DE10016159A1 - Polarimetrischer Tot-Winkel-Detektor mit lenkbarem Strahl - Google Patents

Polarimetrischer Tot-Winkel-Detektor mit lenkbarem Strahl

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Abstract

Ein Tot-Winkel-Detektionssystem beinhaltet einen Sender, der ein zirkular polarisiertes Signal in einen toten Winkel in der Nähe eines Fahrzeugs richtet. Ein ebenso an dem Fahrzeug montierter Empfänger empfängt eine Reflexion des zirkular polarisierten Signals, das entgegengesetzt zirkular polarisiert ist. Eine Anzeige zeigt dem Fahrer des Fahrzeugs an, wenn das reflektierende Signal detektiert ist, wobei sie das Vorhandensein eines Objektes in dem toten Winkel anzeigt. Eine Anzeige ist ebenso in Richtung des toten Winkels gerichtet und erzeugt eine Warnung, wenn das Vorhandensein eines Objektes in dem toten Winkel detektiert ist und ein Hinweis eines Abbiegens oder eines Spurwechselns detektiert ist, wie z. B. ein Betätigen eines Abbiegesignalschalters.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Kollisionsvermei­ dungssysteme oder Tot-Winkel-Detektoren und insbesondere auf einen Tot- Winkel-Detektor, der polarimetrische Sender mit lenkbaren Strahlen verwendet.
Es sind bekannte Kollisionsvermeidungssysteme, welche Tot-Winkel-Detektoren beinhalten, bekannt, die einen Sender, der ein Signal in den toten Winkel über­ trägt, und einen Empfänger beinhalten, der ein reflektiertes Signal von einem Objekt in dem toten Winkel empfängt. Auf ein Empfangen des reflektierten Si­ gnals hin, zeigt der Tot-Winkel-Detektor dem Fahrer an, daß ein Fahrzeug oder ein anderes Objekt sich in dem toten Winkel befindet.
Wenn beispielsweise ein Fahrzeug dabei ist, Spur zu wechseln, zeigt das Kollisi­ onsvermeidungssystem dem Fahrer an, daß ein weiteres Fahrzeug in der Nähe des Fahrzeugs des Fahrers ist. Andere Kollisionsvermeidungssysteme detektieren die Anwesenheit eines Objekts hinter dem Fahrzeug, wie z. B., wenn das Fahrzeug in Rückwärtsfahrt ist. Aktuell bekannte Tot-Winkel-Schutzvorrichtungen sind ent­ sprechend teuer, um verläßliche Hinweise auf die Anwesenheit eines Objekt in dem toten Winkel zu liefern.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Kollisionswarnsystem oder ein "Tot- Winkel-Detektionssystem", das zirkular polarisierte Transmitter und Empfänger verwendet. Die Tot-Winkel-Detektion der vorliegenden Erfindung liefert genaue und verläßliche Hinweise auf die Anwesenheit von Objekten (wie z. B. in der Nä­ he befindliche Fahrzeuge) bei niedrigen Kosten.
Das Tot-Winkel-Detektionssystem beinhaltet allgemein einen Sender und ein Antennensystem, das ein zirkular polarisiertes Signal in den toten Winkel erzeugt. Ein Empfänger, der ebenfalls an dem Fahrzeug montiert ist, empfängt eine Refle­ xion des zirkular polarisierten Signals. Aufgrund der Reflexion des zirkular pola­ risierten Signals von einem leitenden Objekt (wie z. B. einem Fahrzeug) wird die Polarität des reflektierten Signals umgekehrt. Der Empfänger beinhaltet eine zir­ kular polarisierte Antenne, die entgegengesetzt der Polarisation einer Antenne des Senders polarisiert ist. Wenn der Empfänger ein Signal mit der korrekten zirkula­ ren Polarisation empfängt, wird erkannt, daß sich ein Objekt in dem toten Winkel befindet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt der Sender ein lenkbares Signal, das der Sender längs einer horizontalen Ebene überstreichend schwenkt, um die Abdeckung des toten Winkels zu erhöhen. Zusätzlich tastet der Sender in einer vertikalen Ebene ab, um ein daneben liegendes Objekt zu unterscheiden (d. h., um zwischen einem Fahrzeug und einer Leitschiene zu unterscheiden). Wenn ein Fahrzeug in dem toten Winkel detektiert ist, wird dem Fahrer ein Hinweis gelie­ fert, wie z. B. eine hörbare Warnung und/oder eine sichtbare Anzeige, wie z. B. ein Licht.
