DE102004017268A1 - Vehicle object position determination procedure uses signals from radar modules with different beamwidths including monopulse and triangulation - Google Patents

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Abstract

A vehicle object (O) position determination procedure uses signals from radar modules (m1-3) with different beamwidths including monopulse as a basis for triangulation (dm11, dm21) or estimation by other modules using estimation on a computerised grid map if no reflection is received by the monopulse module. Independent claims are included for radar modules using the system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Positionsbestimmung eines Objekts, insbesondere mittels Radar.The The invention relates to a method and an arrangement for position determination an object, in particular by means of radar.

Der Begriff Radar bedeutet „Radio Detection and Ranging" und wird nachfolgend als ein Verfahren verstanden, bei dem mittels Radiowellen (Radio) Objekte detektiert (Detection) und die Entfernungen (Ranging) zu ihnen ermittelt werden können.Of the Term radar means "radio Detection and Ranging "and is hereinafter understood as a method in which by means of radio waves (Radio) objects detected (Detection) and the distances (Ranging) too they can be determined.

Bisherige Radarsysteme sind nur bedingt in der Lage lateral aufzulösen. Sie können die Entfernung eines Objekts von einer Position bestimmen, nicht aber die Position des Objekts entlang eines durch die Ausstrahlung eines Signals charakterisierten Kreisbogens, dessen Radius durch die gemessene Entfernung bestimmt ist. Nachfolgend bezieht sich der Begriff „Kreisbogen„ stets auf diese Bedeutung. Bildgebende Verfahren wie z.B. das der Mikrowellenholographie [1] sind technisch nur aufwendig realisierbar.Previous Radar systems are only partially able to dissolve laterally. she can not determine the distance of an object from a position but the position of the object along one by the broadcast a signal characterized circular arc whose radius through the measured distance is determined. The following refers the term "circular arc" always to this meaning. Imaging methods such as e.g. that of microwave holography [1] are technically difficult to implement.

Triangulations-, Trilaterations-, oder Mehrstrahlverfahren bzw. scannende Systeme sind technisch einfach zu realisieren und in der Lage lateral aufzulösen. Triangulations- bzw. Trilaterationsverfahren bestimmen ein Ort in einer Ebene durch die Berechnung der Schnittpunkte zweier Geraden und/oder Kreise. Die Positionen der Kreiszentren werden als bekannt vorausgesetzt und entsprechen in der Regel den Positionen der für die Ausstrahlung von Signalen verantwortlichen Sendeeinheiten.triangulation, Trilateration, or multi-beam or scanning systems are technically easy to implement and able to dissolve laterally. triangulation or trilateration methods determine a location in a plane the calculation of the intersections of two lines and / or circles. The positions of the district centers are assumed to be known and usually correspond to the positions of the broadcasting signal units responsible for signals.

Beim Triangulationsverfahren sind die Messgrößen die Winkel zwischen der jeweiligen Verbindungslinie vom Kreiszentrum zu der zu bestimmenden Position und der Geraden zwischen den Kreiszentren.At the Triangulation methods are the measured variables the angles between the respective connecting line from the district center to be determined Position and the line between the district centers.

Zur Bestimmung der Position eines Objekts O in einem Triangulationsverfahren gemäß 1 werden die von Empfangseinheiten wie z.B. Radarmodule mn gemessenen Entfernungswerte

Figure 00020001
zum Objekt als Kreisbögen mnk um die Radarmodule mn mit dem Radius
Figure 00020002
dargestellt. Da ein einziger Kreisbogen mnk keine eindeutige laterale Position angeben kann (stattdessen nur die Entfernung
Figure 00020003
), ist eine zweite Signalquelle bzw. ein zweites Radarmodul m2 notwendig, welches einen zweiten Kreisbogen mnk erzeugt, sodass die zwei-dimensionale Position des Objekts O vom Schnittpunkt dieser mindestens zwei Kreisbögen mnk angegeben wird. Hier wird aus dem Radarmodul m2 ein Signal ausgesendet, das nach der Entfernung
Figure 00020004
gemäß des dort befindlichen Kreises m21, vom Objekt reflektiert wird. Ähnlich wird aus Radarmodul m1 ein Signal ausgestoßen, welches nach der Entfernung
Figure 00020005
gemäß des dort befindlichen Kreises m11 vom Objekt reflektiert wird. Somit kann mit den Entfernungen
Figure 00020006
und
Figure 00020007
sowie mit der bekannten Entfernung D zwischen den Radarmodulen m1 und m2 der Winkel α zum Objekt O berechnet und die Position des Objekts bestimmt werden.For determining the position of an object O in a triangulation method according to 1 become the distance values measured by receiving units such as radar modules m n
Figure 00020001
to the object as circular arcs m nk around the radar modules m n with the radius
Figure 00020002
shown. Because a single arc m nk can not indicate a unique lateral position (instead, only the distance
Figure 00020003
), a second signal source or a second radar module m 2 is necessary, which generates a second circular arc m nk , so that the two-dimensional position of the object O is indicated by the intersection of these at least two circular arcs m nk . Here, a signal is emitted from the radar module m 2 , after the removal
Figure 00020004
according to the circle m 21 located there, is reflected by the object. Similarly, a signal is emitted from radar module m 1 , which after the removal
Figure 00020005
is reflected from the object according to the there located circle m 11 . Thus, with the distances
Figure 00020006
and
Figure 00020007
and with the known distance D between the radar modules m 1 and m 2, the angle α to the object O is calculated and the position of the object is determined.

Dabei ergeben sich aber folgende Probleme:

  • – Ein Schnittpunkt ist umso schlechter auflösbar, je weiter das Objekt von der Sendeeinheit bzw. Apertur der Sendeeinheit entfernt ist. Für die laterale Genauigkeit der Trilateration kann der maximale Fehler für Entfernungen, die größer sind als der Abstand zwischen den Messpunkten, wie folgt angegeben werden:
    Figure 00020008
    Der Fehler ist also proportional zum Abstand.
  • – eine eindeutige Zuordnung des Schnittpunkts zum Objekt, sowie die Unterdrückung von Phantomechos (siehe dazu auch 4) kann nur mit großem Aufwand oder überhaupt nicht gewährleistet werden.
  • – Für die Berechnung des Schnittpunktes von zwei Kreisen werden mindestens zwei Messungen des Objekts von unterschiedlichen Radarmodulen benötigt.
However, the following problems arise:
  • - An intersection is the less resolvable, the farther the object is removed from the transmitting unit or aperture of the transmitting unit. For the lateral accuracy of the trilateration, the maximum error for distances greater than the distance between the measurement points can be given as follows:
    Figure 00020008
    The error is proportional to the distance.
  • - A clear assignment of the point of intersection to the object, as well as the suppression of phantom echoes (see also 4 ) can only be guaranteed with great effort or not at all.
  • - At least two measurements of the object from different radar modules are required to calculate the intersection of two circles.

Im Trilaterationsverfahren werden die Längen von den drei Seiten eines Dreiecks gemessen. Die Länge der einen Seite ist durch das Wissen der Koordinaten ihrer Endpunkte bekannt. Bei der Trilateration sind die Messgrößen die Entfernungen zu dem zu bestimmenden Ort, ausgehend von dem jeweiligen Kreiszentrum.in the Trilateration methods are the lengths of the three sides of a Triangle measured. The length one side is by knowing the coordinates of their endpoints known. In trilateration, the measures are the distances to that to be determined location, starting from the respective district center.

