DE3034511A1

DE3034511A1 - Hindernisdetektor fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3034511A1
Application number: DE19803034511
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Endo
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1981-04-02
Also published as: DE3034511C2; US4383238A; GB2060307B; GB2060307A; JPS6140075B2; JPS5642160A

Description

NISSAN - WG 0223/181(3) TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Hindernisdetektor für Fahrzeuge und insbesondere eine Vorrichtung zum Aufspüren eines Hindernisses im Fahrweg eines Fahrzeuges durch Aussendung von Licht und elektronische Auswertung des von dem Hindernis reflektierten Lichts.

Hindernisdetektoren sind bekannt, die ultrahochfrequente, elektromagnetische Wellen im Mikrowellen- oder Millimeter-Wellenlängenbereich ausstrahlen und die von einem Hindernis im Fahrweg reflektierten Wellen empfangen und dadurch das Vorhandensein eines Hindernisses erfassen. Solche meist als Radargeräte aufgebaute Detektoren haben wegen der Verwendung von ultrahochfrequenten Wellen die folgenden Nachteile:

1. Die Kosten für Ultrahochfrequenz-Bauelemente sind hoch im Vergleich mit den Kosten für Bauelemente, die für niedrigere Frequenzen bestimmt sind. Daher ist ein Detektor für solche ultrahohen Frequenzen verhältnismäßig teuer.

2. Wenn eine Sende- und Empfangsantenne so ausgelegt wird, daß ihre Xeistungshalbbreite bei einer Frequenz von 35 GHz + 2° liegt, ergibt sich eine minimale Baugröße der Antenne von ungefähr 150mm. Die Befestigung der Antenne am Fahrzeug führt vielf-ach zu besonderen Raumpro'blemen im vorderen ohnehin mit vielen Aggregaten vollbestückten Fahrzeugbereich.

3. Die üblicherweise verwendeten Frequenzen bedingen verhältnismäßig lange Wellenlängen von beispielsweise mindestens 1cm (-30 GHz) . Daher ist trotz einer scharfen Richtwirkung der Antenne die Grenze des Erfassungs- oder

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NISSAN - WG 0223/181(3) TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER

Ansprechbereiches unscharf. Ein Hindernis mit einem hohen Reflektionskoeffizienten in der Nähe des Ansprechbereiches kann irrtümlich erfaßt v/erden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hindernisdetektor für Fahrzeuge zu schaffen, der keine Montageprobleme verursacht und der sich durch eine scharfe Abgrenzung des Ansprechbereiches auszeichnet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs-gelöst.

Bei dem Hindernisdetektor gemäß der Erfindung ist ein Impulsgenerator zum Erzeugen eines ersten Impulssignales mit einer Impulsbreite vorgesehen, die im wesentlichen gleich der Laufzeit ist, die Licht benötigt, um den Bremsweg in beiden Richtungen zu durchlaufen. Ein Lichtsender strahlt einen Lichtstrahl aus, der dem ersten Impulssignal so zugeordnet ist, daß er den Ansprechbereich überdeckt, innerhalb dessen der Bremsweg enthalten ist. Das von einem im Ansprechbereich vorhandenen Hindernis reflektierte Licht wird von einem Lichtempfänger erfaßt und der empfangene Lichtstrahl wird in ein zweites zugeordnetes elektrisches Impulssignal umgesetzt. Eine Auswertevorrichtung bestimmt, ob die zeitliehe Breite des Impulses des ersten Signales größer ist als das Zeitintervall, das zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Lichtsignal ausgesendet wurde und dem Zeitpunkt liegt, zu,dem das Lichtsignal nach der Reflektion an dem Hindernis empfangen wurde, wobei eine Bezugsposition des Impulses des ersten Signales mit der Position des zugeordneten Impulses des zweiten Signales verglichen wird.

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TER MEER · MÜLLER . STEINMEISTER NISi-At- - WG 02?.3/181(3)

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Der Impulsgenerator erzeugt vorzugsweise ein Impulssignal, dessen Impulsbreite von der Fahrzeugegeschwindigkeit abhängt.

Ein Modulator kann vorgesehen werden, um die Amplitude des Ausgangssignals des Impulsgenerators mit einer Modulationsfrequenz zu modulieren, die kleiner als die des ersten Impulssignales ist und die charakteristisch für das jeweilige Fahrzeug ist. Der Lichtempfänger kann mit einem Demodulator versehen sein, um das modulierte Signal zu demodulieren.

Der Hindernisdetektor gemäß der Erfindung verwendet optische Bauteile mit verhältnismäßig niedrigen Kosten im Vergleich zu den Ultrahochfrequenzbausteinen beim Stand der Technik, wodurch die Kosten für einen solchen Hindernisdetektor erheblich reduziert werden. Der Lichtsender und der Lichtempfänger haben kleine Öffnungen, durch die Lichtstrahlen gesendet und empfangen werden. Im Verhältnis zum Stand der Technik mit Ultrahochfrequenzantennen wird dadurch das Anbringen eines Hindernisdetektors einfach. Die Verwendung eines Lichtstrahles verbessert die Schärfe der Grenzen des Erfassungsbereiches oder Ansprechbereiches, wodurch ein fehlerhaftes Ansprechen auf Hindernisse vermieden wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine ebene Darstellung des Erfassungsbereiches

für ein Fahrzeug,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Ansprechbereiches gemäß Fig. 1,

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N - WG 0223/181" (3) TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Lichtsenders,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Lichtempfängers ,

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung der Randunschärfe eines Lichtstrahles,

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Fig. 5,

Fig. 7 eine weitere vergrößerte Darstellung der Fig. 5 zur Erläuterung der Randunschärfe,

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für den Hindernisdetektor gemäß der Erfindung,

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Impulsgenerators mit veränderbarer Impulsbreite für die Verwendung

in einer Schaltung nach Fig. 8,

Fig. 10 ein Ablaufdiagramm für den Generator nach Fig. 9, Fig. 11 den Schaltplan eines Impulsamplitudenmodulators

nach Fig. 8,

Fig. 12 ein Ablaufdiagramm für den Modulator gemäß Fig. 11,

Fig. 13 ein Äquivalenzschaltbild für den Schaltkreis nach Fig. 11,

Fig. 14 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Strom und der Ausgangsleistung eines licht

emittierenden Elementes,

Fig. 15 eine graphische Darstellung entsprechend Fig. für ein anderes lichtemittierendes Element,

Fig. 16A,- 16B und 16C Ablaufdiagramme für den Hindernisdetektor gemäß Fig. 8,

Fig. 17 ein Ablaufdiagramm für einen Lichtdetektor wie er in Fig. 8 gezeigt ist,

Fig. 18 eine Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Hindernis und dem Ansprechbereich sowie einem zugeordneten Ablaufdiagramm für den

Hindernisdetektor und

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TER MEER - MÖLLER · STEINMEISTER ^NIS3AN " ^WG "223/181

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles für einen Lichtempfänger für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist der Erfassungsbereich für ein Kraftfahrzeug 100,von dem ein Teil schematisch gezeigt ist, dargestellt.