Das System liefert vorzugsweise auch eine Warnung an ein Fahrzeug in der Nähe. Vorzugsweise wird eine sichtbare Anzeige, wie z. B. ein im Seitenspiegel mon­ tiertes Licht erleuchtet, wenn die Anwesenheit des Fahrzeugs in dem toten Winkel detektiert ist und es einen Hinweis gibt (wie z. B. ein Betätigen eines Blinkersi­ gnalschalters), daß das erste Fahrzeug dabei ist, Spur zu wechseln.
Der Tot-Winkel-Detektor könnte ebenso in Richtung nach hinten des Fahrzeugs gerichtet sein, um Hindernisse zu detektieren, während das Fahrzeug in Rück­ wärtsfahrt ist. Ähnlich könnte er auch in Richtung nach vorn des Fahrzeugs ge­ richtet sein, für Situationen mit schlechter Sicht, wie z. B. bei dichtem Nebel.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnung, in welcher:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht eines Tot-Winkel-Detektionssystems der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Tot-Winkel-Detektionssystems von Fig. 1 ist; und
Fig. 3 ein detaillierteres Schema des Tot-Winkel-Detektionssystems von Fig. 1 ist.
Ein an einem Fahrzeug 22 installiertes Tot-Winkel-Detektionssystem 20 der vor­ liegenden Erfindung, welches das Vorhandensein eines Objektes 24 in der Nähe, wie z. B. eines Fahrzeugs anzeigt, ist in Fig. 1 schematisch veranschaulicht. Es sollte verständlich sein, daß das System 20 mit Bezugnahme auf die rechte Seite des Fahrzeugs 22 beschrieben werden wird, jedoch gleiche Sender und Empfänger sich ebenso auf der linken Seite befinden könnten. Das Tot-Winkel- Detektionssystem 20 beinhaltet einen ersten Sender 26, der an dem Fahrzeug 22 montiert ist, und einen ersten Empfänger 28, der an dem Fahrzeug 22 montiert ist und longitudinal vom ersten Sender 26 beabstandet ist.
Der erste Sender 26 erzeugt ein zirkular polarisiertes Signal 30 in einen toten Winkel 32. Wenn das zirkular polarisierte Signal 30 auf einen leitenden Umriß, wie z. B. das Objekt 24 trifft, wird eine Reflexion 34 des zirkular polarisierten Signals 30 durch den Empfänger empfangen werden. Die Reflexion 34 wird mit einer zu der des zirkular polarisierten Signals 30 vom ersten Sender 26 entgegen­ gesetzten Polarisation zirkular polarisiert sein. Wenn zum Beispiel das zirkular polarisierte Signal vom ersten Sender 26 rechts zirkular polarisiert ist, wäre die Reflexion 34 links zirkular polarisiert und umgekehrt. Das Erzeugen und Emp­ fangen der geeigneten Polarisation für den Sender und Empfänger ist eine Funkti­ on der Polarisation der benutzten Antennen, was ohne weiteres innerhalb des Stands der Technik liegt.
Der erste Sender 26 ist durch einen Mikroprozessor 36 gesteuert, der ebenfalls an dem Fahrzeug 22 montiert ist (sämtliche Verbindungen sind zur Vereinfachung nicht gezeigt). Der erste Empfänger 28 sendet ein Signal zum Mikroprozessor 36, wenn die Reflexion 34 empfangen ist. Wenn der Mikroprozessor 36 erkennt, daß das Objekt 24 sich in dem toten Winkel 32 befindet, aktiviert der Mikroprozessor 36 Anzeigen 40a-c, die in den Seitenspiegeln 42, 44 und in dem inneren Rück­ spiegel 46 montiert sind. Eine Anzeige 40a würde vorzugsweise das Vorhanden­ sein eines Objektes in einem toten Winkel auf der Fahrerseite des Fahrzeugs 22 anzeigen, während eine Anzeige 40c das Vorhandensein eines Objektes 24 in dem toten Winkel 32 auf der Passagierseite des Fahrzeugs 22 anzeigen würde. Eine Anzeige 40b würde das Vorhandensein eines Objektes 24 hinter dem Fahrzeug 22 anzeigen.
