DE102004017720A1

DE102004017720A1 - Radarsensor

Info

Publication number: DE102004017720A1
Application number: DE102004017720A
Authority: DE
Inventors: Christian Danz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-04-10
Filing date: 2004-04-10
Publication date: 2005-10-27

Abstract

Zur Detektion von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs ist ein Radarsensorsystem vorgesehen, um die Sendeleistung des Radarsignals adaptiv in Abhängigkeit des tatsächlichen Abstandes zu einem nächstgelegenen Objekt unter Berücksichtigung eines für eine gewünschte Radarfunktion vorgesehenen Funktionsparameters zu steuern.

Description

Zur Detektion von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeuges mittels eines Radarsensors im Nahbereich ist es aus der DE 199 21 844 A1 bekannt, die Sendeleistung zu reduzieren, um ein internes Übersprechen von der Sende- auf die Empfangsseite zu reduzieren. Die Detektion wird dort in Abstandsbereiche aufgeteilt. Eine Auswerteschaltung steuert die Sendeimpulsleistung so, dass sie bei kleinen Abstandsbereichen mit einem niedrigen Wert beginnt und mit zunehmenden Abstandsbereichen ansteigt.

Vorteile der Erfindung

Mit den Maßnahmen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, d. h. mit Mitteln, um die Sendeleistung des Radarsignals adaptiv in Abhängigkeit des tatsächlichen Abstandes zu einem nächstgelegenen Objekt unter Berücksichtigung eines für eine gewünschte Radarfunktion vorgesehenen Funktionsparameters zu steuern, ist die Detektion von Objekten viel zuverlässiger und dynamischer über dem gesamten Radarfunktionsbereich. Bei der Erfassung des tatsächlichen Abstandes zu einem nächstgelegenen Objekt und daran angepasster Sendeleistungssteuerung kann der momentane untere Grenzbereich der Messungen mit SRR (Short Range Radar)-Sensoren weit unterschritten werden. Im Gegensatz zur DE 199 21 844 A1 , wo die Sendeleistung nur in Abhängigkeit von zuvor festgelegten Abstandsbereichen angepasst wird, erfolgt bei vorliegender Erfindung die Anpassung auf das jeweils nächstgelegene Objekt, wobei zusätzlich ein Funktionsparameter berücksichtigt wird.

Mit den Maßnahmen der Unteransprüche sind weitere Vorteile erzielbar. So können insbesondere weit entfernte Objekte schneller detektiert werden, deren Annäherungsgeschwindigkeit höher ist als die eines langsamen nächstgelegenen Objektes. Für die Umschaltung der Radarfunktionen zwischen einem Nah- und Fernbereich kann vorteilhaft auf prognostizierte Kollisionsdaten zurückgegriffen werden. Die Erfindung eignet sich sowohl für den Einsatz beim Parkpilot als auch für SRR-Backing-Aid (Rückfahrhilfe).

Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:
1 ein SRR-Sensorsystem für SRR-Parkpilot und SRR-Backing-Aid,
2 die Ermittlung des Abstandes zum nächstgelegenen Objekt,
3 die Objektdetektion im Fernbereich,
4 die Objektdetektion im Nahbereich,
5 ein Blockschaltbild für einen Radarsensor nach der Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Bei SRR-basierten Systemen sind Abstandswerte sensorbedingt nur bis zu einem Wert von etwa 50 bis 100 cm zu ermitteln, da ein Übersprecher zwischen der Sende- und Empfangsantenne aufgrund der hohen Sendeleistung auftritt. Die hohe Sendeleistung des SRR-Sensors ist notwendig, um die große Detektionsreichweite von ca. 8 bis 14 m sicherstellen zu können. Die große Detektionsreichweite wird jedoch nicht für alle Funktions- bzw. Detektionsbereiche, z. B. der Funktionen Backing-Aid und SRR-Parkpilot, benötigt. Um den Übersprecher zu reduzieren, wird deshalb erfindungsgemäß eine adaptive Anpassung der Sendeleistung der SRR-Sensoren an die für die Funktionen benötigten Messbereiche vorgenommen. Bewegen sich Objekte/Hindernisse auf das Fahrzeug zu oder bewegt sich das Fahrzeug auf ein Objekt/Hindernis zu, wird die Sendeleistung der SRR-Sensoren adaptiv verringert. Das führt zu einer Verringerung des Übersprechers und erlaubt eine Abstandsmessung der nahen Objekte bis weit unter den momentanen unteren Grenzbereich der Messungen mit SRR-Sensoren von ca. 50 bis 100 cm.
Für die Funktionen SRR-Parkpilot und Backing-Aid sind Messungen im Fern- und im Nahbereich notwendig. Im Fernbereich wird eine hohe Sendeleistung benötigt, um weit entfernte Objekte zu detektieren, die aber auch einen hohen Übersprecher zwischen Sende- und Empfangsantenne bedingt. Im Nahbereich hingegen können Objekte schon auf Basis einer relativ geringen Sendeleistung, die nur einen kleinen oder gar keinen Übersprecher zwischen Sende- und Empfangsantenne zur Folge hat, detektiert werden.
Die adaptive Ansteuerung des SRR-Sensors erfolgt deshalb auf Basis der Abstandsmessung selbst. Der Parameter zur Sendeleistungsanpassung ist also der tatsächliche Abstand zum nächstgelegenen Objekt. Da es für die Funktionen SRR-Parkpilot und SRR-Backing-Aid ausreicht, nur vor dem nahesten Objekt zu warnen, ist dieses Vorgehen für die genannten Funktionen möglich.
1 zeigt ein SRR-Sensorsystem für die Funktionen SRR-Parkpilot mit SRR-Backing-Aid. Es sind insgesamt acht Radarsensoren R vorgesehen, jeweils vier für den Front- und vier für den Heckbereich mit jeweils teilweise sich überlappenden Strahlcharakteristiken. Für den Parkpiloten wird nur der nahe Detektionsbereich der SRR-Sensoren von ca. 0 bis 3 m ausgewertet. Für die Funktion Backing-Aid ist zur rechtzeitigen Warnung ein größerer Detektionsbereich von ca. 0 bis 20 m notwendig.
2 zeigt, wie sich ein Objekt dem Fahrzeug nähert. Jetzt greift folgendes Vorgehen: Bei weit entferntem nächstgelegenen Objekt/nahestem Hindernis wird mit einer hohen Sendeleistung gesendet. Das führt zu einem hohen Übersprecher 1, d. h. eine Detektion im Nahbereich von ca. 0 bis 1 m ist nicht möglich, dafür wird das Objekt aber im Fernbereich erkannt.
3 zeigt die SRR-Sensorempfangsamplitude über der Entfernung. Der Übersprecher ist mit 1 bezeichnet, das nächstgelegene detektierte Objekt mit 2 und ein entfernteres Objekt mit 3. Kommt das naheste Objekt 2 immer näher, wird die Sendeleistung in Abhängigkeit des tatsächlichen Abstandes zum nächstgelegenen Objekt unter Berücksichtigung der gewünschten Radarfunktion (Nahbereich/Fernbereich für Parkpilot oder Backing-Aid) adaptiv verringert. Das verringert den Übersprecher, was wiederum eine Detektion des Objektes im Nahbereich von ca. 0,1 bis 1 m ermöglicht. 4 zeigt den stark reduzierten Übersprecher 11 zwischen Empfangs- und Sendesignal bei geringer Sendeleistung. Mit 12 ist das nächstgelegene Objekt bezeichnet. Bei höheren Abständen ist die Detektion unempfindlicher.
Durch die Verringerung der Sendeleistung können Objekte im Fernbereich, z. B. bei 13, dann nicht mehr detektiert werden. Zur Abhilfe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zyklisch, z. B. in jedem dritten bis fünften Messryklus mittels einer Umschalteinrichtung mit der hohen Sendeleistung zu senden und weiter entfernte Objekte zu detektieren, die sich unter Umständen schneller auf das Fahrzeug zu bewegen können als das naheste langsame Objekt.
Auf der Basis der ermittelten prognostizierten Kollisionsdaten (Time-to-Collision-Daten) wird zwischen dem Nah- und Ferndetektionsbereich-Modus umgeschaltet, um das Objekt zu detektieren, mit dem es als erstes zum Zusammenstoß kommt.
5 zeigt den Aufbau eines der Radarsensoren des erfindungsgemäßen Radarsystems am Beispiel des Impulsradars. Diese Impulsradar-Vorrichtung weist einen Sendezweig mit einem Impulsformer PFS, einem von diesem steuerbaren Schalter SS und einer Sendeantenne SA auf. Im Empfangszweig befindet sich ein Impulsformer PFE, der einen Schalter SE steuert, ein Mischer MM und eine Empfangsantenne EA. Beiden Schaltern SS und SE im Sendezweig und im Empfangszweig wird ein Hochfrequenzsignalträger HF zugeführt. Der Hochfrequenzsignalträger HF ist das Ausgangssignal eines Oszillators OS, das über einen Leistungsteiler LT, z. B. 3-dB-Koppler, leistungsmäßig auf die beiden Schalter SS und SE im Signalzweig und im Empfangszweig aufgeteilt wird.
