用于机动车辆的安全系统的制作方法

[0001]
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的用于机动车辆的安全系统。


背景技术：

[0002]
许多现代车辆具有自动紧急制动(autonomous emergency braking,aeb)系统，该系统能够自主地启动制动动作以避免与位于行驶方向上的障碍物(例如另一辆机动车辆、行人或自行车)发生碰撞。这种aeb系统通常借助于摄像机和/或雷达传感器基于运动模式(例如，动作中的腿)或特定轮廓来识别车辆、自行车和行人。然而，可靠的检测是困难的，因为反射、周围环境的二维图案和噪声可能导致用雷达以及摄像机识别出不存在的物体(鬼影)，从而导致假阳性结果。为了解决这个问题，通常需要非常严格的要求，以便在可以执行自动制动动作之前识别障碍物。例如，可能需要两个独立传感器类型的一致检测。这里的基本思想是错误地抑制执行紧急制动动作优于错误地执行紧急制动动作。
[0003]
必须仔细测试这种类型的每个新系统的假阳性结果。这是昂贵且耗时的，因为通常需要超过100万千米的测试驱动器来提供令人满意的测试。
[0004]
us 6,590,236 b1公开了一种单片集成电路，其上配置有数字电路、振荡器电路和收发器电路。集成电路尤其可以用作机动车辆的雷达传感器的一部分，以便检测其他车辆、行人或静止物体。
[0005]
us7,714,771b2公开了一种借助于fmcw雷达测量多个物体的距离和相对速度的方法，其中射出包含时间线性频率斜坡的检测信号，并且接收从物体反射的响应信号并且与检测信号混合。对于每个对象，距离和相对速度值的组合与每个频率斜坡的混频器输出频率相关联，并且可能对象的距离和相对速度由多个距离和相对速度组合的交叉点确定。通过在随后的测量周期中随机改变至少一个频率斜坡的频率增加，可以消除由于模糊而出现的表观对象。
[0006]
us 3,778,826 a公开了一种用于车辆的雷达系统，通过该雷达系统可以制动或停止车辆以防止与障碍物碰撞。该系统包含设置在车辆上以便沿着车辆的路径辐射非调制的连续雷达信号并且接收路径内物体的反射的收发器装置、用于基于车辆和障碍物之间的相对速度检测多普勒信号的装置以及用于区分后退和接近物体的多普勒信号的非对称t形波耦合器，非对称t形波耦合器仅响应接近物体的多普勒信号。在检测到接近物体的情况下，车辆自动制动或停止。
[0007]
cn 2083552 u描述了一种用于车辆的防撞系统，其包含控制单元、发射器、接收器和自动制动单元。发射器发射被物体反射的调制激光束。来自物体的反射由接收器记录，以便可以根据需要制动车辆。特别地，可以提供多个发射器和接收器以消除盲点。
[0008]
de 10 2015 207 026 a1公开了一种用于控制检测车辆周围环境的检测系统的方法，其中检测系统包含用于记录周围环境的车辆摄像机以及用于对周围环境成像的附加环境传感器。由此确定距离信息，其指示车辆与前方隧道之间的距离是否下降到极限距离以下。根据距离信息，产生控制信号以便实现用于记录隧道的内部区域的车辆摄像机的图像
记录参数的设置并且实现附加环境传感器的成像参数的设置直到车辆进入隧道，附加环境传感器用于对隧道的外部区域进行成像。
[0009]
de 10 2014 214 498 a1描述了一种用于检测机动车辆周围环境的雷达系统，该雷达系统包含用于产生高频信号的振荡器、用于辐射检测信号的发送装置以及用于接收从物体反射的检测信号分量的接收装置，其中接收装置包含至少一个混频器，该混频器将由高频响应信号构成的第一信号与包含对应于振荡器信号的频率的第二信号混合。因此，应避免由于来自雷达系统的附近车辆侧环境的强反射或由于雷达系统内的反射和/或耦合而发生的响应信号的负面影响，因为延迟意味着延迟用于混合的第二信号，使得上述第二信号相对于振荡器具有至少近似等于该响应信号的延迟。
[0010]
鉴于概述的现有技术，当然仍然存在提高基于障碍物检测的机动车辆安全系统的可靠性的空间。


技术实现要素：

[0011]
本发明的目的是实现机动车辆安全系统中的障碍物的可靠检测。
[0012]
