neue und verbesserte Fahrzeug/Fahrzeug- Entfernungsmeßvorrichtung zu schaffen, die automatisch vor einem Fahrzeug liegende Objekte überwachen und den Fahrer vor einer möglichen Gefahr eines Zusammenstoßes mit einem Hindernis warnen kann, wenn vom Fahrer kein Befehl zur Einstellung eines Bildüberwachungsfensters zur Überwachung eines vorausgehenden Fahrzeugs gegeben wurde.
Zur Lösung der vorstehenden, der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabenstellungen wird eine Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung zur Verwendung in der Überwachung eines vorausgehenden Fahrzeugs geschaffen, die gekennzeichnet ist durch:
eine auf einem in Frage stehenden Fahrzeug befestigte Bildsensoranordnung zur Aufnahme einer Bilddarstellung eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines Hindernisses;
eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der von der Bildsensoranordnung aufgenommenen Bilddarstellung auf einem Bildschirm und die ein Bildüberwachungsfenster in vorgegebener Position auf dem Bildschirm angezeigt hat;
eine vom Fahrer des Fahrzeugs betätigte Befehlsvorrichtung zur Erzeugung eines Bildüberwachungsbefehls;
eine Bildnachführeinrichtung, die von der Befehlseinrichtung zur Überwachung der Bilddarstellung eines vorausfahrenden Fahrzeugs auf dem Bildschirm im Bildüberwachungsfenster betätigt wird, sobald das Bild des vorausfahrenden Fahrzeugs in das Bildüberwachungsfenster gelangt;
eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Entfernung von dem in Frage stehenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug oder zum Hindernis, die auf dem Bildschirm im Bildüberwachungsfenster angezeigt werden und zur Erfassung der Entfernung von dem in Frage stehenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug, das auf dem Bildschirm im Bildüberwachungsfenster bildmäßig überwacht wird; und
eine Warnvorrichtung, die betätigbar ist, um für den Fahrer eine Warnung zu erzeugen, wenn der Abstand von dem in Frage stehenden Fahrzeug zum vorausfahrenden Fahrzeug oder zu einem Hindernis während der Zeitspanne, während die Befehlseinrichtung unbetätigt bleibt, geringer als ein vorgegebener Wert wird.
Das Bildüberwachungsfenster wird auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung an einer vorgegebenen Stelle angezeigt. Kommt ein zu überwachendes vorausgehendes Fahrzeug auf den Bildschirm, so steuert der Fahrer das Fahrzeug in solcher Weise, um die Abbildung des vorausgehenden Fahrzeugs innerhalb des Bildüberwachungsfensters einzustellen. Schaltet der Fahrer den Befehlsschalter ein, nachdem das gesamte Bild des vorausgehenden Fahrzeugs innerhalb des Bildüberwachungsfensters eingestellt ist, so wird das Bild des vorausgehenden Fahrzeugs durch das Bildüberwachungsfenster selbsttätig verfolgt. Wird andererseits die Entfernung von dem in Frage stehenden Fahrzeug zum vorausgehenden Fahrzeug oder Hindernis, das sich im Bildüberwachungsfenster befindet, geringer als der vorgegebene Wert während der Zeit, während welcher der Befehlsschalter unbetätigt ist, so wird die Warnvorrichtung automatisch betätigt, um eine Warnung für den Fahrer zu erzeugen.
