用于机动车的驾驶辅助设备.pdf

用于辅助机动车(2)驾驶的设备(1)包括：用于探测机动车(2)外部的可能的障碍物的存在性的红外线装置(3、4)；连接到红外线装置(3、4)、并且能够确定设备(1)自身距红外线装置(3、4)探测出的障碍物的距离的处理单元(5)；连接到处理单元(5)、并且能够用信号向机动车(2)的驾驶员通告距设备(1)预定距离内存在障碍物的信号装置；以及，用于在机动车(2)的车厢内部固定设备(1)的固定装置(7)。

1.  一种用于辅助机动车(2)驾驶的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括：
红外线装置(3、4)，用于探测所述机动车(2)外部的可能障碍物的存在性；
处理单元(5)，连接到所述红外线装置(3、4)，并且适于确定所述设备(1)距由所述红外线装置(3、4)探测出的所述障碍物的距离；
信号装置，连接到所述处理单元(5)，并且适于用信号向所述机动车(2)的驾驶员通告在距所述设备(1)预定距离内存在障碍物；以及
固定装置(7)，用于将所述设备(1)固定在所述机动车(2)的车厢内部。

2.  根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述固定装置(7)适于以可移除的方式来将所述设备(1)固定到所述车厢内部的玻璃(6)。

3.  根据权利要求2所述的设备(1)，其特征在于，所述固定装置(7)以及所述红外线装置(3、4)通过以下方式被相当于彼此设置：在将所述设备(1)固定到所述玻璃(6)后，所述红外线装置(3、4)面向所述玻璃(6)以便能探测出位于所述机动车(2)外部、超出所述玻璃(6)的障碍物。

4.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述红外线装置(3、4)至少包括红外线辐射发射器(3)以及接收机装置(4)，所述接收机装置(4)用于探测所述障碍物反射的红外线辐射。

5.  根据权利要求4所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括 多个红外线辐射发射器(3)，所述多个红外线辐射发射器(3)按照以下方式来控制：每个发射器(3)以不同于其他发射器(3)发射的脉冲序列的频率的频率发射脉冲序列，并且在于，所述处理单元(5)被可编程以确定已传送的所述反射辐射来自于哪个发射器(3)，所述辐射不时被所述接收机装置(4)探测到。

6.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括可再充电的供电单元(14)，该供电单元(14)连接到所述红外线装置(3、4)、连接到所述处理单元(5)以及连接到所述信号装置。

7.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述红外线装置(3、4)、所述处理单元(5)、以及所述信号装置包含在相同的外壳(12)内，以定义单一的且独立的功能块(1)，所述固定装置(7)被紧固到所述外壳(12)上。

8.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括连接到所述处理单元(5)、用于图像采集的装置。

9.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)还包括定向装置，所述定向装置用于设定所述机动车(2)的移动方向，所述定向装置以其触发所述红外线装置(3、4)以及所述信号装置的方式连接到所述处理单元(5)，跟随机动车(2)在预定的移动方向上的移动策略，所述设备(1)被固定到所述机动车(2)的后窗(6) 的内表面，以定义停车辅助设备(1)。

10.  根据权利要求9所述的设备(1)，其特征在于，所述定向装置包括至少一个加速计。

11.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述红外线辐射发射器(3)和/或所述接收机装置(4)至少包括镜头和/或光学或光电设备，所述镜头和/或光学或光电设备用于扩展和/或改变由红外线辐射覆盖的区域。

12.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括手动校准装置，用于手动校准所述红外线装置(3、4)的倾角。

13.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括自动校准装置，用于根据所述设备自身安装在的车辆的所述窗户的倾角，自动校准所述红外线装置(3、4)的倾角。

14.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述手动校准装置以及所述自动校准装置中的至少一者至少包括所述红外线装置(3、4)的旋转和支撑轴，所述轴的旋转操作用于所述红外线装置(3、4)的倾角的调整。

15.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述自动校准装置至少包括倾角传感器，所述倾角传感器能够探测所述窗户的倾角。

