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
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Abstract
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
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: 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: 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: 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
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:
Ein in
Zum Fahrerassistenzsystem
Das Fahrerassistenzsystem
Die Radarsensoren
Jeder Radarsensor
In ihren jeweiligen Sichtfeldern
Bezugnehmend weiterhin auf
In
Die Anzahl der Teilbereiche A bis G ist in
Die Funktionsweise des Radarsensors
Das Fahrerassistenzsystem
Befindet sich im Nahbereich
Mit dem Radarsensor
In jedem Messzyklus verursacht das Zielobjekt
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
Sind N Wertepaare vorhanden, ergibt sich ein Gleichungssystem mit N Gleichungen in Matrixschreibweise: wobei
Die laterale Geschwindigkeit Vlat sowie die longitudinale Geschwindigkeit Vlong können gemäß dem folgenden Gleichungssystem bestimmt werden: The lateral velocity V lat and the longitudinal velocity V long can be determined according to the following equation system:
Die Matrix A stellt die pseudoinverse Matrix dar, die gemäß der folgenden Gleichung bestimmt wird:
Durch diese mathematischen Operationen lässt sich die laterale Geschwindigkeit Vlat sowie die longitudinale Geschwindigkeit Vlong des Zielobjekts
Die unterschiedlichen Werte der Radialgeschwindigkeit vR und des Zielwinkels φ stammen aus einem einzelnen Messzyklus oder aber aus mehreren Messzyklen des Radarsensors
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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