Die vorstehenden und weitere Aufgabenstellungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Fahrzeug/Fahrzeug- Entfernungsmeßvorrichtung zur Verwendung bei der Verfolgung eines vorausgehenden Fahrzeugs entsprechend der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine erläuternde Darstellung, aus welcher ersichtlich ist, daß ein Bild eines vorausgehenden Fahrzeugs auf den Schirm einer Anzeige in der Vorrichtung nach Fig. 1 erscheint,
Fig. 3 eine erläuternde Darstellung, aus der ersichtlich ist, daß ein Bild eines vorausgehenden Fahrzeugs innerhalb eines Bildüberwachungsfensters in der Vorrichtung nach Fig. 1 eingestellt ist,
Fig. 4(a) und 4(b) eine erläuternde Darstellung, die ent­ sprechende Bildflächen in einem ersten und einem zweiten Speicher zeigt, die miteinander verglichen werden sollen, und
Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild des allgemeinen Aufbaus einer bekannten Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung zur Verwendung bei der Verfolgung eines vorausgehenden Fahrzeugs. Die angegebene Vorrichtung enthält ein erstes und zweites paralleles optisches System, die zwei Sammellinsen (1, 2) umfassen, die horizontal fluchtend in einer vorgegebenen Entfernung voneinander angeordnet sind, und einen ersten und zweiten (oder linken und rechten) Bildsensor (3, 4), die horizontal an den Brennpunkten der Linsen (1, 2) jeweils in einer Entfernung (f) von den Stellungen der entsprechenden Linsen (1, 2) liegen, um jeweilige Bildsignale in Form eines Analogsignals zu erzeugen, das ein Maß eines zweidimensionalen Bilds darstellt und an ein Paar entsprechender Analog/Digital (A/D)-Umsetzer (6, 7) zu liefern. Die Ausgangssignale der A/D-Umsetzer (6, 7) werden jeweils einem zugeordneten ersten und zweiten Speicher (8, 9) eingegeben und darin gespeichert. Ein Mikrocomputer (10) führt die Datenübertragung an den Speichern (8, 9) sowie verschiedene Berechnungen und Bestimmungen, abhängig von den in den Speichern gespeicherten Daten durch. Eine Anzeigevorrichtung (11) mit einem Bildschirm ist an den zweiten Speicher (9) und den Mikrocomputer (10) angeschlossen, um ein vom zweiten Bildsensor (4) erzeugtes Bild auf dem Bildschirm anzuzeigen. Der Betrieb der Anzeigevorrichtung (11) wird durch den Mikrocomputer (10) gesteuert. Eine Fensterbildungseinrichtung (12) ist an den Mikrocomputer (10) angeschlossen und wird von ihm gesteuert, um ein Überwachungsfenster auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung (11) zu bilden. Ein Befehlsschalter (13) ist mit der Fensterbildungseinrichtung (12) verbunden und wird durch den Fahrer zwecks seiner Ein- und Ausschaltung betätigt. Eine Warnvorrichtung (16) ist an den Mikrocomputer (10) zur Erzeugung einer Warnung für den Fahrer angeschlossen.
Der Betrieb der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird nun unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 2, 3, 4(a) und 4(b) beschrieben. Zuerst sei gemäß Fig. 2 angenommen, daß ein Bild des zu verfolgenden vorausgehenden Fahrzeugs (5) erfaßt und durch den zweiten oder rechten Bildsensor (4) gebildet und auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung (11) angezeigt wird. In diesem Falle wird der Fahrer tätig, um sein Fahrzeug ordnungsgemäß zu steuern und die Relativposition desselben gegenüber dem vorausgehenden Fahrzeug (5) derart zu ändern, daß das gesamte Bild (5a) des vorausgehenden Fahrzeugs (5) in das Bildüberwachungsfenster (14) gelangt, das vorab auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung (11) gebildet wird. Anschließend, wenn der Befehlsschalter (13) für die Bildüberwachung vom Fahrer eingeschaltet wird, nachdem das gesamte Bild (5a) des vorausgehenden Fahrzeugs (5) vollständig gemäß Fig. 3 in das Bildüberwachungsfenster (14) eingetreten ist, arbeitet der Mikrocomputer (10), um die Anzeigevorrichtung (11) derart zu steuern, daß sich das Bildüberwachungsfenster (14) selbsttätig bewegt, um dem Bild des vorausgehenden Fahrzeugs (5) zu folgen, ungeachtet jeglicher Änderungen in der Bewegung des Fahrzeugs (5), die am Anzeigeschirm erfolgen.
Ein derartiger Bildüberwachungsvorgang ist bereits allgemein bekannt und wird beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung 60-33 352 oder 1-35 305 beschrieben.
Als nächstes wird der Betrieb der Vorrichtung zur Erfassung der Entfernung von dem in Frage stehenden Fahrzeug zu einem vorausgehenden Fahrzeug beschrieben. Zunächst liest der Mikrocomputer (10) aus dem zweiten oder rechten Speicher (9) Bildelementsignale innerhalb des Bildüberwachungsfensters (14) aus, das das Bild (5a) des vorausgehenden Fahrzeugs (5) überwacht und bezeichnet sie als Bezugsbildsignale. Anschließend wählt der Mikrocomputer (10) einen Bereich im ersten oder linken Speicher (8), der die Bildsignale des linken Bildsensors (3) entsprechend dem Bildüberwachungsfenster (14) speichert, und berechnet aufeinanderfolgend den Absolutwert eines Unterschieds zwischen dem rechten und linken Bildsignal bei jedem Bildelement und summiert diese Unterschiede, während die Bildsignale aus dem ersten oder linken Speicher (8) um ein Bildelement nach dem anderen gegen die Bezugsbildsignale verschoben werden. Anders ausgedrückt, die Position eines Bildes, das am besten mit dem Bild im Bildüberwachungsfenster (14) übereinstimmt, wird bestimmt, indem aufeinanderfolgend die Bildsignale aus dem ersten oder linken Speicher (8) um jeweils ein Bildelement verschoben werden. Dabei entspricht der Bereich, der die obigen Berechnungen des Mikrocomputers (10) betrifft, einen Bereich (15) im ersten oder linken Speicher (8), einschließlich des Bilds (5a) des vorausgehenden Fahrzeugs (5), wie es in Fig. 4(a) angegeben ist, gegenüber den Bezugsbildsignalen im Bildüberwachungsfenster (14) auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung (11), die in Fig. 4(b) angezeigt werden.