Radarsysteme, die auf der Basis von Trilaterationsverfahren arbeiten, weisen den Nachteil auf, dass sie einen stark eingeschränkten Messbereich besitzen. Sie werden deshalb vorwiegend in Anwendungen, die nur eine Nahbereichsmessung erfordern, eingesetzt, wie z.B. als Einparkhilfe für Vehikel. Die Festlegung des Messbereichs erfolgt in der Regel in Abhängigkeit der spezifischen Anwendung, der Einbauposition von Radarmodulen, der geforderten Messgenauigkeit und der Reflektivität des zu vermessenden Objekts.Radar systems based on trilateration methods have the disadvantage that they have a very limited measuring range. They are therefore mainly used in applications that require only a Nahbereichsmessung used, such as parking aid for vehicles. The determination of the The measuring range usually takes place depending on the specific application, the installation position of radar modules, the required measuring accuracy and the reflectivity of the object to be measured.

Im Multilaterationsverfahren wird die Position eines Objekts unter Verwendung der Laufzeitunterschiede von Empfangssignalen, die bei mehreren Sensoren eingehen, bestimmt.in the Multilateration is taking the position of an object below Use of the transit time differences of received signals, the several sensors, determined.

Eine andere Möglichkeit zur Bestimmung der lateralen Position eines Objekts ist die Verwendung von Mehrstrahlsystemen mit diskreten, also in ihren Ausmaßen eindeutig begrenzten, Strahlkeulen, wie sie z.B. für ACC „Automatic Cruise Control" Radare zur Überwachung des Fernbereiches eingesetzt werden. Bei einem Mehrstrahlsystem wird der Messbereich (eine Fläche oder ein Raum) durch mehrere Radarmodule mit Antennenkeulen unterschiedlicher Hauptstrahlrichtung (Sektoren) abgedeckt, die gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig messen. Die Winkelauflösung ergibt sich aus Breite der Antennenkeule in Hauptstrahlrichtung. Dabei wird ein Objekt nur von einer Antenne gesehen, in deren diskreten Strahlkeule es sich befindet. Dadurch wird lediglich eine grobe Auflösung des Winkels α (siehe 1) des Vektors, welcher zum Objekt O aus einer vordefinierten Position zeigt, möglich. Einfache Mehrstrahlsysteme können ihren Messbereich maximal in die Anzahl Segmente unterteilen, die der Anzahl der Strahlkeulen des Systems entsprechen. Durch spezielle Verfahren wie z.B. Phasen-Monopuls oder Sequential Lobing sind aber Winkelmessgenauigkeiten unterhalb der maximalen Strahlkeulenbreite möglich.Another possibility for determining the lateral position of an object is the use of multi-beam systems with discrete, so in their dimensions clearly limited, beam lobes, such as those used for ACC "Automatic Cruise Control" radars for monitoring the long range Measuring area (a surface or a room) covered by several radar modules with antenna lobes of different main beam direction (sectors) measuring simultaneously or almost simultaneously The angular resolution results from the width of the antenna lobe in the main beam direction discrete beam lobe it is located, thereby only a rough resolution of the angle α (see 1 ) of the vector pointing to the object O from a predefined position. Simple multi-beam systems can divide their measuring range into the maximum number of segments that correspond to the number of beam lobes of the system. However, special methods such as phase monopulse or sequential lobing allow angle measurement accuracies below the maximum beam lobe width.

Beim sogenannten Phasen-Monopuls Verfahren wird eine Antennenanordnung benutzt, bei der zwei Antennen um einen um einen Bruchteil der Wellenlänge des Trägersignals verschiedenen Signalweg aufweisen [2]. Dadurch kann die Winkelbestimmung aus dem Summen- und Differenzsignal der beiden Antennen auf der ZF-Ebene erfolgen.At the so-called phase monopulse method is an antenna arrangement used in which two antennas at one to a fraction of the wavelength of carrier signal have different signaling pathway [2]. This allows the angle determination from the sum and difference signal of the two antennas on the ZF level.

Amplituden Monopuls und Sequential Lobing Verfahren umfassen die Auswertung unkorrelierter, mit verschiedenen Antennen oder mit geschwenktem Strahl (Schwenken der Antennenhauptkeule durch Phased Array oder mechanisch) empfangener Radarsignale unter Berücksichtigung von Antennenrichtcharakteristiken [3]. Beim Amplituden-Monopuls Verfahren werden dabei die Radarsignale gleichzeitig aufgenommen. Beim Sequential Lobing Verfahren werden sequentiell aufgenommene Radarsignale unter Berücksichtigung des zeitlichen Versatzes entsprechend dem Amplituden Monopuls Verfahren ausgewertet.amplitudes Monopulse and sequential lobing procedures include evaluation uncorrelated, with different antennas or with pivoted Beam (panning the antenna main lobe by phased array or mechanically) received radar signals taking into account antenna directional characteristics [3]. The amplitude monopulse method becomes the radar signals recorded simultaneously. When Sequential Lobing procedure sequentially recorded radar signals taking into account the temporal Offset is evaluated according to the amplitude monopulse method.

Scannende Systeme sind den Mehrstrahlsystemen ähnlich, weisen aber die Einschränkung auf, dass die einzelnen Sektoren entweder durch Umschalten zwischen physikalisch fest eingebauten Antennen oder durch mechanisches oder elektronisches Schwenken der Antennenhauptstrahlrichtung abgetastet werden.scanning Systems are similar to multibeam systems, but have the limitation that the individual sectors either by switching between physically fixed antennas or by mechanical or electronic Panning the antenna main beam direction are scanned.

Die dem Stand der Technik entsprechenden Mehrstrahlsysteme wie z.B. ACC-Radare weisen aber folgende Nachteile auf:

  • – sie haben im Nahbereich ein sehr eingeschränktes Sichtfeld, da die Ausbreitung der Strahlkeulen mit einem Punkt an der Signalquelle beginnt und somit das Sichtfeld in der Nähe der Signalquelle sehr schmal ist;
  • – Verfahren zur Erhöhung der Winkelauflösung wie Amplituden-Monopuls und Sequential-Lobing haben einen auf den Bereich zwischen den Maxima der beiden Strahlkeulen, also die Strahlkeulen, die mindestens notwendig sind um Sequential Lobing oder Amplitudenmonopulseberechnungen durchzuführen, beschränkten Eindeutigkeitsbereich;
  • – die Verfahren Sequential-Lobing und Phasen-Monopuls erfordern technischen Aufwand in der Form spezieller, digitaler Nachverarbeitung, sowie im Falle des Phasen-Monopuls Verfahrens auch ein spezielles, technisch aufwendiges Radarmodul;
  • – für das Amplituden-Monopuls Verfahren werden mindestens zwei Messungen eines Objekts von unterschiedlichen Radarmodulen benötigt.
The multi-beam systems according to the prior art, such as ACC radars, however, have the following disadvantages:
  • - They have a very limited field of view at close range, since the propagation of the beam lobes begins with a point on the signal source and thus the field of view is very narrow in the vicinity of the signal source;
  • Methods for increasing the angular resolution, such as amplitude monopulse and sequential lobing, have a range of unambiguousness limited to the region between the maxima of the two beam lobes, that is, the beam lobes which are at least necessary for performing sequential lobing or amplitude monopulse calculations;
  • - The process sequential lobing and phase monopulse require technical effort in the form of special, digital post-processing, and in the case of the phase monopulse method, a special, technically complex radar module;
  • For the amplitude monopulse method, at least two measurements of an object from different radar modules are required.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem eine eindeutige Position eines oder mehrerer zu vermessenden Objekten mit hoher Genauigkeit ermöglicht wird, wobei die Position des Objekts insbesondere in einem Entfernungsbereich liegt, welcher für den Fahrzeug-, Flugzeug-, oder Schiffsverkehr relevant ist, vorzugsweise ein Bereich zwischen 1m bis 200m. Im Fahrzeugverkehr wird die Breite einer Straße als gegebener Faktor bei der Positionsbestimmung eines oder mehrerer Objekte vorausgesetzt.Consequently the object of the invention is to specify a method where a unique position of one or more to be measured Objects with high accuracy is possible, taking the position of the object lies in particular in a distance range, which for the Vehicle, aircraft or shipping traffic is relevant, preferably an area between 1m to 200m. In vehicle traffic, the width a street as a given factor in determining the position of one or more Objects required.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, das genannte Verfahren mit möglichst geringem technischem Aufwand zu realisieren.It Another object of the invention is to provide said method preferably to realize low technical complexity.

