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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, das mindestens ein erstes Sensormodul
und mindestens ein weiteres Sensormodul aufweist.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Radarsystem insbesondere eines Kraftfahrzeugs
mit mindestens einem ersten Sensormodul und mindestens einem weiteren
Sensormodul. Darüberhinaus
betrifft die Erfindung auch ein Steuergerät für ein Radarsystem insbesondere
eines Kraftfahrzeugs sowie ein Computerprogramm für ein Steuergerät.
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Derartige
Verfahren und Systeme sind per se bekannt und werden beispielsweise
bei Fahrerassistenzsystemen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, zum Beispiel
um ein Umfeld eines Kraftfahrzeugs zu überwachen oder auch um weitere
Systeme wie sog. Lane-Departure-Warning-Systeme
oder sonstige Fahrerassistenzsysteme zu unterstützten bzw. zu ergänzen.
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Nachteilig
an den bekannten Verfahren und Systemen ist der erhebliche Aufwand
zur Synchronisation der mehreren Sensormodule, die zu einem zuverlässigen Betrieb
eines derartigen Radarsystems erforderlich ist, insbesondere damit
sich die mehreren Sensormodule während
ihres Betriebs nicht gegenseitig stören.
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Derzeit
wird eine solche Synchronisation entweder über dedizierte Synchronisationsleitungen erreicht,
die einen zusätzlichen
Material- und Montageaufwand für
eine entsprechende Verkabelung erfordern und folglich die Gesamtkosten
des Radarsystems erhöhen.
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Bei
einer anderen bekannten Lösung
wird ein zur Vernetzung der einzelnen Sensormodule vorhandener Datenbus
verwendet, um für
die Synchronisation erforderliche Signale zu übertragen. Diese Lösung hat
den Nachteil, dass die Latenzzeiten der meisten Bussysteme zu groß sind,
um eine präzise Synchronisation
zu ermöglichen.
Andererseits erhöht sich
bei derartigen Systemen die Buslast aufgrund übertragener Synchronisationsinformationen
entsprechend, so dass unter Umständen
eine anderweitige Kommunikation über
den Datenbus nur noch eingeschränkt
möglich
ist.
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Demgemäß ist es
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Radarsystem
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass
eine einfache, kostengünstige
und flexible Synchronisation mehrerer Sensormodule möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
ein Erfassungsbereich des ersten Sensormoduls zumindest teilweise
einen Erfassungsbereich des weiteren Sensormoduls überlappt,
und dass das erste Sensormodul in einem Überwachungsmodus ein von dem
weiteren Sensormodul ausgesandtes Sendesignal empfängt, um
Informationen über
den Betriebszustand des weiteren Sensormoduls zu erhalten.
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Das
heißt,
im Gegensatz zu bekannten Radarsystemen mit mehreren Sensormodulen,
bei denen die Erfassungsbereiche der verschiedenen Sensormodule
möglichst
so ausgelegt werden, dass sie sich nicht gegenseitig überlappen,
um eine gegenseitige Beeinflussung auszuschließen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
eine derartige Überlappung bewusst
herzustellen und dazu auszunutzen, dass das erste Sensormodul in
seinem Überwachungsmodus
ein von dem weiteren Sensormodul ausgesandtes Sendesignal empfängt. Auf
diese Weise ist es bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren z.B. möglich, dass
das erste Sensormodul durch eine Auswertung des von dem weiteren
Sensormodul herrührenden
Sendesignals Informationen über
den Betriebszustand des weiteren Sensormoduls erhält. Dadurch
kann das erste Sensormodul besonders vorteilhaft seine eigene Sende-
und Empfangsaktivität auf
den Betriebszustand des weiteren Sensormoduls abstimmen.
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Besonders
vorteilhaft kann das erste Sensormodul somit in Abhängigkeit
der Informationen über
den Betriebszustand des weiteren Sensormoduls betrieben werden.
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Bei
einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass als Sendesignal ein FMCW (frequency modulated
continuous wave)-Signal
verwendet wird, bei dem die Frequenz zeitlich zwischen einer Startfrequenz
und einer Stopfrequenz verändert wird.
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Bei
solchen auch als chirp-Signalen bezeichneten Sendesignalen wird
die Frequenz des Sendesignals ausgehend von der Startfrequenz beispielsweise
zeitlinear erhöht,
so dass das chirp-Signal beispielsweise durch die Angabe seiner
Startfrequenz, seiner Stopfrequenz und seiner Signaldauer vollständig bestimmt
ist.
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Darüber hinaus
ist es auch möglich,
chirp-Signale als Sendesignale zu verwenden, die keine zeitlineare
Veränderung
der Frequenz aufweisen. Ferner können
auch so genannte stepped FMCW-, up-down-FMCW-, sonstige chirp-Signale
oder ganz allgemein FSK-Signale oder Kombinationen hieraus als Sendesignal
verwendet werden.
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Bei
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass ein Empfänger
des ersten Sensormoduls in dem Überwachungsmodus
nur empfangene Signale mit einer Frequenz, die zwischen der Startfrequenz
des FMCW-Signals und der Stopfrequenz des FMCW-Signals liegt, auswertet. Hierdurch
wird der Aufwand zur Überwachung
des von einem weiteren Sensormodul stammenden Sendesignals in dem
ersten Sensormodul deutlich reduziert. Darüberhinaus wird durch diese
Maßnahme auch
die Störanfälligkeit
des erfindungsgemäßen Radarsystems
reduziert, weil eine Auswertung anderer als der zur Synchronisation
erforderlichen Sendesignale nicht stattfindet.