Das System 20 beinhaltet vorzugsweise eine Anzeige 48, die vom toten Winkel 32 aus sichtbar ist. Die Anzeige 48 liefert eine Warnung zu irgendeinem Fahrzeug in dem toten Winkel 32, wenn das Vorhandensein des Objekts 24 in dem toten Winkel 32 erkannt ist und durch den Mikroprozessor 36 erkannt ist, daß das Fahr­ zeug 22 im Begriff ist, Spur zu wechseln. Vorzugsweise wird dies durch Überwa­ chen eines Betätigens eines Abbiegesignalschalters 50 getan. Wenn somit das Vorhandensein eines Objektes 24 in dem toten Winkel 32 detektiert ist und der Abbiegesignalschalter 50 in diese Richtung betätigt ist, wird die Anzeige 48 ein­ geschaltet, die eine Warnung an den Fahrer des Fahrzeugs in dem toten Winkel 32 liefert. Eine identische Anzeige 51 ist auf der linken Seite des Fahrzeugs 22 vor­ gesehen.
Vorzugsweise stellen die Verstärkung, Verlust und Frequenz des zirkular polari­ sierten Signals 30 und die Winkel zwischen dem ersten Sender 26 und dem ersten Empfänger 28 sicher, daß das Tot-Winkel-Detektionssystem 20 nur das Vorhan­ densein von Objekten 24 in dem toten Winkel 32 innerhalb eines bestimmten Be­ reichs erkennt. Zum Beispiel ist es wünschenswert, daß diese Parameter so ge­ wählt sind, daß sichergestellt ist, daß die Anzeige 40c das Vorhandensein eines Objektes 24 in einer benachbarten Spur anzeigt, jedoch nicht zwei oder drei Spu­ ren entfernt.
Vorzugsweise liefert der Sender 26 ein lenkbares zirkular polarisiertes Signal 30, in welchem Fall es wünschenswert sein kann, einen zweiten Empfänger 54 hin­ zuzufügen, der von dem ersten Empfänger 28 beabstandet ist. Das System 20 kann des weiteren einen dritten Empfänger 56 beinhalten, der vorne vom ersten Sender 26 montiert ist, um den Bereich des Tot-Winkel-Detektionssystems 20 noch weiter zu vergrößern.
Optional kann ein zweiter Sender 58 an einer hinteren Ecke des Fahrzeugs 22 montiert sein. Der zweite Sender 58 wird zusammen mit einem vierten Empfänger 60, der hinten am Fahrzeug 22 montiert ist, verwendet, um für eine Detektion ei­ nes hinteren Objektes 62 in einem hinteren toten Winkel 64 zu sorgen. Vorzugs­ weise ist der zweite Sender 58 ebenso lenkbar, in welchem Fall der zweite Sender 58 ebenso in Verbindung mit dem ersten Sender 28 benutzt werden kann, um ebenfalls für eine Detektion des Objektes 24 in dem toten Winkel 32 zu sorgen.
Fig. 2 veranschaulicht die Anordnung der Sender 26, 58 und Empfänger 28, 54, 56 auf der Passagierseite des Fahrzeugs 22. Wie ebenfalls in Fig. 2 zu sehen ist, kann das Tot-Winkel-Detektionssystem 20 auch mit vertikal beabstandeten Emp­ fängern versehen sein, einschließlich einem oberen Empfänger 68, der über dem Sender 26 montiert ist, und einem unteren Empfänger 70, der unter dem Sender 26 montiert ist. Ein lenkbarer Strahl vom Sender 26 tastet die vertikale Richtung ab, um benachbarte Objekte zu unterscheiden. Zum Beispiel durch Abtasten in der vertikalen Ebene kann das Tot-Winkel-Detektionssystem 20 zwischen einem Fahrzeug und einer Leitschiene unterscheiden.
Ein detaillierteres Schema eines Tot-Winkel-Detektionssystems 20 ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Fig. 3 veranschaulicht nur den ersten Sender 26. Der zweite Sender 58 wäre identisch mit dem Mikroprozessor 36 verbunden. Ähnlich sind nur Empfänger 28 und 54 veranschaulicht. Empfänger 56, 60 wären identisch verbunden.