Der Weg des Kraftfahrzeuges 100 ist für die vorliegenden Betrachtungen als ein Bereich definiert, der eine Breite W zwischen der rechten seitlichen Begrenzung j und der linken seitlichen Begrenzung i des Fahrzeuges hat. Ein Lichtempfänger 110 ist auf der linken vorderen Ecke des Fahrzeuges befestigt und empfängt Licht B aus einem Bereich mit einem öffnungswinkel 2Θ, wobei die optische Achse h des Lichtempfängers 110 den Winkel 2Θ in gleiche Winkel θ aufteilt. Der Winkel θ beträgt etwa 2,0° bis 2,5°. Die linke seitliche Begrenzung des Lichtsammelbereiches fällt im wesentlichen mit der Fluchtlinie der linken Seite des Fahrzeuges 100 zusammen. Die optische Achse h schneidet die Begrenzungslinie j an einem Punkt H etwa 50m vor dem Fahrzeug 100. An der rechten vorderen Ecke des Fahrzeuges 100 ist ein Lichtstrahlsender 120 angeordnet, der einen Lichtstrahl B, aussendet, welcher mit einem öffnungswinkel 2Θ von dem Lichtstrahlsender 120 ausgehend divergiert und eine optische Achse aufweist, die den Winkel 2Θ in zwei gleiche Winkel θ aufteilt. Die rechte seitliche Grenze des Strahles B, fällt im wesentlichen mit der rechten Seite des Fahrzeuges 100 zusammen.

0 Die optische Achse g schneidet die Begrenzungslinie i an einem Punkt G etwa 50m vor der Fahrzeug 100. Der Bereich, in dem der ausgesendete Strahl B. und der Empfangsbereich sich überlappen, ist, soweit er innerhalb einer

Entfernung R von dem Fahrzeug 100 liegt, das heißt a

innerhalb eines Rechtecks, das durch Geraden gebildet ist,

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NISSAN - rtG 0273/181(3) TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER

die durch die Punkte A, B, D, E und C in dieser Reihenfolge verlaufen, der Ansprechbereich A,. Falls ein Hindernis N in diesem Ansprechbereich A, auftritt, erfaßt der Detektor das Hindernis N und erzeugt ein Warnsignal.

Das Einstellen der Entfernung R ist weiter unten im

Detail beschrieben, jedoch hier zunächst kurz erläutert.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit mit U (m/s), die

Reaktionsdauer des Fahrers mit T, und die maximale Ver-

zögerung während des Bremsens des Fahrzeuges mit ξ bezeichnet wird, ergibt sich für die Entfernung R der

Ausdruck

U ²

R = U -T, + —

ad _2ς

worin U ·Τ, die Entfernung ist, welche das Fahrzeug a et

während der Reaktionsdauer zurückgelegt hat und worin U_a2

der Bremsweg ist. In Fig.1 beträgt die Entfernung R

2J.
6

50m

legt, bevor er das Fahrzeug nach dem Sehen des Hindernisses

50m. Somit ist R der Gesamtweg, den der Fahrer zurück-

3.

zum Halten bringen kann.

Auf jeder Seite des Lichtstrahles tritt ein Unschärfebereich A' mit einer Breite Aw infolge der Streuung des Strahles auf, die durch den Aufbau des Lichtstrahlsenders 120 und durch die Brechung des Lichtes an den Kanten der Öffnung in dem Lichtstrahlsender 120 bedingt ist, durch die der Lichtstrahl nach draußen gesendet wird. Ein Hindernis außerhalb des Ansprechbereiches A, ist in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen M versehen.

In Fig. 2 ist der Ansprechbereich A, durch die Ebenen mit folgenden Punkten definiert:AA'BB', BB'DD¹, DD¹EE¹, EE¹CC¹, CC¹AA¹, ABDEC, A¹B¹D¹E¹C¹. Zur Vereinfachung der späteren Beschreibung sind Ebenen S2 und S. auch jeweils mit

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einem Abstand von 50m von dem Lichtstrahlsender 120 und dem Lichtempfänger 110 in Fig. 1 eingezeichnet. Die Ebene S_ schneidet die optische Achse g im rechten Winkel am Punkt G; die Ebene S. verläuft durch einen Punkt H im rechten Winkel zur optischen Achse h. Wenn E den dem Fahrzeug 100 am nächsten liegenden Punkt des Ansprechbereichs Α.. bezeichnet, dann beträgt die Entfernung

zwischen dem Punkt E und der Vorderkante des Fahrzeugs etwa 9m. Die Breite W, des Ansprechbereichs A, ist etwa 2m und die Höhe H, (AA¹ oder BB¹) des Bereichs beträgt 1m.

Der in Fig. 3 dargestellte Lichtstrahlsender 120 verfügt über ein schwarzes Gehäuses 121 mit einer Breite von 30mm, einer Höhe von 10mm und einer Tiefe von 210mm sowie einem Fenster 122 mit den Abmessungen a χ b, in das ein transparentes Teil eingesetzt ist. An der Rückwand des Gehäuses 121 ist ein lichtemittierendes Element 123, beispielsweise eine Laserdiode (LD) oder eine lichtemittierende Diode (LED) derart befestigt, daß die optische Achse des von dem lichtemittierenden Element 123 ausgesandten Lichtstrahles das Fenster 122 im Mittelpunkt 0. des Fensters 122 rechtwinklig schneidet. Das lichtemittierende Element 123 weist eine lichtemittierende Fläche von etwa 1mm Durchmesser auf. Wenn die Entfernung C zwischen der lichtemittierenden Fläche des Elementes 123 und dem Fenster 122 200mm beträgt und wenn die Punkte, an denen

die Ebenen S₀ im Abstand R = 50m von der Vorderseite ζ a

des Fahrzeuges den ausgesandten Strahl B, schneidet,

₂,

U₂ ¹ sind, gilt wegen

= 2W_d = 4,0m und

U₁U ' = H, = 1,0m folgende Beziehung:

^2W

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NIGSATI - WG 0123/181(3) TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER

Setzt man in diesen Ausdruck (1) c = 200mm, R = 50m =

3 ^a λ

5 χ 10mm, 2W_d = 4,0m = 4 χ 10 mm und EL· = 1,0m = 10 mm ein, ergibt sich für die Größe des Fensters 122 a = 16mm und b = 4mm. Wenn ein Lichtstrahl mit einer maximalen Wellenlänge λ ( - 0,8 μπι) im Infrarotbereich mit einer Leistungs-Halbwertbreite Δλ durch das Fenster 122 von dem lichtemittierenden Element 123 ausgesandt wird, so wird ein scharfer Sendelichtstrahl mit einem horizontalen öffnungswinkel 2Θ in der Größenordnung von 4,0° bis 5,0° und einem vertikalen öffnungswinkel 20 in der Größenordnung von 1,0° bis 1,5° erhalten.

