专利名称：用于测量停车空位以及监测环境的车辆用红外传感器的制作方法
技术领域：
用于检测车辆的侧面环境的装置具有设置在该车辆的侧面上的传感器，该传感器包括用于将电磁辐射发射到观测空间中的发射器单元和用于接收从该观测空间的物体上反射的电磁辐射的接收器单元，其中借助于该接收器单元可在接收到反射回来的电磁辐射时产生检测信号(erfassungssignale)。
背景技术：
在车辆上使用这种传感器可用于多种用途。因此，例如已知环境传感器可用于监测车辆的所谓死角并且当有物体位于该死角内时警告驾驶员。另外还已知所谓的预碰撞传感器，这种预碰撞传感器在物体发生撞击之前检测出车辆与该物体之间的碰撞并且触发合适的安全装置，例如气囊或安全带拉紧器。
特别地，德国的公开专利申请DE 103 31 074 A1公开了可用作预碰撞传感器的用于测量距离和速度的传感器装置，该传感器装置被设计成红外传感器并且具有多个接收二极管，这些接收二极管分别设置在一透镜的焦点上并且检测来自观测空间的某一扇段的光。在此提出将观测空间划分成多个扇段，以便覆盖比仅用一个扇段所能实现的环境区域更大的环境区域。
开头所述类型的传感器的其它应用领域是所谓的停车辅助装置，这种停车辅助装置自动识别适于车辆的停车空位并且部分地操纵车辆使之自动进入停车空位或者通过给出转向建议来辅助驾驶员将车辆停入停车空位。
停车空位的测量和识别可这样进行，即当从停车空位旁边驶过时借助于传感器测定到物体的侧向距离。在此停车空位被识别为这样的区域，即车辆与侧面物体之间的距离在该区域中比在其它区域中大，在所述其它区域中设置有限定停车空位的边界的物体，例如其它车辆。借助于车辆的车轮转速传感器的信号在此可测定当经过离位于车辆侧面的物体具有更大距离的区域时所驶过的路程并且由此测定停车空位的长度。
所述的不同应用领域对所使用的传感器提出了不同要求。因此，监测环境优选使用具有大检测角的传感器，但以该大检测角不可精确地或仅可不太精确地测量停车空位，因为在大检测角的情况下仅可不太精确地测定停车空位界限的位置。
但在此情况下在经济性上非常不利的是，需要在一台车辆上设置用于所述不同用途的多个传感器。另外，传感器通常集成在附加元件例如车辆的外后视镜或灯中，以便不损害车辆的外观。但因为在车辆的侧面区域中通常仅存在少量附加元件供使用，所以经常不可能在车辆的侧面区域中不显眼地设置多个传感器。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的装置，该装置不仅适用于检测车辆的尽可能大的环境区域，而且适用于尽可能精确地确定停车空位的界限。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1所述特征的装置来实现。
因此，这样设计开头所述类型的装置观测空间包括至少两个检测区域，其中第一检测区域相对于车辆的纵轴线基本横向地定向并且具有第一张开角，而第二检测区域具有第二张开角，该第二张开角大于第一张开角；接收器单元的可配置给第一检测区域的检测信号可发送给停车辅助装置，其中，借助于该停车辅助装置可在车辆从停车空位旁边驶过时测量该停车空位；可配置给第二检测区域的检测信号可发送给环境监测装置。
由此提供了这样一种装置，该装置具有传感器，该传感器具有多个检测区域，其中，配置给不同检测区域的检测信号可分别发送给车辆的停车辅助装置和环境监测装置，这些检测信号借助于接收器单元产生并且指示物体在检测区域之一中的存在性以及符合目的地指示该物体到车辆的距离。
配置给停车辅助装置的检测区域在此有利地具有较小的张开角并且相对于车辆的纵轴线基本垂直地定向，由此在车辆从旁边驶过时精确地检测出停车空位的界限并确定它们的位置。
相对于车辆的纵轴线基本横向地定向的检测区域在此尤其应理解为传感器的检测锥或检测瓣，该检测锥或检测瓣的中间纵轴线垂直于车辆的纵轴线而定向。第一检测区域的这种定向也有助于精确地检测停车空位的界限。
