DE102005015259A1

DE102005015259A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Objekten

Info

Publication number: DE102005015259A1
Application number: DE102005015259A
Authority: DE
Inventors: Uwe Zimmermann; Achim Pruksch; Michael Klar
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2006-10-12

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Objekten mittels fahrzeuggebundener Sensoren, die an der Fahrzeugvorderseite einen ersten Radarsensor vorsieht, der einen Detektionsbereich aufweist, der in etwa der Breite der eigenen Fahrspur entspricht und eine große Detektionsreichweite aufweist, und mindestens zwei weitere Sensoren, insbesondere Radarsensoren, mit einer geringeren Detektionsreichweite als der erste Radarsensor aufweist, deren Detektionsbereiche sich teilsweise überlappen und die jeweils die benachbarte Fahrspur zumindest teilweise abdecken, wobei die weiteren Sensoren zur Eliminierung von Scheinreflexen zumindest in einem Teil ihres Sensorerfassungsbereichs winkelauflösend sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Objekten mittels fahrzeuggebundener Sensoren, die an der Fahrzeugvorderseite einen ersten Radarsensor vorsieht, der einen Detektionsbereich aufweist, der in etwa der Breite der eigenen Fahrspur entspricht und eine große Detektionsreichweite aufweist und mindestens zwei weitere Sensoren, insbesondere Radarsensoren, mit einer geringeren Detektionsreichweite als der erste Radarsensor aufweist, deren Detektionsbereiche sich teilweise überlappen und die jeweils die benachbarte Fahrspur zumindest teilweise abdecken, wobei die weiteren Sensoren zur Eliminierung von Scheinreflexen zumindest in einem Teil ihres Sensorerfassungsbereichs winkelauflösend sind.

Aus der DE 102 58 287 A1 ist ein Verfahren zur Objektdetektierung mit fahrzeuggebundenen Sensoren S1, S2, S3, bekannt, deren Erfassungsbereiche ES1, ES2, ES3 sich wenigstens teilweise überlappen und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt. Dabei werden Signale von wenigstens zwei Sensoren S1, S3, mit im wesentlichen deckungsgleichen Erfassungsbereichen ES1, ES3, und zusätzlich Signale mindestens eines weiteren Sensors S2, dessen Erfassungsbereich ES2 sich nur teilweise mit den Erfassungsbereichen ES1, ES3 überlappt, ausgewertet. Ein Objekt wird dann als relevant erkannt, wenn es von mindestens zwei Sensoren S1, S2, S3 detektiert wird.

Die dargestellte Vorrichtung weist hierbei den Nachteil auf dass die Sensoren S1 und S3, die den näheren Fahrzeugbereich erfassen, rein abstandsauflösende Sensoren sind, diese also bei einer Objektdetektion lediglich den Abstand des Objektes zum Sensor angeben können, jedoch nicht den Winkel, in dem das Objekt bezüglich der Sensorachse detektiert wurde. Aus der Kenntnis des Abstandes eines detektierten Objektes ist es mittels zweier derartiger Sensoren lediglich möglich, mittels einer Triangulation eine mögliche Aufenthaltsposition des Objektes zu bestimmen, jedoch kann es durchaus möglich sein, dass aufgrund besonderer Reflexionssituationen Objektpositionen berechnet werden, an denen kein Objekt vorhanden ist. Derartige Objektpositionen werden als Scheinobjekte bezeichnet und müssen aufgrund des Sensorkonzepts zuverlässig erkennbar sein, um mögliche Fehlreaktionen der in Abhängigkeit der erkannten Objekte gesteuerten Komfort- und Sicherheitssysteme ausschließen zu können.

Kern und Vorteile der Erfindung

Der Kern der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels denen der Bereich vor einem Fahrzeug bezüglich vorausbefindlicher Objekte sicher erfassbar ist und wobei detektierte Objekte zuverlässig detektierbar sind, indem mögliche Scheinobjekte zuverlässig eliminiert werden können. Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteilhafterweise sind die weiteren Sensoren als Radarsensoren ausgeführt.

Es ist besonders Vorteilhaft, dass die weiteren Radarsensoren im winkelauflösenden Bereich einen fokussierten Detektionsbereich aufweisen.

