DE102012024998A1 - Method for determining lateral velocity of target object relative to motor vehicle by driver assistance system of motor vehicle, involves detecting value of radial velocity to two target echoes - Google Patents

Method for determining lateral velocity of target object relative to motor vehicle by driver assistance system of motor vehicle, involves detecting value of radial velocity to two target echoes Download PDF

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Abstract

The method involves transmitting a transmission signal in the detection regions (9,10) of radar sensors (5,6) by the radar sensors in successive measurement cycles. A signal reflected from the target object is received as receiving signal by the radar sensors. A target echo of the target object is detected on the basis of the receiving signal. A radial velocity and a target angle to the target echo are determined relative to the vehicle by the radar sensor. Two target echoes are detected to the target object. A value of the radial speed to the two target echoes and a value of the target angle are determined. The lateral velocity of the target object is determined depending on the two values of the radial velocity and the two values of the target angle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer lateralen Geschwindigkeit eines Zielobjekts relativ zu einem Kraftfahrzeug mittels eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels zumindest eines Radarsensors des Fahrerassistenzsystems in aufeinanderfolgenden Messzyklen jeweils ein Sendesignal in einen Erfassungsbereich des Radarsensors ausgesendet wird und ein von dem Zielobjekt reflektiertes Signal als Empfangssignal durch den Radarsensor empfangen wird. Anhand des Empfangssignals wird zumindest ein Zielecho des Zielobjekts bzw. zumindest eine Reflexion von dem Zielobjekt detektiert, und zu dem Zielecho werden eine radiale Geschwindigkeit und ein Zielwinkel relativ zum Kraftfahrzeug mittels des Radarsensors bestimmt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem.The invention relates to a method for determining a lateral velocity of a target object relative to a motor vehicle by means of a driver assistance system of the motor vehicle, wherein in each case a transmission signal is emitted in a detection range of the radar sensor by means of at least one radar sensor of the driver assistance system in successive measurement cycles and a signal reflected by the target object is received as a received signal by the radar sensor. At least one target echo of the target object or at least one reflection from the target object is detected based on the received signal, and a radial velocity and a target angle relative to the motor vehicle are determined by the radar sensor for the target echo. The invention also relates to a driver assistance system for a motor vehicle and to a motor vehicle having such a driver assistance system.

Radarsensoren für Kraftfahrzeuge (Automotive Radar Sensors) sind bereits Stand der Technik und werden beispielsweise bei einer Frequenz von ca. 24 GHz oder ca. 79 GHz betrieben. Radarsensoren dienen im Allgemeinen zur Detektion von Zielobjekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs und unterstützen den Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs in vielfältiger Hinsicht. Das Interesse gilt vorliegend insbesondere einem Totwinkelerkennungssystem (Blind Spot Warning), mittels welchem der Fahrer vor der Präsenz von Zielobjekten im Totwinkelbereich des Kraftfahrzeugs gewarnt wird.Radar sensors for motor vehicles (automotive radar sensors) are already state of the art and are operated, for example, at a frequency of about 24 GHz or about 79 GHz. Radar sensors generally serve to detect targets in the vicinity of the motor vehicle and assist the driver in guiding the motor vehicle in a variety of ways. In the present case, the interest applies in particular to a blind spot warning system by means of which the driver is warned of the presence of target objects in the blind spot area of the motor vehicle.

Radarsensoren messen einerseits den Abstand zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug. Sie messen andererseits auch sowohl die Relativgeschwindigkeit zum Zielobjekt als auch den sogenannten Zielwinkel, d. h. einen Winkel zwischen einer gedachten Verbindungslinie zum Zielobjekt und einer Referenzlinie, etwa der Fahrzeuglängsachse. Mit Hilfe eines Radarsensors kann folglich die jeweils aktuelle Position des Zielobjekts relativ zum Fahrzeug bestimmt werden, und das Zielobjekt kann in dem Erfassungsbereich des Radarsensors verfolgt werden, d. h. die relative Position des Zielobjekts kann über eine Vielzahl von Messzyklen des Radarsensors hinweg fortlaufend bestimmt werden. Das „Tracking” gelingt unter der Voraussetzung, dass die an dem Zielobjekt detektierten Reflexionspunkte über die Messzyklen hinweg stabil bleiben.On the one hand, radar sensors measure the distance between the target object and the vehicle. On the other hand, they also measure both the relative speed to the target object and the so-called target angle, d. H. an angle between an imaginary connecting line to the target object and a reference line, such as the vehicle longitudinal axis. Consequently, the respective current position of the target object relative to the vehicle can be determined with the aid of a radar sensor, and the target object can be tracked in the detection area of the radar sensor, ie. H. the relative position of the target object can be continuously determined over a plurality of measurement cycles of the radar sensor. The "tracking" succeeds under the condition that the reflection points detected at the target object remain stable over the measuring cycles.

Radarsensoren werden üblicherweise hinter dem Stoßfänger platziert, beispielsweise in den jeweiligen Eckbereichen des hinteren Stoßfängers. Zur Detektion des Zielobjektes sendet der Radarsensor ein Sendesignal (elektromagnetische Wellen) aus, welches dann an dem zu detektierenden Zielobjekt reflektiert und als Radarecho durch den Radarsensor empfangen wird. Es geht vorliegend insbesondere um den sogenannten Frequenzmodulations-Dauerstrich-Radarsensor („Frequency Modulated Continuous Wave Radar” oder „FMCW Radar”), bei welchem das ausgesendete Signal eine Sequenz („Burst”) von frequenzmodulierten Chirpsignalen umfasst, welche eines nach dem anderen ausgesendet werden. Entsprechend beinhaltet auch das Empfangssignal des Radarsensors eine solche Vielzahl von Chirpsignalen, welche im Hinblick auf die oben genannten Messgrößen verarbeitet und ausgewertet werden. Das Empfangssignal wird dabei zunächst in das Basisband herabgemischt und anschließend mittels eines Analog-Digital-Konverters in ein digitales Empfangssignal mit einer Vielzahl von Abtastwerten umgewandelt und FFT-transformiert (Fast Fourier Transformation). Die Abtastwerte werden dann mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (digitaler Signalprozessor) im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich verarbeitet.Radar sensors are usually placed behind the bumper, for example in the respective corners of the rear bumper. To detect the target object, the radar sensor emits a transmission signal (electromagnetic waves), which is then reflected at the target object to be detected and received as a radar echo by the radar sensor. In the present case, in particular, the so-called frequency modulation continuous wave ("Frequency Modulated Continuous Wave Radar" or "FMCW Radar") radar sensor, in which the emitted signal comprises a burst of frequency-modulated chirp signals, which are transmitted one after the other become. Correspondingly, the received signal of the radar sensor also contains such a multiplicity of chirp signals which are processed and evaluated with regard to the aforementioned measured quantities. The received signal is first mixed down into the baseband and then converted by means of an analog-to-digital converter into a digital received signal with a plurality of samples and FFT-transformed (Fast Fourier Transformation). The samples are then processed by means of an electronic computing device (digital signal processor) in the time domain and / or in the frequency domain.

Mit einem Radarsensor wird in horizontaler Richtung typischerweise ein relativ breiter azimutaler Winkelbereich erfasst, der sogar 150° betragen kann. Der Radarsensor weist also einen relativ großen azimutalen Erfassungswinkel auf, so dass das Sichtfeld bzw. der Erfassungsbereich des Radarsensors in Azimutrichtung entsprechend breit ist. Der azimutale Erfassungswinkel ist in der Regel bezüglich einer senkrecht zur vorderen Sensorfläche verlaufenden Radarachse symmetrisch, so dass der azimutale Erfassungswinkel von beispielsweise –75° bis +75° bezüglich der Radarachse bemessen wird. Dieser azimutale Erfassungsbereich kann in kleinere Teilbereiche unterteilt sein, welche einer nach dem anderen durch den Radarsensor bestrahlt bzw. erfasst werden. Zu diesem Zwecke wird beispielsweise die Hauptkeule der Sendeantenne elektronisch in Azimutrichtung verschwenkt, beispielsweise nach dem Phase-Array-Prinzip. Die Empfangsantenne kann in diesem Falle in Azimutrichtung eine Empfangscharakteristik aufweisen, mit welcher der gesamte azimutale Erfassungsbereich abgedeckt wird. Ein solcher Radarsensor ist beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2009 057 191 A1 bekannt. Ein weiterer Radarsensor ist aus dem Dokument US 2011/0163909 als bekannt zu entnehmen.With a radar sensor, a relatively wide azimuthal angular range, which can even be 150 °, is typically detected in the horizontal direction. The radar sensor thus has a relatively large azimuthal detection angle, so that the field of view or the detection range of the radar sensor is correspondingly wide in the azimuth direction. The azimuthal detection angle is usually symmetrical with respect to a radar axis perpendicular to the front sensor surface, so that the azimuthal detection angle of, for example, -75 ° to + 75 ° with respect to the radar axis is measured. This azimuthal detection area can be subdivided into smaller partial areas, which are irradiated or detected one after the other by the radar sensor. For this purpose, for example, the main lobe of the transmitting antenna is pivoted electronically in the azimuth direction, for example, according to the phase array principle. The receiving antenna may in this case have a reception characteristic in the azimuth direction, with which the entire azimuthal detection range is covered. Such a radar sensor is for example from the document DE 10 2009 057 191 A1 known. Another radar sensor is from the document US 2011/0163909 to be known as known.