第二检测区域配置给环境监测装置，其中该检测区域具有较大的张开角，由此可监测车辆侧面环境的较大区域。
在本发明的一个优选实施例中提出第一检测区域包括观测空间的第一扇段；第二检测区域包括观测空间的该第一扇段和观测空间的至少一个与该第一扇段相邻或重叠的另外的扇段。
该实施例是有利的，因为第一检测区域尤其是也可用于监测环境。
在此在本发明的一个有利实施例中提出观测空间的所述另外的扇段比观测空间的第一扇段具有更大的张开角。
此外优选提出第二检测区域包括整个观测空间。
在本发明的一个优选构型中提出接收器单元具有至少两个焦点，其中，借助于透镜使从观测空间的扇段之一接收的被反射的电磁辐射在各个焦点处聚焦。
在此适宜的是，在焦点处设置一接收元件，借助于该接收元件可产生检测信号，这些检测信号可配置给观测空间的这样的扇段，即从该扇段反射回来的辐射可由该接收二极管检测。
在本发明的一同样有利的实施例中提出发射器单元具有至少两个发射元件，这些发射元件将电磁辐射脉冲在预定的不同时刻分别发射到观测空间的一个扇段中。
优选地，在接收器单元中接收的被反射的辐射在此可根据接收时刻配置给观测空间的扇段。
在此，在本发明的一适当的实施例中提出在以发射元件将辐射发射到观测空间的一扇段中的时刻为起点的一时间间隔内在接收器单元中接收的被反射的辐射被配置给观测空间的该扇段。
在此有利地提出所述时间间隔以另一个发射元件将辐射脉冲发射到观测空间的一扇段中的时刻为终点。
根据将接收信号配置给观测空间的一扇段，然后适当地将检测信号配置给包括该扇段的检测区域。
在本发明的一个优选实施例中提出环境监测装置检验位于第二检测区域中的物体是否处在与车辆存在碰撞的路线上并且当确认有物体处在与车辆存在碰撞的路线上时启动至少一个乘员保护装置。
在本发明的另一个有利的构型中提出当确认有物体处在与车辆存在碰撞的路线上时，环境监测装置触发侧面气囊。
在本发明的又一个有利的构型中提出当确认有物体处在与车辆存在碰撞的路线上时，环境监测装置致动可逆式的(reversible)乘员保护装置。
在本发明的另一个有利实施例中提出第二检测区域包括车辆的死角。
在本发明的该实施例中例如可在换车道期间检测位于该车辆死角中的车辆的存在性，而这对于驾驶员而言是难以看到的。
优选地，当在死角内检测到物体时，环境监测装置起动一警告信号。
此外，在本发明的另一个优选构型中提出由这些检测信号可求得车辆与位于该车辆侧面的物体之间的距离；在停车辅助装置中可借助于车辆与位于车辆侧面的物体之间的距离的变化求得停车空位的界限。
优选地，停车辅助装置可将车辆从其侧面驶过的这样的区域识别为停车空位，即车辆与位于车辆侧面的物体之间的距离在该区域中比在任何其它区域中大。
由从属权利要求和下面借助于附图对本发明的优选实施例进行的说明中可以看到本发明的其它优点、特征和适当的改进构型，其中图1示出带有侧面距离传感器的车辆的示意性视图，该侧面距离传感器具有不同的检测区域。
具体实施例方式
图1以示意图尤其示出在停车空位4旁边位于其侧面的车辆2，在该图中示例性地示出的情况下该停车空位4的边界由其它车辆6、8或它们的车辆侧壁10、12限定。
车辆2在此配备有停车辅助装置和环境监测装置，停车辅助装置辅助驾驶员将车辆2停入停车空位4中，而环境监测装置监测车辆的侧面环境并且在此尤其是测定出与车辆存在碰撞的路线上的物体。
停车辅助装置和环境监测装置都使用至少一个距离传感器14，该距离传感器设置在车辆2的侧面上，例如设置在车辆2的前挡泥板或后挡泥板的区域中或设置在车辆2的B柱上。但优选在车辆2的两侧上各设置一个距离传感器14。
距离传感器14优选被设计成光学传感器。该距离传感器在此包括发射器单元和接收器单元，发射器单元将预定的固定频率的电磁辐射脉冲发射到观测空间中，而接收器单元检测在从该观测空间中的物体上反射的辐射。在此可由被反射信号的传播时间以本领域技术人员所公知的方式求得物体与车辆2或距离传感器14之间的距离。