Vorteilhafterweise sind die weiteren Sensoren an den vorderen Fahrzeugecken angebracht.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der erste Sensor eine Detektionsreichweite zwischen 80 Meter und 150 Meter aufweist.

Vorteilhafterweise werden zur Eliminierung von Scheinreflexen die Objektreflexionen des ersten Radarsensors zusätzlich ausgewertet.

Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer adaptiven Abstands- bzw. Geschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm gespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor oder Signalprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, sodass dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in den Zeichnungen.

Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine Draufsicht auf eine Verkehrsituation, die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgewertet wird und
3 eine weitere Draufsicht auf eine Verkehrssituation, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgewertet wird.
In 1 ist das eigene Fahrzeug 1 dargestellt, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist. Dieses eigene Fahrzeug 1 bewegt sich auf einer mehrspurigen Straße auf der mittleren Fahrspur, die durch Fahrbahnmarkierungen 3 voneinander getrennt sind. Weiterhin ist ein vorausfahrendes Fahrzeug 2 erkennbar, das sich innerhalb des Objektde tektionsbereichs der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewegt. Das eigene Fahrzeug 1 ist mit einem ersten Radarsensor 4 ausgestattet, der einen Radardetektionsbereich 5 aufweist, der im Wesentlichen den Raum vor dem eigenen Fahrzeug in der eigenen Fahrspur abdeckt. Mittels des ersten Radarsensors 4 werden demnach vorherfahrende Fahrzeuge detektiert sowie deren Abstand und Relativgeschwindigkeit ermittelt und in Abhängigkeit der bewegungsdynamischen Größen der vorherfahrenden Fahrzeuge die Bremsen und der Antriebsstrang des eigenen Fahrzeugs gesteuert. Hierbei kann die Steuerung beispielsweise im Sinne einer Abstandsregelung oder einer Geschwindigkeitsregelung erfolgen. Für Abstands- und Geschwindigkeitsregelsysteme, die die Fahrzeuggeschwindigkeit auch bei niedrigen Geschwindigkeiten regeln können, ist jedoch auch eine Erkennung des nahen vorderen Fahrzeugumfelds notwendig, wozu mindestens zwei zusätzliche Sensoren 6, die insbesondere als Radarsensoren ausgeführt sein können, eingesetzt werden. Diese zusätzlichen Sensoren 6 sind vorteilhafterweise an den Fahrzeugecken angebracht und leuchten den Raum vor dem Fahrzeug aus, wobei jeder der weiteren Sensoren 6 einen Detektionsbereich 7 beziehungsweise 8 aufweist, der in seiner Detektionsreichweite kleiner ist als der erste Radardetektionsbereich 5, wobei jedoch die Detektionsbereiche 7 beziehungsweise 8 der weiteren Sensoren 6 eine stärkere horizontale Ausdehnung haben, sodass auch die Nachbarfahrspuren abgedeckt werden können. Die weiteren Sensoren 6 können hierbei abstandsauflösende Sensoren sein, die lediglich die Abstände der detektierten Objekte ermitteln und bei Objekten, die sich im Überlappungsbereich der beiden weiteren Radarsensoren 6 befinden, auch eine Positionsbestimmung mittels Abstandstriangulation durchführbar ist. Die jeweiligen Detektionsbereiche 7 und 8 der weiteren Sensoren 6 sind weiterhin so ausgeführt, dass diese jeweils in einem Teilbereich 9 und 10 winkelauflösend sind, sodass neben der Abstandsinformation eines detektierten Objekts auch der Azimutalwinkel des Objektes bezüglich einer Sensorachse ermittelbar und auswertbar ist. Diese winkelauflösenden Bereiche 9 und 10 der Detektionsbereiche 7 und 8 der weiteren Sensoren 6 weisen hierzu fokussierte Detektionsbereiche auf, die sich teilweise im Bereich 11, also in der Mitte der eigenen Fahrspur überlappen und damit Scheinreflexe, die in Folge mehrdeutiger Abstandstriangulation auftreten, erkannt und eliminiert werden können.
In 2 ist wiederum das eigene Fahrzeug 1 dargestellt, das sich auf der mittleren Fahrbahn einer mehrspurigen Straße bewegt. Die Fahrspuren sind durch Fahrstreifenmarkierungen 3 voneinander getrennt und es befindet sich auf der rechten Nachbarspur ein weiteres Fahrzeug 2 sowie auf der linken Nachbarspur ein weiteres Fahrzeug 12, die von den weiteren Sensoren 6 detektiert werden. Der erste Radarsensor 4, der einen Detektionsbereich 5 aufweist, der im Wesentlichen die eigene Fahrspur abdeckt, detektiert in dieser Fahrsituation kein Objekt, da die eigene Fahrspur frei ist. Die Detektionsbereiche 7 und 8 der weiteren Sensoren 6 hingegen, die beispielsweise als Radarsensoren