Mit Hilfe eines Radarsensors kann also auch ein seitlicher Umgebungsbereich neben dem Kraftfahrzeug, und insbesondere auch ein Totwinkelbereich des Kraftfahrzeugs, überwacht werden. Vorliegend richtet sich das Interesse vorzugsweise auf die Überwachung eines Nahbereiches seitlich neben dem Kraftfahrzeug im Hinblick auf dort gegebenenfalls befindliche Zielobjekte, die eine Gefahr beim Spurwechsel darstellen könnten. Das Interesse gilt also einer Fahrerassistenzfunktionalität, die unter der Bezeichnung „Lateral Collision Avoidance” (Verhinderung von seitlichen Kollisionen) bekannt ist. Hierbei wird der Fahrer des Kraftfahrzeugs – beispielsweise mit einem akustischen Signal und/oder mit einer haptischen Rückmeldung über das Lenkrad – vor einem geringen Abstand zu einem seitlichen, benachbarten Fahrzeug gewarnt. Ein derartiges Fahrerassistenzsystem ist auch unter der Bezeichnung „Spurwechselassistent” bekannt.With the aid of a radar sensor, therefore, it is also possible to monitor a lateral surrounding area next to the motor vehicle, and in particular also a blind spot area of the motor vehicle. In the present case, the interest is preferably directed to the monitoring of a proximity area laterally next to the motor vehicle with regard to target objects possibly located there, which could represent a danger when changing lanes. The interest is therefore in a driver assistance functionality known as "lateral collision avoidance". Here, the driver of the motor vehicle - for example, with an audible signal and / or with a haptic feedback on the steering wheel - warned against a small distance to a side, adjacent vehicle. Such a driver assistance system is also known under the name "lane change assistant".

Für die genannte Fahrerassistenzfunktionalität und auch für andere Funktionalitäten ist es erforderlich, die laterale Geschwindigkeit eines Zielobjekts im Nahbereich mit einer relativ hohen Genauigkeit zu bestimmen, um die Gefahr präzise einschätzen zu können. Unter der lateralen Geschwindigkeit wird vorliegend die Geschwindigkeitskomponente in Fahrzeugquerrichtung verstanden, also die Geschwindigkeit, mit welcher sich das Zielobjekt in Fahrzeugquerrichtung relativ zum Kraftfahrzeug bewegt. Die Bestimmung der lateralen Geschwindigkeitskomponente soll dabei sehr schnell erfolgen, nämlich innerhalb weniger Messzyklen des Radarsensors, besonders bevorzugt innerhalb eines einzelnen Messzyklus.For the aforementioned driver assistance functionality and also for other functionalities, it is necessary to determine the lateral velocity of a target object in the near range with a relatively high accuracy in order to be able to precisely estimate the danger. In the present case, the lateral velocity is understood to be the velocity component in the vehicle transverse direction, that is to say the speed with which the target object moves in the vehicle transverse direction relative to the motor vehicle. The determination of the lateral velocity component should take place very quickly, namely within a few measurement cycles of the radar sensor, particularly preferably within a single measurement cycle.

Der Radarsensor alleine misst jedoch ausschließlich die radiale Geschwindigkeit eines Zielobjekts anhand des Dopplereffekts. Wie bereits ausgeführt, gehören zu den Messgrößen eines Radarsensors, insbesondere eines Frequenzmodulations-Dauerstrich-Radarsensors, neben der radialen Relativgeschwindigkeit auch der Zielwinkel des Zielobjekts sowie die Entfernung des Zielobjekts. Die radiale Geschwindigkeitskomponente stellt dabei die relative Geschwindigkeit zwischen Zielobjekt und Radarsensor in Richtung einer gedachten Verbindungslinie zwischen Zielobjekt und Radarsensor dar. Lediglich diese Radialgeschwindigkeit kann mittels eines Radarsensors gemessen werden, die laterale Geschwindigkeit kann nur errechnet werden.However, the radar sensor alone measures only the radial velocity of a target object by the Doppler effect. As already stated, the measured variables of a radar sensor, in particular a frequency modulation continuous wave radar sensor, in addition to the radial relative velocity also include the target angle of the target object and the distance of the target object. The radial velocity component represents the relative velocity between the target object and the radar sensor in the direction of an imaginary connecting line between target object and radar sensor. Only this radial velocity can be measured by means of a radar sensor, the lateral velocity can only be calculated.

Wird mittels eines Radarsensors das Zielobjekt in dem Erfassungsbereich verfolgt, kann mittels eines Kalman-Filters auch die laterale Geschwindigkeitskomponente und außerdem auch die longitudinale Geschwindigkeitskomponente (in Fahrzeuglängsrichtung) geschätzt werden. Bei der Schätzung der lateralen Geschwindigkeitskomponente mit Hilfe des Kalman-Filters wird jedoch eine stabile Reflexion des Zielobjekts über mehrere Messzyklen hinweg vorausgesetzt, was bedeutet, dass sich ein detektierter Reflexionspunkt des Zielechos auf der Oberfläche des Zielechos über die Zeit nicht verschieben darf. Die genaue Schätzung benötigt hier eine sehr große Anzahl von Messzyklen, und in der Praxis enthält die Schätzung der lateralen Geschwindigkeit oft große Fehler.If the target object is tracked in the detection area by means of a radar sensor, the lateral velocity component and also the longitudinal velocity component (in the vehicle longitudinal direction) can also be estimated by means of a Kalman filter. In estimating the lateral velocity component using the Kalman filter, however, a stable reflection of the target object over several measurement cycles is assumed, which means that a detected reflection point of the target echo on the surface of the target echo must not shift over time. The exact estimate here requires a very large number of measurement cycles, and in practice the estimation of the lateral velocity often contains large errors.

Aufgrund der Probleme mit der Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit wurde für die Funktionalität der Totwinkelüberwachung (Blind Spot Detection) bisher die laterale Geschwindigkeitskomponente auf Null gesetzt, weil sie Fehler im Fernbereich beim Verfolgen der Zielobjekte verursachte. Dies war nötig, da der Verfolgungsalgorithmus (Tracker) automatisch eine laterale Geschwindigkeit errechnet hat, diese jedoch durch die Ungenauigkeit der Zielwinkelbestimmung bzw. durch das Winkelrauschen stark verfälscht war. Aus der radialen Geschwindigkeit hat man bisher ausschließlich die longitudinale Geschwindigkeit relativ zum Kraftfahrzeug bestimmt und hierbei die laterale Geschwindigkeit auf Null gesetzt.Because of the problems with lateral velocity determination, blind spot detection functionality has heretofore set the lateral velocity component to zero because it caused far-field defects in tracking the target objects. This was necessary because the tracking algorithm (tracker) automatically calculated a lateral velocity, but this was strongly distorted by the inaccuracy of the target angle determination or by the angular noise. So far, only the longitudinal velocity relative to the motor vehicle has been determined from the radial velocity and the lateral velocity has been set to zero.

