HOFFMEIER, Matthias (Am Rosenanger 69, Berlin, 13465, DE)
LAUER, Daniela (Preunelstr. 9b, Berlin, 13086, DE)
HEYER, Peter (Emmentalerstr. 96, Berlin, 13409, DE)
TALMI, Kay (Fritschestraße 23, Berlin, 10585, DE)
HOFFMEIER, Matthias (Am Rosenanger 69, Berlin, 13465, DE)
LAUER, Daniela (Preunelstr. 9b, Berlin, 13086, DE)
HEYER, Peter (Emmentalerstr. 96, Berlin, 13409, DE)
| Patentansprüche 1. Kamerabasiertes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Kameraeinheit zur Ausgabe von Bilddaten und mit einer räumlich getrennt zu der Kameraeinheit vorgesehenen Verarbeitungs- einheit zur Verarbeitung und Auswertung der Bilddaten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kameraeinheit (1) eine Funksendeeinheit (12) aufweist und die Verarbeitungseinheit (2) eine Funkempfangseinheit (21) umfasst und dass die Funksendeeinheit (12) der Kameraeinheit (1) und die Funkempfangseinheit (21) der Verarbeitungseinheit (2) ausgebildet sind, eine Funkstrecke (6) zur Übertragung der Bilddaten von der Kameraeinheit (1) zu der Verarbeitungseinheit (2) herzustellen. 2. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinheit (1) eine Bildsensoreinheit (11) und eine Kompressionsein- heit (13) zur Komprimierung der von der Bildsensoreinheit (11) gelieferten Bildpunktdaten in die Bilddaten umfasst. 3. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funk- sendeeinheit (12) und die Funkempfangseinheit (21) im Hochfrequenzbereich arbeiten. 4. Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verar- beitungseinheit (2) mit einer Displayeinheit (3) in Wirkverbindung steht, wobei die Verarbeitungseinheit eine weitere Funksendeeinheit (21) die Displayeinheit eine weitere Funkempfangsein- heit aufweist. 5. Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (2) über eine Datenleitung mit einem Bordrechner (4) verbunden ist. 6. Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinheit (1), die Verarbeitungseinheit (2) und/oder die Displayeinheit (3) eine Sende- /Empfangseinheit (12, 21) aufweist. 7. Fahrzeug, insbesondere ein straßentaugliches Personenkraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug, ausgestattet mit einem Fahrerassistenzsystem nach einem der vorausgehenden Ansprüche. |
Die Erfindung betrifft ein kamerabasiertes Fahrerassistenzsystem nach dem Oberbegriff des Hauptan- spruchs .
Bei kamerabasierten Fahrerassistenzsystemen wird nach Systemen, die einerseits die gesamte Rechner-Intelligenz im Kamerakopf integriert haben und solchen, die andererseits als so genanntes Twobox-Design einen möglichst kleinen Kamerakopf hinter der Frontscheibe verbaut haben, unterschieden. Bei letzterer Ausführungsform ist der Kamerakopf bzw. die Kameraeinheit über ein mehradriges, meist abgeschirmtes Kabel mit einer Rechnereinheit, die die Rechner-Intelligenz beinhaltet, verbunden. Die Rechnereinheit ist meistens in der Dachpartie oder unter dem Armaturenbrett des Fahrzeugs verbaut . Ein solches Kamerasystem mit getrennten Einheiten ist aus der WO 2004/107072 bekannt, das ein optisches Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst, das einen optischen Sensor und eine Elektronik zur Verarbeitung der Ausgabe des elektrischen Sensors um- fasst, die eine Kameraeinheit bilden. Weiterhin ist eine Verarbeitungselektronik vorgesehen, die mit der Kameraeinheit über eine physikalische CAN-Schicht und einen standardmäßigen RS232-artigen UART verbunden ist.