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Beispielsweise
kann ein in dem Empfänger des
ersten Sensormoduls vorgesehener spannungsgesteuerter Oszillator
(VCO, voltage controlled oscillator), der ein Mischsignal zum Heruntermischen
eines empfangenen Sendesignals erzeugt, in dem erfindungsgemäßen Überwachungsmodus
so eingestellt sein, dass er bei einer konstanten Frequenz betrieben
wird, die innerhalb des durch die Startfrequenz und die Stopfrequenz
des FMCW-Sendesignals
definierten Frequenzbereichs liegt. In diesem Fall ist sichergestellt,
dass ein von dem weiteren Sensormodul als Sendesignal ausgesandtes
FMCW-Signal zumindest für
eine kurze Zeit dieselbe Frequenz aufweist wie der spannungsgesteuerte
Oszillator des Empfängers
des ersten Sensormoduls, so dass zumindest zu diesem Zeitpunkt das
Sendesignal von dem ersten Sensormodul beziehungsweise dessen Empfänger registriert
wird.
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Aus
der Empfangszeit und der Frequenz des empfangenen Sendesignals,
die in diesem Fall mit der Frequenz des lokalen spannungsgesteuerten Oszillators übereinstimmt,
sowie unter Kenntnis des Typs des von dem weiteren Sensormodul verwendeten
Sendesignals kann in dem ersten Sensormodul beispielsweise auf einen
Startzeitpunkt geschlossen werden, zu dem das weitere Sensormodul
begonnen hat, das Sendesignal auszusenden beziehungsweise auch auf
einen Endzeitpunkt, zu dem das weitere Sensormodul aufhört, das
Sendesignal auszusenden. Unter Kenntnis dieser Daten kann eine sehr
präzise
Synchronisation des ersten Sensormoduls mit dem weiteren Sensormodul
durchgeführt
werden.
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Sofern
alle Sensormodule des erfindungsgemäßen Radarsystems gleichartig
ausgebildet sind und insbesondere auch dieselben Sendesignale verwenden,
kann unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens demnach eine
Synchronisation der Sensormodule auf besonders einfache Weise erreicht
werden.
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Bei
einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass das erste und/oder das weitere Sensormodul
einen Radarsensor mit steuerbarer Richtcharakteristik aufweist.
Eine derartige steuerbare Richtcharakteristik kann beispielsweise
durch eine Vielzahl phasengesteuerter Antennen, die auch als phased-array
bezeichnet werden, erreicht werden und ermöglicht beispielsweise, dass
der jeweilige Radarsensor beziehungsweise das entsprechende Sensormodul
pro Zeitabschnitt jeweils nur einen kleinen Teilbereich seines gesamten
Erfassungsbereichs überwacht,
wodurch u.a. eine entsprechend höhere
räumliche
Auflösung
bei der Hindernisdetektion z.B. in einem Umfeld eines Kraftfahrzeugs
erzielt wird.
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Besonders
vorteilhaft sind die Erfassungsbereiche der verschiedenen Sensormodule
hierbei so angeordnet, dass sie sich nur in einem verhältnismäßig kleinen
Raumbereich überlappen.
In diesem Fall ist durch eine gezielte Formung der Richtcharakteristik
des Radarsensors bzw. dessen Antennen nach wie vor die Möglichkeit
gegeben, die erfindungsgemäße Synchronisation
durch die Überwachung
eines Sendesignals eines benachbarten Sensormoduls durchzuführen, während das
Risiko einer unbeabsichtigten gegenseitigen Störung der benachbarten Sensormodule
weitgehend ausgeschlossen wird, solange die Richtcharakteristik
des jeweiligen Radarsensors nicht in den Überlappungsbereich hineinreicht.
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Beispielsweise
kann ein Sensormodul seinen gesamten Erfassungsbereich zyklisch
untersuchen, indem es eine verhältnismäßig schmale
Hauptkeule für
die Richtcharakteristik seines Radarsensors einstellt, die nacheinander über die
verschiedenen Teilbereiche des gesamten Erfassungsbereichs verschwenkt
wird. In diesem Fall ergibt sich nur zu denjenigen Zeitpunkten überhaupt
eine tatsächliche Überlappung
der Erfassungsbereiche benachbarter Sensormodule, in denen die jeweiligen
Hauptkeulen der Radarsensoren benachbarter Sensormodule denjenigen
Teilbereich ihres Erfassungsbereichs einnehmen, der in dem Überlappungsbereich
der Erfassungsbereiche der benachbarten Sensormodule liegt.
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Die
Synchronisation eines Sensormoduls auf ein benachbartes Sensormodul
kann in diesem Fall beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Sensormodul
für eine
vorgebbare Zeit seinen Überwachungsmodus
einnimmt und in diesem vorzugsweise nur den Überlappungsbereich überwacht.