Wie bereits erwähnt, wird die Information über die tatsächliche laterale Relativgeschwindigkeit zwischen Kraftfahrzeug und Zielobjekt bei einigen Fahrerassistenzfunktionalitäten benötigt.As already mentioned, the information about the actual lateral relative speed between motor vehicle and target object is required in some driver assistance functionalities.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung die laterale Geschwindigkeit des Zielobjekts präzise und rasch bestimmt werden kann.It is an object of the invention to provide a solution, as in a method of the type mentioned, the lateral velocity of the target object can be determined precisely and quickly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.This object is achieved by a method by a driver assistance system and by a motor vehicle with the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Bestimmen einer lateralen Geschwindigkeit eines Zielobjekts relativ zu einem Kraftfahrzeug mittels eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs. Mittels zumindest eines Radarsensors des Fahrerassistenzsystems wird in aufeinanderfolgenden Messzyklen jeweils ein Sendesignal, beispielsweise eine Sequenz von Chirpsignalen (Chirps), in einen Erfassungsbereich des Radarsensors ausgesendet, und ein von dem Zielobjekt reflektiertes Signal wird als Empfangssignal durch den Radarsensor empfangen. Anhand des Empfangssignals wird zumindest ein Zielecho des Zielobjekts detektiert. Zu dem Zielecho werden dann die Radialgeschwindigkeit und der Zielwinkel relativ zum Kraftfahrzeug mittels des Radarsensors gemessen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zu dem Zielobjekt zumindest zwei Zielechos detektiert werden und zu jedem Zielecho jeweils ein Wertepaar aus einem Wert der radialen Geschwindigkeit und einem Wert des Zielwinkels bestimmt wird, und dass die laterale Geschwindigkeit des Zielobjekts in Abhängigkeit von den zumindest zwei Wertepaaren und somit in Abhängigkeit von den zumindest zwei Werten der radialen Geschwindigkeit und den zumindest zwei Werten des Zielwinkels bestimmt wird.An inventive method is used to determine a lateral velocity of a target object relative to a motor vehicle by means of a driver assistance system of the motor vehicle. By means of at least one radar sensor of the driver assistance system, in successive measuring cycles, in each case a transmission signal, for example a sequence of chirp signals (chirps), is emitted into a detection range of the radar sensor, and a signal reflected by the target object is received as a reception signal by the radar sensor. On the basis of the received signal, at least one target echo of the target object is detected. To the target echo then the radial velocity and the target angle are measured relative to the motor vehicle by means of the radar sensor. According to the invention, at least two target echoes are detected for the target object, and for each target echo a value pair is determined from a value of the radial velocity and a value of the target angle, and the lateral velocity of the target object is dependent on the at least two value pairs and thus is determined as a function of the at least two values of the radial velocity and the at least two values of the target angle.

Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, dass an anderen Verkehrsteilnehmern, welche für den Radarsensor ausgedehnte Zielobjekte darstellen, die größer als eine Auflösungszelle des Radarsensors sind, üblicherweise mehrere Reflexionen und somit insgesamt mehrere Zielechos entstehen, die in Entfernung, Radialgeschwindigkeit und Zielwinkel mittels des Radarsensors vermessen werden. Dies bedeutet, dass das ausgesendete Sendesignal typischerweise an einer Vielzahl von verschiedenen Reflexionspunkten des Zielobjekts reflektiert wird, so dass zu ein und demselben Zielobjekt eine Vielzahl von Zielechos existieren, die jeweils im Hinblick auf Entfernung, Radialgeschwindigkeit und Zielwinkel ausgewertet werden. Unter der Annahme, dass – insbesondere in einem vorgegebenen Nahbereich – die Zielechos von ein und demselben Zielobjekt stammen, können alle relevanten Detektionen aus einem oder mehreren Messzyklen zur Bestimmung der lateralen Geschwindigkeitskomponente verwendet werden. Die Erfindung baut dabei auf der Tatsache auf, dass bei einem einzelnen Zielecho der Zusammenhang zwischen der gemessenen Radialgeschwindigkeit und der lateralen Geschwindigkeitskomponente sowie der longitudinalen Geschwindigkeitskomponente durch die folgende Gleichung dargestellt werden kann:

Figure DE102012024998A1_0002
wobei φ den Zielwinkel, Vlong die longitudinale Geschwindigkeitskomponente, Vlat die laterale Geschwindigkeitskomponente und vR die gemessene Radialgeschwindigkeit bezeichnen. Bei einer einzelnen Detektion bzw. bei einem einzelnen Zielecho ist dieses Gleichungssystem zur Ermittlung der lateralen Geschwindigkeit unterbestimmt. Sind aber mehrere Zielechos vorhanden, zu denen jeweils die Radialgeschwindigkeit und der Zielwinkel gemessen werden, kann ein Gleichungssystem aufgestellt und nach der lateralen Geschwindigkeitskomponente und gegebenenfalls auch nach der longitudinalen Geschwindigkeitskomponente aufgelöst werden. Die laterale Geschwindigkeitskomponente kann also aus mehreren Radialgeschwindigkeitsmessungen bei verschiedenen Zielwinkeln bestimmt werden. Hierbei unterliegt die Zielwinkelmessung auch einer relativ hohen Varianz, was sich als vorteilhaft im Hinblick auf die Lösung des Gleichungssystems erweist. Insgesamt kann durch das erfindungsgemäße Verfahren die laterale Geschwindigkeitskomponente des Zielobjekts relativ zum Kraftfahrzeug präzise und besonders schnell, gegebenenfalls auch innerhalb eines einzelnen Messzyklus, bestimmt werden.The invention takes advantage of the fact that other road users, which represent extended to the radar sensor target objects that are larger than a resolution cell of the radar sensor, usually several reflections and thus a total of multiple target echoes arise, which are measured in distance, radial velocity and target angle by means of the radar sensor. This means that the transmitted transmission signal is typically reflected at a multiplicity of different reflection points of the target object, so that a multiplicity of target echoes, which are evaluated in each case with respect to distance, radial velocity and target angle, exist for the same target object. Assuming that the target echoes originate from one and the same target object, in particular in a predetermined near range, all relevant detections from one or more measurement cycles can be used to determine the lateral velocity component. The invention is based on the fact that for a single target echo the relationship between the measured radial velocity and the lateral velocity component as well as the longitudinal velocity component can be represented by the following equation:
Figure DE102012024998A1_0002
where φ denotes the target angle, V long the longitudinal velocity component, V lat the lateral velocity component, and v R the measured radial velocity. In a single detection or in a single target echo, this system of equations for determining the lateral velocity is underdetermined. However, if there are several target echoes for which the radial velocity and the target angle are respectively measured, a system of equations can be set up and resolved according to the lateral velocity component and possibly also according to the longitudinal velocity component. The lateral velocity component can therefore be determined from several radial velocity measurements at different target angles. Here, the target angle measurement is subject to a relatively high variance, which proves to be advantageous in terms of solving the equation system. Overall, the lateral velocity component of the target object relative to the motor vehicle can be determined precisely and particularly quickly, if appropriate also within a single measurement cycle, by the method according to the invention.

Hinsichtlich der Herkunft der zumindest zwei Zielechos ein und desselben Zielobjekts können verschiedenste Ausführungsformen vorgesehen sein:
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest zwei Zielechos, zu denen jeweils ein Wert der radialen Geschwindigkeit und ein Wert des Zielwinkels bestimmt werden und anhand deren die laterale Geschwindigkeit bestimmt wird, in unterschiedlichen Messzyklen des Radarsensors detektiert werden. Dies bedeutet, dass zur Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit zumindest zwei Zielechos verwendet werden, die aus unterschiedlichen, insbesondere zeitlich unmittelbar benachbarten Messzyklen stammen. Diese Ausführungsform erweist sich insbesondere bei einem relativ kleinen Zielobjekt als vorteilhaft, bei welchem nur wenige Reflexionspunkte vorhanden sind. Die Zielechos von diesem Zielobjekt können über mehrere Messzyklen hinweg gesammelt und zur Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit herangezogen werden.
With regard to the origin of the at least two target echoes of the same target object, a wide variety of embodiments can be provided:
According to one embodiment, it is provided that at least two target echoes, to each of which a value of the radial velocity and a value of the target angle are determined and on the basis of which the lateral velocity is determined, are detected in different measurement cycles of the radar sensor. This means that at least two target echoes originating from different, in particular temporally immediately adjacent, measuring cycles are used to determine the lateral velocity. This embodiment proves to be particularly advantageous in a relatively small target object, in which only a few reflection points are present. The target echoes from this target object can be collected over several measurement cycles and used to determine the lateral velocity.

