專(zhuān)利名稱：倒車(chē)助理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車(chē)中的系統(tǒng)，用于在倒車(chē)時(shí)對(duì)駕駛員進(jìn)行幫助，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)傳感器單元，用于對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)后方環(huán)境的物體進(jìn)行檢測(cè)；計(jì)算單元，與傳感器單元連接，用于對(duì)檢測(cè)到的物體進(jìn)行處理；作動(dòng)器單元，與計(jì)算單元連接。
背景技術(shù)：
WO 98/00730中公開(kāi)了倒車(chē)防碰撞系統(tǒng)。利用超聲波傳感器或微波傳感器檢測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)后面的物體，并確定物體到機(jī)動(dòng)車(chē)的距離，這個(gè)距離以聲音和文字的形式指示給駕駛員。當(dāng)距離低于預(yù)定的閾值時(shí)，剎車(chē)作動(dòng)器自動(dòng)啟動(dòng)，從而使機(jī)動(dòng)車(chē)及時(shí)地在發(fā)生碰撞之前停止。另外還可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到剎車(chē)效應(yīng)。該系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)用于防止碰撞，也就是說(shuō)，該系統(tǒng)僅僅在與物體發(fā)生碰撞之前進(jìn)行作用。倒車(chē)將由駕駛員獨(dú)自完成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種前述類(lèi)型的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在整個(gè)倒車(chē)過(guò)程中對(duì)駕駛員進(jìn)行幫助。
本發(fā)明的目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)，倒車(chē)對(duì)駕駛員提出了如此高要求。例如，在應(yīng)用外視鏡觀察機(jī)動(dòng)車(chē)的后部環(huán)境的反射影像，而這些影像會(huì)混淆行車(chē)道的左右側(cè)，與之相應(yīng)地會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤。相似的情況也會(huì)發(fā)生在向后轉(zhuǎn)動(dòng)上身和頭部的時(shí)候，因?yàn)樵谶@種情況下在視向上希望的向左側(cè)的行車(chē)運(yùn)動(dòng)需要向右側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)。因此選擇正確的轉(zhuǎn)向方向被認(rèn)為是主要問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明，為了幫助駕駛員解決這些問(wèn)題，根據(jù)傳感器單元所檢測(cè)的物體生成一個(gè)虛擬的行車(chē)路徑，機(jī)動(dòng)車(chē)可以在這個(gè)虛擬的行車(chē)路徑之內(nèi)不發(fā)生碰撞地向后運(yùn)動(dòng)。在整個(gè)倒車(chē)過(guò)程中，通過(guò)轉(zhuǎn)向作動(dòng)器給予駕駛員觸覺(jué)提示，駕駛員接下來(lái)應(yīng)該向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)以使機(jī)動(dòng)車(chē)在行車(chē)路徑內(nèi)運(yùn)動(dòng)。至少一個(gè)后面的傳感器單元檢測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)后面的優(yōu)選在幾厘米到50米的范圍內(nèi)的物體。
因?yàn)樵诘管?chē)時(shí)駕駛員不可避免地用手握住方向盤(pán)，使通過(guò)觸覺(jué)的方式實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)向方向提示始終可靠地提供給駕駛員，而不使駕駛員從他的駕駛?cè)蝿?wù)上分散注意力。駕駛員減少了對(duì)正確轉(zhuǎn)向方向的選擇，從而他可將注意力完全集中在機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)動(dòng)的細(xì)微校正上。因此將避免在錯(cuò)誤方向上的轉(zhuǎn)向操縱以及接下來(lái)在相反方向上的轉(zhuǎn)向，由此使得整個(gè)駕駛行為令人放心并減輕了駕駛員的駕駛?cè)蝿?wù)。駕駛舒適度的提高又提高了機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛的安全性，并由此降低了在倒車(chē)中的事故數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)在下文中也稱為倒車(chē)助理。