Die Lösung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.The solution arises from the features of the independent claims.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Lösung umfasst ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Objekts, bei dem

  • – mittels mehrerer Radarmodule Signale in die Richtung eines zu vermessenden Objekts gesendet werden,
  • – die Radarmodule Strahlkeulen unterschiedlicher Breite ausstrahlen,
  • – mittels mindestens eines ersten Radarmoduls die Position des Objekts mit einem Phasen- oder Amplituden Monopuls Verfahren geschätzt wird,
  • – zusammen mit der vom ersten Radarmodul ermittelten Schätzung weitere Radarmodule die Position des Objekts auf der Basis eines Triangulations- oder Trilaterationsprinzips ermitteln.
The solution comprises a method for determining the position of an object, in which
  • Sending signals in the direction of an object to be measured by means of several radar modules,
  • - the radar modules radiate beam lobes of different widths,
  • The position of the object is estimated by means of at least one first radar module with a phase or amplitude monopulse method,
  • Together with the estimate determined by the first radar module, further radar modules determine the position of the object on the basis of a triangulation or trilateration principle.

Das Verfahren wird dadurch erweitert, dass im Falle, dass ein erstes Radarmodul kein gültiges, reflektiertes Signal erhalten hat,

  • – die Richtung der Hauptstrahlkeule des ersten Radarmoduls ermittelt wird,
  • – der Winkel des Objekts relativ zu den weiteren Radarmodulen, welche gültige, reflektierte Signale erhalten haben, geschätzt wird,
  • – die Schätzung des Winkels des Objekts relativ zu den weiteren Radarmodulen derart verbessert wird, dass der ermittelte Winkel der Hauptstrahlkeule vom ersten Radarmodul derart von dem von den weiteren Radarmodulen ermittelten
Winkel abgezogen wird, dass die Schätzung über die Position des Objekts verfeinert wird.The method is extended by the fact that in the event that a first radar module has not received a valid, reflected signal,
  • The direction of the main beam lobe of the first radar module is determined,
  • The angle of the object is estimated relative to the other radar modules which have received valid, reflected signals,
  • The estimate of the angle of the object relative to the further radar modules is improved in such a way that the determined angle of the main beam lobe from the first radar module is determined from that determined by the further radar modules
Angle subtracted, that the estimate of the position of the object is refined.

Als reflektiertes Signal wird natürlich der reflektierte Anteil des ursprünglichen Sendesignals verstanden.When reflected signal becomes natural understood the reflected portion of the original transmission signal.

Bei mehreren Radarmodulen ist es vorteilhaft, wenn die Winkel der Hauptstrahlkeulen aller Radarmodule, welche kein gültiges, reflektiertes Signal erhalten haben, zur Verfeinerung der Schätzung über die Position des Objekts herangezogen werden.at several radar modules, it is advantageous if the angle of the main lobes all radar modules which are not valid, have received a reflected signal to refine the estimate of the Position of the object to be used.

Es ist besonders günstig, wenn die Strahlkeule des ersten Radarmoduls gegenüber den übrigen Strahlkeulen länger und schmäler ist, da in diesem Falle die Position eines entfernten Objekts leichter bestimmbar ist.It is particularly cheap if the beam lobe of the first radar module with respect to the other beam lobes longer and narrower is, in this case, the position of a distant object easier is determinable.

Zur Auswertung der von den Radarmodulen gelieferten Information werden vorzugsweise die geschätzten Positionen des Objekts in die Zellen einer rechnergestützten Gitterkarte gespeichert.to Evaluation of the information supplied by the radar modules preferably the estimated ones Positions the object in the cells of a computer-aided grid map saved.

Es ist günstig, wenn ein Polygon aus der in den Zellen eingetragenen wahrscheinlichen Positionen des Objekts aus der Sicht eines Radarmoduls gebildet wird. Dabei wird vorzugsweise eine Schnittmenge des Polygons mit der Gitterkarte gebildet wird. Die Zellen der Gitterkarte können einen Zeiger auf eine Tabelle erhalten, welche über die Daten des Objekts verfügt. Die Tabelle kann dabei über die Daten der Amplitude des vom Objekt reflektierten Signalanteils, der Entfernung zum Objekt, und Angaben über die für die Messungen verantwortlichen Radarmodule verfügt.It is cheap, if a polygon is likely from the ones entered in the cells Positions of the object formed from the perspective of a radar module becomes. In this case, preferably an intersection of the polygon with the grid map is formed. The cells of the grid map can have one Get pointer to a table that has the data of the object. The Table can be over the data of the amplitude of the signal component reflected by the object, the distance to the object, and details of those responsible for the measurements Radar module has.

Zur Bestimmung der Position eines Objekts mittels Radar wird eine Anordnung vorgeschlagen, die folgende Merkmale aufweist:

  • – mindestens ein erstes Radarmodul welches ein Mehrstrahlsystem umfasst, mit dem die Position eines Objekts anhand ei nes Phasen- oder Amplituden Monopulsverfahrens schätzungsweise ermittelbar ist,
  • – mindestens ein weiteres Radarmodul das in der Lage ist, die Laufzeit eines gesendeten und empfangenen Signals im Zuge eines Trilaterations- oder Triangulationsverfahrens zu ermitteln,
  • – eine Auswerteeinheit, mit der die genauere Position des Objekts durch eine Kombination der vom ersten Radarmodul ermittelten Position und der anhand eines Trilaterations- oder Triangulationsverfahrens von dem mindestens einen weiteren Radarmodul ermittelten Position ermittelbar ist.
To determine the position of an object by means of radar, an arrangement is proposed which has the following features:
  • At least a first radar module comprising a multi-beam system with which the position of an object can be estimated by means of a phase or amplitude monopulse method,
  • At least one further radar module capable of determining the transit time of a transmitted and received signal in the course of a trilateration or triangulation method,
  • An evaluation unit with which the more accurate position of the object can be determined by a combination of the position determined by the first radar module and the position determined using the trilateration or triangulation method by the at least one further radar module.

Das Mehrstrahlsystem sollte vorzugsweise mehrere Sende- und Empfangseinheiten aufweisen, wobei eingehalten werden sollte, dass alle Radarmodule mindestens eine Sende- und mindestens eine Empfangseinheit aufweisen.The Multi-beam system should preferably have multiple transmitting and receiving units , wherein it should be observed that all radar modules Have at least one transmitting and at least one receiving unit.