Somit werden das erste und zweite (oder rechte und linke) Bildsignal mit ihren entsprechenden Bildelementen miteinander in obiger Weise verglichen, und die Größe der Verschiebung der zweiten Bildelemente, wenn die Gesamtsumme der Absolutwerte der Unterschiede in den ersten und zweiten Bildelementsignalen minimiert ist, wird als das n-fache einer Einheitslänge (Schritt P) eines Bildelements berechnet, und der Abstand R zwischen dem vorausgehenden Fahrzeug (5) und den Linsen (1, 2) wird unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet:
R = (f×L)/(n×P)
wobei f die Brennweite der Linsen (1, 2) und L der Abstand zwischen den Mittelpunkten der ersten und zweiten Linse (1, 2) ist.
Auf diese Weise ist es dem Bildüberwachungsfenster (14) möglich, dem vorgegebenen vorausgehenden Fahrzeug (5) zu folgen, selbst wenn sich das Fahrzeug (5) seitwärts bewegt, womit aufeinanderfolgend der Abstand von dem in Frage stehenden Fahrzeug zum vorausgehenden Fahrzeug (5) bestimmt wird.
Andererseits wird in den Fällen, bei denen der zur Bildnachführung dienende Befehlsschalter (13) unbetätigt oder ausgeschaltet ist, wenn ein vorausgehendes Fahrzeug (5) oder ein vor dem in Frage stehenden Fahrzeug liegendes Hindernis in das Bildüberwachungsfenster (14) gelangt, der Abstand zum vorausgehenden Fahrzeug oder Hindernis automatisch in gleicher Weise wie vorausgehend beschrieben erfaßt.
Wird der Abstand zum vorausgehenden Fahrzeug (5) oder zum Hindernis geringer als ein vorgeschriebener Wert, so betätigt der Mikrocomputer (10) die Warnvorrichtung (16), so daß eine Warnung erzeugt wird, um den Fahrer auf die bevorstehende Kollisionsgefahr hinzuweisen, so daß der Fahrer auf den anormalen Fall einer kurzen Entfernung zum vorausgehenden Fahrzeug oder Hindernis aufmerksam gemacht wird, und die erforderlichen Handlungen ergriffen werden können, um einen Zusammenstoß zu vermeiden.
Wenn das Bild eines vorausgehenden Fahrzeugs (5) in das Bildüberwachungsfenster (14) gelangt, das am Bildschirm der Anzeigevorrichtung (11) an einer vorgegebenen Stelle desselben angezeigt wird, und der Befehlsschalter (13) für die Bildüberwachung durch den Fahrer eingeschaltet wird, so arbeitet der Mikrocomputer (10) erfindungsgemäß, wie vorausgehend beschrieben wurde, um selbsttätig das Bildüberwachungsfenster (14) derart zu steuern, daß es dem vorausgehenden Fahrzeug (5a) nachfolgt. Infolgedessen ist der Fahrer in der Lage, Bildüberwachung auf äußerst einfache Weise zu starten, indem lediglich während des Steuern des Fahrzeuges der Befehlsschalter (13) für die Bildüberwachung eingeschaltet wird.
Ferner werden das Teilbild des Bildüberwachungsfensters (14) und das Bild eines vorausfahrendes Fahrzeugs (5) immer am Bildschirm der Anzeigevorrichtung (11) angezeigt, so daß der Fahrer genau das vorausgehende Fahrzeug erkennen kann, das von seinem Fahrzeug verfolgt wird, um den Abstand zu diesem zu erfassen, selbst wenn eine Mehrzahl von Fahrzeugen sich vor seinem Fahrzeug befinden.