Ergänzend oder alternativ können zumindest zwei Zielechos, zu denen jeweils ein Wert der radialen Geschwindigkeit und ein Wert des Zielwinkels bestimmt werden und anhand deren die laterale Geschwindigkeit bestimmt wird, in einem einzelnen Messzyklus des Radarsensors detektiert werden. Es können also mehrere Zielechos aus ein und demselben Messzyklus verwendet werden, um die aktuelle laterale Geschwindigkeitskomponente des Zielechos bestimmen zu können. Diese Ausführungsform ermöglicht ein besonders rasches Ermitteln der lateralen Geschwindigkeit innerhalb eines einzelnen Messzyklus oder aber gegebenenfalls innerhalb von mehreren wenigen Messzyklen.Additionally or alternatively, at least two target echoes, for each of which a value of the radial velocity and a value of the target angle are determined and by means of which the lateral velocity is determined, can be detected in a single measurement cycle of the radar sensor. Thus, multiple target echoes from one and the same measurement cycle can be used to determine the current lateral velocity component of the target echo. This embodiment enables a particularly rapid determination of the lateral velocity within a single measurement cycle or, if appropriate, within a few measurement cycles.

Weiterhin ergänzend oder alternativ können zur Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit auch Zielechos genutzt werden, die durch zumindest zwei verschiedene bzw. voneinander separate Radarsensoren detektiert werden. Auch diese Ausführungsform ermöglicht die Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit des Zielechos innerhalb einer sehr kurzen Zeit, denn es werden Zielechos unterschiedlicher Radarsensoren genutzt. Hierbei wird die Tatsache genutzt, dass bei heutigen Kraftfahrzeugen typischerweise nicht ein einziger Radarsensor, sondern jeweils zumindest zwei Radarsensoren eingesetzt werden, die die Umgebung des Kraftfahrzeugs überwachen. Wird beispielsweise zumindest ein Radarsensor im vorderen Bereich und zumindest ein Radarsensor im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs eingesetzt, wobei sich die jeweiligen Erfassungsbereiche überlappen, so können zu ein und demselben Zielobjekt gleichzeitig Zielechos durch beide Radarsensoren detektiert werden. Jeder Radarsensor liefert dann jeweils zumindest einen Wert der Radialgeschwindigkeit sowie zumindest einen Wert des Zielwinkels, so dass anhand dieser Werte dann die laterale Geschwindigkeit des Zielobjekts bestimmt werden kann. Mit zumindest zwei Radarsensoren wird folglich die Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit beschleunigt.Furthermore, additionally or alternatively, it is also possible to use target echoes, which are detected by at least two different or separate radar sensors, for determining the lateral velocity. This embodiment also makes it possible to determine the lateral velocity of the target echo within a very short time, since target echoes of different radar sensors are used. Here, the fact is used that in today's motor vehicles typically not a single radar sensor, but in each case at least two radar sensors are used, which monitor the environment of the motor vehicle. If, for example, at least one radar sensor in the front region and at least one radar sensor in the rear region of the motor vehicle are used, with the respective detection regions overlapping, target echoes can be detected by both radar sensors simultaneously for one and the same target object. Each radar sensor then supplies in each case at least one value of the radial velocity and at least one value of the target angle, so that the lateral velocity of the target object can then be determined on the basis of these values. Consequently, with at least two radar sensors, the determination of the lateral velocity is accelerated.

Die laterale Geschwindigkeit des Zielobjekts kann in Abhängigkeit von den zumindest zwei Werten der radialen Geschwindigkeit und den zumindest zwei Werten des Zielwinkels vorzugsweise für einen in Bezug auf das Kraftfahrzeug vorbestimmten Nahbereich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs, insbesondere ausschließlich für diesen vorbestimmten Nahbereich, bestimmt werden. In einem Nahbereich kann nämlich angenommen werden, dass die vom Radarsensor empfangenen Zielechos von ein und demselben Zielobjekt stammen. Diese Annahme gilt nicht unbedingt für einen Fernbereich bzw. für Zielobjekte, die sich in einer größeren Entfernung vom Kraftfahrzeug befinden. The lateral velocity of the target object may be determined as a function of the at least two values of the radial velocity and the at least two values of the target angle, preferably for a short range in the surroundings of the motor vehicle predetermined in relation to the motor vehicle, in particular exclusively for this predetermined short range. Namely, in a near range, it can be assumed that the target echoes received by the radar sensor originate from one and the same target object. This assumption does not necessarily apply to a long range or to target objects located at a greater distance from the motor vehicle.

Das Verfahren kann jedoch auch für den Fernbereich angewendet werden, indem beispielsweise Zielechos zusammengefasst werden, die zu ein und demselben Zielobjekt gehören. Hierbei können die Zielechos gemäß vorbestimmten Kriterien gruppiert und einem bestimmten Zielobjekt zugeordnet werden. Solche Algorithmen werden bereits bei der Verfolgung der Zielobjekte verwendet.However, the method can also be applied to the far-end, for example, by grouping target echoes that belong to the same target object. In this case, the destination echoes can be grouped according to predetermined criteria and assigned to a specific destination object. Such algorithms are already used in the tracking of the target objects.

Als Nahbereich wird vorzugsweise ein Bereich seitlich neben dem Fahrzeug vordefiniert. Auf diese Weise kann die laterale Geschwindigkeit von Zielobjekten bestimmt werden, die sich direkt neben dem Kraftfahrzeug (in Fahrzeugquerrichtung) befinden, so dass die oben genannte Assistenzfunktionalität „Lateral Collision Avoidance” bereitgestellt werden kann und somit seitliche Kollisionen des Kraftfahrzeugs mit anderen Verkehrsteilnehmern wirkungsvoll verhindert werden können. Beispielsweise kann somit der Fahrer des Kraftfahrzeugs beim Spurwechsel unterstützt bzw. vor Hindernissen gewarnt werden.As a close range, an area is preferably predefined laterally next to the vehicle. In this way, the lateral velocity of target objects can be determined, which are located directly next to the motor vehicle (in the vehicle transverse direction), so that the aforementioned assistance functionality "lateral collision avoidance" can be provided and thus lateral collisions of the motor vehicle with other road users are effectively prevented can. For example, thus the driver of the motor vehicle can be supported when changing lanes or warned of obstacles.

Bevorzugt hat der Nahbereich in Fahrzeugquerrichtung eine Breite, die in einem Wertebereich von 2 m bis 4 m liegt, insbesondere 3 m beträgt. Diese Breite wird bevorzugt ausgehend von der Seitenflanke des Kraftfahrzeugs in Fahrzeugquerrichtung bemessen. Der Nahbereich ist bevorzugt ein rechteckiger Bereich seitlich neben dem Fahrzeug. Der Nahbereich kann sich in Fahrzeuglängsrichtung bis zu einem Entfernungswert von 2 m bis 4 m vor dem Kraftfahrzeug und/oder bis zu einem Entfernungswert von 2 m bis 4 m hinter dem Kraftfahrzeug erstrecken. Der Nahbereich reicht dabei beispielsweise bis 3 m vor dem Kraftfahrzeug und bis 3 m hinter dem Kraftfahrzeug. Gerade in diesem Bereich befindliche Zielobjekte stellen nämlich eine Gefahr für das Kraftfahrzeug dar, so dass sich die Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit im Hinblick auf die Vermeidung von seitlichen Kollisionen beispielsweise beim Spurwechsel als besonders vorteilhaft erweist.Preferably, the short-range in the vehicle transverse direction has a width which is in a value range of 2 m to 4 m, in particular 3 m. This width is preferably measured starting from the side edge of the motor vehicle in the vehicle transverse direction. The near zone is preferably a rectangular area laterally adjacent to the vehicle. The short-range can extend in the vehicle longitudinal direction up to a distance value of 2 m to 4 m in front of the motor vehicle and / or up to a distance value of 2 m to 4 m behind the motor vehicle. The close range extends, for example, to 3 m in front of the motor vehicle and up to 3 m behind the motor vehicle. Specifically, target objects located in this region present a danger to the motor vehicle, so that the determination of the lateral velocity with regard to the avoidance of lateral collisions, for example when changing lanes, proves to be particularly advantageous.

Bevorzugt ist der Radarsensor ein Frequenzmodulations-Dauerstrich-Radarsensor, welcher in einem einzelnen Messzyklus eine Sequenz von Chirpsignalen als Sendesignal aussendet.Preferably, the radar sensor is a frequency modulation continuous wave radar sensor which emits a sequence of chirp signals as a transmission signal in a single measurement cycle.