ausgeführt sind, deren Detektionsbereiche auch die benachbarten Fahrspuren abdecken, erkennen jeweils eines der vorherfahrenden Fahrzeuge. Im dargestellten Fall wird durch den linken, weiteren Sensor 6 das Fahrzeug 2 in der rechten benachbarten Fahrspur detektiert, wobei die Objektreflexion am Reflexionspunkt 13 erfolgt und der Abstand zum linken, weiteren Sensor 6 ermittelt wird. Der rechte weitere Sensor 6 erkennt in der dargestellten Verkehrssituation des weitere Fahrzeug 12, das auf der linken benachbarten Fahrspur fährt, wobei der Objektreflexionspunkt 14 ebenfalls eingezeichnet ist und der rechte, weitere Sensor 6 den Abstand des Reflexionspunkts 14 ermittelt. Wird nun aus den ermittelten Objektabständen eine Triangulation durchgeführt, bei der fälschlicherweise vorausgesetzt wird, dass die beiden Reflexionspunkte 13 und 14 jeweils das gleiche Objekt beschreiben, ergibt sich als berechneter Objektaufenthaltsort der Schnittpunkt 15 der beiden Abstandsradien, der sich im dargestellten Beispiel in der Mitte der eigenen Fahrbahn befindet. Insbesondere bei Gassenfahrten, wie sie hier dargestellt sind, ergeben sich hiermit Positionen für vermeintlich erkannte Objekte, die einen Abstands- oder Geschwindigkeitsregler zu einer Verzögerung des eigenen Fahrzeugs 1 veranlassen, obwohl die eigene Fahrspur frei ist und eine Verlangsamung des eigenen Fahrzeugs 1 nicht notwendig erscheint. Da die weiteren Sensoren 6 in ihren Detektionsbereichen 7 und 8 Teilbereiche 9 und 10 aufweisen, in denen die weiteren Sensoren 6 auch winkelauflösend sind, also ein Azimutwinkel des Objektreflexpunkts ermittelt werden kann, kann die in der in 2 dargestellte Situation, folgerichtig erkannt werden, indem der Schnittpunkt 15 als Scheinobjekt klassifiziert wird, da die Objektreflexionen 13 und 14 unter Kenntnis des jeweiligen Azimutwinkels als eine Überkreuzmessung der beiden weiteren Radarsensoren 6 festgestellt werden kann. Somit ist der Objektreflexionspunkt 13 durch Kenntnis des Azimutwinkels so auswertbar, dass erkannt wird, das der Objektreflexionspunkt 13, der vom linken weiteren Sensor 6 detektiert wird, zum Fahrzeug 2 auf der rechten benachbarten Fahrspur gehört und der Reflexionspunkt 14, der vom rechten weiteren Sensor 6 detektiert wird, zum Fahrzeug 12 auf der linken benachbarten Fahrspur gehört. Durch Auswertung der zur Verfügung stehenden Winkelinformation ist es demnach möglich, das Auf treten eines Scheinobjekts 15, wie es mit einer reinen Abstandsmessung der weiteren Sensoren 6 entstehen würde, zu verhindern.
In 3 ist eine weitere Verkehrssituation dargestellt, bei der neben der in 2 dargestellten Verkehrssituation die Fahrzeuge 2 und 12 auf den benachbarten Fahrspuren so in ihrer Position verändert wurden, dass diese weiteren Fahrzeuge 16 und 17 lediglich vom abstandsmessenden Detektionsbereich 7 und 8 der weiteren Sensoren 6 erkannt werden. Die winkelauflösenden Detektionsteilbereiche 9 und 10 erkennen hierbei keine vorherfahrenden Objekte, womit auch keine Winkelinformation über die Fahrzeuge 16 und 17 zur Verfügung steht. Durch die Detektion des weiteren Fahrzeigs 16 am Objektreflexionspunkt 18 ist demnach nur der Abstand des weiteren Fahrzeugs 16 vom weiteren, rechten Sensor 6 bekannt sowie der Abstand des weiteren Fahrzeugs 17 auf der linken benachbarten Fahrspur zum linken, weiteren Sensor 6 bekannt, da der Objektreflexionspunkt 19 außerhalb des winkelmessenden Objektdetektionsbereichs liegt. In dieser Situation ist nur eine reine Abstandstriangulation möglich, da keine Winkelinformationen bezüglich der detektierten Objekte 16 und 17 vorliegen. Demnach müsste als Objektaufenthaltsort wiederum der Schnittpunkt der beiden Abstandsradien 18 und 19, also der Schnittpunkt 20 ermittelt werden, was jedoch wieder ein Scheinobjekt hervorrufen würde. Da jedoch die weiteren Sensoren 6 winkelauflösend sind und der berechnete Scheinobjektaufenthaltsort 20 innerhalb des winkelauflösenden Bereichs liegt, kann darauf geschlossen werden, dass es sich hierbei um ein Scheinobjekt handelt, da ansonsten die weiteren Radarsensoren 6 zusätzlich Winkelinformationen bereitstellen müssten. Zur Verifikation einer derartigen Schlussfolgerung kann zusätzlich die Auswertung des ersten Radarsensors 4 herangezogen werden, da ein Objekt, dass sich möglicherweise im Punkt 15 oder 20 befindet, zusätzlich durch den Detektionsbereich 5 des ersten Radarsensors erfasst werden müsste und somit in der dargestellten Situation mit hoher Sicherheit ein Scheinobjekt erkannt und eliminiert werden kann.