Es ist für eine vereinfachte Konstruktion günstig, wenn die Radarmodule Richtkoppler zur Trennung von Sende- und Empfangssignalen aufweisen.It is for a simplified construction favorable, if the radar modules directional coupler for the separation of transmit and receive signals exhibit.

Zur Auswertung der von den Radarmodulen empfangenen Signale bzw. Signalanteile wird bevorzugt, dass die Auswerteeinheit, je nach Bedarf einen Prozessor, Filter und/oder Verstärker aufweist.to Evaluation of the received signals from the radar modules or signal components It is preferred that the evaluation unit, as required, a processor, Filters and / or amplifiers having.

Durch das erfinderische Verfahren und durch die entsprechende Anordnung ergibt sich der Vorteil, dass der für eine genaue Entfernungsmessung nötige technische Aufwand gegenüber dem Stand der Technik erheblich reduziert wird. Außerdem ergibt sich der Vorteil, dass die Nachteile der einzelnen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ausgeglichen werden.By the inventive method and by the corresponding arrangement There is the advantage that the for a precise distance measurement necessary technical effort compared The prior art is significantly reduced. It also gives the advantage that the disadvantages of the individual from the state the technique known to be compensated.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigtThe Invention will be explained in more detail with reference to the following embodiments. there shows

2 eine Anordnung von Strahlkeulen, welche aus einer Kombination von Trilaterations- und Mehrstrahlsystemen ausgesendet werden, 2 an array of lobes emitted from a combination of trilateration and multibeam systems,

3 eine Darstellung eines Verfahrens (CPAE) zur Abschätzung der Position eines Objekts bei fehlenden Messinformationen, 3 a representation of a method (CPAE) for estimating the position of an object in the absence of measurement information,

4 eine Darstellung von mehrdeutigen Phantomechos, 4 a representation of ambiguous phantom echoes,

5 eine bevorzugte Anordnung von Strahlkeulen, 5 a preferred arrangement of beam lobes,

6 eine weitere, bevorzugte Anordnung von Strahlkeulen, 6 another, preferred arrangement of beam lobes,

7 eine für eine Datenfusion verwendete Datenmatrix. 7 a data matrix used for a data fusion.

2 zeigt eine Anordnung von Strahlkeulen welche aus 3 Signalquellen, m1, m2 und m3, aus unterschiedlichen Positionen ausstrahlen, und ein Verfahren, bei dem ein Trilaterationsverfahren mit einem Amplituden Monopulsverfahren kombiniert wird. In dieser Anordnung sind vorzugsweise zwei möglichst weit voneinander entfernte Radarmodule m1 und m2 mit bezüglich ihrer Richtcharakteristik an den Messbereich angepassten Antennen angeordnet. Für eine Trilateration müssen wenigstens 2 Radarmodule mit unterschiedlicher Position vorhanden sein, wobei die Laufzeit eines gesendeten und empfangenen Signals im Zuge des Trilaterations- oder Triangulationsverfahrens ermittelt werden kann. Durch die verhältnismäßig große Entfernung zwischen den Radarmodulen m1 und m2 ist eine genaue Winkelberechnung nach einem Trilaterationsverfahren möglich, wenn sich auch ein Monopuls Mehrstrahlsystem m3, bzw. eine Signalquelle m3 welche ein solches System verkörpert, zwischen den beiden äußeren Antennen befindet, die in Kombination mit den Radarmodulen m1 und m2 zur Berechnung der Trilateration herangezogen wird. Das Mehrstrahlsystem weist vorzugsweise mehrere Sende- und Empfangseinheiten auf, z.B. mehrere Antennen jeweils mit Richtkopplern. Für eine Monopulsauswertung sind nämlich mindestens 2 Antennen nötig, die einen gemeinsamen Ursprung m3 besitzen. Die Anordnung kann also insgesamt 5 oder mehr, vorzugsweise identische, Radarmodule aufweisen und es können Objekte in einer radialen Entfernung von 13 bis 40 Metern und in einer Breite von 3 bis 8 Metern erkannt werden. 2 FIG. 12 shows an arrangement of beam lobes radiating from 3 signal sources, m 1 , m 2 and m 3 , from different positions, and a method in which a trilateration method is combined with an amplitude monopulse method. In this arrangement, two radar modules m 1 and m 2, which are as far apart as possible, are preferably arranged with antennas which are adapted to the measuring range with respect to their directional characteristic. For a trilateration, at least two radar modules with different positions must be present, whereby the transit time of a transmitted and received signal can be determined in the course of the trilateration or triangulation method. Due to the relatively large distance between the radar modules m 1 and m 2 a precise angle calculation by a trilateration method is possible, even if a monopulse multi-beam system m 3 , or a signal source m 3 which embodies such a system is located between the two outer antennas, which is used in combination with the radar modules m 1 and m 2 for calculating the trilateration. The multi-beam system preferably has a plurality of transmitting and receiving units, for example a plurality of antennas each with directional couplers. For a Monopulsauswertung namely at least two antennas are necessary, which have a common origin m 3 . Thus, the arrangement may have a total of 5 or more, preferably identical, radar modules and objects can be detected at a radial distance of 13 to 40 meters and in a width of 3 to 8 meters.

Die spezielle Anordnung von unterschiedlichen Signalquellen gemäß 2 ermöglicht insbesondere die Kombination dreier Auswerteverfahren zur Bestimmung einer zwei-dimensionalen Position eines Objekts:
Das erste Auswerteverfahren ist die bereits genannte Trilateration, bei dem mindestens 3 Radarmodule zur Berechnung von Kreisschnittpunkten bzw. Radien der Kreise verwendet werden müssen.The special arrangement of different signal sources according to 2 allows in particular the combination of three evaluation methods for determining a two-dimensional position of an object:
The first evaluation method is the already mentioned trilateration, in which at least 3 radar modules have to be used to calculate circle intersections or radii of the circles.

Das zweite Auswerteverfahren umfasst die Amplituden Monopuls oder Sequential Lobing Verfahren, bei denen ausschließlich die gemessenen Amplituden von zurückreflektierten Signalen zur Winkelberechnung verwendet werden. Hier liegen Amplitude und Radius bzw. Entfernung als Messgrößen vor.The second evaluation method includes the amplitudes monopulse or sequential Lobing procedures, where only the measured amplitudes reflected back from Signals are used for angle calculation. Here are amplitude and radius or distance as measured quantities.

Das dritte Auswerteverfahren ist eine erfindungsgemäße Wahrscheinlichkeitsberechnung für die Position des zu vermessenden Objekts bzw. für den Winkel zum Objekt, und wird vorzugsweise eingesetzt, wenn durch mindestens ein Radarmodul keine gültige Messung erfolgen konnte. Das besondere dabei ist die Verwendung fehlender Informationen dem Radarmodul welcher keinen Messwert aufnehmen konnte. Für die Wahrscheinlichkeitsberechnung über die Position des zu vermessenden Objekts wird die Richtcharakteristik des Radarmoduls herangezogen, das keine Information über das Objekt liefern konnte. Dieses Auswerteverfahren kann erfindungsgemäß als CPAE (Conditional Probability Angle Estimation) bezeichnet und kann folgendermaßen beschrieben werden:
Aufgrund der Ausbreitung von Strahlkeulen über mehrere Wege von den unterschiedlichen Radarmodulen und aufgrund der Abhängigkeit des Radarrückstreuquerschnittes RCS (Radar Cross Section) des Objekts von der Position der Antenne eines Radarmoduls kommt es immer wieder vor, dass mindestens ein Radarmodul die Entfernung zu einem Objekt nicht bestimmen kann.The third evaluation method is a probability calculation according to the invention for the position of the object to be measured or for the angle to the object, and is preferably used when no valid measurement could be made by at least one radar module. The special here is the use of missing information the radar module which could not record a reading. For the probability calculation on the position of the object to be measured, the directional characteristic of the radar module is used, which could not provide information about the object. According to the invention, this evaluation method can be referred to as CPAE (Conditional Probability Angle Estimation) and can be described as follows:
Due to the propagation of beam lobes over several paths from the different radar modules and due to the dependence of the radar cross section RCS (Radar Cross Section) of the object on the position of the antenna of a radar module, it often happens that at least one radar module does not determine the distance to an object can.