Der Erfassungsbereich des Radarsensors kann in Azimutrichtung in eine Vielzahl von Teilbereichen bzw. Teilwinkelbereichen unterteilt sein, und mittels des Radarsensors können die Teilbereiche einer nach dem anderen erfasst werden. Hierbei kann beispielsweise die Hauptkeule der Sendeantenne und/oder der Empfangsantenne in Azimutrichtung elektronisch verschwenkt werden, um mit einer relativ schmalen Hauptkeule einen relativ breiten Erfassungsbereich erfassen zu können. Bei dieser Ausführungsform wird in einem einzelnen Messzyklus durch den Radarsensor jeweils ein Sendesignal pro Teilbereich bzw. pro „Beam” ausgesendet, wobei jedes Sendesignal eine Vielzahl von Chirpsignalen umfasst. Zur Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit des Zielobjekts können bevorzugt ausschließlich Zielechos aus einer vorgegebenen Untermenge der Teilbereiche verwendet werden. Beispielsweise können die mittleren drei oder die mittleren fünf Teilbereiche aus insgesamt sieben Bereichen berücksichtigt werden.The detection range of the radar sensor may be divided into a plurality of partial regions or partial angle regions in the azimuth direction, and the partial regions may be detected one after the other by means of the radar sensor. In this case, for example, the main lobe of the transmitting antenna and / or the receiving antenna can be electronically pivoted in the azimuth direction in order to be able to detect a relatively wide detection range with a relatively narrow main lobe. In this embodiment, in each case one transmission signal per sub-area or per "beam" is emitted by the radar sensor in a single measurement cycle, with each transmission signal comprising a multiplicity of chirp signals. To determine the lateral velocity of the target object, preferably only target echoes from a predetermined subset of the subregions may be used. For example, the middle three or the middle five sub-areas from a total of seven areas can be taken into account.

Alternativ können auch Zielechos aus allen Teilbereichen berücksichtigt werden.Alternatively, target echoes from all subareas can also be taken into account.

Das Verfahren kann auch auf einen Radarsensor vorteilhaft angewendet werden, bei welchem keine schwenkbare Antennenkeule vorgesehen ist und welcher somit lediglich ein einziges „Beam” aufweist.The method can also be advantageously applied to a radar sensor in which no pivotable antenna lobe is provided and which thus has only a single "beam".

Die laterale Geschwindigkeit des Zielobjekts wird in Abhängigkeit von den zumindest zwei Werten der radialen Geschwindigkeit und den zumindest zwei Werten des Zielwinkels vorzugsweise gemäß der folgenden Formel bestimmt:

Figure DE102012024998A1_0003
wobei Vlong die longitudinale Geschwindigkeit des Zielobjekts, Vlat die zu bestimmende laterale Geschwindigkeit, Ainv die Pseudoinverse einer Winkelmatrix A umfassend die zumindest zwei Werte des Zielwinkels und V →R einen Radialgeschwindigkeitsvektor umfassend die zumindest zwei Werte der radialen Geschwindigkeit bezeichnen. Die Matrix A ist also eine Matrix, die sich aus den verschiedenen Winkeln der Zielechos ergibt, wobei die Matrix Ainv die pseudoinverse Matrix der A darstellt. Durch die genannte mathematische Operation lässt sich die laterale Geschwindigkeit des Zielobjekts, insbesondere im Nahbereich, sehr präzise und schnell berechnen. Die pseudoinverse Matrix hat außerdem den Vorteil, dass die Varianz der Schätzung der lateralen Geschwindigkeitskomponente minimiert werden kann. Durch die Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit mit Hilfe der pseudoinversen Matrix wird das sogenannte Verfahren der minimalen mittleren quadratischen Abweichung (Minimum Mean Square Error) verwendet.The lateral velocity of the target object is determined as a function of the at least two values of the radial velocity and the at least two values of the target angle, preferably according to the following formula:
Figure DE102012024998A1_0003
where V long is the longitudinal velocity of the target object, V lat is the lateral velocity to be determined, A inv is the pseudoinverse of an angle matrix A comprising the at least two values of the target angle and V → R a radial velocity vector comprising the at least two values of the radial velocity. The matrix A is therefore a matrix which results from the different angles of the target echoes, where the matrix A inv represents the pseudoinverse matrix of A. By the mentioned mathematical operation, the lateral velocity of the target object can be calculated very precisely and quickly, in particular in the near field. The pseudo-inverse matrix also has the advantage of minimizing the variance of the lateral velocity component estimate can. By determining the lateral velocity with the help of the pseudoinverse matrix, the so-called minimum mean square error method is used.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrerassistenzsystem mit einem Radarsensor zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Die mit Bezug auf das Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem und das Kraftfahrzeug.The invention also relates to a driver assistance system having a radar sensor for carrying out a method according to the invention. An inventive motor vehicle, in particular a passenger car, comprises a driver assistance system according to the invention. The preferred embodiments presented with reference to the method and their advantages also apply correspondingly to the driver assistance system according to the invention and the motor vehicle.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. All the features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be described with reference to a preferred embodiment and with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und 1 a schematic representation of a motor vehicle with a driver assistance system according to an embodiment of the invention; and

2 in schematischer Darstellung das Kraftfahrzeug, wobei ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform näher erläutert wird. 2 a schematic representation of the motor vehicle, wherein a method is explained in more detail according to an embodiment.

Ein in 1 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 ist beispielsweise ein Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Fahrerassistenzeinrichtung bzw. ein Fahrerassistenzsystem 2, welches den Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs 1 unterstützt. Das Fahrerassistenzsystem 2 ist beispielsweise ein Totwinkelerkennungssystem (Blind Spot Warning) und/oder ein Spurwechselassistent (Lane Change Assist) und/oder ein Kollisionsvermeidungssystem für seitliche Kollisionen (Lateral Collision Avoidance System).An in 1 illustrated motor vehicle 1 is for example a passenger car. The car 1 comprises a driver assistance device or a driver assistance system 2 , which the driver while driving the motor vehicle 1 supported. The driver assistance system 2 is for example a blind spot warning system and / or a lane change assistant and / or a collision avoidance system for lateral collisions (lateral collision avoidance system).

Zum Fahrerassistenzsystem 2 gehören zwei Radarsensoren 5, 6, welche hinter einem hinteren Stoßfänger 4 des Kraftfahrzeugs 1 verdeckt angeordnet sind. Der erste Radarsensor 5 ist in einem linken hinteren Eckbereich angeordnet, während der zweite Radarsensor 6 in einem rechten hinteren Eckbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist. Beide Radarsensoren 5, 6 befinden sich hinter dem Stoßfänger 4 und sind somit von außerhalb des Fahrzeugs 1 nicht sichtbar.To the driver assistance system 2 include two radar sensors 5 . 6 behind a rear bumper 4 of the motor vehicle 1 are arranged concealed. The first radar sensor 5 is located in a left rear corner area while the second radar sensor 6 in a right rear corner region of the motor vehicle 1 is arranged. Both radar sensors 5 . 6 are behind the bumper 4 and are thus from outside the vehicle 1 not visible.

Das Fahrerassistenzsystem 2 kann auch zusätzliche Radarsensoren 13, 14 aufweisen, die in den vorderen Eckbereichen des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sind.The driver assistance system 2 can also use additional radar sensors 13 . 14 have, in the front corner regions of the motor vehicle 1 are arranged.

Die Radarsensoren 5, 6, 13, 14 sind im Ausführungsbeispiel Frequenzmodulations-Dauerstrich-Radarsensoren (FMCW). Die Radarsensoren 5, 6, 13, 14 besitzen jeweils einen azimutalen Erfassungsbereich 4), welcher in 1 durch zwei Linien 7a, 7b (für den linken hinteren Radarsensor 5) bzw. 8a, 8b (für den rechten hinteren Radarsensor 6) begrenzt ist. Der azimutale Erfassungswinkel ϕ beträgt beispielsweise 150°. Durch diesen Winkel ϕ ist jeweils ein Sichtfeld bzw. Erfassungsbereich 9 bzw. 10 des jeweiligen Radarsensors 5, 6 in Azimutrichtung und somit in horizontaler Richtung definiert. Entsprechende Erfassungsbereiche weisen auch die Radarsensoren 13, 14 auf. Die Sichtfelder 9, 10 können sich auch gegenseitig überlappen, so dass ein Überlappungsbereich 11 gegeben ist.The radar sensors 5 . 6 . 13 . 14 are in the embodiment frequency modulation continuous wave radar sensors (FMCW). The radar sensors 5 . 6 . 13 . 14 each have an azimuthal detection range 4 ), which in 1 through two lines 7a . 7b (for the left rear radar sensor 5 ) respectively. 8a . 8b (for the right rear radar sensor 6 ) is limited. The azimuthal detection angle φ is for example 150 °. By this angle φ is in each case a field of view or detection area 9 respectively. 10 of the respective radar sensor 5 . 6 defined in the azimuth direction and thus in the horizontal direction. Corresponding detection areas also have the radar sensors 13 . 14 on. The fields of view 9 . 10 can also overlap each other, leaving an overlap area 11 given is.