如图1中示意性所示，距离传感器14的观测空间在此具有多个扇段16、18、20。中间扇段18具有窄的张开角并且相对于车辆2的纵轴线基本横向地定向。扇段18在此对应于距离传感器14的由停车辅助装置用来测量停车空位4的检测区域。距离传感器14的由具有窄张开角的中间扇段18以及由所述两个优选各具有大张开角的、与中间扇段18重叠的扇段16、20构成的整个观测空间对应于配置给环境监测装置的检测区域。
在本发明的一个实施例中，距离传感器14被设计成红外传感器，该红外传感器的发射器单元被设计为脉冲式工作的激光二极管，该激光二极管将红外频谱范围内的预定的固定频率的光通过透镜发射到整个观测空间中。
在本发明的该实施例中，距离传感器14的接收器单元具有多个接收元件，这些接收元件例如是PIN二极管，通过这些PIN二极管以本领域技术人员公知的方式检测从观测空间中的物体上反射的光。
所述接收元件在此分别设置在透镜的焦点上，由此这些接收元件各自仅仅检测由对应配置的透镜所聚焦的被反射光。在此这样设计和布置这些透镜，使得形成与距离传感器14的观测空间的先前说明的扇段16、18、20相对应的接收瓣。
透镜装置在此优选由三个透镜组成，这些透镜设置在弯曲的线上。在该线的顶点处设置有一透镜，该透镜形成用于其所属接收元件的具有窄张开角的接收瓣。该接收瓣在此对应于距离传感器14的观测空间的中间扇段18，该中间扇段形成配置给停车辅助装置的检测区域。相邻的透镜形成具有较大张开角的接收瓣，这些接收瓣可在透镜装置前相交。这些接收瓣在此对应于观测空间的其它扇段16、20。
在该实施例中，距离传感器14这样定向，使得配置给观测空间的中间扇段18的接收瓣的中间纵轴线相对于车辆的纵轴线横向地定向。
在本发明的一替换实施例中，使用具有发射装置的红外传感器，该发射装置包括多个发射元件，这些发射元件同样优选为激光二极管。
这些发射元件在此分别通过一个适当设计的透镜将光发射到距离传感器的观测空间的一个扇段16、18、20中。这些透镜在此设置在弯曲的线上，其中该线的顶点处的透镜形成其所属发射元件的窄的发射瓣，该发射瓣对应于观测空间的具有窄张开角的扇段18，即对应于用来测量停车空位4的检测区域。其它透镜形成具有较大张开角的发射瓣，这些发射瓣对应于距离传感器14的观测空间的其它扇段16、20。当使用发射具有相同强度的光的激光二极管时，由位于曲线顶点处的透镜形成的发射瓣由于较强的聚焦而比由其它透镜形成的发射瓣具有更大的作用距离。
在本发明的该实施例中，距离传感器14在车辆2上定向成使得配置给扇段18的发射瓣的中间纵轴线相对于车辆2的纵轴线横向地定向。
所设置的发射元件在时间上错位地发射光脉冲，其中，优选设置彼此连续的循环，在这些循环中，发射元件以预定顺序发射光脉冲。
在本发明的该实施例中，接收器单元包括例如也设计成PIN二极管的一个单一的接收元件。从观测空间中的物体上反射并且在接收器单元中检测到的光在此可根据接收时刻配置给发射元件之一或观测空间的扇段之一。
在此尤其提出第一发射元件在第一时刻将辐射脉冲发射到观测空间的其所属的第一扇段16、18、20中，在经过一个时间间隔后，第二发射元件将辐射脉冲发射到观测空间的配置给该辐射脉冲的扇段16、18、20中。在该时间间隔内在接收器单元中接收到的任意被反射的辐射在此配置给观测空间的第一扇段16、18、20。相应地，在由第二发射元件发射辐射脉冲到由另一个发射元件发射辐射脉冲之间的时间间隔内在接收器单元中接收到的任意辐射配置给观测空间的第二扇段16、18、20，等等。
观测空间中的物体可借助于先前说明的所述一个或另一个实施例中的距离传感器14进行检测并且配置给观测空间的扇段16、18、20之一。距离传感器14在此具有分析处理单元，该分析处理单元在检测到物体时产生检测信号，该检测信号指示检测到的物体与距离传感器之间的距离并且配置给在其中检测到该物体的扇段16、18、20。所述配置在此例如可通过分析处理单元的相应的输出通道进行，其中，为每个扇段16、18、20各设置一个输出通道，涉及在扇段16、18、20中检测到的物体的检测信号可通过所述输出通道发送给停车辅助装置或环境监测装置。