Unter solchen Umständen ist eine Positionsbestimmung des Objekts weder mit dem Amplituden Monopuls-, Sequential Lobingnoch mit dem Trilaterationsverfahren möglich. Eine von einem Radarmodul ausgeführte Messung ohne Empfang eines reflektierten Signalanteils (fehlende Information) kann dennoch für die zwei-dimensionale Positionsbestimmung des Objekts herangezogen werden, wenn für den Winkel des Objekts relativ zu diesem Radarmodul die Richtung der Hauptstrahlkeule diese Radarmoduls angenommen wird, also vorzugsweise die Strahlkeule mit der höchsten Intensität, und diese Schätzung mit dem Winkel einer Strahlkeule aus einem Radarmodul mit gültiger, gemessenen Entfernung kombiniert wird, bzw. dass die Richtung der Hauptstrahlkeule als Winkel von den von den weiteren Radarmodulen ermittelten Winkel abgezogen wird. Aus der Halbwertsbreite, z.B. +/–5°, der Antenne des Radarmoduls mit der fehlenden Information kann die laterale Position des vom Objekt reflektierten Signals, bzw. des gemessenen Echos eingegrenzt werden und für mögliche Winkelwerte verwendet werden. Die möglichen Werteintervalle, d.h. die Radiale Position des Objekts +– Messfehler und die Laterale Position des Objekts +– entfernungsabhängiger Messfehler einer Messung werden üblicherweise als Varianz angegeben, die sich aus den bekannten Systemdaten wie z.B. Richtcharakteristik einer Antenne und Entfernungsmessgenauigkeit abschätzen lassen.Under such circumstances is a position determination of the object neither with the amplitude Monopulse, sequential lobing, but still with the trilateration method possible. One executed by a radar module Measurement without reception of a reflected signal component (missing Information) can still be used for the two-dimensional position determination of the object used if for the angle of the object relative to this radar module the direction the main beam lobe this radar module is accepted, so preferably the beam lobe with the highest Intensity, and this estimate with the angle of a beam lobe from a radar module with valid, measured distance is combined, or that the direction of the main lobe as an angle of the angles determined by the other radar modules is deducted. From the half width, e.g. +/- 5 °, the antenna of the radar module with the missing information, the lateral position of the Object reflected signal, or the measured echo limited be and for possible Angle values are used. The possible value intervals, i. the radial position of the object + - measurement error and the lateral Position of the object + - Distance-dependent measurement error a measurement are usually given as variance resulting from known system data such as e.g. Directional characteristic of an antenna and distance measuring accuracy estimate to let.

Für die Formgebung der in den Messungen eingesetzten Signale kann ein FMCW Verfahren oder eine Kombination von Puls- und FMCW Verfahren, je nach Anwendung, mit deren dafür geeigneten Radaren eingesetzt werden. Die Messung erfolgt vorzugsweise mittels nicht-kohärenter Signale, wobei diese Signale zeitkodiert von den Radarmodulen ausgesendet werden.For the shaping The signals used in the measurements can be an FMCW method or a combination of pulse and FMCW procedures, depending on the application, with theirs for it suitable radars are used. The measurement is preferably carried out by means of noncoherent Signals, these signals emitted time-coded by the radar modules become.

Es wird bevorzugt, dass die Radarmodule Taktquellen aufweisen, welche untereinander synchronisiert sind, damit ein gegenseitiges Stören der Radarmodule vermieden wird.It It is preferred that the radar modules have clock sources which synchronized with each other, so that a mutual disturbance of the Radar modules is avoided.

3 zeigt wie die wahrscheinliche Position eines Objekts anhand des CPAE Verfahren eingegrenzt werden kann. Die wahrscheinliche Position eines Objekts, dessen Entfernung nur von einem Radarmodul m3 gemessen wurde, kann aufgrund der Antennenrichtcharakteristik dieses Radarmoduls auf die graue Ellipse E1 der linken Grafik eingeschränkt werden. Das Verfahren geht davon aus, dass nur ein Modul ein Echo erkannt hat. Es sind also weder Partner, d.h. die nötigen zusätzlichen Radarmodule, für eine Trilateration noch Partner für eine Monopulsauswertung vorhanden. Aus der gemessenen Entfernung zu diesem einen gemessenen Echo ergeben sich Entfernungsintervalle in den anderen Modulen m1 und m2, wo das Echo hätte erkannt werden müssen. Dies wird mit den schraffierten Ringsegmenten in der Figur dargestellt. Das Echo eines einzelnen Radarmoduls hat zu Anfang des CPAE Verfahrens einen lateralen Fehler der Größe der Antennenkeule (Halbwertsbreite bzw. 3dB Breite). Gibt es bei dieser Entfernung benachbarte oder überlappende Antennenkeulen anderer Radarmodule, die nichts gemessen haben, so wird die Fehlerellipse verkleinert (E2-rechte Abbildung). Der Verkleinerungsprozess wird so lange wiederholt, bis alle benachbarten und überlappenden Antennenkeulen der anderen Radarmodule berücksichtigt wurden. Die Zahlen 1 bis 5 dieser Figuren stellen die aus den Radarmodulen stammenden Strahlkeulen dar, wobei nochmals drauf hingewiesen wird, dass hier das mittlere Radarmodul m3 ein Mehrstrahlsystem mit einem verhältnismäßig kleinem Öffnungswinkel α umfasst. 3 shows how the probable position of an object can be narrowed down using the CPAE method. The probable position of an object whose distance was only measured by a radar module m 3 can be limited to the gray ellipse E 1 of the left graph due to the antenna directivity of this radar module. The procedure assumes that only one module has detected an echo. So there are neither partners, ie the necessary additional radar modules, for a trilateration still partners for a Monopulsauswertung available. From the measured distance to this one measured echo, there are distance intervals in the other modules m 1 and m 2 , where the echo would have had to be detected. This is shown with the hatched ring segments in the figure. The echo of a single radar module at the beginning of the CPAE method has a lateral error of the size of the antenna lobe (half width or 3dB width). If there are adjacent or overlapping antenna lobes of other radar modules that have not measured anything at this distance, the fault ellipse will be reduced (E2 right figure). The reduction process is repeated until all adjacent and overlapping antenna lobes of the other radar modules have been considered. The numbers 1 to 5 of these figures represent the beam lobes originating from the radar modules, it being again pointed out that here the central radar module m 3 comprises a multi-beam system with a relatively small opening angle α.