16.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述自动校准装置至少包括软件程序，所述软件程序有效连接到所述倾角传感器，并能够估计出所述红外线装置(3、4)的最佳倾角。

17.  根据前述权利要求中的一个或多个权利要求所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)至少包括辅助红外照明系统，该系统能够扩展所述用于图像采集的装置的视野。

用于机动车的驾驶辅助设备
技术领域
本发明涉及用于辅助机动车驾驶的设备，尤其用于停车辅助。
背景技术
停车辅助系统是公知的，其被预先安装在机动车上，并且被设计用于通过听觉或视觉信号来警告驾驶员对于停车操作来说存在以及接近可能的障碍物。
一种公知类型的系统是采用超声波接近探测器的系统，所述超声波接近探测器集成在前保险杠和/或后保险杠中。
该类型的探测器的操作基于由该探测器发出并探测的声脉冲的反射时间的测量。
该系统可在车辆制造过程中(即，在购买车辆之前)安装在该车辆上，或者，能够在购买车辆之后，使用由繁荣的汽车售后市场行业出售的特定装置将所述系统安装在车辆上。
在后者情况下，所述系统的安装需要技师的干预，该技师在保险杠中钻特定的孔，以便于容纳所述探测器，所述探测器需要连接到车辆控制单元，以保证所述系统只在挂倒档时运行，以及，以保证它由车辆自带的电池供电。
该公知的系统的其他缺点为下面提出的那些。
考虑到所述系统基于声波反射，在探测一些小型障碍物或不平坦的障碍物(例如，指向车辆的细杆或细长的物体，等等)时并不十分有效。
由于探测器安装在保险杠中，明显地，在发生碰撞时，它们很可能被损坏。
此外，探测器必须直接接入车辆的外部，并由此暴露于天气条件，使得 很可能在机动车的生命周期结束之前替换它们，随之而来的是双倍的成本。
另一类型的系统是基于无线电波的发射、以及来自位于它们的作用范围之内的障碍物的相对回声的探测的系统。
实际上，该系统包括使用与雷达相同工作原理的传感器。
该传感器通常与保险杠的内表面相对布置，并且，因此，尽管它们的安装不损坏以及不改变保险杠的外观，然而，其要求它们由专家人员移除以及改装，由此耗时而且成本高。
为了供电的目的，该系统还通过间接的方式连接到控制单元。
此种公知的系统的其他以及显著的缺点在于，它的操作以无线电波为基础，所述无线电波能造成对车辆附近的其他电磁装置的干扰，由此导致误报或甚至造成对车载电子产品的有害干扰。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于辅助机动车驾驶的设备，该辅助机动车驾驶的设备不受天气磨损作用的影响，并且不干扰位于机动车上的或驾驶员携带的或乘员携带的电子设备。
在该目的之内，本发明的一目标在于提供一种驾驶辅助设备，该驾驶辅助设备可安装在任意机动车上。
本发明的另一目标在于提供一种驾驶辅助设备，该驾驶辅助设备可安装在机动车上，而无需技工，并且不损坏或移除车辆的车体本身的组件。
本发明的另一目标在于提供一种便携且独立的驾驶辅助设备，该驾驶辅助设备本质上表现为功能块，并且由此根据需要安装在任意机动车上。
本发明的另一目标在于提供一种停车辅助设备，所述停车辅助设备无需与该停车辅助设备应用到的车辆控制单元连接，并且，可在简单且合理的解决方案的范围内，允许克服前面提到的现有技术的缺点，所述解决方案使用 容易且有效，并且成本低。
以上提到的目标由根据权利要求1的用于辅助机动车驾驶的本设备完成。
附图说明
本发明的其他特征以及优势将从对驾驶辅助设备的优选但并不唯一的实施例的描述中表现得更加明显，所述实施例以示例性方式示出，但并不是限制在附图上的方式，其中：