Jeder Radarsensor 5, 6, 13, 14 beinhaltet eine integrierte Recheneinrichtung beispielsweise in Form eines digitalen Signalprozessors, welcher den Radarsensor 5, 6, 13, 14 ansteuert und außerdem die Empfangssignale verarbeitet und auswertet. Alternativ oder ergänzend kann aber auch eine für alle Sensoren 5, 6, 13, 14 gemeinsame und externe Recheneinrichtung vorgesehen sein, welche dann die Empfangssignale der Sensoren 5, 6, 13, 14 verarbeiten kann.Every radar sensor 5 . 6 . 13 . 14 includes an integrated computing device, for example in the form of a digital signal processor, which the radar sensor 5 . 6 . 13 . 14 controls and also processes the received signals and evaluates. Alternatively or in addition, but also one for all sensors 5 . 6 . 13 . 14 be provided common and external computing device, which then the received signals of the sensors 5 . 6 . 13 . 14 can handle.

In ihren jeweiligen Sichtfeldern 9, 10 können die Radarsensoren 5, 6 fahrzeugexterne Zielobjekte 12a (links) und 12b (rechts) detektieren. Insbesondere können die Radarsensoren 5, 6 die Entfernung der Zielobjekte 12a bzw. 12b von dem jeweiligen Radarsensor 5, 6, sowie jeweils den Zielwinkel und die Relativgeschwindigkeit der Zielobjekte 12a bzw. 12b bezüglich des Kraftfahrzeugs 1 bestimmen – dies sind Messgrößen der Radarsensoren 5, 6.In their respective fields of view 9 . 10 can the radar sensors 5 . 6 vehicle-external target objects 12a (left) and 12b (right) detect. In particular, the radar sensors can 5 . 6 the removal of the target objects 12a respectively. 12b from the respective radar sensor 5 . 6 , as well as the target angle and the relative speed of the target objects 12a respectively. 12b with respect to the motor vehicle 1 determine - these are measured variables of the radar sensors 5 . 6 ,

Bezugnehmend weiterhin auf 1 kann der Radarsensor 5 – und analog auch die Sensoren 6, 13, 14 – verschiedene Teilbereiche A, B, C, D, E, F, G des azimutalen Sichtfeldes 9 nacheinander bestrahlen. Diese Teilbereiche A bis G stellen Winkelbereiche dar, wobei zur Erfassung der Teilbereiche A bis G nacheinander beispielsweise eine Sendekeule der Sendeantenne des Radarsensors 5 elektronisch in Azimutrichtung verschwenkt wird, nämlich nach dem Phase-Array-Prinzip. Die unterschiedlichen Ausrichtungen der Sendekeule sind in 1 für die unterschiedlichen Teilbereiche A bis G schematisch angedeutet. Die Empfangsantennen des Radarsensors 5 können in Azimutrichtung insgesamt eine breite Empfangscharakteristik aufweisen, mit welcher das gesamte azimutale Sichtfeld 9 abgedeckt wird. Andere Ausgestaltungen können alternativ schmale Empfangswinkelbereiche in Verbindung mit breiten Sendekeulen realisieren.Referring still to 1 can the radar sensor 5 - and analogously, the sensors 6 . 13 . 14 - Different sections A, B, C, D, E, F, G of the azimuthal field of view 9 irradiate one after the other. These subareas A to G represent angular ranges, wherein for detecting the subregions A to G successively, for example, a transmitting lobe of the transmitting antenna of the radar sensor 5 is pivoted electronically in the azimuth direction, namely according to the phase array principle. The different orientations of the transmission lobe are in 1 for the different sections A to G schematically indicated. The receiving antennas of the radar sensor 5 can have a broad receiving characteristic in the azimuth direction overall, with which the entire azimuthal field of view 9 is covered. Other embodiments may alternatively realize narrow receive angle ranges in conjunction with broad transmit lobes.

In 1 sind der Übersicht halber lediglich die Teilbereiche A bis G des Sichtfeldes 9 des ersten Radarsensors 5 dargestellt. Entsprechend ist hier jedoch auch das horizontale Sichtfeld 10 des zweiten Radarsensors 6 in mehrere Teilbereiche unterteilt. Wenngleich sich die weitere Beschreibung auf die Funktionsweise des ersten Sensors 5 bezieht, entspricht die Funktionsweise der Sensoren 6, 13, 14 der des ersten Sensors 5.In 1 For clarity, only the partial areas A to G of the field of view 9 of the first radar sensor 5 shown. Corresponding here, however, is the horizontal field of view 10 of the second radar sensor 6 divided into several subareas. Although the further description on the operation of the first sensor 5 refers, corresponds to the operation of the sensors 6 . 13 . 14 that of the first sensor 5 ,

Die Anzahl der Teilbereiche A bis G ist in 1 lediglich beispielhaft dargestellt und kann je nach Ausführungsform unterschiedlich sein. Im Ausführungsbeispiel sind insgesamt sieben Teilbereiche A bis G vorgesehen, welche einer nach dem anderen durch den Radarsensor 5 beleuchtet werden. Es können aber auch vier solche „Beams” vorgesehen sein oder es kann auch lediglich ein einziges „Beam” vorgesehen sein.The number of subareas A to G is in 1 merely exemplified and may vary depending on the embodiment. In the exemplary embodiment, a total of seven partial areas A to G are provided, which are arranged one after the other by the radar sensor 5 be illuminated. But it can also be provided four such "beams" or it may also be provided only a single "beam".

Die Funktionsweise des Radarsensors 5 ist wie folgt: In einem einzelnen Messzyklus des Radarsensors 5 wird die Hauptkeule der Sendeantenne einmal vom Teilbereich A bis hin zum Teilbereich G schrittweise verschwenkt, so dass die Teilbereiche A bis G einer nach dem anderen beleuchtet werden. Für jeden Teilbereich A bis G wird dabei jeweils eine zeitliche Sequenz von frequenzmodulierten Chirpsignalen (chirps) ausgesendet. Zunächst wird eine solche Sequenz von Chirpsignalen für den Teilbereich A ausgesendet. Nach einer vorgegebenen Sendepause wird dann eine Sequenz von Chirpsignalen in den Teilbereich B ausgesendet. Nach einer weiteren vorgegebenen Sendepause wird dann der Teilbereich C bestrahlt usw.The operation of the radar sensor 5 is as follows: In a single measurement cycle of the radar sensor 5 the main lobe of the transmitting antenna is once pivoted gradually from the portion A to the portion G, so that the portions A to G are illuminated one after the other. In each case, a temporal sequence of frequency-modulated chirp signals (chirps) is emitted for each subarea A to G. First, such a sequence of chirp signals is sent out for the subarea A. After a given transmission pause, a sequence of chirp signals is then sent out into the subarea B. After another predetermined transmission break then the sub-area C is irradiated, etc.