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的安全系统实现，其中从属权利要求涉及本发明的有利实施例。
[0013]
应当注意的是以下描述中单独列出的特征和措施可以以任何技术上有意义的方式组合，并且示出了本发明的另外的实施例。该描述特别是结合附图进一步表征和指定了本发明。
[0014]
借助于本发明，提供了一种用于机动车辆的安全系统。机动车辆尤其可以是乘用车辆或卡车，并且还可以是摩托车。如下面将阐明的，在一些实施例的情况下，安全系统的部件不与机动车辆本身相关联，或者更确切地说不设置在机动车辆本身上，而是与车载车辆元件相互作用。但是，由于这种相互作用，它们构成了安全系统的一部分。
[0015]
安全系统包含车载车辆传感器单元，该车载车辆传感器单元配置成在雷达范围内发送包含至少一个检测频率的检测信号，该车载车辆传感器单元配置成接收从对象返回并且包括至少一个响应频率的响应信号，该车载车辆传感器单元配置成彼此关联至少一个响应频率和一个检测频率，从而检测对象。传感器单元可以辐射作为雷达信号的检测信号。检测信号可以是包含恰好一个检测频率的连续信号，特别是以连续波(continuous-wave,cw)雷达的方式。然而，也可以想到这样的实施例，其中检测信号包含多个频率，例如脉冲信号、方波信号等。通常，传感器单元还包含用于雷达范围的发射天线。此外，传感器单元被配置为接收包含至少一个响应频率的响应信号。该响应信号从对象(例如从位于车辆前方的静止或移动障碍物返回)返回。术语“返回”意味着响应信号是作为检测信号到达对象的结果而产生的，或者更确切地说，响应于到达对象的检测信号而产生。传感器单元被配置为将至少一个响应频率和一个检测频率相互关联。传感器单元检测对象，其中检测包括至少一个响应频率的响应信号，并且至少一个响应频率与检测频率相关联，反之亦然。显然可能有几个响应频率与检测频率相关。换句话说，对象的检测是在至少一个响应频率下接收的响应信号的函数。传感器单元部分的关联意味着传感器单元对响应信号或者更确切地说，具有特定响应频率的响应信号的分量进行分类，这是响应于与这个响应频率相关的特定检测频率进行的。如果检测到与检测频率匹配(即与上述检测频率相关联)的至少一个响应频率，
则这导致检测到对象。通常，不同的检测频率(如果它们出现)与不同的响应频率相关联。
[0016]
根据本发明，至少一个响应频率与与其相关联的检测频率相差至少5％。换句话说，传感器单元被配置为接收(至少)一个响应频率的响应信号，该响应频率与与其相关联的检测频率显著地(即，至少5％)不同，并且传感器单元被配置为基于接收到的至少一个响应频率来检测对象。相关规范涉及检测频率；即，在10ghz的检测频率下，差值至少为50mhz。上述至少5％的差异显著大于由于多普勒频移而预期的频率差异。也就是说，传感器单元被配置为接收返回的雷达信号，该返回的雷达信号不是简单地被对象反射，而是在从对象返回后改变频率成分。然而，检测信号的一部分从对象返回后也可能未改变频率，其中可能发生多普勒频移，然而，相对于车辆的典型速度，多普勒频移可能在频率偏移中产生多达几个数量级的频率偏移。因此，可以将相应的响应频率与多普勒频移的检测频率清楚地区分开。根据另一实施例，相应的响应频率可以与与其相关联的检测频率相差至少10％。
[0017]
由于车辆周围的正常对象，或者更确切地说对象的背景，仅仅反射雷达信号，因此它们能够在上述范围内不产生频率差异。这里最多可能发生多普勒频移。因此，可以清楚地识别各个对象并且将它们与周围环境区分开，由于上述对象的技术特征，这些对象不会(仅)导致反射，而且(也)导致频率偏移。如下所述，相应的对象(例如机动车辆、自行车、行人或者甚至诸如护栏或护柱的固定障碍物)可以配备有反射器模块，该反射器模块实现相应的频移。以这种方式，可以以可由车载车辆传感器单元检测的方式识别任何对象。因此几乎不可能进行错误的检测。由于高可靠性，可以省去冗长和耗时的测试驱动器。借助于传感器单元的检测可以可选地通过借助于其他传感器(例如，摄像机)的检测来补充。
[0018]