Diese Art der Verbindung über eine Leitung bzw. ein Kabel ist problematisch, weil sehr hohe Übertragungs- raten, gegebenenfalls Videodaten störungsfrei gewährleistet werden müssen und weil mindestens eine Steck- Verbindung verwendet werden muss, die ihrerseits störanfällig ist. Die Leitungslänge ist durch die hohe Übertragungsrate limitiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kame- rabasiertes Fahrerassistenzsystem mit einer Kameraeinheit und einer dazu räumlich getrennten Verarbeitungseinheit zu schaffen, bei dem die Übertragung von Bilddaten störungsfrei gewährleistet wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah- men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
Dadurch, dass die Kameraeinheit eine Funksendeeinheit aufweise und die Verarbeitungseinheit eine Funkemp- fangseinheit umfasst und dass die Funksendeeinheit der Kameraeinheit und die Funkempfangseinheit der Verarbeitungseinheit ausgebildet sind, eine Funkstrecke zur Übertragung der Bilddaten von der Kameraeinheit zu der Verarbeitungseinheit herzustellen, kann die Verarbeitungseinheit wahlfrei an einem optimalen Platz im Innenraum des Fahrzeugs verbaut werden. Es sind keine Limitierungen bezüglich der Leitungslängen zu beachten und der Einbau der Verarbeitungseinheit kann bezüglich der EingangsSignale aus dem Bordrechner, wie CAN-Signale, Motorsteuersignale optimal ge- staltet werden. Außerdem fallen störanfällige Komponenten wie Steckverbindungen weg, auch dies erhöht die Einbauflexibilität.
Vorzugsweise umfasst die Kameraeinheit neben der Bildsensoreinheit eine Kompressionseinheit zur Komprimierung der von der Bildsensoreinheit gelieferten Rohdaten in die Bilddaten oder eine andere Vorverarbeitungseinheit, wodurch die Bandbreite für die Übertragung verringert wird.
Um eine sensornahe Bildverarbeitungsfunktionalität ohne ÜbertragungsVerzögerung in das genannte System zu integrieren bietet es sich also an, Teile der Verarbeitung bereits im Sensor vorzunehmen, den Sensor der Kameraeinheit also mit einer zusätzlichen kamerainternen Verarbeitungseinheit auszustatten, wie die oben genannte Kompressionseinheit, in der Teile eines Bildverarbeitungsalgorithmus umgesetzt werden. Dabei kann die Schnittstelle zwischen der Kameraeinheit und der von der Kameraeinheit getrennten Verarbeitungseinheit auch so gewählt werden, dass eine möglichst geringe Datenübertagung per Funk notwendig ist. Denkbar ist auch eine Schnittstellenwahl, die einen leichten Austausch der Komponenten im Sinne einer Funktionsanpassung (z.B. Aktivierung, Deaktivie- rung einzelner Bestandteile, Verwendung eines billigeren/teureren Sensors, Funktions-Hubs zwecks Integration aktuellster Entwicklungen) ermöglicht. Es ist auch möglich dass die externe Datenverarbeitungsein- heit ausschließlich als Signalempfänger dient und keine zusätzlichen Berechnungen durchführt (Nachrüstung von Fahrerassistenzsystemen) .
Die Berechnungen der externen, von der Kamera ge- trennten Datenverarbeitungseinheit können auch direkt vom Bordrechner vorgenommen werden. Die Übertragung kann auch in einem für Bussysteme üblichen Format (z.B. CAN, IBIS) realisiert werden. Weiter können beide Systeme als Sendeempfangseinheit verwendet wer- den, also eine Rückmeldung des Empfängers an den Sender zulassen, in der ggf . auch Daten übertragen werden können .
Vorzugsweise arbeiten die Funksende- und Empfangsein- heiten im Hochfrequenzbereich, wobei WLAN-Module oder Bluetooth-Module verwendet werden können.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel steht die Verarbeitungseinheit mit einer Displayein- heit in Wirkverbindung, wobei letztere gleichfalls eine Funkempfangseinheit umfasst. Vorzugsweise sind die Kameraeinheit und die Verarbeitungseinheit und/oder die Displayeinheit mit einer Sende-Empfangseinheit, dem so genannten Funkknoten versehen, die auf Chipebene angeboten werden und aufgrund ihrer minimalen Sendeleistung und begrenzten Reichweite relativ kostengünstig sind.