Der in Fig. 4 dargestellte Lichtempfänger 110 weist ein schwarzes Gehäuse 111 mit einer Breite von 30mm, einer Höhe von 10mm und einer Tiefe von 210mm auf. Die vordere Wand des Gehäuses 111 verfügt über ein Fenster 112 mit den Abmessungen a χ b, in das ein Interferenzfilter mit einer Zentrumswellenlänge λ und einer 3-dB-Durchlaßbandbreite Λ B (so gewählt, daß λ = λ · ΔΒ =Δλ) eingesetzt ist. Das Gehäuse 111 ist mit einem lichtempfindlichen photoelektrischen Element 113 ausgerüstet, wie beispielsweise einer Avalanche-Diode (APD) oder einer PIN-Photodiode (PIN), die auf der Rückwand des Gehäuses 111 so angeordnet ist, daß die optische Achse h des konvergierenden und von der Diode empfangenen Strahles durch das Zentrum O₂ des Fensters 112 rechtwinklig verläuft. Wenn das lichtempfindliche Element 113 eine Lichtaufnahmefläche von etwa 1mm Durchmesser aufweist und die Entfernung C zwischen der Lichtaufnahmefläche des lichtempfindlichen Elements 113 und dem Fenster 112 200mm beträgt und wenn die Punkte, wo die Ebene S₄ in einem

Abstand R = 50m von der Vorderkante den empfangenen a

Strahl B schneidet, die Punkte U₃, U₃ ¹, U₄ und U₄ ¹ sind, beträgt die Größe des Fensters 112 in etwa a = 10mm und b = 4mm, da U₃U₄ = 2W_d und U₃U₃ ¹ = H_d gilt. Wegen der

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Größe des Fensters 112, in das das Interferenzfilter eingesetzt ist und der Lageanordnung des lichtempfindlichen Elements 113 im Verhältnis zum Fenster 112, wird ein scharfer Empfangsstrahl B erhalten, der einen horizontalen Öffnungswinkel 2Θ im Bereich von 4° bis und einen vertikalen öffnungswinkel 2φ im Bereich 1,0° bis 1,5° aufweist.

Wie aus Fig. 5 entnommen werden kann, umfaßt die am Rand des Lichtstrahles auftretende Unscharfe eine

Komponente °i- infolge der endlichen Größe der Lichtquelle und eine zweite Komponente ß infolge der Beugung des Strahles an dem Rand des Fensters 122, was unten beschrieben ist.
15

Die Unscharfe infolge der endlichen Größe der Lichtquelle ist in Fig. 6 dargestellt. Wenn die Breite des Unschärfebereiches des Lichtstrahles in der Ebene S„ in einer Entfernung R = 50m vom Bug des Fahrzeuges

Sl

AW. ist und der Durchmesser des die Lichtquelle darstellenden lichtemittierenden Elementes 1 23 dQmf] beträgt, gilt

d C

(2)

Setzt man in diesem Ausdruck (2) d = 1mm, C = 200mm und

R = 50m = 5 χ 10 mm so erhält man für AW₁ einen una ι

gefahren Wert von 250mm.

Fig. 7 stellt die Unscharfe dar, die durch die Beugung des ausgesandten Lichtstrahles an der Kante des Fensters 122 verursacht wird. Diese Beugung ist

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eine Fresnel-Beugung, die dem Fachmann geläufig ist (siehe beispxelsweise "Kogaku Gijutsu Handbook ((Handbuch der optischen Technologie)), Seite 82, herausgegeben von Asakura Shoten in Japan). Unter der Annahme, daß das lichtemittierende Element 123 eine Punktlichtquelle ist, und daß eine X-Achse auf dem Fenster 122 mit dem Ursprung K und positiver Richtung von dem Punkt O₁ vorhanden ist, entspricht der Bereich, in dem der Lichtstrahl durch die Beugung unscharf ist, dem Bereich von -AX₂ ^ X = Δ X₁.

Durch Anwenden des Babinets-Prinzips aus dem Optik-Handbuch, Seite 95 auf die obige Ungleichung ergibt sich für die Breite der Unscharfe im wesentlichen der Bereich -1 = £ =1 gemäß Fig. 20 der genannten Literaturstelle für eine variable £.., die durch die Gleichung (3) dargestellt

und als eine Ordinate auf einer Spiralkurve gegeben ist und eine Fresnel-Integration darstellt. Durch einsetzen der Bedingungen der Fig. 7 in (2.240) auf Seite der Referenz ergibt sich:

(3)

V JL/

Da C = 200mm, R = 5 χ 10⁴mrti und C < < R_a ist, läßt sich die Gleichung wie folgt vereinfachen:

(4)

Durch Einsetzen von λ = 1μπι = 10*~ mm in die Gleichung

(4) ergibt sich

10 ³ χ 2 χ 10~²

^3X (5)

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Da der Bereich der Unscharfe -1=6=1 ist, ergibt sich durch Einsetzen der Gleichung (5) in diese Ungleichung:

[6)

10

Durch Vergleichen des Ausdrucks (6) mit dem in Fig. 7 dargestellten Unscharf ebereich -Δχ = χ = Δ X erhalten

wir AX

- ·=· und

^ΔΧ2 = - T

Bezeichnet man mit P den Punkt, an dem die Gerade, die die Lichtquelle 123 mit Δ χ verbindet, die Ebene S₂ schneidet und bezeichnet man mit P₂ den Punkt, an dem die die Lichtquelle 123 mit dem Punkt - Δ X₂ verbindende Gerade die Ebene S₂ schneidet, so ist die Unscharfebreite in der Ebene S₂ gegeben durch PqP₂ = AW₂, was auf Fig. 7 durch folgenden Ausdruck erhalten wird:

AW.

Ra

(7)

4 2

Durch Einsetzen von Ra = 5 χ 10 und C = 2 χ 10 in den

Ausdruck (7) erhalten wir

3 χ 2 χ 10'

χ 5 χ 10

1.7 χ ίο

mm.