4 zeigt wie das erfindungsgemäße CPAE Verfahren auch die Beseitigung von Mehrdeutigkeiten in der Form von mehrdeu tigen Echos MES aufgrund der gewählten Richtcharakteristiken der Antennen ausschließt. Es werden zwei Objekte in unterschiedlichen Entfernungen (dunkle Ellipsen) erkannt. Beide Radarmodule R1 und R2 messen jeweils zwei Echos ES und MES, da sie jeweils 2 Radien messen, aus denen sich dann durch Trilateration 4 mögliche Objektpositionen ergeben. Zwei davon sind Phantomechos MES, bzw. falsch. Wenn für beide Radarmodule ein 180° Öffnungswinkel angenommen wird, z.B. um einen möglichst flächendeckenden Bereich abzutasten, ergibt sich eine mehrdeutige Situation wie sie in dieser Figur dargestellt ist. Durch die Verkleinerung des Öffnungswinkels (und dessen Eingabe im Algorithmus als Randbedingung) können aber Mehrdeutigkeiten reduziert werden. Eine Verkleinerung des Winkels ist aber erst dann sinnvoll, wenn zur Kompensierung der Verkleinerung des Messbereichs ein drittes Radarmodul m3 eingesetzt wird, dass vorzugsweise wie zu den 2 und 3 beschrieben ein Mehrstrahlsystem, auch mit kleinem Öffnungswinkel, umfasst. Durch das zusätzliche Radarmodul kann das CPAE Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Objekts durchgeführt und gleichzeitig die mehrdeutigen Echos zu beseitigen werden. 4 shows how the inventive CPAE method also eliminates the elimination of ambiguities in the form of mehrdeu term echoes MES due to the selected directional characteristics of the antennas. Two objects at different distances (dark ellipses) are detected. Both radar modules R1 and R2 each measure two echoes ES and MES, since they each measure 2 radii, from which 4 possible object positions result through trilateration. Two of them are phantom echoes MES, or wrong. If a 180 ° opening angle is assumed for both radar modules, for example in order to scan an area that covers as much of the area as possible, this results in an ambiguous situation as shown in this figure. By reducing the opening angle (and entering it in the algorithm as a boundary condition) ambiguities can be reduced. However, a reduction of the angle is meaningful only when a third radar module m 3 is used to compensate for the reduction in the measuring range, that preferably as in FIG 2 and 3 described a multi-beam system, even with a small opening angle includes. The additional radar module allows the CPAE method to be used to determine an object's position while eliminating ambiguous echoes.

5 zeigt ein alternatives Muster von Strahlkeulen welche ebenfalls aus einer Anordnung von unterschiedlichen Radarmodulen m1, m2 und m3 aus unterschiedlichen Positionen ausstrahlen. Diese Figur zeigt wie der Öffnungswinkel des mittleren Radarmoduls gegenüber 2 reduziert ist. Eine Skalierung der Messregion ist anhand dieses Beispiels ersichtlich. Prinzipiell gilt der Grundsatz, dass je schmaler die Antennenkeule, desto weiter sieht das Radar. Dazu gegenläufig ist allerdings der Sichtbereich: je schmaler die Radarkeule, desto kleiner ist der durch dieses Radar abgedeckte Sektor. Je nach Anwendung könnte also eine Anordnung nach dieser Figur oder eine Anordnung nach 2 bevorzugt werden. 5 shows an alternative pattern of beam lobes which also emanate from an array of different radar modules m 1 , m 2 and m 3 from different positions. This figure shows how the opening angle of the middle radar module opposite 2 is reduced. A scaling of the measurement region can be seen from this example. In principle, the principle applies that the narrower the antenna lobe, the further the radar sees. In contrast, however, is the field of vision: the narrower the radar lobe, the smaller is the sector covered by this radar. Depending on the application, therefore, an arrangement according to this figure or an arrangement according to 2 to be favoured.

6 zeigt ein weiteres Muster von Strahlkeulen welche aus einer Anordnung von mehreren Radarmodulen m1, m2 und m3 aus strahlen. Eine Vergrößerung der Messregion ist durch die gewollte Ausbildung von Nebenkuhelen N1 und N2 aus äußeren Radarmodulen möglich. Dadurch wird die Erkennung von Objekten im Nahbereich ermöglicht. Durch diese Maßnahme kann das System insbesondere als Einparkhilfe für Vehikel genutzt werden. Jede Antenne hat Nebenkeulen. Wenn die Nebenkeulen bekannt sind können sie mit in die Auswertung einbezogen werden. Theoretisch sollte es also möglich sein auch mit den Nebenkeulen Objekte zu erkennen. 6 shows another pattern of beam lobes which radiate from an array of a plurality of radar modules m 1 , m 2 and m 3 from. An enlargement of the measuring region is possible by the intentional formation of Nebenkuhelen N1 and N2 from outer Radarmodulen. This allows the detection of objects in the vicinity. By this measure, the system can be used in particular as a parking aid for vehicles. Each antenna has sidelobes. If the side lobes are known they can be included in the evaluation. Theoretically, it should also be possible to recognize objects with the sidelobes.

Vor der Berechnung von Trilateration und Amplituden Monopuls (siehe dazu die Beschreibung zu 2) müssen die Messwerte der einzelnen Radarmodule hypothetischen Objekten zugeordnet werden. Die Zuordnung der Entfernungsdaten ist ein wichtiger Schritt in der Signalverarbeitung.Before calculating trilateration and amplitudes monopulse (see the description for 2 ), the measured values of the individual radar modules must be assigned to hypothetical objects. The assignment of the distance data is an important step in signal processing.

7 zeigt wie die Zuordnung dadurch erreicht wird, dass die Schnittmenge der Bereiche, in denen sich das Objekt aus der Sicht der einzelnen Radarmodule wahrscheinlich befindet, gebildet wird. Dafür ist eine rechnergestützte Gitterkarte G bereitgestellt, deren Zellen Gnm mit der wahrscheinlichen Position des Objekts aus der Sicht der Radarmodule entsprechend belegt bzw. gespeichert werden. Hierbei erhalten die Zellen Gnm Zeiger auf eine Tabelle D, in der alle gemessenen Entfernungen spaltenweise aufsteigend eingetragen sind. In jeder Zeile z dieser Tabelle D stehen, wie in 7 rechts gezeigt, die für das Messergebnis wichtigen Parameter. Diese sind die Entfernung d, das Radarmodul m, mit dem die Messung der Entfernung d erfolgte, die Amplitude A des vom Objekt reflektierten Signals bzw. Amplitude des empfangenen Echos, die radiale Geschwindigkeit v des Objekts und ein Flag fl. Der Flag zeigt mittels der binären Werte 1 und 0, ob der Messwert bereits für eine Datenfusion verwendet wurde. Ein Datenfusionsverfahren ist in [4] eingehend beschrieben. 7 shows how the assignment is achieved by the intersection of the areas in which the object is likely from the perspective of the individual radar modules is formed. For this purpose, a computer-aided grid map G is provided whose cells G nm are respectively assigned or stored with the probable position of the object from the perspective of the radar modules. Here, the cells G nm pointer to a table D, in which all measured distances are entered in columns in ascending order. In each line z of this table D stand, as in 7 shown on the right, the parameters important for the measurement result. These are the distance d, the radar module m with which the measurement of the distance d was made, the amplitude A of the signal reflected by the object or amplitude of the received echo, the radial velocity v of the object and a flag fl. The flag shows by means of binary values 1 and 0, whether the metric has already been used for a data fusion. A data fusion method is described in detail in [4].