特别地，至少一个响应频率可以对应于与上述响应频率相关联的检测频率的整数倍。换句话说，响应频率对应于与上述响应频率相关联的检测频率的谐波的频率。这里，“对应”意味着相应的频率相同，直到可能发生的多普勒频移，然而，在道路交通速度下，导致相对差异小于10-6
，例如，在10ghz的检测频率下，相对差异始终(显著)小于10khz。如果被照射对象表现出非线性行为，则所得到的检测频率的整数倍出现，由此除了基频之外，还感应出谐波，而谐波又可以由传感器单元辐射和接收。操作原理也称为“谐波雷达”。
[0019]
特别地，响应频率可以对应于与其相关联的检测频率的两倍，和/或响应频率可以对应于与其相关联的检测频率的三倍。这意味着对应的响应频率对应于第一谐波或第二谐波。特别地，可以检测到检测频率的两倍以及检测频率的三倍作为响应频率。这里，可以特别提供比较第一谐波和第二谐波的振幅。结果，例如，其中第一谐波通常具有较大振幅的人造半导体元件可以与其中第二谐波通常具有较大振幅的生锈铁片区分开。
[0020]
在某些情况下，传感器单元仅仅检测到对象的存在就足够了，例如，传感器单元仅检测到小的角度范围(通常在车辆前方的行进方向上)，并且可以通过附加传感器确定准确位置。然而，优选地，传感器单元设计用于检测对象相对于机动车辆的方向和/或距离。例如，这可以是可能的，因为传感器单元包含相控阵天线，并且因此例如通过来回地电子平移雷达波束来扫描车辆前方的区域。或者，也可以想到使用两个空间上间隔开的天线，从而可以通过三角测量来确定对象的位置。另外，传感器单元可以设计成确定对象的相对速度。例如，这可以通过检测响应信号的多普勒频移来实现。
[0021]
通常，安全系统包含车载车辆控制单元，该车载车辆控制单元被配置为根据响应信号的接收来触发机动车辆的至少一个安全措施。这里，控制单元通常电连接到传感器单
元，使得传感器单元可以在接收到响应信号时将相应的信号发送到控制单元。控制单元和传感器单元可选地也可以配置为集成单元。如果控制单元确定响应信号的接收，则它可以触发各种安全措施。除了别的以外，所讨论的措施可以根据对象的位置和/或相对速度来确定。例如，如果可能与对象发生碰撞，则可以触发安全带张紧器。或者，可以启动自动回避操作以避免碰撞。此外，可以想到许多其他安全操作。
[0022]
特别地，控制单元可以配置成根据响应信号的接收来触发机动车辆的制动。制动可以使机动车辆仅减速或完全停止。控制单元统称是aeb系统的一部分。安全系统或至少其车载部件也可统称为自主紧急制动(autonomous emergency braking,aeb)系统。
[0023]
此外，安全系统可以包含用于附接到对象的反射器模块，其中在接收包含至少一个检测频率的检测信号的情况下，反射器模块被配置为辐射包含与相应的检测频率相关联的至少一个响应频率的响应信号。在这种情况下，“反射器模块”不应被解释为限制性的，特别是因为至少不发生纯反射，而是(也)发生频率的实质变化。应当理解，传感器单元和反射器模块彼此匹配到传感器单元能够检测由反射器模块辐射的至少一个响应频率的程度。例如，反射器模块可以辐射第一谐波和第二谐波，其中传感器单元被配置为精确地检测这些谐波。当然，可以将多个反射器模块附接到对象。
[0024]
反射器模块可以例如被配置为用于附接到机动车辆、自行车、人或固定物体。如下所述，反射器模块可以具有极低的重量和小的尺寸，使得几乎在任何位置都可以进行安装或附接。至少在附接到机动车辆的情况下，通常提供一种安装，其中反射器模块可以例如安装在保险杠的包壳下方。在自行车的情况下，反射器模块可以例如夹紧、拧紧或甚至胶合在其上。在人的情况下，反射器模块可以缝合到衣服中，或者它可以例如整合到人佩戴在手臂或腿上的带子中。当然，动物也可以例如通过包含反射器模块的套环配备反射器模块。
[0025]
特别优选的是，反射器模块被配置为无源元件。也就是说，反射器模块没有用于产生或放大响应信号的单独的能量供应，而是仅通过检测信号所照射的能量被动地产生上述信号。
[0026]
如上所述，反射器模块可以包含半导体元件。例如，上述元件可以是半导体二极管。上述二极管可以连接到金属天线。根据一种设计，天线分支通过半导体二极管互连。由于半导体元件构成非线性元件，除了检测信号的基频之外，还产生谐波，然后谐波形成响应信号的分量。一方面，半导体元件和天线制造成本低，且另一方面，可以设计得非常小和轻。因此，天线可以例如被配置为膜上的导电层，使得整个反射器模块甚至可以是柔性的。