图1为根据本发明的驾驶辅助设备的前视示意图；
图2为车辆的轴侧投影示意图，所述车辆上安装了根据本发明的设备；以及
图3为示出了根据本发明的设备的总体功能单元的框图。
具体实施方式
特别参考所述例示，由1全局表示的是用于辅助机动车2驾驶的设备。
在更一般的方面中，所述设备1首先包括红外线装置3、4，用于探测机动车2的外部的可能的障碍物的存在性。
此外，提出的设备1包括处理单元5(处理单元5包括，例如，微控制器)，所述处理单元5连接到红外线装置3、4，并且能够确定设备1自身距红外线装置探测出的障碍物的距离(以便能评定机动车2距所述障碍物的距离)。
本发明还提供了信号装置和固定装置，所述信号装置连接到处理单元5，并且能够用信号向驾驶员通告在距设备1的预定距离内存在障碍物，所述固定装置用于以可拆除方式将设备固定在机动车2的车厢内。
在详细描述本发明的主要实施例以及说明它们的优势之前，下面提供了对其如何达到一些预设目标的说明。
首先，考虑到提出的设备1使用红外线技术来探测车辆2周围环境中存在的障碍物，那么，能够完全克服由公知的设备造成的干扰问题，所述公知的设备使用射频频谱中的电磁辐射。
此外，设备1在车辆2的车厢内可用，设备1(在稍后描述本发明的主要实施例的过程中将会被更好地解释)与提供红外线探测装置3、4的事实协同，由于在红外线范围内发射和接收的辐射能够穿过车辆的窗户，因此允许设备1自身完善运行。
考虑到设备1能够辅助驾驶员，假设设备1布置于车厢内，那么，它完全不受天气条件之害，并且对于安装，不需要钻孔或移除以及改装保险杠，或车辆2车体的其他部分。
因此，设备1在车辆2上的的实施不需要使用技工，因此大大节省项目成本，正如它不需要复杂以及笨拙的装配/移除过程，以充分利用速度的优势以及应用的便利。
下面，将描述本发明的两个主要实施例，第一个实施例有关被设计特定用于停车辅助的设备1，而第二个实施例有关能在雾天情况下辅助驾驶的设备1。
第一个实施例的设备1包括至少5个主要操作单元(见图3)：前面提到的处理单元5，所述处理单元5可包括上述微控制器；传输单元8，所述传输单元8至少包括红外线辐射发射器3(但由于在下段详述的原因，优选多个)，例如，红外线LED(发光二极管)；接收机单元9，所述接收机单元9包括接收机装置4(例如，至少一个红外线接收机)，所述接收机装置4用于探测障碍物反射的红外线辐射；报警单元10，所述报警单元10包括所述信号装置；以及探测单元11，所述探测单元11可包括定向装置(例如，三轴加速度计或热电堆)，所述定向装置用于设定机动车2的移动方向，所述探测单元11以其触发所述发射器3和信号装置的方式连接到微控制器，该探 测单元11在预定的移动方向上跟随机动车2的移动策略。
有效地，每个红外线辐射发射器3和/或每个接收机装置4可以被提供有合适的镜头和/或其他光学或光电子设备，所述镜头或光学或光电子设备能够扩展和/或改变由红外线辐射覆盖的区域。
正如所说，并且在图2示出的，该实施例的设备1已被构设，特别地，通过前面提到的固定装置将设备1与在机动车2的后窗6的内表面相对设置，所述固定装置优选地包括能够产生车辆2的窗户的可拆除遮挡的元件，例如，吸盘7等。
特别地，所述固定装置还可包括手动校准装置，所述手动校准装置被构设以便正确地对本发明的红外线装置3、4进行导向。
实际上，为了设备1更有效的目的，优选的是将红外线辐射一直朝向地面导向，位于落地的一点，例如，距车辆自身1.5到3米之间。
本发明已构设为安装在具有不同类型的后窗的不同类型的机动车上，并由此，红外线辐射的最佳倾角没有绝对基准，而是取决于所述设备安装在其上的特定车辆(举例来说，双门车)。