觸覺(jué)提示優(yōu)先以力作用的形式在方向盤(pán)上實(shí)現(xiàn)，其中力作用可以在選取的轉(zhuǎn)向方向的方向上或者與之相反的方向或者在這兩個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)。這種觸覺(jué)提示可以直觀地被駕駛員感知，也就是說(shuō)，駕駛員將不會(huì)因?yàn)樘幚砥渌Ｒ?guī)視覺(jué)信息或者聲音信息而將注意力從圍繞機(jī)動(dòng)車(chē)的事件上分散。在需要的轉(zhuǎn)向方向上的方向上的力作用應(yīng)該小于轉(zhuǎn)向方向的反方向上的力，因?yàn)楹笠粋€(gè)力作為抵御駕駛員可能錯(cuò)誤施加的轉(zhuǎn)向力的反向力，而轉(zhuǎn)向方向上的力可輕柔地被駕駛員確認(rèn)并引導(dǎo)駕駛員，并且不會(huì)導(dǎo)致過(guò)度轉(zhuǎn)向以及由此導(dǎo)致選擇過(guò)大轉(zhuǎn)向角，這些將又會(huì)需要轉(zhuǎn)向校正。
優(yōu)選的是，由轉(zhuǎn)向作動(dòng)器施加的力可選擇為小于由駕駛員施加的力，從而使倒車(chē)助理可以始終被駕駛員被超馳。
在本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案中，觸覺(jué)提示只有在為保持在行車(chē)路徑內(nèi)而需要改變駕駛員的當(dāng)前選取的轉(zhuǎn)向角度的時(shí)候產(chǎn)生。只有當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)被轉(zhuǎn)向的方向明顯地使機(jī)動(dòng)車(chē)向著行車(chē)路徑的邊緣方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，駕駛員才會(huì)感受到幫助力或者說(shuō)反方向力。在行車(chē)路徑之內(nèi)，駕駛員可以自由駕駛。這個(gè)方案與例如在行車(chē)路徑之內(nèi)沿著最佳路徑的機(jī)動(dòng)車(chē)導(dǎo)向是不同的，在這種機(jī)動(dòng)車(chē)導(dǎo)向中持續(xù)地輸出給駕駛員觸覺(jué)提示，駕駛員在一定的情況下可能會(huì)感覺(jué)提示太頻繁或者覺(jué)得被打擾了。
優(yōu)選的是，在倒車(chē)的過(guò)程中計(jì)算單元以恒定的時(shí)間間隔更新虛擬的行車(chē)路徑，從而始終考慮到運(yùn)動(dòng)方向的改變以及機(jī)動(dòng)車(chē)后面的物體的改變。
為了甚至在較大的轉(zhuǎn)向回轉(zhuǎn)時(shí)也可以始終對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的周?chē)M(jìn)行最佳檢測(cè)，以及可以對(duì)行車(chē)路徑進(jìn)行快速地調(diào)整(跟蹤)，在另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，至少一個(gè)傳感器單元不僅僅檢測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)后部的物體，而且還檢測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)旁邊的側(cè)面的物體。
優(yōu)先地通過(guò)近程超聲波傳感器的輔助，將視頻攝像機(jī)用作至少一個(gè)傳感器單元。此時(shí)，視頻攝像機(jī)如人類(lèi)眼睛那樣感測(cè)類(lèi)似的周邊區(qū)域，而超聲波傳感器檢測(cè)那些特別低的和靠近機(jī)動(dòng)車(chē)的物體。
在第二實(shí)施例中，攝像機(jī)圖像不僅用于檢測(cè)物體，同時(shí)還用于避免駕駛員的轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)樵诘管?chē)的時(shí)候必要的上身轉(zhuǎn)動(dòng)需要一定的靈活性，但并不是所有人都具備這種靈活程度?；谶@個(gè)原因，由視頻攝像機(jī)記錄的機(jī)動(dòng)車(chē)后部和/或側(cè)面環(huán)境的圖像與由計(jì)算單元計(jì)算的虛擬的行車(chē)路徑的圖示進(jìn)行疊加，并輸出到機(jī)動(dòng)車(chē)的顯示單元中。對(duì)于靈活性受限制的駕駛員，顯示單元可以設(shè)置在駕駛艙區(qū)域內(nèi)，從而無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)，而其它駕駛員也許更偏愛(ài)安裝在機(jī)動(dòng)車(chē)客艙的側(cè)面或者后面，因?yàn)樗麄兏杏X(jué)倒車(chē)時(shí)視線區(qū)在正前方會(huì)很不習(xí)慣。
關(guān)于接下來(lái)選取的轉(zhuǎn)向方向的提示可以附加地利用聲音的和/或者視覺(jué)的輸出單元向機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員輸出，其中這個(gè)設(shè)計(jì)方案特別適合于與行車(chē)路徑的圖示以及與機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境的圖示結(jié)合。駕駛員坐在一個(gè)在向前直行時(shí)的常規(guī)方向，可以直接地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向提示，但在駕駛員向后看時(shí)又會(huì)存在由于其對(duì)與指示的或者告知的“左”或“右”轉(zhuǎn)向方向的混淆所造成的危險(xiǎn)。
在其它的設(shè)計(jì)方案中，計(jì)算單元檢測(cè)到離開(kāi)行車(chē)路徑的危險(xiǎn)，并向駕駛員輸出警告。這尤其在駕駛員通過(guò)錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)向輸入而超控倒車(chē)助理的情況是非常有益的。因?yàn)樾熊?chē)路徑被計(jì)算為無(wú)碰撞的行駛空間，離開(kāi)行車(chē)路徑就會(huì)對(duì)應(yīng)地有與被檢測(cè)到的物體產(chǎn)生碰撞的危險(xiǎn)。在該種碰撞之前，輸出警告音和/或者啟動(dòng)光學(xué)指示器例如一個(gè)或者多個(gè)LED作為警告。