Sobald ein Sendesignal des benachbarten Sensormoduls, das zyklisch
seinen Erfassungsbereich untersucht und demnach auch periodisch
den Überlappungsbereich mit
seinem Sendesignal beaufschlagt, von dem zu synchronisierenden Sensormodul
erfasst wird, ist die erfindungsgemäße Synchronisation möglich.
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Bei
einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Sensormodul periodisch in den Überwachungsmodus versetzt.
Dadurch ist gewährleistet,
dass eventuelle Ungenauigkeiten in einer lokalen Zeitbasis eines
Sensormoduls nicht zum völligen
Verlust der Synchronisation zwischen mehreren Sensormodulen führen, weil
durch das periodische Einnehmen des Überwachungsmodus ein regelmäßiger Abgleich ermöglicht wird.
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Besonders
vorteilhaft kann ein Sensormodul auch dann zum Zwecke einer Synchronisation
in seinen Überwachungsmodus
versetzt werden, wenn es bei einem Normalbetrieb wie beispielsweise
bei einer Hinderniserkennung ein Übersprechen oder eine sonstige
Störung
empfangen bzw. ausgewertet hat, die auf einen unbeabsichtigten Empfang
eines Sendesignals eines benachbarten Sensormoduls und demnach auf
einen Verlust der Synchronisation hindeutet.
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Besonders
vorteilhaft wird das Sensormodul bei einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
unmittelbar nach dessen Aktivierung in den Überwachungsmodus versetzt.
Auf diese Weise ist eine möglichst
schnelle Synchronisation eines zunächst nicht mit seinen benachbarten Sensormodulen
synchronisierten Sensormoduls gegeben.
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Sehr
vorteilhaft ist bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgesehen, dass das Sensormodul den Überwachungsmodus nach einer
vorgebbaren Wartezeit oder nach einer zufallsabhängigen Wartezeit verlässt. Dadurch
ist sichergestellt, dass beispielsweise bei einem Totalausfall eines
benachbarten Sensormoduls dennoch eine Funktion des betreffenden Sensormoduls
hinsichtlich einer Abstandsbestimmung oder einen Hindernisdetektion
oder dergleichen gewährleistet
ist, auch wenn keine Synchronisation mit dem ausgefallenen benachbarten
Sensormodul vorgenommen werden kann.
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Das
Vorsehen einer zufallsabhängigen
Wartezeit ist besonders vorteilhaft, weil hierdurch weitestgehend
ausgeschlossen wird, dass zeitgleich aktivierte benachbarte Sensormodule
zu derselben Zeit ihren Überwachungsmodus
verlassen, so dass keine gegenseitige Synchronisation möglich ist.
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Die
Wahrscheinlichkeit dafür,
dass zwei zeitgleich aktivierte Sensormodule in demselben Zeitpunkt
den Überwachungsmodus
verlassen, ist verhältnismäßig gering.
Daher nimmt mit hoher Wahrscheinlichkeit eines der beiden Sensormodule
nach Ablauf seiner zufallsabhängigen
Wartezeit beispielsweise einen Normalbetrieb ein, indem es seine Hauptfunktion
der Hinderniserkennung oder dergleichen erfüllt. Das andere, benachbarte
Sensormodul verharrt nach wie vor in dem Überwachungsmodus, weil seine
zufallsabhängige
Wartezeit noch nicht abgelaufen ist. Dementsprechend kann dieses
andere Sensormodul sich auf das nunmehr bereits in seinem normalen
Betriebszustand befindliche benachbarte Sensormodul synchronisieren.
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Bei
einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass das von dem weiteren Sensormodul ausgesandte
Sendesignal in dem weiteren Sensormodul zur Messung eines Abstands
zwischen dem weiteren Sensormodul und einem in dem Erfassungsbereich
des weiteren Sensormoduls befindlichen Objekt verwendet wird. Das
heißt,
um ein in seinem Überwachungsmodus
befindliches Sensormodul auf die erfindungsgemäße Weise mit einem benachbarten
Sensormodul synchronisieren zu können,
ist es nicht erforderlich, dass das benachbarte Sensormodul ein
besonderes Sendesignal aussendet, das beispielsweise keine Hinderniserkennung oder
dergleichen ermöglicht.
Vielmehr kann das benachbarte Sensormodul sehr vorteilhaft seinen
normalen Betriebszustand aufweisen und für seine Funktionalität erforderliche
Sendesignale wie beispielsweise FMCW-Sendesignale aussenden. Damit ist
während
der erfindungsgemäßen Synchronisation eines
Sensormoduls zumindest ein eingeschränkter Betrieb des Radarsystems
dadurch gegeben, dass nicht in dem Überwachungsmodus befindliche
Sensormodule bereits Daten über
gegebenenfalls vorhandene Hindernisse oder dergleichen erfassen
können.
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Bei
einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass das weitere Sensormodul ein spezielles Synchronisationsinformationen
enthaltendes Sendesignal in den Erfassungsbereich des ersten Sensormoduls
bzw. in den Überlappungsbereich
der Erfassungsbereich der benachbarten Sensormodule sendet. In dieser
Verfahrensvariante können
gegebenenfalls besonders störsichere
Synchronisationsinformationen oder andere Daten von dem weiteren Sensormodul
zu dem in seinem Überwachungsmodus
befindlichen Sensormodul übertragen
werden.