Die Summe AW = Aw₁ + Aw₂ der Unscharfebreiten ocund ß ist im wesentlichen gleich 420mm, die die horizontale Breite der Unscharfe am seitlichen Rand des ausgesandten Lichtstrahles B, ist. Da der empfangene Lichtstrahl im wesentlichen die gleiche Geometrie wie der ausgesandte Lichtstrahl aufweist, kann die Größe der Unscharfe im

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Fall des empfangenen Lichtstrahls im wesentlichen als die gleiche wie im Fall des ausgesandten Strahles angesehen werden. Somit ist die Unscharfe des Ansprechbereichs A. in Fig. 1 durch den Unscharfebereich A', dargestellt.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Hindernisdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Niederfrequenzoszillator 10, ein Impulsamplitudenmodulator (PAM) 20, ein Taktgenerator 30 ein Torimpulsgenerator 40, ein Impulsgenerator 50 mit variabler Impulsbreite, wobei der Torimpulsgenerator 40 und der Impulsgenerator 50 mit dem Taktgenerator 30 verbunden sind, und ein Frequenz-Spannungsumsetzer 70 (F/V) vorgesehen, der ein Frequenzsignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 60 in ein Spannungssignal umwandelt, dessen Amplitude proportional zu der Frequenz des Frequenzsignals ist und das dem Impulsgenerator 50 mit veränderbarer Impulsbreite zugeführt wird. Der Hindernisdetektor verfügt weiter über einen Lichtstrahlsender 120, der ein moduliertes Signal von dem Impulsamplitudenmodulator 20 erhält und einen Lichtstrahl aussendet. Der Lichtstrahisender 120 enthält ein lichtemittierendes Element 123 und eine Sendeoptik 120a. Der Hindernisdetektor ist mit einem Lichtempfänger 110 ausgerüstet, der das von einem Hindernis N zurückreflektierte Licht empfängt. Der Lichtempfänger 110 weist eine Empfangsoptik 110a, einen Lichtdetektor 130 mit einem lichtempfindlichen Element 113 und einen Breitbandverstärker 0 132 auf, der das Ausgangssignal des Lichtempfängers 110 erhält. Weiter sind vorgesehen: Ein Abtast- und Haltekreis 134, der mit dem Torimpulsgenerator verbunden ist und das Ausgangssignal des Breitbandverstärkers 132 empfängt, ein Tiefpaßfilter (LPF) 136, das mit dem Abtasthaltekreis 134 verbunden ist, ein Schmalbandverstärker 140 zum

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Verstärken des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 136, ein Wellenformer 150, der das Ausgangssignal des Schmalbandverstärkers 140 formt, eine Integrierschaltung 160, die das Ausgangssignal des Wellenformers 150 integriert, ein Komparator 170, der den integrierten Wert der Integrierschaltung 160 mit einem vorherbestimmten Wert vergleicht, und eine Alarmeinrichtung 180, die auf das Ausgangssignal des !Comparators 170 anspricht, um ein Warnsignal auszulösen.

Beim Betrieb wird ein Sinussignal f mit einer niedrigen Frequenz f„ durch den Niederfrequenzoszillator 10 erzeugt und dem Impulsamplitudenmodulator 20 zugeführt. Ein Taktsignal f. mit einer Periode T , das durch den Taktgenerator 30 erzeugt wird, wird dem Torimpulsgenerator und dem Impulsgenerator 50 mit veränderbarer Impulsbreite zugeführt. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das mit Hilfe des Fahrzeugsensors 40 erfaßt wird und das eine Impulsfrequenz aufweist, die proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit ü ist, wird dem Frequenzspannungs-

3.

umsetzer 70 zugeführt, um eine Spannung zu erzeugen, die die Fahrzeuggeschwindigkeit U (m/s) wiedergibt und die

an den Eingang des Impulsgenerators 50 mit veränderbarer Impulsbreite gelegt wird.

In Fig. 9 sind die Einzelheiten des Impulsgenerators mit veränderbarer Impulsbreite 50 dargestellt. Fig. 10 ist ein Ablaufdiagramm für den Impulsgenerator 50. Die die Fahrzeuggeschwindigkeit U darstellende Spannung V

a a

beaufschlagt einen Spannungsteiler 51, um eine Spannung

V /10 zu erzeugen. Weiterhin speist die Spannung V auch a a

einen Spannungsteiler 52, um eine Spannung V /2

s zu erzeugen, wobei S die maximale Verzögerung (m/s²) bedeutet.

werden in einen

Diese Spannungen V /10 und V /2 £

a a

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Multiplizierer 53 eingegeben, um eine Spannung V /20 £ zu erzeugen. Die Spannung V /10 wird auch zu einem

Gleichspannungsverstärker 54 geführt, um dort mit dem Faktor T, multipliziert zu werden, um die Reaktionszeit des Fahrers (see) darzustellen und auf diese Weise

eine Spannung V ·Τ,/10 zu erzeugen. Diese Spannungen a ο.

V -T-,/10 und V ²/20S werden in einen Addierer 55 eingea ο. a

geben, um ein Ausgangssignal V« zu erzeugen, das sich darstellen läßt als
10

v„ =

0 " 10 2δ ^{T v}a·^/ ....... (8)

Das Taktsignal f. speist einen monostabilen Multivibrator 56 mit einer metastabilen Zeit T = 666ns, um dadurch ein Impulssignal f„ zu erzeugen, das eine Periode T aufweist, die ihrerseits einem Rampengenerator 57 hoher Geschwindigkeit zugeführt wird, um ein Sägezahnsignal f., kurzer Anstiegszeit zu erzeugen, das einen Spitzenwert von 10 Volt hat. Dieses Signal f~ gelangt zu einem rasch ansprechenden Komparator 58, der die Spannung Vq mit einer Bezugsspannung vergleicht und dadurch ein Impulssignal f. liefert, das zusammen mit dem Signal f„ einem UND-Tor 59 zugeführt wird, wodurch ein Impulssignal f^ gebildet wird, das eine Impulsbreite T und eine Periode T aufweist. Die Impulsw P

breite T_w des Signals f₅ verändert sich in Abhängigkeit von der Bezugsspannung V₀".

Die Beziehung zwischen der Impulsbreite T und der Fahrzeuggeschwindigkeit U wird nunmehr untersucht. Das

Sägezahnsignal f-, verändert sich über einen Bereich von 10 Volt innerhalb einer Zeit t = 666ns und daher besteht zwischen der Impulsbreite T und der Spannung V_Q die

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folgende Beziehung

= 666 χ -^ (ns) (9)

Durch Einsetzen der Gleichung (9) in die Gleichung (8) und durch Umordnen ergibt sich:

V ²

-⁹

= 6-6 x(-^f- + V_a.T_d Jx 10-⁹(sec)

Wenn das Licht einen Hin- und Rückweg zurücklegt, ist 15

jede Länge R in der Zeit T gegeben durch

₁₀8 , ^CI __ ₍₁

Durch Einsetzen der Gleichung (11) in die Gleichung (10] erhält man durch Umstellen

(12) Durch Einsetzen der Fahrzeuggeschwindigkeit U,(m/s) für

CL

die Spannung V wird die Gleichung (12) folgendermaßen a

vereinfacht:

U ² (13)