在一個(gè)特別的設(shè)計(jì)方案中，在油門(mén)踏板上產(chǎn)生抵制油門(mén)踏板的啟動(dòng)的反向力，這樣通過(guò)油門(mén)踏板上的作動(dòng)器產(chǎn)生警告。借此可以一方面使駕駛員降低車(chē)速，另一方面可以使駕駛員通過(guò)反向力察覺(jué)到危險(xiǎn)。這個(gè)設(shè)計(jì)方案提供了與方向盤(pán)上的觸覺(jué)提示同樣的優(yōu)點(diǎn)，不必在機(jī)動(dòng)車(chē)內(nèi)部再附加地安裝用于要求駕駛員注意力的信息裝置。在倒車(chē)期間，油門(mén)踏板被不可避免地啟動(dòng)，因此這個(gè)油門(mén)踏板同時(shí)被用作警告裝置。警告信息可以同轉(zhuǎn)向方向信息一樣直觀地被感受到，而不會(huì)從駕駛活動(dòng)中分散注意力。
其他有利的是，當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)掛入倒車(chē)擋的時(shí)候，倒車(chē)助理被自動(dòng)啟動(dòng)。無(wú)需通過(guò)駕駛員的手動(dòng)啟動(dòng)，進(jìn)而也無(wú)需另外操縱按鈕或者操縱過(guò)程。
在改進(jìn)方案中，方向盤(pán)的表面設(shè)計(jì)為觸敏式的，當(dāng)駕駛員的手不在方向盤(pán)上的時(shí)候，倒車(chē)助理自動(dòng)關(guān)閉。這提供了附加的安全性，因?yàn)樵跊](méi)有駕駛員的轉(zhuǎn)向力時(shí)，在方向盤(pán)上的作為觸覺(jué)提示的力作用會(huì)導(dǎo)致不希望的方向盤(pán)調(diào)節(jié)。但是倒車(chē)助理僅僅被構(gòu)思為幫助系統(tǒng)而并非自動(dòng)作用的系統(tǒng)。


以下根據(jù)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
在唯一的附圖中示出了機(jī)動(dòng)車(chē)倒車(chē)助理，其包括計(jì)算單元1，以及與該計(jì)算單元相連接的視頻攝像機(jī)2、超聲波傳感器3、雷達(dá)傳感器4、可以向與方向盤(pán)6連接的轉(zhuǎn)向柱7施加力作用的轉(zhuǎn)向作動(dòng)器5、可以產(chǎn)生與油門(mén)踏板10啟動(dòng)方向9的相反方向上的反向力的油門(mén)踏板作動(dòng)器8、變速箱單元11以及顯示器單元12。
變速箱單元11檢測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)掛入倒車(chē)擋，傳送一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的信息13給計(jì)算單元1，借此倒車(chē)助理被啟動(dòng)。超聲波傳感器3隨后檢測(cè)到在機(jī)動(dòng)車(chē)后部的近區(qū)域內(nèi)的物體14并將其傳遞給計(jì)算單元1。視頻攝像機(jī)2傳送不僅包括視頻圖像本身而且包括在中距離范圍內(nèi)檢測(cè)到的物體的圖像信息15。利用雷達(dá)傳感器4，檢測(cè)到遠(yuǎn)距離范圍的物體16，并傳送給計(jì)算單元1。通過(guò)物體14、15和16計(jì)算單元1生成一個(gè)虛擬的行車(chē)路徑，在這個(gè)行車(chē)路徑內(nèi)，機(jī)動(dòng)車(chē)可以無(wú)碰撞地運(yùn)動(dòng)。這個(gè)行車(chē)路徑17被重疊在視頻圖像上，在該視頻圖像上可以看到物體18，并且該視頻圖像在顯示器單元12上顯示出來(lái)。如行車(chē)路徑17(Fahrschlauch)的輪廓所示，駕駛員必須接下來(lái)向左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，以繞開(kāi)物體18。計(jì)算單元1相應(yīng)地啟動(dòng)轉(zhuǎn)向作動(dòng)器5，使得在轉(zhuǎn)向方向19上產(chǎn)生一個(gè)小的導(dǎo)向力，同時(shí)在轉(zhuǎn)向方向20上施加一個(gè)相對(duì)于導(dǎo)向力較大的反向力。如果駕駛員沒(méi)有按照觸覺(jué)提示并且繼續(xù)直線行駛，那么計(jì)算單元1就會(huì)檢測(cè)到離開(kāi)行駛路徑17并向著物體18的方向運(yùn)動(dòng)的危險(xiǎn)，并使油門(mén)踏板作動(dòng)器8在方向9的相反方向上對(duì)油門(mén)踏板10施加力。