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Bei
einer anderen sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das von einem im Überwachungsmodus
befindlichen Sensormodul empfangene Sendesignal eines weiteren Sensormoduls
einer Quadraturdemodulation unterzogen, um entsprechende Informationen über den Betrag
und die Phase des empfangenen Sendesignals zu erhalten. Hierbei
kann das empfangene Sendesignal durch Auswahl einer geeigneten Mischfrequenz
beispielsweise in eine Basisbandlage versetzt werden, so dass durch
eine einfache Signalverarbeitung beispielsweise die Intensität des empfangenen Sendesignals
oder weitere charakteristische Eigenschaften des empfangenen Sendesignals
auf einfache Weise untersucht werden können. Hierdurch ist besonders
vorteilhaft auch eine einfache Plausibilisierung des empfangenen
Sendesignals möglich. Beispielsweise
kann insbesondere auch die Amplitude des empfangenen Sendesignals
einer Plausibilitätsbetrachtung
unterzogen werden, um auszuschließen, dass zur Synchronisation
irrtümlich
Sendesignale ausgewertet werden, die z.B. von Sensormodulen anderer
Kraftfahrzeuge oder weiterer Systeme stammen, die sich im Umfeld
des erfindungsgemäßen Radarsystems
befinden.
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Besonders
vorteilhaft können
unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips auch gleichzeitig
mehrere jeweils in ihrem Überwachungsmodus befindliche
Sensormodule ein von einem weiteren Sensormodul ausgesandtes Sendesignal
empfangen, um Informationen über
den Betriebszustand des weiteren Sensormoduls zu erhalten. Das heißt, es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass
gleichzeitig mehrere noch nicht synchronisierte Sensormodule das
Sendesignal eines benachbarten Sensormoduls überwachen und sich auf den
Betrieb dieses Sensormoduls synchronisieren.
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Als
eine weitere Lösung
der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Radarsystem gemäß Patentanspruch
14 angegeben.
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Noch
eine weitere Lösung
der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist in Form eines Steuergeräts gemäß Patentanspruch
16 und eines Computerprogramms gemäß Patentanspruch 17 angegeben.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und
der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich
sein.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine
erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Radarsystems,
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2 ein
Zustandsdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3a den
Zeitverlauf einer Empfangsfrequenz eines Sensormoduls gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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3b den
Zeitverlauf der Frequenz eines Sendesignals gemäß einer weiteren Variante des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3c den
Zeitverlauf eines Signals, das von einem in seinem Überwachungsmodus
befindlichen Sensormodul bei der Auswertung des Sendesignals eines
benachbarten Sensormoduls erhalten wird, und
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4 eine
vereinfachtes Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Radarsystems.
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1 zeigt
schematisch eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Radarsystems 100.
Das Radarsystem 100 weist ein erstes Sensormodul 110a und
ein zweites Sensormodul 110b auf. Wie aus 1 ersichtlich,
sind die Sensormodule 110a, 110b in einem Heckbereich 200a eines
durch das Rechteck 200 angedeuteten Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Jedes
Sensormodul 110a, 110b weist einen nicht abgebildeten
Radarsensor auf, der zum Aussenden und zum Empfangen von Radarsignalen
geeignet ist. Besonders vorteilhaft weist jeder der Radarsensoren
bzw. dessen Antennen eine steuerbare Richtcharakteristik auf und
kann auf diese Weise verhältnismäßig schmale
Hauptkeulen ausbilden, um jeweils nur einen Teilbereich des dem
jeweiligen Sensormodul 110a, 110b zugeordneten
Erfassungsbereichs A, B zu überwachen.
In 1 sind zur Veranschaulichung dieses Sachverhalts
beispielhaft jeweils drei mögliche
und nicht näher
bezeichnete Hauptkeulen für
den Radarsensor des ersten Sensormoduls 110a beziehungsweise
drei mögliche
und nicht näher
bezeichnete Hauptkeulen für
den Radarsensor des zweiten Sensormoduls 110b angedeutet.
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Bevorzugt
kann der jeweilige Radarsensor jeweils eine der abgebildeten Hauptkeulen
einstellen und diese innerhalb des gesamten Erfassungsbereichs A,
B verschwenken, so dass zyklisch jeder Teilbereich des jeweiligen
gesamten Erfassungsbereichs A, B von einer Hauptkeule überstrichen
wird.
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Erfindungsgemäß sind die
Radarsensoren beziehungsweise deren Sensormodule 110a, 110b so
ausgebildet, dass sich die Erfassungsbereiche A, B der Sensormodule 110a, 110b in
einem in 1 mit dem Bezugszeichen C bezeichneten Überlappungsbereich überlappen.
Dadurch ist es möglich, dass
beispielsweise von dem zweiten Sensormodul 110b in den Überlappungsbereich
C ausgesandte Radarsignale von dem ersten Sensormodul 110a empfangen
werden können.