停车辅助装置在此从分析处理单元调用检测信号，这些检测信号配置给距离传感器14的观测空间的中间扇段18，以便求得停车空位4的大小并且优选也求得该停车空位相对于车辆2的位置。
测量停车空位4和确定该停车空位与车辆2的相对位置在此尤其是这样进行的，即当车辆从停车空位4旁边驶过时确定车辆2与构成停车空位边界的物体或表面之间的侧向距离。在图1所示的示例性情况下，构成停车空位4的边界的物体是其它车辆6、8或它们的车辆侧壁10、12。
在车辆2的从侧面位于所述其它车辆6、8之一旁边的确定的初始位置处——例如当车辆2处于低速下在接通侧面转向信号灯时，由驾驶员手动地或自动地——激活停车辅助装置。在此情况下作为示例可假设，所述位置从侧面位于处在图1中右侧的车辆6的旁边。
在激活时确定出一固定坐标系，该坐标系的坐标原点位于所述处在初始位置处的车辆2的一适当选择的控制点上。该控制点在此例如可以是车辆的后桥中点。
如果车辆从该初始位置起朝停车空位的方向运动，即在图1中向左运动，则测定车辆2或车辆2的所选择的控制点在坐标系中的相应位置。车辆2的位置在此借助于至少一个车轮转速传感器的信号以及转向角传感器的信号求得，由所述至少一个车轮转速传感器的信号可求得所驶过的路程，由所述转向角传感器的信号可确定车辆的转向轮的车轮转向角并由此确定车辆2的运动方向。
另外，当车辆2从停车空位4旁边驶过时可借助于由距离传感器14的分析处理单元接收到的检测信号来确定离处在车辆横向方向上的物体或表面的距离。然后由该距离以及由距离传感器14相对于车辆2的所选择的控制点的已知位置可计算出所述物体或表面相对于该控制点的位置。另外，由于控制点在所述固定坐标系中的相应的当前位置已知，所以也可求得物体或物体表面在所述坐标系中的位置。
在图2中作为示例示出的情况下，车辆2或距离传感器14在此从在侧面位于车辆6旁边的初始位置处开始经过停车空位4。在此情况下首先检测车辆6的侧壁10并且将该侧壁在坐标系中的位置存储于存储器中。随后检测车辆6的角部22或该角部的位置，其中，尤其是这样来识别角部22，即借助于距离传感器14测定的相对于在侧面位于车辆旁边的物体或表面的距离猛然增大。由于配置给停车辅助装置的检测区域的张开角较窄，所以在此能够以高精度求得车辆6的角部22的位置。
在车辆2、尤其是距离传感器14经过了停车空位4之后，以类似的方式检测车辆8的角部24或该角部的位置，其中这样来识别该角部的位置，即车辆2与设置在侧面的物体或表面之间的距离猛然减小。接着进行车辆8的侧壁12的检测，直到在停车空位4旁边的行驶终止于车辆2的一端部位置，该位置例如在侧面位于车辆8旁边。
然后可借助于车辆侧壁10、12以及尤其是角部22、24的被储存的位置来确定停车空位4在坐标系中的位置和大小，其中例如可求得这样的直线，即两个车辆前部22、24位于该直线上并且该直线被停车空位中断。
首先，可由此计算停车空位的长度并将该长度与车辆2的长度进行比较，以便告知驾驶员是否可将车辆2完全停入到停车空位4中。
此外，由于也已计算出车辆2在所述固定坐标系中的位置，所以还可确定停车空位4相对于处在端部位置处的车辆2的位置。由此在停车辅助装置中可尤其计算出这样的轨迹，车辆2按照该轨迹可停入到停车空位4中。
接着可使车辆2按照该轨迹自动地移动到停车空位中或者可向驾驶员提供这样的转向建议，即操纵车辆2按照所计算出的轨迹自动进入停车空位4中。
优选地，在分析处理单元中产生的所有检测信号被发送给同样存在于车辆2中的环境监测装置，由此该环境监测装置可监测距离传感器14的整个观测空间以确定在与车辆2碰撞的路线上是否存在物体。
在本发明的一个实施例中，观测空间的设置在中间扇段18旁边的两个扇段16、18之一包括车辆2的死角，从而在换道时或在转弯过程中可检测出处在死角中的车辆，并且如果确定出在死角区域中存在其它车辆，则能够以光或声的方式警告驾驶员。