Der erste Sender 26 beinhaltet einen Strahlformer 74, wie z. B. Phasenschieber, Mikrostreifen oder eine Rotman-Linse. Der Strahlformer 74 empfängt ein oszillie­ rendes Signal von einem Oszillator 76, wie z. B. von einer Gunn-Diode in einer Substrat-Kavität. Das Signal von dem Strahlformer 74 wird über ein Antennen- Array 78 übertragen. Auf bekannte Weise verschiebt der Strahlformer 74 die Pha­ sen der Antennen 78, um das übertragene Signal zu lenken, das in diesem Fall das zirkular polarisierte Signal 30 ist (Fig. 1). Eine mit einer Vorspannung versehene Steuerschaltung 80, die eine Eingabe von dem Mikroprozessor 36 erhält, steuert die Frequenz und Amplitude des Signals, während der Mikroprozessor 36 direkt das Lenken des Strahls von dem Sender 26 steuert. Das Antennen-Array 78, der Strahlformer 74 und der Oszillator 76 könnten alle auf bekannte Weise in einer einzigen Mikrostreifen-Komponente hergestellt sein.
Jeder Empfänger 28, 54 beinhaltet einen Strahlformer 84 und ein Antennen-Array 86. Das durch die Empfänger 28 und 54 empfangene Signal wird selektiv über einen Diodenschalter 90 empfangen und durch einen Detektor 92 mit einem Filter 94 detektiert. Das Signal von dem ausgewählten Empfänger (Empfänger 28 oder Empfänger 54) wird zum Mikroprozessor 36 über einen Analog-zu-Digital- Konverter 96 gesandt. Der Mikroprozessor 36 steuert direkt die Phasenverschie­ bung einer jeden Antenne 86 eines jeden der Empfänger 28, 54 und die Auswahl, welches Signal von dem Analog-zu-Digital-Konverter 96 empfangen werden wird.
Der Mikroprozessor 36 empfängt ebenso eine Eingabe von dem Abbiegesignal­ schalter 50 und erleuchtet selektiv die Anzeigen 40a-c und 48a-b entsprechend den hier beschriebenen Bedingungen.
Die Antennen-Arrays 78, 86 von Fig. 3 können lineare Arrays sein, welche die Möglichkeit bieten, das Signal in einer horizontalen Richtung zu schwenken. Die Antennen-Arrays 78, 86 können ebene Arrays aufweisen, die somit auch die Möglichkeit bieten, in der vertikalen Richtung zu schwenken. Empfänger 68 und 70 (Fig. 2) werden ebenso mit dem Mikroprozessor 36 auf eine identische Weise verbunden.
Das Tot-Winkel-Detektionssystem der vorliegenden Erfindung liefert eine genaue und verläßliche Detektion eines Objektes in dem taten Winkel 32, 64. Die hier beschriebenen Komponenten, einschließlich aller in Fig. 3 gezeigten Komponen­ ten, sind äußerst kostengünstig, insbesondere verglichen mit bestehenden Tot- Winkel-Detektionssystemen.
Entsprechend den Bestimmungen der Patentgesetze und der Rechtsprechung wer­ den exemplarisch oben beschriebene Anordnungen so betrachtet, daß sie eine be­ vorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen. Jedoch sollte klar sein, daß die Erfindung, anders als im Besonderen veranschaulicht und beschrieben worden ist, durchgeführt werden kann, ohne von ihrem Prinzip oder von ihrem Umfang abzuweichen.

Claims (21)

1. Ein Tot-Winkel-Detektor für ein Fahrzeug, aufweisend:
einen Sender, der ein zirkular polarisiertes Signal in den toten Winkel erzeugt,
einen Empfänger, der eine Reflexion des zirkular polarisierten Signals empfängt,
wobei die Reflexion dem zirkular polarisierten Signal entgegengesetzt zirkular polarisiert ist, wobei der Tot-Winkel-Detektor das Vorhandensein eines Objektes in dem toten Winkel detektiert, basierend auf dem Empfänger, der die Reflexion empfängt.
2. Tot-Winkel-Detektor nach Anspruch 1, wobei der Sender selektiv das zirkular polarisierte Signal lenkt und das zirkular polarisierte Signal über den toten Winkel schwenkt.
3. Tot-Winkel-Detektor nach Anspruch 2, wobei der Sender das zirkular polari­ sierte Signal im allgemeinen horizontal, im allgemeinen parallel zu einer longitu­ dinalen Achse des Fahrzeugs schwenkt.