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Hierzu
ist es allerdings erforderlich, dass die Richtdiagramme bzw. Richtcharakteristiken
der entsprechenden Radarsensoren beispielsweise eine durch die in
den Überlappungsbereich
C hineinragenden Hauptkeulen angedeutete Konfiguration gemäß 1 einnehmen,
in der sie jeweils zumindest einen Teilbereich des Überlappungsbereichs
C abdecken.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass die Sensormodule 110a, 110b zumindest zeitweise
einen Überwachungsmodus
einnehmen, in dem sie ein von dem jeweils benachbarten Sensormodul 110a, 110b ausgesandtes
Sendesignal empfangen, um Informationen über den Betriebszustand des
benachbarten Sensormoduls 110a, 110b zu erhalten
und sich gegebenenfalls auf das benachbarte Sensormodul 110a, 110b zu
synchronisieren.
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Nachfolgend
ist die erfindungsgemäße Synchronisation
der Sensormodule 110a, 110b aufeinander unter
Bezugnahme auf das in 2 abgebildete Zustandsdiagramm
näher beschrieben.
Das Zustandsdiagramm aus 2 gibt beispielhaft einige Betriebszustände eines
Sensormoduls 110a, 110b an, die es während der
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
annehmen kann.
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Zur
weiteren Beschreibung wird davon ausgegangen, dass beide Sensormodule 110a, 110b zeitgleich
aktiviert werden, was beispielsweise bei dem Inbetriebnehmen des
Kraftfahrzeugs 200 (1) durch
das Einschalten der Zündung
erfolgt.
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Besonders
vorteilhaft können
die Sensormodule 110a, 110b abgesehen von ihrer
Einbaulage in dem Kraftfahrzeug 200 völlig identisch ausgebildet sein.
Dementsprechend beziehen sich die nachstehenden Ausführungen
beispielhaft nur auf das erste Sensormodul 110a, können ohne
Weiteres jedoch direkt auf das zweite Sensormodul 110b sowie
auf ggf. vorhandene weitere Sensormodule übertragen werden.
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Wie
aus 2 ersichtlich, nimmt das Sensormodul 110a unmittelbar
nach seiner Aktivierung einen Initialisierungszustand 300 ein.
Nach Abschluss entsprechender Initialisierungsvorgänge, die beispielsweise
eine Aktivierung des in dem Sensormodul 110a enthaltenen
Radarsensors oder eine Kalibrierung weiterer Komponenten, eine Aktivierung
eines lokalen Steuergeräts
(nicht gezeigt) des Sensormoduls 110a oder dergleichen
umfassen können, geht
das Sensormodul 110a in den erfindungsgemäßen Überwachungsmodus 305 über.
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In
dem Überwachungsmodus 305 ist
der Radarsensor des Sensormoduls 110a so konfiguriert, dass
er zumindest einen Teil des in 1 angedeuteten Überlappungsbereichs
C erfasst, was beispielsweise durch Einstellen einer auf den Überlappungsbereich
C gerichteten Hauptkeule des Antennensystems des Radarsensors erreicht
wird. Das Sensormodul 110a ist dementsprechend in der Lage, von
dem benachbarten Sensormodul 110b in den Überlappungsbereich
C ausgesandte Sendesignale zu empfangen.
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Erfindungsgemäß verbleibt
das erste Sensormodul 110a so lange in dem Überwachungsmodus 305,
bis es tatsächlich
ein von dem benachbarten Sensormodul 110b ausgesandtes
Sendesignal empfangen hat. Dieser Sachverhalt ist durch den Zustandsübergang 305a in 2 angedeutet.
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Sobald
das Sensormodul 110a in seinem Überwachungsmodus 305 ein
von dem Sensormodul 110b stammendes Sendesignal empfängt, wechselt es
von dem Überwachungsmodus 305 durch
den Zustandsübergang 305b in
einen Auswertmodus 310, indem es das empfangene Sendesignal
des zweiten Sensormoduls 110b analysiert, um Informationen über den
Betriebszustand des zweiten Sensormoduls 110b zu erhalten.
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Nach
Abschluss dieser Analyse verlässt
das Sensormodul 110a den Auswertmodus 310 und wechselt
in den Konfigurationsmodus 315, in dem es seinen Radarsensor
entsprechend der Auswertung 310 konfiguriert und sich auf
den Betrieb des Sensormoduls 110b synchronisiert. Die Synchronisation kann
beispielsweise das Kalibrieren einer lokalen Zeitbasis wie z.B.
eines Timers eines lokalen Steuergeräts usw. umfassen und ermöglicht es,
in dem Sensormodul 110a beispielsweise diejenigen zukünftigen Zeitintervalle
zu berechnen, in denen das benachbarte Sensormodul 110b sein
Sendesignal in den Überlappungsbereich
C aussendet.
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Nach
erfolgreicher Synchronisation wechselt das erste Sensormodul 110a schließlich in
den Normalbetrieb 320, in dem es die Richtcharakteristik
seines Radarsensors periodisch verändert, um zyklisch Teilbereiche
des Erfassungsbereichs A beispielsweise auf Hindernisse oder andere
Objekte zu überwachen.
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Vermöge der erfindungsgemäßen Synchronisation
des Sensormoduls 110a auf den Betrieb des benachbarten
Sensormoduls 110b erfolgt die Überwachung des Erfassungsbereichs
A durch das Sensormodul 110a besonders vorteilhaft derart,
dass das Sensormodul 110a den Überlappungsbereich C beispielsweise
nur zu solchen Zeitpunkten überwacht, zu
denen das benachbarte Sensormodul 110b nicht ebenfalls
den Überlappungsbereich
C überwacht,
so dass eine gegenseitige Störung
der Sensormodule 110a, 110b während ihres Normalbetriebs 320 ausgeschlossen
ist.