例如当车辆的转向信号灯由驾驶员接通时，可激活对死角进行的这种监测，其中对于该监测优选使用设置在车辆2的转向信号灯已激活的那一侧上的距离传感器14。另外，也可提出将车辆速度超过预定的阈值作为这种监测的另一个条件，由此，该监测例如仅当在快车道上换道时才进行，在该快车道上仅存在少量的干扰信号的其它源，其中干扰信号可能引起警告信号的错误触发。
此外，距离传感器14也用作预碰撞传感器，其中，借助于检测信号检验在车辆的侧面环境中、尤其是在车辆2的邻近区域中是否存在将与车辆2碰撞的物体，其中借助于距离传感器可提早识别出碰撞。
在借助于距离传感器14的检测信号测定的车辆2与物体之间的侧面碰撞之前不久，乘员保护装置、例如尤其是车辆2的侧面气囊就可被激活。
另外也可借助于检测信号求得在观测空间中是否有远离车辆2的其它物体处在与该车辆碰撞的轨迹上。在此通过重复的距离测量的结果可求得物体的速度。由此可确定是否有物体以及该物体以何速度靠近车辆2。通过将检测信号配置给观测空间的扇段16、18、20之一，必要时还可求得物体靠近车辆2的方向。
当借助于检测信号测定出车辆与物体之间的可能碰撞时，这些信息在此可用于起动可逆的乘员保护装置，例如可逆的安全带拉紧器或座椅位置调节装置。此外，可借助于检测信号并且尤其是借助于物体靠近车辆的方向和速度来评估可能碰撞的猛烈程度，并且使可逆的乘员保护装置的触发级别(auslsestufe)进行相应的匹配。
权利要求
1.用于检测车辆的侧面环境的装置，该装置具有设置在该车辆的侧面上的传感器，该传感器具有用于将电磁辐射发射到观测空间中的发射器单元和用于接收从该观测空间中的物体上反射的电磁辐射的接收器单元，其中借助于该接收器单元可在接收到反射回来的电磁辐射时产生检测信号，其特征在于，所述观测空间包括至少两个检测区域(18；16，18，20)，其中第一检测区域(18)相对于所述车辆的纵轴线基本横向地定向并且具有第一张开角，而第二检测区域(16，18，20)具有第二张开角，该第二张开角大于所述第一张开角；可配置给所述第一检测区域(18)的检测信号可发送给一停车辅助装置，其中借助于该停车辅助装置可在所述车辆(2)从停车空位(4)旁边驶过时测量该停车空位(4)；可配置给所述第二检测区域(16，18，20)的检测信号可发送给一环境监测装置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一检测区域包括所述观测空间的第一扇段(18)，所述第二检测区域包括所述观测空间的所述第一扇段(18)和所述观测空间的至少一个与该第一扇段相邻或与该第一扇段重叠的另外的扇段(16；20)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述观测空间的所述另外的扇段(16；20)与该观测空间的所述第一扇段(18)相比具有更大的张开角。
4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二检测区域(16，18，20)包括整个所述观测空间。
5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述接收器单元具有至少两个焦点，其中借助于透镜使从所述观测空间的扇段(16；18；20)之一接收的被反射的电磁辐射在每个焦点处聚焦。
6.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在每个所述焦点处都设置有一接收元件，借助于该接收元件可产生检测信号，这些检测信号可配置给所述观测空间的这样的扇段(16；18；20)，即从该扇段反射的辐射可由所述接收元件检测。
7.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述发射器单元具有至少两个发射元件，这些发射元件分别将电磁辐射脉冲在预定的不同时刻发射到所述观测空间的一个扇段(16；18；20)中。