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)動(dòng)車(chē)內(nèi)的系統(tǒng)，用于在倒車(chē)時(shí)對(duì)駕駛員進(jìn)行幫助，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)傳感器單元(2，3，4)，其檢測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)后方環(huán)境中的物體；計(jì)算單元(1)，與所述傳感器單元(2，3，4)連接，用于對(duì)檢測(cè)到的物體(14，15，16)進(jìn)行處理；作動(dòng)器單元，與所述計(jì)算單元(1)連接，其特征在于，所述計(jì)算單元(1)產(chǎn)生一個(gè)虛擬的行車(chē)路徑(17)，機(jī)動(dòng)車(chē)可以在該虛擬的行車(chē)路徑內(nèi)向后運(yùn)動(dòng)而不會(huì)與被檢測(cè)到的物體(14，15，16)產(chǎn)生碰撞；所述作動(dòng)器單元是由計(jì)算單元(1)啟動(dòng)的轉(zhuǎn)向作動(dòng)器(5)，用于輸出觸覺(jué)提示，該觸覺(jué)提示告知駕駛員在所述行車(chē)路徑(17)內(nèi)在倒車(chē)時(shí)的接下來(lái)選取的轉(zhuǎn)向方向(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述觸覺(jué)提示以力作用的形式在轉(zhuǎn)向方向(19)上和/或選取的轉(zhuǎn)向方向的相反方向(20)上產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述力作用小于駕駛員施加的轉(zhuǎn)向力。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述觸覺(jué)提示只有在為保持在行車(chē)路徑(17)內(nèi)而需要改變駕駛員實(shí)際選取的轉(zhuǎn)向角度的時(shí)候產(chǎn)生。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，在倒車(chē)的過(guò)程中所述計(jì)算單元(1)以恒定的時(shí)間間隔更新行車(chē)路徑(17)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)傳感器單元(2，3，4)也檢測(cè)在機(jī)動(dòng)車(chē)側(cè)面環(huán)境中的物體。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)傳感器單元是視頻攝像機(jī)(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，由所述視頻攝像機(jī)(2)記錄的機(jī)動(dòng)車(chē)后部和/或者側(cè)面環(huán)境的圖像與虛擬行車(chē)路徑(17)的圖示疊加，并在機(jī)動(dòng)車(chē)中的顯示單元(12)上輸出。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)傳感器單元是超聲波傳感器(3)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述關(guān)于接下來(lái)選取的轉(zhuǎn)向方向(19)的提示附加地利用聲音的和/或視覺(jué)的輸出單元向駕駛員發(fā)出。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算單元(1)檢測(cè)到離開(kāi)行車(chē)路徑(17)的危險(xiǎn)，并促使向駕駛員輸出警告。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)在油門(mén)踏板(10)上產(chǎn)生抵制油門(mén)踏板(10)的啟動(dòng)的反向力，所述警告利用對(duì)油門(mén)踏板(10)起作用的作動(dòng)器單元(8)向駕駛員輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述警告通過(guò)聲音的和/或視覺(jué)的輸出單元向駕駛員發(fā)出。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)在機(jī)動(dòng)車(chē)掛入倒車(chē)擋的時(shí)候自動(dòng)啟動(dòng)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述方向盤(pán)的表面被設(shè)計(jì)成觸敏的，當(dāng)駕駛員的手不在方向盤(pán)上的時(shí)候，所述系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車(chē)內(nèi)的系統(tǒng)，其在倒車(chē)時(shí)對(duì)駕駛員進(jìn)行幫助，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)傳感器單元，其對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)后方環(huán)境中的物體進(jìn)行檢測(cè)；計(jì)算單元，與傳感器單元連接，用于對(duì)所檢測(cè)到的物體進(jìn)行處理；作動(dòng)器單元，與計(jì)算單元連接。根據(jù)本發(fā)明，計(jì)算單元產(chǎn)生一個(gè)虛擬的行車(chē)路徑，在該路徑內(nèi)機(jī)動(dòng)車(chē)可以不與已檢測(cè)到的物體產(chǎn)生碰撞而向后運(yùn)動(dòng)。作動(dòng)器單元是由計(jì)算單元啟動(dòng)的用于輸出觸覺(jué)提示的轉(zhuǎn)向作動(dòng)器，該觸覺(jué)提示通知駕駛員在行車(chē)路徑內(nèi)用于倒車(chē)的接下來(lái)選取的轉(zhuǎn)向方向。
文檔編號(hào)G05D3/00GK1815144SQ20061000294
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者斯特凡·齊萊爾, 薇拉·東克, 吉多·邁爾-阿倫特, 托馬斯·祖爾茨巴赫 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司