Schließlich ist der Mikrocomputer (10) wirksam, um die Anzeigevorrichtung (11) derart zu steuern, daß, wenn der Befehlsschalter (13) für die Bildüberwachung unbetätigt oder ausgeschaltet ist, das Bildüberwachungsfenster (14) Objekte, wie vorausfahrende Fahrzeuge, oder vor dem in Frage stehenden Fahrzeug liegende Hindernisse und dgl. überwacht. Infolgedessen kann die Fahrsicherheit selbst in den Fällen verbessert werden, wo der Fahrer das Fahrzeug steuert, ohne mit Absicht einem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen.

Claims (6)

1. Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung zur Verwendung in der Überwachung eines vorausfahrenden Fahrzeugs, gekennzeichnet durch:
eine auf einem in Frage stehenden Fahrzeug befestigte Bildsensoranordnung (3, 4) zur Aufnahme einer Bilddarstellung eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines Hindernisses;
eine Anzeigevorrichtung (11) zur Anzeige der von der Bildsensoranordnung aufgenommenen Bilddarstellung auf einem Bildschirm und die ein Bildüberwachungsfenster (14) in vorgegebener Position auf dem Bildschirm angezeigt hat;
eine vom Fahrer des Fahrzeugs betätigte Befehlsvorrichtung (13) zur Erzeugung eines Bildüberwachungsbefehls;
eine Bildnachführeinrichtung, die von der Befehlseinrichtung zur Überwachung der Bilddarstellung eines vorausfahrenden Fahrzeugs auf dem Bildschirm im Bildüberwachungsfenster betätigt wird, sobald das Bild des vorausfahrenden Fahrzeugs in das Bildüberwachungsfenster (14) gelangt,
eine Erfassungsvorrichtung (6-10) zur Erfassung der Entfernung von dem in Frage stehenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug oder zum Hindernis, die auf dem Bildschirm im Bildüberwachungsfenster angezeigt werden und zur Erfassung der Entfernung von dem in Frage stehenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug, das auf dem Bildschirm im Bildüberwachungsfenster bildmäßig überwacht wird; und
eine Warnvorrichtung (16), die betätigbar ist, um für den Fahrer eine Warnung zu erzeugen, wenn der Abstand von dem in Frage stehenden Fahrzeug zum vorausfahrenden Fahrzeug oder zu einem Hindernis während der Zeitspanne, während die Befehlseinrichtung unbetätigt bleibt, geringer als ein vorgegebener Wert wird.
2. Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine erste und zweite Linse (1, 2), die in einem vorgegebenen Abstand voneinander liegen, und die Bildsensoranordnung (3, 4) einen ersten und einen zweiten Bildsensor umfaßt, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander an den Brennpunkten der zugeordneten Linsen liegen.
3. Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten A/D-Umsetzer (6, 7) zur Durchführung einer A/D-Umwandlung der Bildsignale jeweils des ersten und zweiten Bildsensors, und einen ersten und zweiten Speicher (8, 9), um aufeinanderfolgend die Ausgangssignale des ersten und zweiten A/D-Umsetzers zu speichern.
4. Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildüberwachungseinrichtung und die Erfassungsvorrichtung einen Mikrocomputer (10) umfassen, der den Datentransfer mit dem ersten und zweiten Speicher (8, 9) durchführt und aufeinanderfolgend den Abstand von dem in Frage stehenden Fahrzeug zum vorausfahrenden Fahrzeug oder zum Hindernis berechnet, abhängig von den digitalisierten Bildsignalen des ersten und zweiten Bildsensors (3, 4), die aufeinanderfolgend im ersten und zweiten Speicher (8, 9) gespeichert sind.
5. Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (11) mit einem aus dem ersten und zweiten Speicher (8, 9) und mit dem Mikrocomputer zur Anzeige der Bilddarstellung des vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines Hindernisses auf dem Bildschirm verbunden ist, abhängig von den digitalisierten Bildsignalen aus einem vom ersten und zweiten Bildsensor.
6. Fahrzeug/Fahrzeug-Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (10) das Bildsignal aus einem aus den ersten und zweiten Bildsensoren (3, 4) verschiebt, das im zugeordneten Speicher (8, 9) gespeichert ist, um die beste Abstimmung mit dem Bildsignal des anderen Bildsensors zu liefern, das im anderen Speicher gespeichert ist, und daß er den Abstand vom in Frage stehenden Fahrzeug zu dem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem Hindernis berechnet, abhängig von der Verschiebungsgröße, die die beste Abstimmung zwischen den Bildsignalen ergibt.
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