_{R =} a _{+ 0} ^UJ'

a 26 a * d

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TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER NISSAN - '/JC 0223/181(3)

worin S die Verzögerung (m/s ) und T, die Reaktionsdauer des Fahrers (Konstante: see) ist. Der erste Ausdruck der Gleichung (13) i.st der tatsächliche Bremsweg des Fahrzeuges und der zweite Ausdruck gibt den Weg an, den das Fahrzeug während der Reaktionsdauer des Fahrers zurücklegt. Daher ist die Entfernung R , die

dem Weg einer von dem Licht innerhalb der Impulsbreite. T durchgeführten Rückfahrt entspricht gleich dem Gesamtbremsweg des Fahrzeuges bei einer Geschwindigkeit U_ unter Berücksichtigung der Reaktionsdauer des Fahrers bis das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist. Die Entfernung R ist der Ansprechbereich A, gemäß Fig. 1 in a a

der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges. In anderen Worten, die Zeit,die für das Licht aus dem Lichtstrahlsender erforderlich ist, um ein Hindernis N zu erreichen und an diesem reflektiert zu werden, das sich in einer Entfernung R vom Bug des Fahrzeuges im Ansprechbereich A-, in Fahrtrichtung befindet, und um durch den Lichtempfänger 110 empfangen zu werden, entspricht der Impulsbreite T^ des Signals f₅. Wie oben erläutert worden ist, wird das Impulssignal f₅, dessen Impulsbreite T in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit U veränder-

lieh ist, gemäß der Gleichung (10) wie gezeigt erhalten.

Wenn das Impulssignal f,- von dem Impulsgenerator 50 mit veränderbarer Impulsbreite in den Impulsamplitudenmodulator 20 eingegeben wird, erzeugt dieser Modulator 20 ein impulsamplitudenmoduliertes Signal fg auf der Grundlage eines Sinussignals f , das für das Fahrzeug charakteristisch ist und welches das lichtemittierende Element 123 beaufschlagt. Es gibt zwei Gründe, warum das Impulssignal f,- durch das Sinussignal f moduliert wird: Der erste Grund ist der, das in einem Fahrzeug verwendete Signal von den Signalen anderer Fahrzeuge

5 zu unterscheiden, und der zweite Grund besteht

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TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER ^NISSAN " *'^G 0223/181 (3)

darin, einen Schmalbandverstärker einsetzen zu können, um den Rauschpegel im Hindernisdetektor zu verringern.

Der Impulsamplitudenmodulator 20 verfügt wie in Fig.11 dargestellt, über ein lichtemittierendes Element 123 das einen Lichtstrahl B, aussendet, über ein Paar Transistoren Q und Q , über Widerstände R., R„ und R_Q, über eine Diode D₁ und einen Kondensator C₁, die innerhalb des mit gestrichelten Linien dargestellten Kastens J¹ dargestellt sind, über einen Transistor Q^, über

Widerstände R, und R und über einen Kondensator C₂, die innerhalb des mit gestrichelten Linien dargestellten Kastens K¹ liegen. In Fig. 11 ist dargestellt, wie das Impulssignal f₅ mit der Impulsbreite T an die Anschlußklemme des Kastens J' gelangt und wie das Sinussignal f mit einer Amplitude Upp und einer Frequenz f_n

S U

an die Anschlußklemme des Kastens K¹ gelegt ist. Der Schaltkreis nach Fig. 11 ist durch ein Äquivalentschaltbild, das in Fig. 13 gezeigt ist, darstellbar, welches aus einem analogen Schalter J¹ und einer Konstantstromquelle K' besteht. Der Kasten J¹ ist ein emittergekoppelter logischer Schaltkreis, in dem die Transistoren Q₁ und Q₂ als schnelle Schalter (SW.1) vom Stromschaltertyp arbeiten. Der Kasten K¹ ist ein Konstant-Stromkreis nach Art eines Emitterfolgers, in dem der elektrische Strom I in den Kollektor des Transistors Qo proportional zu einer Änderung in der Spannung des Sinussignals f einfließt, das an die Eingangsklemme des Kastens K¹ wie in Fig. 12 dargestellt, angelegt ist. Der elektrische Strom I läßt sich folgendermaßen angeben:

I = I₁ + (I₁ - I₀) sin 2ir f_Qt (14)

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NISSAN - WC- 0223/1CI (2) TER MEER · MÜLLER - STEINMEISTER

Im vorliegenden Fall ist I. durch die Schaltkreiskon stanten V , V, und R wie folgt eingestellt:

V - V, - 0,7

τ = ^{e b} (5

^X1 _ (V) ^K

^Re

Da das Impulssignal f_g der Eingangsklemme des Schaltkreises J¹ zugeführt wird, ergibt sich, wenn das Signal f,- sich von 0 auf 1 ändert, daß die Basisspannung V, ₁ des Transistors Q₁, der normalerweise ausgeschaltet ist, im Vergleich mit der Basisspannung V _ des Transistors Q₂ groß wird, wodurch der Transistor Q vom ausgeschalteten Zustand in den eingeschalteten überführt wird und der Transistor Q„ vom eingeschalteten in den ausgeschalteten Zustand übergeht. Dadurch fließt der elektrische Strom I-, durch das lichtemittierende Element 123. Wenn das Signal f,- von 1 auf 0 springt, kehrt der Transistor Q₁ vom eingeschalteten Zustand in den Auszustand zurück, wobei der durch das lichtemittierende Element fließende Strom auf 0 zurückkehrt. Dies bedeutet, daß nur dann, wenn das Signal f,- den logischen Pegel 1 aufweist, der Transistor Q₁ im Einschaltzustand ist und der elektrische Strom I, durch das lichtemittierende Element 123 fließt. Der Spitzenwert des Stromes I, ist ein impulsamplitudenmoduliertes Signal, dessen Umhüllende mit dem Konstantstromsignal I zusammenfällt.

Wenn eine lichtemittierende Diode (LED) als lichtemittierendes Element 123 verwendet wird, ergibt sich zwischen dem Strom I, der lichtemittierenden Diode und der ausgestrahlten Lichtleistung P, die in Fig. 14 dargestellte Beziehung. Wenn die Anordnung derart ge-

troffen wird, daß I_Q = 0 und I₂ = 2I₁ ist, läßt sich die

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Umhüllende P darstellen zu

^Pte ^{= P}1^{(1 + Sin 27r f}O^t}

Wenn die Amplitude des Sinussignals f mit Upp festge-

legt wird, gilt die folgende Beziehung als Bedingung:

^2I1^RE ^{S üpp}

Wenn eine Laserdiode (LD) als lichtemittierende Diode 123 verwendet wird, ergibt sich die in Fig. 15 dargestellte Beziehung zwischen dem Strom I-, der Laserdiode und der emittierten Lichtleistung P, . Wenn I. und I„ so gewählt werden, daß I₀ = I , (Schwellenstromwert) und I_ = 2I₁-I , gilt, wird die Umhüllende P des impuls-

amplitudenmodulierten Signals der emittierten Lichtleistung P, wiedergegeben durch

P = P₁ (1 + sin 2Tr f_Qt) (18).