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Falls
das erste Sensormodul 110a während seines Normalbetriebs 320 mit
der Zeit jedoch seine Synchronisation zu dem benachbarten Sensormodul 110b verliert,
kann es vorkommen, dass das Sensormodul 110a den Überlappungsbereich
C zu derselben Zeit überwacht,
zu der auch das benachbarte Sensormodul 110b den Überlappungsbereich
C überwacht.
In diesem Fall kommt es zu einem unerwünschten Übersprechen zwischen den Sensormodulen 110a, 110b.
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Ein
derartiges unerwünschtes Übersprechen wird
beispielsweise von dem ersten Sensormodul 110a im Rahmen
einer Auswertung der in dem Normalbetrieb 320 ausgesendeten
beziehungsweise empfangenen Radarsignale erkannt, woraufhin das erste
Sensormodul 110a den Normalbetrieb 320 verlässt und
mittels des Zustandsübergangs 320a erneut
den erfindungsgemäßen Überwachungsmodus 305 einnimmt.
Anschließend
erfolgt – wie
bereits vorstehend beschrieben – eine
erneute erfindungsgemäße Synchronisation
des ersten Sensormoduls 110a auf das zweite Sensormodul 110b.
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Alternativ
zu der Erkennung des unerwünschten Übersprechens
durch das erste Sensormodul 110a kann eine derartige Erkennung
auch von dem zweiten Sensormodul 110b vorgenommen werden,
das daraufhin in gleicher Weise in seinen Überwachungsmodus 305 wechselt.
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Um
jedoch zu verhindern, dass beide Sensormodule 110a, 110b gleichzeitig
erneut den Überwachungsmodus 305 annehmen,
ist bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgeschlagen, dass bei einem zyklischen Überwachen von Teilbereichen
des jeweiligen Erfassungsbereichs A, B und bei der Erkennung von Übersprechen
das betreffende Sensormodul 110a, 110b zunächst für eine zufallsabhängige Wartezeit
beziehungsweise Zykluszahl in seinem Normalbetrieb 320 verbleibt,
bevor es in den Überwachungsmodus 305 wechselt.
Hierdurch ist gewährleistet,
dass dasjenige Sensormodul 110a, das zufallsgesteuert über den
Zustandsübergang 320a zuerst
in seinen Überwachungsmodus 305 wechselt, erneut
eine Synchronisation durchführen
kann, während
das andere Sensormodul 110b nach wie vor in seinem Normalbetrieb 320 verbleibt.
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Bei
einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann das Sensormodul 110a nach dem Einnehmen des Überwachungsmodus 305 beispielsweise
auch für eine
zufallsabhängige
Wartezeit anstelle einer konstanten Wartezeit in dem Überwachungsmodus 305 verbleiben.
Falls innerhalb dieser Wartezeit kein von dem benachbarten Sensormodul 110b stammendes Sendesignal
empfangen beziehungsweise erkannt worden ist, geht das entsprechende
Sensormodul 110a direkt von dem Überwachungsmodus 305 in den
Normalbetrieb 320 über,
vergleiche den Zustandsübergang 305c.
Hierdurch ist gewährleistet, dass
ein betreffendes Sensormodul 110a beispielsweise bei einem
Totalausfall aller benachbarten Sensormodule 110b auch
ohne den Empfang eines Sendesignals von einem benachbarten Sensormodul 100b in
den Normalbetrieb 320 übergeht
und einen zumindest teilweisen Betrieb des erfindungsgemäßen Radarsystems 100 (1)
aufrechterhält.
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Durch
den Zustandsübergang 305c nach
einer entsprechenden zufallsabhängigen
Wartezeit ist weiter gewährleistet,
dass mit hoher Wahrscheinlichkeit eines der Sensormodule 110b nach
der Initialisierung 300 den Normalbetrieb 320 einnimmt,
ohne zuvor eine erfindungsgemäße Synchronisation durchzuführen. Dies
ermöglicht
den weiteren Sensormodulen 110a des Radarsystems 100,
ihrerseits die bereits mehrfach beschriebene Synchronisation bezüglich dieses
Sensormoduls 110b durchzuführen.
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Nachstehend
ist unter Bezug auf die 3a bis 3c für eine besonders
vorteilhafte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
die Synchronisation beziehungsweise Auswertung 310 (2)
des von einem benachbarten Sensormodul empfangenen Sendesignals
näher beschrieben.
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3a zeigt
hierbei einen Zeitverlauf der Mischfrequenz eines in dem Radarsensor
des Sensormoduls 110a enthaltenen Mischers. Wie aus 3a ersichtlich,
weist der Mischer eine zeitlich konstante Mischfrequenz f3 auf,
während
sich das Sensormodul 110a in seinem Überwachungsmodus befindet.
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3b zeigt
den Zeitverlauf eines auch als chirp-Signal bezeichneten FMCW (frequency
modulated continuous wave)-Sendesignals,
wie es periodisch von dem Sensormodul 110b unter anderem auch
in den Überlappungsbereich
C (1) ausgesandt wird.