Das Fahrerassistenzsystem 2 überwacht einen in 2 schematisch dargestellten Nahbereich 15 in Fahrzeugquerrichtung y seitlich neben dem Kraftfahrzeug 1. Ein solcher Nahbereich 15 kann auch auf der rechten Fahrzeugseite vorgesehen sein, wobei in 2 der Übersicht halber lediglicht der Nahbereich 15 auf der linken Seite dargestellt ist. Der Nahbereich 15 hat eine Breite 16 von beispielsweise 3 m ausgehend von der Seitenflanke des Kraftfahrzeugs 1. In Fahrzeuglängsrichtung x erstreckt sich der rechteckförmige Nahbereich 15 bis zu einer Entfernung von 3 m vor dem Kraftfahrzeug 1 sowie bis zu einer Entfernung von 3 m hinter dem Kraftfahrzeug 1.The driver assistance system 2 monitors one in 2 schematically shown short-range 15 in the vehicle transverse direction y laterally next to the motor vehicle 1 , Such a close range 15 can also be provided on the right side of the vehicle, with in 2 for the sake of clarity, the close range is simply unavoidable 15 is shown on the left side. The close range 15 has a width 16 for example, 3 m starting from the side edge of the motor vehicle 1 , In the vehicle longitudinal direction x, the rectangular short range extends 15 up to a distance of 3 m in front of the motor vehicle 1 and up to a distance of 3 m behind the motor vehicle 1 ,

Befindet sich im Nahbereich 15, welcher auch den Totwinkelbereich des Kraftfahrzeugs 1 umfasst, ein Zielobjekt 12, etwa ein anderes Fahrzeug, wird die laterale Geschwindigkeit Vlat des Zielobjekts 12 bestimmt. Ergänzend kann auch die longitudinale Geschwindigkeit Vlong in Fahrzeuglängsrichtung x bestimmt werden. Die laterale Geschwindigkeit Vlat wird relativ zum Kraftfahrzeug 1 in Querrichtung y ermittelt. Das Zielobjekt 12 bewegt sich beispielsweise gemäß dem Geschwindigkeitsvektor V →.Is located in the vicinity 15 , which also the blind spot area of the motor vehicle 1 includes, a target object 12 , such as another vehicle, becomes the lateral velocity V lat of the target object 12 certainly. In addition, the longitudinal velocity V long in the vehicle longitudinal direction x can also be determined. The lateral velocity V lat becomes relative to the motor vehicle 1 determined in the transverse direction y. The target object 12 For example, it moves in accordance with the velocity vector V →.

Mit dem Radarsensor 5 und gegebenenfalls auch dem Radarsensor 13 wird die Radialgeschwindigkeit vR sowie der genannte Zielwinkel φ und die Entfernung R gemessen. Der Zielwinkel φ ist beispielsweise der Winkel zwischen einer den Radarsensor 5 mit dem Zielobjekt 12 verbindenden gedachten Verbindungslinie 17 und einer Referenzlinie 18. Beispielsweise verläuft die Referenzlinie 18 senkrecht zu einer vorderen Fläche des Radarsensors 5, nämlich senkrecht zum Radom. Optional kann als Referenzlinie 18 auch die Fahrzeuglängsachse x oder die Querachse y gewählt werden.With the radar sensor 5 and optionally also the radar sensor 13 is the radial velocity V R and said target angle φ and the distance R measured. The target angle φ is, for example, the angle between a radar sensor 5 with the target object 12 connecting imaginary connecting line 17 and a reference line 18 , For example, the reference line runs 18 perpendicular to a front surface of the radar sensor 5 , namely perpendicular to the radome. Optionally, as a reference line 18 also the vehicle longitudinal axis x or the transverse axis y are selected.

In jedem Messzyklus verursacht das Zielobjekt 12 in dem Empfangssignal mehrere Zielechos, weil das ausgesendete Radarsignal an unterschiedlichen Reflexionspunkten des Zielobjekts 12 reflektiert wird. Pro Messzyklus stehen somit mehrere Zielechos und somit mehrere Werte des Zielwinkels φ sowie mehrere Werte der Radialgeschwindigkeit vR zur Verfügung. Diese Werte können gegebenenfalls auch über mehrere Messzyklen hinweg gesammelt werden.In each measurement cycle causes the target object 12 in the received signal multiple target echoes, because the emitted radar signal at different reflection points of the target object 12 is reflected. Thus, several target echoes and thus several values of the target angle φ as well as several values of the radial velocity v R are available per measuring cycle. If necessary, these values can also be collected over several measuring cycles.

Es können dabei entweder Zielechos aus allen Teilbereichen A bis G oder aber aus einer vorgegebenen Untermenge der Teilbereiche A bis G berücksichtigt werden. Beispielsweise werden zur Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit Vlat lediglich die mittleren fünf Teilbereiche B bis F berücksichtigt.Either destination echoes from all subareas A to G or from a predefined subset of subareas A to G can be taken into account. For example, to determine the lateral velocity V lat, only the middle five partial regions B to F are taken into account.

Zur Bestimmung der aktuellen lateralen Geschwindigkeit Vlat des Zielobjekts 12 stehen somit N Wertepaare jeweils aus einem Wert der Radialgeschwindigkeit vR und einem Wert des Zielwinkels φ zur Verfügung. Allgemein gilt:

Figure DE102012024998A1_0004
To determine the current lateral velocity V lat of the target object 12 Thus, N value pairs are each available from a value of the radial velocity v R and a value of the target angle φ. In general:
Figure DE102012024998A1_0004

Sind N Wertepaare vorhanden, ergibt sich ein Gleichungssystem mit N Gleichungen in Matrixschreibweise:

Figure DE102012024998A1_0005
wobei V →R einen Radialgeschwindigkeitsvektor mit mehreren Werten der Radialgeschwindigkeit vR und A eine Winkelmatrix mit Winkelwerten bezeichnen. Die Matrix A ist eine Matrix, die sich aus den verschiedenen Werten des Zielwinkels φ der entsprechenden Zielechos ergibt und folgendermaßen aufgestellt ist:
Figure DE102012024998A1_0006
If there are N value pairs, a system of equations with N equations in matrix notation results:
Figure DE102012024998A1_0005
in which V → R a radial velocity vector having a plurality of values of the radial velocity v R and A denotes an angle matrix with angle values. The matrix A is a matrix which results from the different values of the target angle φ of the corresponding target echoes and is arranged as follows:
Figure DE102012024998A1_0006

Die laterale Geschwindigkeit Vlat sowie die longitudinale Geschwindigkeit Vlong können gemäß dem folgenden Gleichungssystem bestimmt werden:

Figure DE102012024998A1_0007
The lateral velocity V lat and the longitudinal velocity V long can be determined according to the following equation system:
Figure DE102012024998A1_0007

Die Matrix A stellt die pseudoinverse Matrix dar, die gemäß der folgenden Gleichung bestimmt wird: Ainv = (AT·A)–l·AT The matrix A represents the pseudoinverse matrix determined according to the following equation: A inv = (A T * A) -l * A T

Durch diese mathematischen Operationen lässt sich die laterale Geschwindigkeit Vlat sowie die longitudinale Geschwindigkeit Vlong des Zielobjekts 12 relativ zum Kraftfahrzeug 1 sehr genau und schnell berechnen. Dieses Verfahren wird vorzugsweise angewendet, um die laterale und longitudinale Geschwindigkeitskomponenten Vlat und Vlong des Zielobjekts 12 in dem genannten Nahbereich 15 neben dem Kraftfahrzeug 1 zu schätzen. Optional kann dieses Verfahren jedoch auch für den Fernbereich angewendet werden, wobei dann eine Zuordnung von Zielechos zu einem bestimmten Zielobjekt 12 vorzunehmen ist.These mathematical operations allow the lateral velocity V lat and the longitudinal velocity V long of the target object to be determined 12 relative to the motor vehicle 1 calculate very accurately and quickly. This method is preferably applied to the lateral and longitudinal velocity components V lat and V long of the target object 12 in the mentioned vicinity 15 next to the motor vehicle 1 appreciate. Optionally, however, this method can also be used for the far-end, in which case an assignment of target echoes to a specific target object 12 is to be made.

Die unterschiedlichen Werte der Radialgeschwindigkeit vR und des Zielwinkels φ stammen aus einem einzelnen Messzyklus oder aber aus mehreren Messzyklen des Radarsensors 5. Gegebenenfalls können zur Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit Vlat auch Messungen eines der anderen Sensoren 6, 13, 14 verwendet werden. Insbesondere kommen im Ausführungsbeispiel gemäß 2 die Messungen des vorderen Radarsensors 13 in Betracht, weil sich die Erfassungsbereiche der Radarsensoren 5 und 13 seitlich überlappen können.The different values of the radial velocity v R and the target angle φ come from a single measurement cycle or from several measurement cycles of the radar sensor 5 , Optionally, measurements of one of the other sensors can also be used to determine the lateral velocity V lat 6 . 13 . 14 be used. In particular, according to the embodiment 2 the measurements of the front radar sensor 13 in consideration, because the detection ranges of the radar sensors 5 and 13 can overlap laterally.