Die Berechnung einer zwei-dimensionalen, endgültigen Echoliste mit der Position eines Objekts wird wie folgt ausgeführt:

  • 1. Alle gemessenen Entfernungen d werden wie bereits beschrieben die Gitterkarte G eingetragen.
  • 2. Für einen speziellen, typischerweise kleinsten und noch nicht in einer vorherigen Datenfusion verwendeten Messwert, wie z.B. die Entfernung zu einem Objekt, das für die Reflektion eines Signal verantwortlich war, wird ein Polygon für die wahrscheinliche Position des Objekts aus der Sicht des Radarmoduls, mit dem diese Messung erfolgte, berechnet.
  • 3. Die Schnittmenge des Polygons mit der Gitterkarte G wird gebildet. Die Schnittmenge wird anders ausgedrückt durch die Überlagerung des Polygons auf die Gitterkarte und der dadurch erzeugten Kreuzungsfläche gebildet.
  • 4. Die Schnittmenge wird durch Plausibilitätstests wie z.B. sinnvolles Geschwindigkeitsverhältnis von mehreren Echos gebildet Ob es sich dabei um Echos von einem Objekt oder von unterschiedlichen Objekten handelt ist aus den Daten nicht erkennbar. Die Einzelmessungen werden überprüft und gegebenenfalls verkleinert.
  • 5. Existiert eine Schnittmenge, so wird abhängig von den beteiligten Radarmodulen eine Trilateration oder eine Amplituden Monopulsauswertung durchgeführt und anschließend aus der Entfernungsmessgenauigkeit und der entfernungsabhängigen Winkelgenauigkeit der Radarmodule die Varianz der ermittelten zwei-dimensionalen Position des Objekts berechnet. Im Falle einer Schnittmenge mit mehr als einem Messwert ist die Verwendung eines erweiterten Kalman Filters zur Positionsberechnung vorteilhaft, da dieses in der Lage ist, die einzelnen Messergebnisse entsprechend den Rechenvorschriften für Trilateration und Amplituden Monopuls zu mitteln. Die Rechenvorschrift ist zu dieser Mittelung ist z.B. durch das Kalmanfilter gegeben. Bei der Trilateration und bei Amplituden Monopuls können mehr als die zur Positionsberechnung notwendige Echos vorhanden sein. Diese werden dann für eine genauere Positionsschätzung gemittelt und die Varianz des gemittelten Ergebnisses, also die Positionsschätzung eines Objekts und die geschätzte Varianz des Messfehlers angegeben
  • 6. Existiert keine Schnittmenge, so findet das CPAE Verfahren Anwendung.
  • 7. Die berechneten Objektpositionen werden in einer Objektliste in Form einer weiteren Matrix E gespeichert, die neben der zweidimensionalen Objektposition weitere Merkmale des Echos wie z.B. die geschätzte Varianz der Position sowie die Geschwindigkeit des Objekts enthalten kann.
  • 8. Die Schritte 2 bis 7 werden so lange wiederholt, bis alle Messungen an einer Datenfusion beteiligt waren.
The calculation of a two-dimensional, final echo list with the position of an object is performed as follows:
  • 1. All measured distances d are entered as already described, the grid map G.
  • 2. For a particular, typically smallest, measurement value not yet used in a previous data fusion, such as the distance to an object that was responsible for the reflection of a signal, a polygon for the probable position of the object is viewed from the radar module's perspective, with which this measurement was carried out.
  • 3. The intersection of the polygon with the grid map G is formed. In other words, the intersection is formed by the superimposition of the polygon on the grid map and the intersection area created thereby.
  • 4. The intersection is formed by plausibility tests such as meaningful speed ratio of multiple echoes Whether it is about echoes of an object or of different objects is not recognizable from the data. The individual measurements are checked and reduced if necessary.
  • 5. If there is an intersection, a trilateration or an amplitude monopulse evaluation is carried out depending on the participating radar modules, and then the variance of the determined two-dimensional position of the object is calculated from the distance measuring accuracy and the distance-dependent angular accuracy of the radar modules. In the case of an intersection with more than one measured value, the use of an extended Kalman filter for position calculation is advantageous because it is capable of averaging the individual measurement results according to the calculation rules for trilateration and amplitudes monopulse. The calculation rule is given for this averaging eg by the Kalman filter. For trilateration and monopulse amplitudes, more than the echoes required to calculate the position may be present. These are then averaged for a more accurate position estimate and the variance of the averaged result, ie the position estimate of an object and the estimated variance of the measurement error, are given
  • 6. If there is no intersection, the CPAE procedure will apply.
  • 7. The calculated object positions are stored in an object list in the form of another matrix E, which can contain, in addition to the two-dimensional object position, further features of the echo, such as the estimated variance of the position and the velocity of the object.
  • 8. Steps 2 through 7 are repeated until all measurements involved in a data fusion.

Die für die Datenfusion der Messdaten genutzte Datenmatrix, also die Gitterkarte zusammen mit der Tabelle D, kann zusätzlich zur Datenfusion von Positionsprädiktionen aus einer dem erfindungsgemäßen System angeschlossenen Echoverfolgung, auch Tracking genannt, eingesetzt werden. Hierzu wird die von dem Tracking Filter, beispielsweise ein Alpha Beta oder Kalman oder ähnliche Filter, für den Zeitpunkt der Messung berechnete Vorhersage der Position, in die Datenmatrix eingetragen. Die von der Vorhersage belegte Fläche in der Datenmatrix entspricht der geschätzten Standardabweichung aus dem Tracking Filter. Weiterhin wird die Vorhersage mit in die Datenmatrix aufgenommen und in dem erfindungsgemäßen Verfahren als weiterer Messwert behandelt. Technische Vorteil der vorgeschlagenen Lösung sind die vom erfindungsgemäßen System gelieferten Abschätzungen der Fehler, die gemessenen Positionen, die von modellbasierten Tracking Filtern als Eingangsgrößen benötigt werden und sonst in einem ungenauen, auf Hypothesenbildung beruhenden weiteren Schritt generiert werden müssten.The for the Data fusion of the measured data used data matrix, so the grid map together with the table D, can be used in addition to the data fusion of Positionsprädiktionen from a system according to the invention connected echo tracking, also called tracking used become. This is done by the tracking filter, for example an Alpha Beta or Kalman or similar Filter, for the time of the measurement calculated prediction of the position, in the data matrix entered. The area occupied by the forecast in the Data matrix corresponds to the estimated Standard deviation from the tracking filter. Furthermore, the prediction with incorporated into the data matrix and in the method according to the invention treated as another reading. Technical advantage of the proposed solution are the system of the invention delivered estimates the error, the measured positions, the model-based tracking Filters are required as input variables and otherwise in an inaccurate, based on hypothesis further Step would have to be generated.

E. LiteraturverzeichnisE. Bibliography

Im Rahmen dieses Dokuments werden folgende Quellen angegeben:

  • [1] Luigi Giubbolini "Amulti-FMCW Modulation Technique for 3D Reconstruction of Reflectivity and Radial Velocity of Automotive Scenario", CNR-IRITI Politecnico di Torino, Turin, Italy
  • [2] Jonathan D. Frederik "A Novel Single Card FMCW Radar Transceiver With On Board Monopulse Processing" PhD Thesis University of California, Los Angeles, 2000
  • [3] Adel Agah "Entwicklung von Postprocessing-Algorithmen für automotive Radarsysteme", Dissertation der Technischen Universität Hamburg-Harburg, 2001
  • [4] Robust Probabilistic Positioning based on High-Level Sensor-Fusion and Map Knowledge Technical Report No. 421, April 18, 2003
The following sources are included in this document:
  • [1] Luigi Giubbolini "Amulti-FMCW Modulation Technique for 3D Reconstruction of Reflectivity and Radial Velocity of Automotive Scenario", CNR-IRITI Politecnico di Torino, Turin, Italy
  • [2] Jonathan D. Frederik "A Novel Single Card FMCW Radar Transceiver With On-Board Monopulse Processing" PhD Thesis University of California, Los Angeles, 2000
  • [3] Adel Agah "Development of Postprocessing Algorithms for Automotive Radar Systems", Dissertation of the Technical University Hamburg-Harburg, 2001
  • [4] Robust Probabilistic Positioning based on High-Level Sensor-Fusion and Map Knowledge Technical Report no. 421, April 18, 2003