有利地，设备1可包括前面提及的手动校准装置，以为了确保本发明安装在无论什么类型的车辆2上，红外线辐射的倾角总是最佳的目的。
特别地，在它们可能的版本之一中，手动校准装置包括转轴，该转轴被设计为水平布置，这样的轴部分包括在设备1的外壳12之内，其可相对于外壳12旋转，并且被与外壳12的长度延伸方向基本上平行的方向布置。
在轴上是键控的本发明的红外线装置3、4，以及，在轴上还安装了灯光设备，所述灯光设备能够产生在可见光谱中的引导光束，并且该设备可包括激光指示器或发光二极管等。所述灯设备可由所述轴的移动开启，或者通过特定按钮开启，并且可在预设的时间间隔后停止。
所述轴例如可由用户通过从外壳12有意突出的特定旋钮进行旋转操作， 在使用时，所述旋钮固定于窗户6。
实际上，用户操作旋钮直到引导光束在距车辆2期望距离处与地面相切(例如，正如所述，在1.5到3米之间)。
因此，通过十分简单的手动调节，设备1一直提供良好的性能，甚至在面对具有很有棱角的后窗或有十分突出的“尾端”(“tailend”)的车辆时。
另外，以上手动校准装置允许用户根据他/她自己的特定需求来个性化使用提出的设备1。
参考设备1的不同可能的版本，所述轴可与自动校准装置相关联，所述自动校准装置用于根据设备自身安装在的车辆的后窗的倾角来自动校准每个红外线辐射发射器3的倾角。
特别地，在本发明的该版本中，自动校准装置包括用于设备1的自动校准的软件程序，所述软件程序存在于处理单元5中，并且能够估计发射机的最佳倾角，自动校准装置有效连接到合适的倾角传感器，所述倾角传感器能够探测窗户的倾角。
所述软件因此根据由倾角传感器确定的窗户的倾角，修改每个红外线辐射发射器3相对于地面的倾角。
例如，该倾角传感器可包括与之前描述的定向装置相同的定向装置，或者，可替换地，包括专用传感器。
需要注意的是，在本说明书中，车厢内部的“窗户”或车辆2的“窗户”，是指挡风玻璃、后窗或者甚至侧窗。
定向装置被配置以用信号向微控制器通告车辆2是否正反方向行驶，同时吸盘7、LED3以及接收机装置4按照如下方式相对于彼此布置：在将设备1固定于后窗6后，LED3以及接收机装置4面向后窗6自身，以便能探测出位于机动车2外部、超出它的障碍物。
特别地，在图1和图2示出的例子中，所述设备包括外壳12，其中，所 述外壳12包括前面提及的所有单元5、8、9、10、11。
可具有平行六面体形状的外壳12例如在对应于它的一个边或一个面上具有窗口13(例如，由透明塑料墙(例如，聚甲基丙烯酸甲酯树脂(polymethylcrylate))封闭)，通过该窗口13，红外线装置3、4面向外部，相同边布置前面提及的吸盘7(优选地，与所述边的角落相对应或邻近该边的角落)，以使，一旦设备1已安装到后窗6，它的红外线装置3、4能“看到”车厢外面(以由前面提及的校准工具提供的正确倾角)。
实际上，当机动车2开始反方向行驶时，由定向装置警告的微控制器激活LED3，该LED3开始越过后窗6发射红外线辐射(以脉冲的形式)。
如果发射的辐射到达障碍物(例如，另一机动车或公共灯柱等)，辐射被反射并到达接收机装置4，接收机装置4与微控制器连接，微控制器计算距所述障碍物的距离，并且，如果该距离小于或等于预设的限值，激活报警单元，以使信号装置向驾驶员警告障碍物接近的危险，例如，随着障碍物更靠近设备1(并因此靠近车辆2)，使用增加强度和/或频率的听觉信号(和/或光信号)。
传输单元8可包括用于控制由LED3进行的脉冲发射模式的向导(piloting)装置，从而建立它们所谓的有效工作周期(或占空比)，并且该向导装置可以具有公知的类型，只要这些向导装置适用于该目的。