8.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述接收器单元中接收的被反射的辐射可根据接收时刻配置给所述观测空间的一扇段(16；18；20)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在以发射元件将辐射发射到所述观测空间的一扇段(16；18；20)中的时刻为起点的一时间间隔内在所述接收器单元中接收的被反射的辐射被配置给所述观测空间的该扇段(16；18；20)。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述时间间隔以另一个发射元件将辐射脉冲发射到所述观测空间的一扇段(16；18；20)中的时刻为终点。
11.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述环境监测装置检验位于所述第二检测区域中的物体是否处在与所述车辆存在碰撞的路线上，并且当确认有物体处在与所述车辆存在碰撞的路线上时启动至少一个乘员保护装置。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，当确认有物体处在与所述车辆存在碰撞的路线上时，所述环境监测装置激活侧面气囊。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，当确认有物体处在与所述车辆存在碰撞的路线上时，所述环境监测装置激活可逆式的乘员保护装置。
14.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二检测区域(16，18，20)包括所述车辆的死角。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，当在所述车辆的死角内检测到物体时，所述监测装置触发警告信号。
16.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，由所述检测信号可确定所述车辆(2)与位于该车辆(2)侧面的物体(6；8)之间的距离；在所述停车辅助装置中可借助于所述车辆与位于该车辆(2)侧面的物体(6；8)之间的距离的变化求得停车空位的界限(22；24)。
17.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述停车辅助装置中可将行驶的车辆(2)从其侧面经过的这样的区域识别为停车空位(4)，即该车辆(2)与位于该车辆(2)侧面的物体(6；8)之间的距离在该区域中比在其它区域中大。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测车辆(2)的侧面环境的装置，该装置具有设置在所述车辆(2)的侧面上的传感器(14)，该传感器具有用于将电磁辐射发射到观测空间中的发射器单元和用于接收从该观测空间中的物体上反射的电磁辐射的接收器单元，其中，借助于该接收器单元可在接收到反射回来的电磁辐射时产生检测信号。根据本发明，所述装置的特征在于所述观测空间包括至少两个检测区域(18；16，18，20)，其中第一检测区域(18)相对于所述车辆的纵轴线基本横向地定向并且具有第一张开角，而第二检测区域(16，18，20)具有第二张开角，该第二张开角大于所述第一张开角；可配置给所述第一检测区域(18)的检测信号可发送给一停车辅助装置，其中借助于该停车辅助装置可在所述车辆(2)从停车空位(4)旁边驶过时测量该停车空位(4)；可配置给所述第二检测区域(16，18，20)的检测信号可发送给一环境监测装置。
文档编号G01S17/93GK101031818SQ200580032771
公开日2007年9月5日 申请日期2005年9月27日 优先权日2004年9月28日
发明者G·豪洛希-维默尔, S·吕克 申请人:大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司