Diese Gleichung entspricht vollständig der Gleichung (16) ₀_ Wenn wir die Amplitude des Sinussignals f mit Upp bestimmen, ist die folgende Beziehung erforderlich:

2(I₁ - I_th) · R_e = Upp (19).

In Fig. 8 und den Figuren 16A, 16B und 16C speist der Strom I, des Ausgangssignals f, des Impulsamplitudenmodulators 20 den Lichtsender 123, um

dadurch ein impulsamplitudenmoduliertes Signal f_? zu erzeugen, das durch einen Impulszug dar- _,. stellbar ist, der eine Impulsbreite T und eine Impuls-

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TER MEER - MÜLLER · STEINME.STER ^NISSAN ~ ^WG 0223/'8' (3)

-25- 3P3A511

Wiederholungsperiode T hat und für den die Umhüllende der höchsten Punkte der Spitzenwerte des Impulszuges ein Sinussignal mit einer Frequenz f« ist. Das impulsmodulierte Signal f₇ wird durch die Sendeoptik 120 mit dem schwarzen Gehäuse 121 und dem transparenten Fenster 122 nach vorne vor das Fahrzeug projeziert. Wenn ein Hindernis N auftaucht, empfängt der Lichtempfänger 110 das von dem Hindernis N reflektierte Signal. Der Lichtempfänger 110 ist mit dem schwarzen Gehäuse 111, dem das Interferenzfilter aufweisenden Fenster 112 und dem Empfangselement 113 ausgestattet.

Wie in Fig. 16B dargestellt ist, die den Bereich zwischen den Zeiten T und T, in Fig. 16A vergrößert zeigt,

ei £)

empfängt das Empfangselement 113 das reflektierte Signal fg oder fg des Signals fj. Das reflektierte Signal fg wird erzeugt, wenn die Entfernung R vom Bug des Kraftfahrzeuges zum Hindernis N nicht die Entfernung R über-

steigt, die die Grenze des Ansprechbereiches A, (R = R_a) angibt und wenn die Fortpflanzungsverzögerungs-

zeit td_o kürzer als die Impulsbreite T (td_o = T )ist. λ w 2 w

In den jeweiligen Fällen werden Videoimpulssignale f_1n und f.... mit einem Wert U, erhalten. Das Ausgangssignal des Empfangselementes 113 wird in den Lichtdetektor eingegeben.

Der in Fig. 17 dargestellte Lichtdetektor 130 verfügt über ein Empfangselement 113, wie beispielsweise eine Avalance-Photodiode oder eine PIN-Photodiode,und über 0 einen Feldeffekttransistor Q₄ (FET) in der dargestellten Anordnung. Auf diese Weise wird das empfangene Lichtsignal fg oder fg photoelektrisch in einen elektrischen Strom I umgesetzt. Das impulsförmige Signal U ( = "I R_e),

Sr ir ΣΓ

das an einem Lastwiderstand R auftritt, wird dem

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NISSAN - WG 0223/181(3) TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER

Tor G des Feldeffekttransistors Q. zugeführt, dessen Torwiderstand R so gewählt ist, daß R >> R ist, um auf diese Weise ein Videoimpulssignal f_1fi oder f₁₁ mit einem Wert U, zu erzeugen, wobei ein Impedanzwandlerschaltkreis verwendet wird, der einen Quellenfolger mit einer niedrigen Ausgangsimpedanz Z„ aufweist, die gegeben ist durch

Z_n ~ gm~¹//R_c (20)

wobei gm die Steilheit des Feldeffekttransistors Q₄ ist und // eine Parallelschaltung angibt.

^ud = ^ü _P = y^Re ····

Die Erfordernisse für das Ansprechen auf die Videoimpulssignale f.. ₀ oder f... sind:

C,-R = 5 (ns) (22)

d e ι

worin C, die Kapazität zwischen den Anschlüssen des Empfangselementes 113 bedeutet. Das Videoimpulssignal f₁₀ oder f.... mit dem Wert U_d wird auf einen vorherbestimmten Wert mit Hilfe des Breitbandverstärkers 132 verstärkt, der eine Bandbreite von etwa 50MHz hat. Das verstärkte Signal beaufschlagt den Abtast- und Haltekreis 134, dem ein Torimpulssignal f^₂ von dem Torimpulsgenerator 40 zugeführt wird. Das Torimpulssignal f₁₂ hat eine Impulsbreite T (=10 ns) und die Hinterflanke des Impulses ist so justiert, daß sie im wesentlichen mit der Hinterflanke des impulsamplitudenmodulierten Lichtleistungsimpulses P. zusammenfällt. In Abhängigkeit von der zeitlichen Beziehung zwischen dem Torimpulssignal f₁₂ und dem Videoimpulssignal f^_Q oder f₁₁ wird kein Videoimpulssignal f^ erfaßt, wenn

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NISSAF - WG G?.23/',81(3) TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER - -

R>R ist, wohingegen der Videoimpuls f..« erfaßt wird, um ein pulsierendes Signal f₁₃ zu erzeugen, das einen

Ausgangswert U, hat, wenn R=R. In Fig. 16c sind das η a

empfangene Signal f mit dem Wert P , das Videoimpulssignal f_1Q und das pulsierende Signal f^o für den Fall

R=R dargestellt. Die graphischen Darstellungen in a

Fig. 16C haben die gleiche Zeitachse wie diejenigen in Fig. 16A. Das empfangene Signal f„ mit dem Wert P und das Videoimpulssignal f_1f) mit dem Wert U-., das der nachgewiesene Ausgang des Signals fg ist, sind impulsamplitudenmodulierte Signale eines Impulszuges, der eine Periode T und eine Impulsbreite T hat, wobei die Einhüllende der Impulsspitzen der Impulszüge sinusförmige Signale mit einer Frequenz f_Q sind. Die Einhüllende des pulsierenden Signals f₁₃ mit dem Ausgangssignal U, speist das Tiefpaßfilter 136, das eine obere Grenzfrequenz f„ hat, die die folgenden Bedindungen befriedigt

f_n<<f_w< <T"¹ (23)

UHp

um die hochfrequenten Komponenten des pulsierenden Signals 113 zu unterdrücken, wodurch dieses in ein sinusförmiges Signal f' . demoduliert wird, das eine Frequenz f_Q aufweist, die ausreichend durch einen Schmalbandverstärker

140 verstärkt wird, der eine Resonanz Q =* 10 aufweist,

so daß das vorhandene Rauschen beseitigt wird.