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  • US 2011/0163909 [0005] US 2011/0163909 [0005]

Claims (11)

Verfahren zum Bestimmen einer lateralen Geschwindigkeit (Vlat) eines Zielobjekts (12) relativ zu einem Kraftfahrzeug (1) mittels eines Fahrerassistenzsystems (2) des Kraftfahrzeugs (1), bei welchem mittels zumindest eines Radarsensors (5, 6, 13, 14) des Fahrerassistenzsystems (2) in aufeinanderfolgenden Messzyklen jeweils ein Sendesignal in einen Erfassungsbereich (9, 10) des Radarsensors (5, 6, 13, 14) ausgesendet wird und ein von dem Zielobjekt (12) reflektiertes Signal als Empfangssignal durch den Radarsensor (5, 6, 13, 14) empfangen wird, wobei anhand des Empfangssignals zumindest ein Zielecho des Zielobjekts (12) detektiert wird und zu dem Zielecho eine radiale Geschwindigkeit (vR) und ein Zielwinkel (φ) relativ zum Kraftfahrzeug (1) mittels des Radarsensors (5, 6, 13, 14) bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Zielobjekt (12) zumindest zwei Zielechos detektiert werden und zu den zumindest zwei Zielechos jeweils ein Wert der radialen Geschwindigkeit (vR) und ein Wert des Zielwinkels (φ) bestimmt werden, und dass die laterale Geschwindigkeit (Vlat) des Zielobjekts (12) in Abhängigkeit von den zumindest zwei Werten der radialen Geschwindigkeit (vR) und den zumindest zwei Werten des Zielwinkels (φ) bestimmt wird.Method for determining a lateral velocity (V lat ) of a target object ( 12 ) relative to a motor vehicle ( 1 ) by means of a driver assistance system ( 2 ) of the motor vehicle ( 1 ), in which by means of at least one radar sensor ( 5 . 6 . 13 . 14 ) of the driver assistance system ( 2 ) in successive measuring cycles in each case a transmission signal in a detection area ( 9 . 10 ) of the radar sensor ( 5 . 6 . 13 . 14 ) and one of the target object ( 12 ) reflected signal as received signal by the radar sensor ( 5 . 6 . 13 . 14 ), wherein based on the received signal at least one target echo of the target object ( 12 ) and to the target echo a radial velocity (v R ) and a target angle (φ) relative to the motor vehicle ( 1 ) by means of the radar sensor ( 5 . 6 . 13 . 14 ), characterized in that to the target object ( 12 ) at least two target echoes are detected and for the at least two target echoes each a value of the radial velocity (v R ) and a value of the target angle (φ) are determined, and that the lateral velocity (V lat ) of the target object ( 12 ) is determined as a function of the at least two values of the radial velocity (v R ) and the at least two values of the target angle (φ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Zielechos, zu denen jeweils ein Wert der radialen Geschwindigkeit (vR) und ein Wert des Zielwinkels (φ) bestimmt werden, in unterschiedlichen Messzyklen des Radarsensors (5, 6, 13, 14) detektiert werden.A method according to claim 1, characterized in that at least two target echoes, to each of which a value of the radial velocity (v R ) and a value of the target angle (φ) are determined in different measuring cycles of the radar sensor ( 5 . 6 . 13 . 14 ) are detected. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Zielechos, zu denen jeweils ein Wert der radialen Geschwindigkeit (vR) und ein Wert des Zielwinkels (φ) bestimmt werden, in einem einzelnen Messzyklus des Radarsensors (5, 6, 13, 14) detektiert werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that at least two target echoes, to each of which a value of the radial velocity (v R ) and a value of the target angle (φ) are determined, in a single measurement cycle of the radar sensor ( 5 . 6 . 13 . 14 ) are detected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Zielechos, zu denen jeweils ein Wert der radialen Geschwindigkeit (vR) und ein Wert des Zielwinkels (φ) bestimmt werden, durch zumindest zwei verschiedene Radarsensoren (5, 6, 13, 14) detektiert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least two target echoes, to each of which a value of the radial velocity (v R ) and a value of the target angle (φ) are determined by at least two different radar sensors ( 5 . 6 . 13 . 14 ) are detected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem in Bezug auf das Kraftfahrzeug (1) vorbestimmten Nahbereich (15), insbesondere ausschließlich in dem vorbestimmten Nahbereich (15), die laterale Geschwindigkeit (Vlat) des Zielobjekts (12) in Abhängigkeit von den zumindest zwei Werten der radialen Geschwindigkeit (vR) und den zumindest zwei Werten des Zielwinkels (φ) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in relation to the motor vehicle ( 1 ) predetermined close range ( 15 ), in particular only in the predetermined near range ( 15 ), the lateral velocity (V lat ) of the target object ( 12 ) is determined as a function of the at least two values of the radial velocity (v R ) and the at least two values of the target angle (φ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Nahbereich (15) ein Bereich seitlich neben dem Kraftfahrzeug (1) vorgegeben wird.A method according to claim 5, characterized in that as close range ( 15 ) an area laterally next to the motor vehicle ( 1 ) is given. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Nahbereichs (15) in Fahrzeugquerrichtung (y) in einem Wertebereich von 2 m bis 4 m liegt, insbesondere 3 m beträgt, und/oder der vorbestimmte Nahbereich (15) in Fahrzeuglängsrichtung (x) bis zu einem Entfernungswert von 2 m bis 4 m vor dem Kraftfahrzeug (1) und/oder bis zu einem Entfernungswert von 2 m bis 4 m hinter dem Kraftfahrzeug (1) reicht.Method according to claim 5 or 6, characterized in that the width of the near zone ( 15 ) in the vehicle transverse direction (y) is in a value range of 2 m to 4 m, in particular 3 m, and / or the predetermined short-range ( 15 ) in the vehicle longitudinal direction (x) up to a distance of 2 m to 4 m in front of the motor vehicle ( 1 ) and / or up to a distance of 2 m to 4 m behind the motor vehicle ( 1 ) enough. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsbereich (9, 10) des Radarsensors (5, 6, 13, 14) in Azimutrichtung in eine Vielzahl von Teilbereichen (A bis G) unterteilt ist und mittels des Radarsensors (5, 6, 13, 14) die Teilbereiche (A bis G) einer nach dem anderen erfasst werden, wobei zur Bestimmung der lateralen Geschwindigkeit (Vlat) des Zielobjekts (12) ausschließlich Zielechos aus einer vorgegebenen Untermenge der Teilbereiche (A bis G) verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the detection area ( 9 . 10 ) of the radar sensor ( 5 . 6 . 13 . 14 ) is divided in Azimutrichtung into a plurality of subregions (A to G) and by means of the radar sensor ( 5 . 6 . 13 . 14 ) the subregions (A to G) are detected one after the other, wherein for the determination of the lateral velocity (V lat ) of the target object ( 12 ) exclusively destination echoes from a given subset of the subareas (A to G) are used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die laterale Geschwindigkeit (Vlat) des Zielobjekts (12) in Abhängigkeit von den zumindest zwei Werten der radialen Geschwindigkeit (vR) und den zumindest zwei Werten des Zielwinkels (φ) gemäß der folgenden Formel bestimmt wird:
Figure DE102012024998A1_0008
wobei Vlong eine longitudinale Geschwindigkeit des Zielobjekts (12), Vlat die zu bestimmende laterale Geschwindigkeit, Ainv die Pseudoinverse einer Winkelmatrix (A) umfassend die zumindest zwei Werte des Zielwinkels (φ) und V →R einen Radialgeschwindigkeitsvektor umfassend die zumindest zwei Werte der radialen Geschwindigkeit (vR) bezeichnen.
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the lateral velocity (V lat ) of the target object ( 12 ) is determined as a function of the at least two values of the radial velocity (v R ) and the at least two values of the target angle (φ) according to the following formula:
Figure DE102012024998A1_0008
where V long is a longitudinal velocity of the target object ( 12 ), V lat the lateral velocity to be determined, A inv the pseudoinverse of an angle matrix (A) comprising the at least two values of the target angle (φ) and V → R a radial velocity vector comprising the at least two values of the radial velocity (v R ).
Fahrerassistenzsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Radarsensor (5, 6, 13, 14) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Driver assistance system ( 2 ) for a motor vehicle ( 1 ), with a radar sensor ( 5 . 6 . 13 . 14 ) for carrying out a method according to one of the preceding claims. Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 10.Motor vehicle ( 1 ) with a driver assistance system ( 2 ) according to claim 10.
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