附图说明
[0027]
基于附图中描绘的示例性实施例，下面更详细地描述本发明的其他有利细节和效果。显示如下：
[0028]
图1示出了根据本发明的安全系统的示意图；以及
[0029]
图2示出了用于图1中的安全系统的反射器模块的示意图。
具体实施方式
[0030]
在各附图中，相同的部件具有相同的附图标记；因此，它们通常只描述一次。
[0031]
图1示出了根据本发明的安全系统1。在上述安全系统中，传感器单元3和与其连接
的控制单元4安装在乘用车辆2中。传感器单元3被配置为在雷达范围内辐射包含检测频率的检测信号d。检测频率可以是例如24ghz，其中其他频率当然是可能的，并且检测信号d还可以包含多个检测频率。如果检测信号d撞击常规物体(例如树10)，则这导致反射，其中反射信号r在频率方面除去多普勒频移之外与检测信号d匹配，多普勒频移例如可以是在几十或100赫兹的范围内。
[0032]
然而，各种对象(例如另一乘用车11、自行车12、行人13或护柱14)可配备有反射器模块15，其在检测信号到达时被配置为反射响应信号a，响应信号a包含至少一个响应频率，该响应频率除去上述多普勒频移之外对应于相应检测频率的倍数。在这种情况下，特别地，一个响应频率可以对应于检测频率的两倍，并且一个响应频率可以对应于检测频率的三倍(第一谐波和第二谐波)。相应的反射器模块15可以包含半导体二极管和与其连接的天线。在乘用车辆11的情况下，反射器模块15通常安装在例如保险杠的包壳下方。在自行车12的情况下，反射器模块15可以例如被夹紧、拧紧或甚至胶合在其上。在行人13的情况下，反射器模块15可以缝入衣服中。在护柱14的情况下，反射器模块15可以拧到或者甚至模制到护柱14的混凝土中。
[0033]
图2以高度示意性的形式示出了反射器模块15的描绘。这里，二极管16连接到天线17，天线17例如可以配置为非导电衬底上的导体环。天线17可以通过电容器c和电感器l描绘为等效电路图，电容器c和电感器l与二极管16并联连接。电容器c和电感器l构成可以由检测信号d激励的振荡电路。由于二极管16的非线性行为，除了辐射的检测频率之外，上述谐波也被感应并且作为响应频率辐射。
[0034]
反过来，传感器单元3被配置为接收相应的响应频率的响应信号a，并且从而检测相应的对象11至14。传感器单元将至少一个响应频率(例如，相应的第一谐波和第二谐波)与每个检测频率关联，并且根据是否接收到相应的一个或多个响应频率来检测对象11至14。由于来自检测频率彼此较大的频率间隔，如果发生多普勒频移，响应频率也可以相关联，多普勒频移小几个数量级。另外，还可以确定对象11至14的方向、距离和/或相对速度。例如，可以通过相控阵雷达或通过两个空间上间隔开的接收器通过三角测量来确定方向和距离，同时可以通过多普勒频移检测相对速度。可选地，传感器单元3可以比较第一谐波和第二谐波的振幅，其中仅当第一谐波的振幅更大时才检测到对象11至14。
[0035]
一旦检测到对象11至14，就将相应的信号从传感器单元3发送到控制单元4。上述控制单元可以可行地借助附加传感器(例如摄像机5)数据的帮助确定是否存在与相应对象1至14发生碰撞的风险，并且可能触发各种安全措施。特别地，可以触发自主紧急制动动作。
[0036]
附图标记列表：
[0037]1ꢀꢀ
安全系统
[0038]
2、11 乘用车辆
[0039]3ꢀꢀ
传感器单元
[0040]4ꢀꢀ
控制单元
[0041]5ꢀꢀ
摄像机
[0042]
10 树
[0043]
12 自行车
[0044]
13 行人
[0045]
14 护柱
[0046]
15 反射器模块
[0047]
16 二极管
[0048]
17 天线
[0049]
a
ꢀꢀ
响应信号
[0050]
c
ꢀꢀ
电容器
[0051]
d
ꢀꢀ
检测信号
[0052]
l
ꢀꢀ
电感器
[0053]
r
ꢀꢀ
反射信号

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