In Fig. 18 .ist die Beziehung zwischen der Entfernung R vom Fahrzeug 100 zu dem Hindernis N (das sich im Fahrweg

■30 des Fahrzeuges befindet) und der Ansprechbereich A-, dargestellt. Darunter sind Signalwellenformen an bestimmten Punkten im Detektor für verschiedene Werte der Entfernung R dargestellt. Der Schmalbandverstärker 140 gibt kein sinusförmiges Signal f.^ mit einer Frequenz f» ab bis die Entfernung R den Wert R_ erreicht, das heißt

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bis die Entfernung R zwischen dem Bug des Fahrzeuges und des Hindernisses N nicht größer wird als R oder

bis das Hindernis N innerhalb des Ansprechbereiches A, gelangt, wobei in diesem Fall die Amplitude des Signals f ₁,- zunächst schnell und dann allmählich unter dem Einfluß der emittierten Lichtleistung P, und der sphärischen Streuung des reflektierten Lichtes steigt, während das Fahrzeug sich dem Hindernis nähert. Das sinusförmige Signal f_1E. wird durch den Wellenformer

1 in einen Impulszug f _fi geformt, der eine Frequenz T_n (=3—)

0 hat und der die Integrierschaltung 116 mit der Zeitkonstante T > > T_Q speist, um ein geglättetes Signal f.._ zu erhalten. Dieses Signal wird mit einem Schwellenwertspannungspegel V,, im Komparator 170 verglichen, der ein Kollisionswarnsignal f₁₃ erzeugt, wenn das Fahrzeug sich auf eine Entfernung R = R - Ar

(AR wird auf etwa 2,0m eingestellt) dem Hindernis genähert hat. Somit wird die Reaktionszeit T, (see) des Fahrers in der Gleichung (13) vorzugsweise auf 1,5 see oder wenig höher als der tatsächliche Wert von 0,7 =" 1,0sec im Hinblick auf AR eingestellt. Das Kollisionswarnsignal f.. ο treibt einen Alarmgenerator 180, beispielsweise einen Summer, um ein Alarmsignal zwecks Vermeiden einer Kollision zu erzeugen. Das Signal 18 kann verwendet werden, um die Drehzahl des Motors zu steuern und auf diese Weise eine Kollision mit dem Hindernis zu vermeiden.

Die Empfindlichkeit, Hindernisse zu erfassen, das heißt Licht zu empfangen, das von den Hindernissen reflektiert wurde, hängt im wesentlichen von der Ausgangsleistung

P. des lichtemittierenden Elementes 123 und der Empfangsfläche des lichtempfindlichen Empfängers 110 (die Fläche an der Spitze des Empfangselementes 113 in Fig. 4) ab. In Fig. 19 ist eine Anordnung dargestellt, die eine verhältnismäßig große Empfangsfläche zum Verbessern der

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Aufspürempfindlichkeit aufweist. Der Lichtempfänger umfaßt ein schwarzes Gehäuse 111, an dessen Vorderwand ein Fenster 112 vorgesehen ist. Das Fenster 112 ist mit einem Interferenzfilter ausgestattet, dessen Größe mit a¹ χ b¹ und dessen Mittelpunkt mit O₂ ¹ bezeichnet ist. Ein weiteres Fenster 112a mit einer Fläche S , dessen Größe m χ η und dessen Mittelpunkt O₃ ist, weist eine Sammellinse 114 mit einer Brennweite f auf und befindet sich in einer Zwischenwand 111a. Die Entfernung e~ zwischen dem lichtempfindlichen Element 113 und dem Fenster 112a ist so gewählt, daß sie f beträgt, was der Brennweite der Sammellinse 114 entspricht, so daß das durch das Fenster 112a eintretende und von dem Hindernis N reflektierte Licht durch die Sammellinse auf das das Licht empfangende Element 113 fokussiert wird. Dies bedeutet, daß die Empfangsfläche des Lichtempfängers 110 durch die Wirkung der Sammellinse 114 von der ursprünglichen Empfangsfläche (= 1mm) auf die

2
Fläche S = m χ η mm erweitert worden ist.

Das Frontfenster 112 und das Fenster 112a werden benötigt, um einen Empfangslichtstrahl B wie in Fig. 4 zu bilden. Somit muß die folgende Beziehung zwischen den Abmessungen a¹ und b¹ des Fensters 112 und den Abmessungen m und η des Fensters 112a gelten:

"tan θ =
^2e1

(24)

, b¹ - m ' '

tan φ = —j-

^e1

worin θ die Hälfte des horizontalen öffnungswinkels 2Θ, φ die Hälfte des vertikalen öffnungswinkels 2φ, a¹ > η >a, b¹ > m >b, und a und b die Abmessungen des

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Fensters 112 in Fig. 4 sowie e. der Abstand zwischen der Frontwand und der Zwischenwand 111a sind.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel sind der Lichtsender 120 und der Lichtempfänger 112 am Bug des Fahrzeuges befestigt, um zu verhindern, daß das Fahrzeug 100 mit einem Hindernis kollidiert. Ein anderes Lichtsenderund Lxchtempfängerpaar ähnlich dem Sender 120 und dem Empfänger 110 kann am Heck des Fahrzeuges 100 angeordnet werden, um ein Hindernis hinter dem Fahrzeug aufzuspüren, wenn sich das Fahrzeug 100 rückwärts bewegt.

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ZUSAMMENFASSUNG

Ein Hindernisdetektor für Fahrzeuge weist einen Impulsgenerator auf, der ein erstes Impulssignal erzeugt, das eine Impulsbreite hat, die im wesentlichen der Zeit entspricht, die für Licht erforderlich ist, um einen Bremsweg in beiden Richtungen zu durchlaufen. Ein Lichtsender strahlt einen Lichtstrahl aus, der das erste Impulssignal darstellt, um so einen Ansprechbereich zu überdecken, innerhalb dessen der Bremsweg enthalten ist. Ein Lichtempfänger empfängt das durch ein im Ansprechbereich vorhandenes Hindernis reflektierte Lichtsignal und wandelt das empfangene Lichtsignal in ein zweites zugeordnetes elektrisches Impulssignal um. Ein Auswerteschaltkreis bestimmt, ob die zeitliche Breite eines Impulses des ersten Signals größer als das Zeitintervall ist, das zwischen dem Zeitpunkt,zu dem das zugeordnete Lichtimpulssignal ausgesandt wird und dem Zeitpunkt, zu dem das Lichtimpulssignal nach Reflektion an dem Hindernis durch den Detektor empfangen wird, liegt, indem eine Bezugsposition des Impulses des ersten Signals mit der Position des entsprechenden Impulses des zweiten Signales verglichen wird.