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Wie
aus 3b ersichtlich, weist das Sendesignal eine zeitlineare Änderung
seiner Frequenz ausgehend von einer Startfrequenz f1 bis hin zu
einer Stopfrequenz f2 auf. Das heißt, innerhalb der gesamten
Sendedauer T = t3 – t1
wird die Frequenz des von dem Sensormodul 110b ausgesandten
Sendesignals von der Startfrequenz f1 zeitlich linear bis zu der Stopfrequenz
f2 verändert.
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Dadurch
ist gewährleistet,
dass der Radarsensor des ersten Sensormoduls 110a mit seinem konstant
bei der Mischfrequenz f3 (3a) betriebenen
Mischer genau dann ein dem Sendesignal entsprechendes Empfangssignal
erkennt, wenn die Frequenz des in 3b abgebildeten
chirp-Sendesignals des Sensormoduls 110b identisch ist
mit der Mischfrequenz f3 des Mischers.
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Gemäß dem in 3b abgebildeten chirp-Sendesignal
ist dies zum Zeitpunkt t2 der Fall, das heißt zu dem Zeitpunkt t2 weist das
chirp-Sendesignal gemäß 3b dieselbe
Frequenz f3 auf wie das von dem Mischer zum Mischen des empfangenen
Sendesignals verwendete Signal. Dementsprechend wird in dem Sensormodul 110a durch
die Auswertung des chirp-Sendesignals ein zu dem in 3c gezeigten
Auswertesignal vergleichbares Signal erhalten, das ein Maximum bei
dem Zeitpunkt t = t2 aufweist.
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Das
heißt,
durch die vorstehend beschriebene Auswertung des von dem Sensormodul 110b ausgesandten
FMCW- bzw. chirp-Sendesignals
kann das erste Sensormodul 110a unter Kenntnis des Empfangszeitpunkts
t2 und der von seinem Mischer verwendeten Mischfrequenz f3 aus den
bekannten Eigenschaften T = t3 – t1,
f1, f2 des FMCW-Sendesignals (3b) auf
den Betriebszustand des benachbarten Sensormoduls 110b schließen.
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Insbesondere
kann unter Kenntnis der sogenannten chirp-Dauer T, das heißt derjenigen
Zeit, für die
das Sendesignal zeitlinear frequenzmoduliert ausgesendet wird, auch
beispielsweise der Startzeitpunkt t1 des chirp-Sendesignals oder
auch der Endzeitpunkt t3 = t1 + T ermittelt werden.
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Hierzu
wird insbesondere sehr vorteilhaft die folgende Äquivalenz ausgenutzt:
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Auf
diese Weise ist es dem ersten Sensormodul 110a möglich, die
Startzeitpunkte t1 für
seine eigenen Sendesignale in Abhängigkeit der zuvor ermittelten
Parameter der von dem Sensormodul 110b ausgesandten Sendesignale
festzulegen.
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Unter
Kenntnis derjenigen Algorithmen, anhand derer bei den Sensormodulen 110a, 110b beispielsweise
die Hauptkeulen der jeweiligen Radarsensoren verändert bzw. über den Erfassungsbereich A,
B (1) geschwenkt werden, kann der Betrieb des Radarsensors
eines bestimmten Sensormoduls 110a beispielsweise so gesteuert
werden, dass kein unerwünschtes Übersprechen
durch ein zeitliches Zusammentreffen von Hauptkeulen verschiedener
Sensormodule 110a, 110b in dem Überlappungsbereich
C eintritt.
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Separate
Datenleitungen zwischen den Sensormodulen zur Übertragung von Synchronisationssignalen,
wie sie bei herkömmlichen
Systemen vorgesehen sind, sind daher bei dem erfindungsgemäßen Radarsystem 100 bzw.
dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren
nicht erforderlich.
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Insbesondere
wird auch ein ggf. vorhandener Datenbus 130, wie er bei
dem schematisch in 4 abgebildeten Radarsystem 100 zur
Kommunikation der einzelnen Sensormodule 110a, 110b mit einem
zentralen Steuergerät 120 vorgesehen
ist, nicht zu Synchronisationszwecken verwendet, so dass die Buslast
des Datenbusses 130 hierdurch nicht gesteigert wird und
dementsprechend die restliche Datenkommunikation auf dem Bus ungestört und zuverlässig ablaufen
kann. Neben dem zentralen Steuergerät 120 können vorteilhaft
auch in jedem Sensormodul 110a, 110b entsprechende,
zu dem zentralen Steuergerät 120 vergleichbare
lokale Steuergeräte
(nicht gezeigt) vorgesehen sein. Die lokalen Steuergeräte steuern
beispielsweise den Radarsensor bzw. dessen Antennen sowie die Auswertung
von Sendesignalen sowie ganz allgemein den Betrieb eines Sensormoduls 110a, 110b.
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Neben
der in 3b abgebildeten zeitlinearen
Frequenzmodulation des Sendesignals ist es auch möglich, nicht
lineare chirp-Signale oder so genannte stepped FMCW, up-down-FMCW oder allgemein
andere FSK-Signale oder Kombinationen hieraus als Sendesignal zu
verwenden.