Claims

Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Objekten (2, 12, 16, 17) mittels fahrzeuggebundener Sensoren (4, 6), die an der Fahrzeugvorderseite einen ersten Radarsensor (4) vorsieht, der einen Detektionsbereich (5) aufweist, der in etwa der Breite der eigenen Fahrspur (3) entspricht, und der eine große Detektionsreichweite aufweist, und die mindestens zwei weitere Sensoren (6) mit einer geringeren Detektionsreichweite als der erste Radarsensor (4) aufweist, deren Detektionsbereiche sich teilweise überlappen (11) und die jeweils die benachbarte Fahrspur zumindest teilweise abdecken, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Sensoren (6) zur Eliminierung von Scheinreflexen (15, 20), die durch Objekte (2, 12) auf den benachbarten Fahrspuren hervorgerufen werden, zumindest in einem Teil ihres Sensorerfassungsbereichs (9, 10) winkelauflösend sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Sensoren (6) als Radarsensoren ausgeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Sensoren (6) im winkelauflösenden Bereich (9, 10) einen fokussierten Detektionsbereich aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Sensoren (6) an den vorderen Fahrzeugecken angebracht sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (4) eine Detektionsreichweite zwischen 80 Meter und 150 Meter aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Eliminierung von Scheinreflexen (15, 20) die Objektreflexionen des ersten Radarsensors (4) zusätzlich ausgewertet werden.
Verfahren zur Positionsbestimmung von Objekten (2, 12, 16, 17) mittels fahrzeuggebundener Sensoren (4, 6), wobei an der Fahrzeugvorderseite ein erster Radarsensor (4) vorgesehen ist, der einen Detektionsbereich (5) aufweist, der in etwa der Breite der eigenen Fahrspur (3) entspricht, und der eine große Detektionsreichweite aufweist, und wobei mindestens zwei weitere Sensoren (6), insbesondere Radarsensoren, mit einer geringeren Detektionsreichweite als der erste Radarsensor, vorgesehen sind, deren Detektionsbereiche (7, 8) sich teilweise überlappen und die jeweils die benachbarte Fahrspur zumindest teilweise abdecken, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Sensoren (6) in einem Teil ihres Sensorerfassungsbereichs (9, 10) eine Winkelinformation bezüglich der Objektreflexionen bereitstellen und die Winkelinformation zur Eliminierung von Scheinreflexen (15, 20), die durch Objekte (2, 12) auf benachbarten Fahrspuren hervorgerufen werden, ausgewertet wird.