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Claims

PATENTANWÄLTE

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter ·- Professional Representatives before the European Patent Office

Mandatalres agroos pres !'Office europeen des brevets -

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl -Ing. H. Steinmeister D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

12. sept^b« 1980

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

Hindernisdetektor für Fahrzeuge

Priorität: 13. September 1979 - Japan - No. 54-117593

PATENTANSPRÜCHE

: 1J Hindernisdetektor für Fahrzeuge, gekennzeichnet durch

- einen Impulsgenerator (50) zum Erzeugen eines ersten Impulssignales mit einer Impulsbreite, die im wesentlichen der Zeit entspricht, die Licht benötigt, um den Bremsweg des Fahrzeuges (100) in beiden Richtungen zu durchlaufen,

- einen Lichtsender (120) zum Aussenden eines dem ersten Impulssignal· zugeordneten Lichtsignales, so daß ein Ansprechbereich (A-,) überdeckt wird, der

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sich so weit erstreckt, daß der Bremsweg des Fahrzeuges abgedeckt ist,

- einen Liehtempfanger (110) zum Empfangen eines Lichtsignals das von einem Hindernis (N) im Ansprechbereich (A,) reflektiert wurde, und zum Umsetzen des empfangenen Lichtsignales in ein zweites zugeordnetes elektrisches Impulssignal und durch

- eine Auswertevorrichtung (134 bis 170) zum Ermitteln, ob die zeitliche Breite des Impulses des ersten Signals größer als das Zeitintervall ist, das zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Lichtsignal ausgesendet wurde, und dem Zeitpunkt, zu dem das Lichtsignal nach der Reflektion an dem Hindernis empfangen wurde, liegt, indem eine Bezugsposition des Impulses des ersten Signals mit der Position des zugeordneten Impulses des zweiten Signals verglichen wird.

2. Hindernisdetektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (50), der ein Impulssignal erzeugt, dessen Impulsbreite von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges (100) abhängt.

3. Hindernisdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Impulsgenerator (50) zum Erzeugen eines ersten Impulssignals ausgerüstet ist mit

- einem Taktgenerator zum Erzeugen eines Taktsignals,

- einem Rampengenerator (57) zum Erzeugen einer Rampenfunktion, die jedesmal, wenn ein Taktimpuls eingegeben wird, startet,

- Einrichtungen (51 bis 55) zum Erzeugen eines Bremswegsignales in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und

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- Einrichtungen (58, 59) zum Bestimmen der Breite eines Impulses des ersten Signales als Zeitintervall zwischen der Zeit, wenn jede Rampenfunktion startet zu der Zeit, wenn der Wert der Rampenfunktion den Wert des zugeordneten Bremswegsignales übersteigt.

4. Hindernisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswertevorrichtung einen Torimpulsgenerator aufweist zum Erzeugen eines Torimpulses in der Nähe der Rückflanke eines Impulses des ersten vom Impulsgenerator (50) erzeugten Impulssignals daß ein Abtast- und Haltekreis (134) vorgesehen ist, der auf die Torimpulse anspricht und das Ausgangssignal des Lichtempfängers (110) abtastet, daß ein Integrierschaltkreis (160) vorgesehen ist, der das Ausgangssignal des Abtast- und Haltekreises (134) integriert und daß ein Komparator vorhanden ist,-um einen vorherbestimmten Bezugswert mit dem Ausgangssignal des Integrierschaltkreises (160) zu vergleichen.

5. Hindernisdetektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- einen Niederfrequenzoszillator (10) zum Erzeugen eines Modulationssignals mit .einer Frequenz, die niedriger ist als die des ersten Impulssignals

- einen Impulsamplitudenmodulator (20), der zwischen dem Impulsgenerator (50) und dem Lichtsender (120) eingeschaltet ist, um die Amplitude des ersten Impulssignals mit dem Modulationssignal des Niederfrequenzoszillators (10) zu modulieren.

6. Hindernisdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswertevorrichtung (134 bis 170) über ein Tiefpaßfilter (136) verfügt, das zwischen dem Abtast- und Haltekreis (134) und dem Integrationsschaltkreis (160) eingeschaltet ist.

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7. Hindernisdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Impulsamplitudenmodulator (20) einen ersten und zweiten Transistor (Q₁, Q„) in Parallelschaltung aufweist, wobei der erste Transistor normalerweise leitend und der zweite Transistor normalerweise nicht leitend ist, daß der zweite Transistor an seiner Basis das erste Impulssignal des Impulsgenerators (50) erhält, wodurch er leitend gemacht wird und den ersten Transistor ausschaltet, daß ein dritter Transistor (Q₃) in Reihe mit dem Paar der ersten und zweiten Transistoren verbunden ist, um an seiner Basis das Modulationssignal von dem Niederfrequenzoszillator (10) zu erhalten, so daß ein elektrischer Strom zwischem dem Kollektor und dem Emitter des dritten Transistors (Q₃) fließt, der proportional zu dem Ausgangssignal des Impulsgenerators (50) ist.

8. Hindernisdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Lichtsender

(120) ein lichtemittierendes Element aufweist, das in Reihe mit dem zweiten Transistor (Q₂) geschaltet ist.

9. Hindernisdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Lichtempfänger (110) ein photoelektrisches Element (113) und einen damit in Reihe geschalteten Widerstand (R ), einen Feldeffekttransistor (Q₄), einen Kondensator, der den Verbindungspunkt zwischen dem photoelektrischen Element

(113) und dem Widerstand (R ) mit dem Tor (G) des Feldeffekttransistors (Q₄) verbindet und einen zweiten Widerstand (R ) enthält, der zwischen der Quellenelektrode des Feldeffekttransistors (Q.) und Masse liegt, um ein Ausgangssignal an der Quelle (S) des Feldeffekttransistors (Q₄) zu erzeugen.

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10. Hindernisdetektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet , durch Verwenden der Beziehung

dadurch daß der Bremsweg

2 S

a ^Ld

berechnet wird, worin ü die Fahrzeuggeschwindigkeit,

S die maximale Verzögerung während des Bremsvorgangs und

T, die Reaktionsdauer des Fahrers ist. d

11. Hindernisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Lichtsender (120) über ein Gehäuse verfügt, das eine Öffnung in der Vorderwand aufweist und daß ein licht emittierendes Element an einer Innenwand angeordnet ist, so daß von dem lichtemittierenden Element ausgestrahltes Licht durch die Öffnung nach draußen strahlt.

12. Hindernisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Lichtempfänger (110) über ein Gehäuse mit einer öffnung in der Vorderwand sowie ein photoelektrisches Element an einer inneren Rückwand verfügt, so daß Licht, das durch die öffnung eintritt, von dem photoelektrischen Element (113) empfangen wird.

13. Hrndernisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger (110) ein Gehäuse mit einer öffnung (112) in der Vorderwand aufweist, in dem ein photoelektrisches Element (113) an einer inneren Rückwand angeordnet ist und daß eine Trennwand (111a) zwischen der vorderen und rückwärtigen Wand vorgesehen ist, die mit einer Sammellinse (112a) ausgestattet ist, um das durch die Öffnung eintretende Licht auf das photoelektrische Element zu

fokussieren.

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