Der an dem Schalter SS im Sendezweig anliegende Hochfrequenzsignalträger HF wird dadurch einer impulsförmigen Amplitudenmodulation unterzogen, damit die vom Impulsformer PFS abgegebenen Impulse den Schalter SS im Takt der Impulse schließen und öffnen. Dadurch entsteht am Ausgang des Schalters SS eine Impulsfolge des Hochfrequenzsignalträgers HF, welche als Sendeimpulse über die Sendeantenne SA abgestrahlt wird.
Die an Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs reflektierten Empfangssignalimpulse werden von der Empfangsantenne EA aufgenommen und einem ersten Eingang eines Mischers MM zugeführt. An dem zweiten Eingang des Mischers MM liegt ebenfalls eine Impulsfolge des Hochfrequenzsignalträgers HF an. Diese Impulsfolge entsteht dadurch, dass der Schalter SE im Empfangszweig, an dem der Hochfrequenzsignalträger HF anliegt, von der Impulsfolge des Impulsformers PFE angesteuert wird. Am Ausgang des Mischers MM erscheinen dann Empfangsimpulse EI, wenn zwischen den von der Empfangsantenne EA kommenden Empfangsimpulsen und den vom Schalter SE zugeführten Referenzimpulsen RI zeitliche Synchronität besteht. Somit können also durch die Wahl der zeitlichen Lage der Referenzimpulse RI bestimmte von der Empfangsantenne EA kommende Empfangssignalimpulse EI an den Ausgang des Mischers MM durchgeschaltet werden. Durch die Vorgabe des zeitlichen Versatzes zwischen den ausgestrahlten Sendeimpulsen SI und den Referenzimpulsen RI können nun Empfangsimpulse EI, deren Laufzeiten dem zeitlichen Versatz zwischen den Sendeimpulsen SI und den Referenzimpulsen RI entsprechen, selektiert werden. Das bedeutet, dass bestimmte Abstandsbereiche ausgewählt werden können, in denen an Objekten reflektiere Empfangsimpulse EI erfasst werden sollen. Somit ist also eine entfernungsabhängige Detektion von Objekten möglich.
Eine Auswerteschaltung AS, der die am Ausgang des Mischers MM zur Verfügung stehenden Empfangsimpulse EI zugeführt werden, steuert, wie durch die strichliert gezeichneten Steuerleitungen angedeutet, die Impulsformer PFS und PFE im Sende- und im Empfangszweig in der Weise an, dass der zeitliche Versatz zwischen den Sendeimpulse SI und den Referenzsignalimpulsen RI von einem kleinen Wert auf einen größeren Wert ansteigt. Wie bereits beschrieben, ist der zeitliche Versatz zwischen den Sendeimpulsen SI und den Referenzsignalimpulsen RI dafür verantwortlich, aus welchem Abstandsbereich an daran befindlichen Objekten reflektierte Empfangsimpulse EI detektiert werden. Mit ansteigendem zeitlichem Versatz zwischen den Sendeimpulsen SI und den Referenzimpulsen RI wird also die Umgebung des Fahrzeugs, beginnend mit einem sehr geringen Abstandsbereich bis hin zu einem größeren Abstandsbereich, auf Objekte abgetastet.
Die Auswerteschaltung AS steuert die Sendeimpulsleistung über das variable Dämpfungsglied DG erfindungsgemäß so, dass in Abhängigkeit des nächstgelegenen detektierten Objektes unter Berücksichtigung eines für die gewünschte Radarfunktion vorgesehenen Funktionsparameters die Sendeimpulsleistung adaptiv gesteuert wird. Diese Funktionsparameter für unterschiedliche Radarfunktionen können in der Auswerteschaltung AS fest eingespeichert werden, um zwischen Nah- und Fernbereich einerseits und Anwendung Parkpilot oder Backing-Aid die Sendeleistung zu steuern, d. h. in Abhängigkeit eines Umschalters oder Signalbewerters US in der Auswerteschaltung AS wird zusammen mit dem tatsächlichen Abstand zum nächstgelegenen Objekt ein entsprechender Einstellwert für das Dämpfungsglied DG generiert. Die Steuerung der Sendeimpulsleistung kann alternativ zur Steuerung über das Dämpfungsglied DG auch über eine Variation des Arbeitspunktes des Oszillators OS oder sonstige ähnliche Mittel erfolgen.

Claims

Radarsensorsystem zur Detektion von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeuges mit Mitteln zur Erhöhung bzw. Verringerung der Sendeleistung des Radarsignals, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die Sendeleistung des Radarsignals adaptiv in Abhängigkeit des tatsächlichen Abstandes zu einem nächstgelegenen Objekt unter Berücksichtigung eines für eine gewünschte Radarfunktion vorgesehenen Funktionsparameters zu steuern.
Radarsensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalter oder ein Signalbewerter (US) vorgesehen ist, für die Umschaltung der Radarfunktion zwischen einem Nah- und Fernbereich.
Radarsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter/Signalbewerter (US) zyklisch zur Detektion von Objekten im Fernbereich betätigbar ist, um insbesondere weiter entfernte Objekte zu detektieren, deren Annäherungsgeschwindigkeit höher ist als die eines nächstgelegenen Objektes.
Radarsensorsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter/Signalbewerter (US) aufgrund prognostizierter Kollisionsdaten betätigbar ist.
Radarsensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Radarsensorsystem für die Radarfunktionen Parkpilot und SRR-Backing-Aid sowohl im Nah- als auch im Fernbereich Messungen auswertet.