所述向导装置(如同设备1的其他单元)自然地连接到电源，优选地，该电源由设备1自身包括的供电单元14组成(所述供电单元14的特性将稍后解释)，并且因此，该向导装置放置在电源与LED3之间，以便对LED3进行向导，以用于确定它们的脉冲的目的。
有利地，由于提出的设备1通过定向装置探测移动方向，并不通过连接到控制单元，因此，甚至当车辆由于坡度或惯性而以惰轮反向移动时，所述设备1能够准确运行。
优选地，处理单元5具有信号数字处理逻辑(包括但不限于卡尔曼滤波器)，当车辆2反向移动时，无论驾驶员是否成功加速或减速，所述信号数字处理逻辑能够从由定向装置提供的数据中获得速度方向，从而完全消除将处理单元5连接到车辆2的控制单元的需要。
此外，根据本发明的一个优选方面，微控制器以这样的方式程序化，当定向装置探测到速度方向的反转时，即，当它探测到车辆正向前移动时，那么，微控制器将设备1移动到低功耗模式，断开除了探测单元以外的所有功能单元，所述探测单元包括定向装置(以便当车辆2再次反向移动时能够探测出，那时所有功能单元被重新激活)。
优选地，如上所述，设备1包括多个LED3，例如，3或5个，安排在各自的线上，并距接收机装置4预设距离。
在这种情况下，所述LED3可以这样的方式控制(由前面提及的向导装置)，每个LED以不同于其他LED发射的脉冲的频率的频率发射脉冲，同时微控制器是可编程的，以便确定已传送的反射辐射来自于哪个LED3，所述反射辐射不时被接收机装置4探测到。
该解决方案能够是有用的，例如，在车辆后端安装有后备箱(boot)(所述后备箱从后窗6突出不小长度)的情况下，或者，在任何情况下，车身的部分或与车辆一体的其他组件一旦固定到后窗6，将被设备1发出的红外线脉冲影响，并且将反射所述脉冲到接收机装置，尽管它们不必被微控制器“识别”为障碍物。
在这种情况下，在设备1安装到车辆2上的安装阶段，微控制器可被编程为忽略在不被分类为障碍物的表面反射开之后到达接收机装置4的脉冲序列；这是允许的，因为如上所述，发射器3以自己特定的脉冲频率发射红外线辐射。
此外，接收机单元9可以包括连接到接收机装置4的调理电路，调理电 路被配置以使根据由LED3发射的辐射的功率，接收机单元9自己能够区分障碍物反射的红外线脉冲与自然电磁辐射和车辆周围环境中存在的人工照明。
根据一可能但不排他的实施例，如图1所示，接收机装置4包括一个或多个接收机4，设置在前面提及的窗口13的中央，而一排发射机3设置在所述窗户自身的下半部分，例如，如果它在使用时是长方形且水平的，则与长边平行。
如上所述，有利地，红外线装置3、4、处理单元和信号装置(以及可选地，包含在设备中的其他组件)包含在相同的外壳12中，外壳12固定装置7紧固在所述外壳12上，以定义单一且独立的功能块，该功能块是便携的，且能因此安装到不同车辆2(以及从不同车辆2移除)，既不需要改装车体，也不需要移除/装配车体本身的部分。
特别地，本发明的设备1的完美独立通过它还包括前面提及的用于为前面提及的其他单元供电的供电单元14的事实来保证，所述供电单元14包括在外壳12内，并且这还是对于为什么本发明不需要连接到车辆2的控制单元的另一个理由。
具体地，供电单元14优选地包括可再充电电池、(声觉和/或视觉)下降电池指示器系统、供电单元、以及“降压型”(“step-down”)转换器。
设备1可附有外部供电单元，所述外部供电单元可以可释放的方式连接到供电单元14，以用于给电池再充电以及与外部供电单元相关联，例如，车辆2的打火机，在这种情况下，外部供电单元将具有与特定的连接插座的线缆。
附加地或可替换地，设备1的完美独立能够通过供电单元至少包括光伏模块的事实来保证，所述光伏模块安装在外壳12上，以便能接收日光辐射。
特别地，规定可使用的光伏模块可以使用任意光伏技术(光伏板、柔性 系统、球形集中器系统等等)制成，而不必通过传统的刚性类型的光伏模块制成。