Eine Anwendung ist des hier beschriebenen kameraba- sierten Fahrerassistenzsystems ist der Einsatz in
Fahrzeugen verschiedener Art, beispielsweise in einem Personenkraftfahrzeug, einem Bus, einem Lastkraftwagen, einem Schienenfahrzeug (Eisenbahn, Straßenbahn, Zug, Güterzug) . Dabei können Funktionen, wie beispielsweise eine Füllstandmessung des Fahrzeuges oder ein Messung eines Personenaufkommens an den Türen, durchgeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung für ein kamerabasiertes Fahrerassistenzsys- tem,
Fig. 2 einen Innenaufbau der Kameraeinheit und der
Verarbeitungseinheit nach der Erfindung, und
Fig. 3 die Verteilung von Einzelkomponenten des erfindungsgemäßen kamerabasierten Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug. In Fig. 1 ist schematisch ein Teil eines kamerabasierten Fahrerassistenzsystems dargestellt, das eine Kameraeinheit 1 aufweist, die hinter einer Windschutzscheibe 5 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Räumlich getrennt von der Kameraeinheit 1 ist eine Verarbeitungseinheit 2 vorgesehen, die als Mikroprozessor, MikroController, DSP oder sonstiger Prozessor ausgebildet sein kann. In der Verarbeitungseinheit 2 wird die Bildverarbeitung der von der Kameraeinheit 1 gelieferten Bilddaten vorgenommen und die verarbeite- ten Bilddaten werden dann auf einer Displayeinheit 3 angezeigt, die beispielsweise im Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Weiterhin ist die Verarbeitungseinheit 2 mit einem Bordrechner 4 verbunden, der üblicherweise im Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Wie in Fig. 1 angedeutet, wer- den die Bilddaten von der Kameraeinheit 1 über eine Hochfrequenz-Funkstrecke 6 an die Verarbeitungseinheit 2 übertragen, wobei die Funksignale vorzugsweise z.B. im 2,245 GHz-Frequenzband liegen. In Fig. 2 sind die elektronischen Einzelblöcke der
Kamera- und der Verarbeitungseinheit dargestellt. Die Kameraeinheit 1 umfasst ein Sensorarray 11, das mit einer elektronischen Kompressionseinheit 13 verbunden ist, in der die Pixeldaten mittels eines Kompressi- onsalgorithmus in zu übertragende Bilddaten umgewandelt werden. Die Kompressionseinheit 13 kann ebenfalls als digitaler Signalprozessor DSP oder Mikro- controller oder Mikroprozessor ausgebildet sein. Weiterhin umfasst die Kameraeinheit 1 mindestens eine Funksendeeinheit, vorzugsweise eine Sende-Empfangs- einheit 12, die analog oder digital arbeiten kann und die die Bilddaten auf ein Trägersignal im genannten GHz-Bereich aufmoduliert und über eine Antenne aussendet .
In entsprechender Weise ist in der Verarbeitungseinheit 2 mindestens eine Empfangseinheit, vorzugsweise eine Sende-Empfangseinheit 21 vorgesehen, die die von der Kameraeinheit 1 gesendeten Funksignale empfängt, demoduliert und in Bildsignale zurückwandelt. Diese werden an ein elektronisches Verarbeitungsmodul 22 geliefert, das die Bildverarbeitung vornimmt.
In Fig. 3 ist die Anordnung der verschiedenen, oben beschriebenen Komponenten in einem Kraftfahrzeug 7 dargestellt, wobei die Kameraeinheit 1 hinter der Windschutzscheibe 5 sitzt und die Verarbeitungseinheit im hinteren Teil des Kraftfahrzeugs eingebaut ist. Der Ort kann frei gewählt werden und an die Ausbildung des Kraftfahrzeugs 7 bzw. dessen Innenraum angepasst werden. Zu erkennen ist ebenfalls die Funkstrecke 6, die beispielsweise eine Reichweite lediglich im Bereich von 5 bis 6 m haben muss. Die Verarbeitungseinheit ist über eine elektrische Leitung mit einem Bordrechner 4 verbunden, der im Motorraum ange- ordnet ist. Schließlich ist hier noch eine elektrische Verbindung über eine Leitung zu einer Displayeinheit 3 gezeigt, die im Bereich der Instrumententafel liegt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Displayeinheit 3 ebenfalls eine Sendeempfangseinheit umfassen, wobei die von der Verarbeitungseinheit 2 verarbeiteten Bilddaten ebenfalls über eine Funkstrecke hochfrequent übertragen werden können. Dies geschieht üblicherweise innerhalb des gleichen Frequenzbandes wie die Funkübertragung 6, jedoch mit einer anderen Kanalfrequenz .
Das gezeigte Fahrzeug ist ein Personenkraftfahrzeug (PKW) . Es könnte sich bei dem Fahrzeug aber ebenso um einen Bus, einen Lastkraftwagen oder ein Schienenfahrzeug, wie etwa eine Straßenbahn, einen Zug für den Personentransport oder einen Güterzug handeln. Dann kann das Fahrerassistenzsystem beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen Füllstand eines Füllgutes in einem Füllbehälter des Fahrzeugs zu messen bzw. eine durch Türen des Fahrzeugs zu- oder ausgestiegene Personenzahl.