4. Tot-Winkel-Detektor nach Anspruch 2, wobei der Sender das zirkular polari­ sierte Signal im allgemeinen vertikal, im allgemeinen senkrecht zu einer longitu­ dinalen Achse des Fahrzeugs schwenkt.
5. Tot-Winkel-Detektor nach Anspruch 4, wobei der Sender das zirkular polari­ sierte Signal im allgemeinen horizontal, im allgemeinen parallel zu einer longitu­ dinalen Achse des Fahrzeugs schwenkt.
6. Tot-Winkel-Detektor nach Anspruch 1, wobei der Sender eine zirkular polari­ sierte Antenne entgegengesetzter zirkularer Polarisation einer zirkular polarisier­ ten Antenne des Empfänger beinhaltet.
7. Tot-Winkel-Detektor nach Anspruch 1, der des weiteren eine Anzeige bein­ haltet, die das Vorhandensein des Objektes in dem toten Winkel anzeigt, basie­ rend auf dem Empfänger, der die Reflexion empfängt.
8. Tot-Winkel-Detektor nach Anspruch 7, wobei die Anzeige von dem toten Winkel aus sichtbar ist.
9. Tot-Winkel-Detektor nach Anspruch 8, wobei die Anzeige eine Warnung an­ zeigt, basierend auf einem Hinweis, daß das Fahrzeug Spur wechseln wird.
10. Tot-Winkel-Warnsystem für ein Fahrzeug, aufweisend:
einen Tot-Winkel-Detektor, der das Vorhandensein eines Fahrzeugs in der Nähe, in einem toten Winkel erkennt, und
eine Anzeige, die in Richtung des toten Winkels gerichtet ist, die das Vorhanden­ sein des Fahrzeugs in der Nähe, in dem toten Winkel anzeigt.
11. Tot-Winkel-Warnsystem nach Anspruch 10, wobei die Anzeige eine Warnung anzeigt, basierend auf einem Hinweis, daß das Fahrzeug Spur wechseln wird.
12. Tot-Winkel-Warnsystem nach Anspruch 11, wobei der Hinweis, daß das Fahrzeug Spur wechseln wird, auf einem Abbiegesignalschalter basiert.
13. Tot-Winkel-Warnsystem nach Anspruch 10, wobei die Anzeige von dem toten Winkel aus sichtbar ist.
14. Verfahren zum Detektieren des Vorhandenseins eines Objektes in der Nähe eines Fahrzeugs, die Schritte beinhaltend:
  • a) Erzeugen eines zirkular polarisierten Signals in einen Winkel in der Nähe des Fahrzeugs;
  • b) Empfangen einer Reflexion des zirkular polarisierten Signals, wobei die Refle­ xion entgegengesetzt zum zirkular polarisierten Signal zirkular polarisiert ist; und
  • c) Detektieren des Vorhandenseins des Objekts in dem Winkel, basierend auf Schritt b).
15. Verfahren nach Anspruch 14, das des weiteren den Schritt eines Hinweisens auf das Vorhandensein des Objekts an einen Fahrer des Fahrzeugs beinhaltet, ba­ sierend auf Schritt c).
16. Verfahren nach Anspruch 14, das des weiteren den Schritt eines Richtens eines Hinweises des Vorhandenseins des Objektes in dem Winkel in Richtung des Winkels beinhaltet.
17. Verfahren nach Anspruch 16, das des weiteren den Schritt eines Erzeugens einer sichtbaren Warnung an ein Fahrzeug in der Nähe, in dem Winkel beinhaltet, basierend auf dem Schritt c).
18. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Sender selektiv das zirkular polari­ sierte Signal lenkt und das zirkular polarisierte Signal über den Winkel schwenkt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Sender das zirkular polarisierte Si­ gnal im allgemeinen horizontal, im allgemeinen parallel zu einer longitudinalen Achse des Fahrzeugs schwenkt.
20. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Sender das zirkular polarisierte Si­ gnal im allgemeinen vertikal, im allgemeinen senkrecht zu einer longitudinalen Achse des Fahrzeugs schwenkt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Sender das zirkular polarisierte Si­ gnal im allgemeinen horizontal, im allgemeinen parallel zu einer longitudinalen Achse des Fahrzeugs schwenkt.
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