在外壳12的与其上得到前面提及的窗口13的边或表面相对的一个边或面上，开/关按钮以及LED可被布置以用信号通告设备1是开启还是关闭，并且这些代表本发明的开/关单元15(再次参见图3)。
可选地，所述设备可包括连接到处理单元5、用于图像采集的装置(例如，摄像头)。
该采集装置，与连接到它们的相关的存储装置(例如，EERPOM类型的存储装置)一起，可组成集成在设备1中的图像采集单元16。
在这种情况下，优选地，设备1还包括通讯单元17，该通讯单元17连接到处理单元5，以及例如能将自己连接到移动通讯设备，例如，智能手机，或其他类似设备(平板电脑、平板电脑手机(padphone)、智能CD、以及智能电视等等))，在所述移动通讯设备上，显示由摄像头采集的图像。
在这种情况下，所述功能可通过位于手机或任意其他类似的远程设备上的特定应用上可用的合适的软件命令来开启。
相对于公知的停车辅助系统，本发明的另一优势在于，由于它与后窗6相对的特别配置，因此，相比于由公知的系统所识别的，其能够探测位于更高的高度的障碍物，所述公知的系统安装在保险杠中来检查在车辆附近是否存在任何大量置于地面附近的物体。
下面描述的前面提及的本发明第二个实施例包括第一个实施例的所有可选的以及不可选的元件，除非下面另有说明。
在第二个实施例中，设备1特别设计为与红外线装置3、4一起，与车辆2的挡风玻璃的内表面相对应的布置，所述红外线装置3、4转到车辆2自身的前面方向。
该第二个实施例的主要目标为，当雾天时，在驾驶过程中辅助驾驶员。
因此，优选地，前面提及的红外线发射器序列至少包括五个LED，所述LED用于定义一种红外雷达，所述红外雷达扫描车辆2的前面的区域，以便当他/她过于接近其他车辆或位于车辆2的前面的可能的障碍物时，一直通过报警单元10来用信号通告驾驶员，所述其他车辆或障碍物由于雾而被从驾驶员的视野中隐藏。
提出的设备1的第二个实施例的操作，与第一个实施例类似，优选地，除了其激活不受包括加速计或其他定向装置的探测单元影响之外，在这种情况下，是更舒适且功能化的，在驾驶员使用前面提到的开/关单元启动所述设备自身之后，红外线装置3、4以及设备的其他组件自动启动。
需要注意的是，优选地，本发明可以工作于“独立”模式，即，不连接到任意其他设备，并且，可以通过无线信道与智能手机或任意其他类似设备对接。
如果本发明用于独立模式下，所述设备可通过特定微动开关(或其他类似装置)，从第一个实施例的配置切换到第二个实施例的配置，所述微动开关(或其他类似装置)允许在停车功能或驾驶辅助功能之间进行选择。
如果本发明用于与智能手机或任意其他类似设备连接，通过位于智能手机上的特定应用、经由软件来命令配置的切换。
现在回到第二个实施例的描述，代替前面提及的摄像头或在前面提及的摄像头的旁边，可以有红外摄像头，该红外摄像头设置于图像采集单元16内，所述红外摄像头能探测，特别是，引擎或位于安装了所提出的设备1的机动车前面的车辆的指示灯的热度。
该红外摄像头还连接到处理单元5，在这种情况下，所述处理单元5也优选地连接到通讯单元17，从而将采集的图像发送给移动设备或发送给车辆2上的计算机，以便在雾天情况下提供完全驾驶辅助。
总是参照设备1的具体实施方式能够允许在有限能见度的情况下提供驾 驶辅助，可能存在辅助红外照明系统，所述辅助红外照明系统被安装在车辆内部或外部，无需与本发明连接，所述辅助红外照明系统允许对以上描述的摄像头的视野的扩展。
事实上，已经确定了本发明如何实现所提出的目标以及特别强调的事实是，它提供了用于辅助驾驶的设备1，当用作停车辅助时，比公知的系统提供更好的性能，并且，所述设备1已被设计为这样一种方式，以便能够在雾天的情况下辅助驾驶。