Claims (14)

Verfahren zur Positionsbestimmung eines Objekts (O), bei dem – mittels mehrerer Radarmodule (m1, m2, m3) Signale in die Richtung des zu vermessenden Objekts gesendet werden, – die Radarmodule Strahlkeulen unterschiedlicher Breite ausstrahlen, – mittels mindestens eines ersten Radarmoduls (m3) die Position des Objekts mit einem Phasen- oder Amplituden Monopuls Verfahren geschätzt wird, – zusammen mit der vom ersten Radarmodul ermittelten Schätzung weitere Radarmodule (m1, m2) die Position des Objekts auf der Basis eines Triangulations- oder Trilaterationsprinzips ermitteln.Method for determining the position of an object (O), in which - signals are transmitted in the direction of the object to be measured by means of a plurality of radar modules (m 1 , m 2 , m 3 ), - the radar modules emit beam lobes of different widths, - by means of at least one first radar module (m 3 ) the position of the object is estimated using a phase or amplitude monopulse method, - together with the estimate determined by the first radar module, further radar modules (m 1 , m 2 ) determine the position of the object on the basis of a triangulation or trilateration principle , Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Falle, dass ein erstes Radarmodul (m3) kein gültiges, reflektiertes Signal erhalten hat, – die Richtung der Hauptstrahlkeule des ersten Radarmoduls (m2) ermittelt wird, – der Winkel des Objekts (O) relativ zu den weiteren Radarmodulen (m1, m2), welche gültige, reflektierte Signale erhalten haben, geschätzt wird, – die Schätzung des Winkels des Objekts relativ zu den weiteren Radarmodulen derart verbessert wird, dass der ermittelte Winkel der Hauptstrahlkeule vom ersten Radarmodul derart von dem von den weiteren Radarmodulen ermittelten Winkel abgezogen wird, dass die Schätzung über die Position des Objekts verfeinert wird.Method according to Claim 1, in which, in the event that a first radar module (m 3 ) has not received a valid, reflected signal, - the direction of the main beam lobe of the first radar module (m 2 ) is determined, - the angle of the object (0) is relative to the other radar modules (m 1, m 2) which is valid, reflected signals received, is estimated, - the estimate of the angle of the object to the other radar modules improved relatively such that the angle of the main lobe detected by the first radar module so of subtracted from the angle determined by the other radar modules that the estimate of the position of the object is refined. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Winkel der Hauptstrahlkeulen aller Radarmodule (m1, m2, m3), welche kein gültiges, reflektiertes Signal erhalten haben, zur Verfeinerung der Schätzung über die Position des Objekts (O) herangezogen werden.Method according to Claim 2, in which the angles of the principal ray lobes of all radar modules (m 1 , m 2 , m 3 ) which have not received a valid, reflected signal are used to refine the estimate of the position of the object (O). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die geschätzten Positionen des Objekts (O) in die Zellen (Gnm) einer rechnergestützten Gitterkarte (G) gespeichert werden.Method according to one of the preceding claims, in which the estimated positions of the object (O) are stored in the cells (G nm ) of a computer-aided grid map (G). Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ein Polygon aus der in den Zellen (Gnm) eingetragenen wahrscheinlichen Positionen des Objekts (O) aus der Sicht eines Radarmoduls (m1, m2, m3) gebildet wird.Method according to Claim 4, in which a polygon is formed from the probable positions of the object (0) entered in the cells (G nm ) from the perspective of a radar module (m 1 , m 2 , m 3 ). Verfahren nach Anspruch 5, bei dem eine Schnittmenge des Polygons mit der Gitterkarte (G) gebildet wird.The method of claim 5, wherein an intersection of the polygon is formed with the grid map (G). Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Zellen (Gnm) der Gitterkarte (G) einen Zeiger auf eine Tabelle (D) erhalten, welche über die Daten des Objekts (O) verfügt.A method according to any one of claims 4 to 6, wherein the cells (G nm ) of the grid map (G) receive a pointer to a table (D) having the data of the object (O). Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Tabelle (D) über die Daten der Amplitude (A) des vom Objekt (O) reflektierten Signalanteils, der Entfernung (d) zum Objekt, und Angaben über die für die Messungen verantwortlichen Radarmodule (m1, m2, m3) verfügt.Method according to Claim 7, in which the table (D) shows the data of the amplitude (A) of the signal component reflected by the object (O), the distance (d) to the object, and information about the radar modules (m 1 , m 2 , m 3 ). Anordnung zur Bestimmung der Position eines Objekts mittels Radar, aufweisend: – mindestens ein erstes Radarmodul (m3), mit dem die Position eines Objekts (O) anhand eines Phasen- oder Amplituden Monopulsverfahrens schätzungsweise ermittelbar ist, – mindestens ein weiteres Radarmodul (m1, m2), das in der Lage ist, die Laufzeit eines gesendeten und empfangenen Signals im Zuge eines Trilaterations- oder Triangulationsverfahrens zu ermitteln, – eine Auswerteeinheit, mit der eine genauere Position des Objekts durch eine Kombination der vom ersten Radarmodul ermittelten Position und der anhand eines Trilaterations- oder Triangulationsverfahrens von dem mindestens einen weiteren Radarmodul ermittelten Position ermittelbar ist.Arrangement for determining the position of an object by means of radar, comprising: - at least one first radar module (m 3 ) with which the position of an object (O) can be estimated by means of a phase or amplitude monopulse method, - at least one further radar module (m 1 , m 2 ), which is able to determine the transit time of a transmitted and received signal in the course of a trilateration or triangulation method, - an evaluation unit, with a more accurate position of the object by a combination of the position determined by the first radar module and the determined by a trilateration or triangulation of the at least one further radar module determined position. Anordnung nach Anspruch 9, bei der das erste Radarmodul (m3) ein Mehrstrahlsystem mit mehrere Sende- und Empfangseinheiten umfasst.Arrangement according to claim 9, wherein the first radar module (m 3 ) comprises a multi-beam system with a plurality of transmitting and receiving units. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei der alle Radarmodule (m1, m2, m3) mindestens eine Sende- und mindestens eine Empfangseinheit aufweisen.Arrangement according to one of claims 9 or 10, in which all radar modules (m 1 , m 2 , m 3 ) have at least one transmitting and at least one receiving unit. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die Radarmodule Richtkoppler zur Trennung von Sende- und Empfangssignal (m1, m2, m3) en aufweisen.Arrangement according to one of Claims 9 to 11, in which the radar modules have directional couplers for separating the transmitted and received signals (m 1 , m 2 , m 3 ). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Radarmodule mit einer gemeinsamen Taktquelle verbunden und untereinander synchronisiert sind.Arrangement according to one of the preceding claims, at the radar modules connected to a common clock source and synchronized with each other. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinheit zur Auswertung der von den Radarmodulen erhaltenen Signale einen Prozessor, Filter und/oder Verstärker aufweist.Arrangement according to one of the preceding claims, at the evaluation unit for the evaluation of the radar modules received signals comprises a processor, filters and / or amplifiers.
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