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Ganz
allgemein kann jedes denkbare Sendesignal, das von einem Sensormodul 110b zur
Realisierung der Hauptfunktionalität des Sensormoduls 110b wie
z.B. zur Hinderniserkennung und dergleichen verwendet wird, von
einem in dem Überwachungsmodus 305 (2)
befindlichen Sensormodul 110a zur Synchronisation mit dem
Sensormodul 110b genutzt werden, so dass trotz fehlender
Synchronisation zumindest eine eingeschränkte Funktion des Radarsystems 100 gegeben
ist.
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Alternativ
hierzu kann ein Sensormodul 110a, 110b jedoch
auch gezielt ein z.B. besondere Synchronisationsinformationen oder
sonstige Daten enthaltendes Sendesignal in den Überlappungsbereich C aussenden,
um entsprechende Informationen an ein dieses Sendesignal empfangendes
Sensormodul zu übertragen.
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Das
von einem in seinem Überwachungsmodus 305 befindlichen
Sensormodul 110a empfangene Sendesignal des benachbarten
Sensormoduls 110b kann besonders vorteilhaft auch einer
Quadraturdemodulation unterzogen werden, um entsprechende Informationen über den
Betrag und auch die Phase des empfangenen Sendesignals zu erhalten. Hierbei
kann das empfangene Sendesignal durch Auswahl einer geeigneten Mischfrequenz
f3 beispielsweise direkt in eine Basisbandlage versetzt werden,
so dass im Wege einer wenig aufwendigen Signalverarbeitung beispielsweise
die Intensität
des empfangenen Sendesignals oder weitere charakteristische Eigenschaften
des empfangenen Sendesignals untersucht werden können. Die Intensität des empfangenen
Sendesignals kann auch durch eine herkömmliche Demodulation ermittelt
werden, wobei dementsprechend auf einen Quadraturdemodulator verzichtet
werden kann.
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Besonders
vorteilhaft wird erfindungsgemäß insbesondere
auch eine Amplitude des empfangenen Sendesignals bzw. eines damit
korrespondierenden demodulierten Signals analysiert, um im Wege einer
Plausibilitätsbetrachtung
auszuschließen,
dass zur Synchronisation irrtümlich
Sendesignale ausgewertet werden, die z.B. von Sensormodulen anderer Kraftfahrzeuge
oder weiterer Systeme stammen, die sich im Umfeld des erfindungsgemäßen Radarsystems 100 befinden.
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Unter
Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips
können
gleichzeitig auch mehrere jeweils in ihrem Überwachungsmodus befindliche
Sensormodule ein von einem weiteren Sensormodul ausgesandtes Sendesignal
empfangen, um Informationen über
den Betriebszustand des weiteren Sensormoduls zu erhalten. Das heißt, es ist
erfindungsgemäß auch möglich, dass
gleichzeitig mehrere noch nicht synchronisierte Sensormodule das
Sendesignal eines benachbarten Sensormoduls überwachen und sich auf den
Betrieb dieses Sensormoduls synchronisieren.
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Sofern
ein Sensormodul 110a mit einem Radarsensor versehen ist,
der einen separaten Sender und einen separaten Empfänger aufweist,
kann das Sensormodul 110a dementsprechend auch während seines
Normalbetriebs 320 die vorstehend im Zusammenhang mit dem Überwachungsmodus 305 beschriebene
Funktionalität
realisieren, bei der das Sensormodul 110a von einem benachbarten
Sensormodul 110b ausgesandte Sendesignale zu Synchronisationszwecken
empfängt
und auswertet. In diesem Fall werden von den beiden Sensormodulen 110a, 110b vorzugsweise
unterschiedliche Sendesignale wie z.B. Sendesignale mit einer verschiedenen chirp-Dauer
bzw. Frequenzmodulation verwendet, um die entsprechende Auswertung
zu erleichtern.
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Von
besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in Form eines Computerprogramms, das beispielsweise in einem elektronischen
Speicher wie zum Beispiel einem EEPROM abgespeichert und auf dem
Steuergerät 120 (4)
oder einem lokalen Steuergerät
eines Sensormoduls 110a, 110b ablauffähig ist.
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Je
nach Systembandbreite eines in dem Sensormodul enthaltenen Empfängers kann
es zur Synchronisation und insbesondere zur Vermeidung von Übersprechen
zwischen benachbarten Sensormodulen auch ausreichend sein, die chirp-Signale der
benachbarten Sensormodule um eine vorgebbare Zeitdifferenz gegeneinander
zeitversetzt auszusenden. D.h., in diesem Fall können beide Sensormodule gleichzeitig
in den Überlappungsbereich
C aussenden und ihre chirp-Signale können sich sogar – in Abhängigkeit
zu der vorgebbaren Zeitdifferenz – zumindest teilweise überlappen.
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Dies
wird dadurch ermöglicht,
dass bei geeigneter Wahl der Zeitdifferenz bereits nach dieser Zeitdifferenz
das chirp-Signal
des einen Sensormoduls einen hinreichend großen Frequenzabstand von dem
chirp-Signal des anderen Sensormoduls aufweist. In diesem Fall liegt
das chirp-Signal des einen Sensormoduls nicht mehr in einem von
dem anderen Sensormodul momentan betrachteten Empfangsfrequenzbereich,
der wiederum von der momentanen Frequenz seines eigenen, verzögerten chirp-Signals abhängt. Die
Wahl der vorgebbaren Zeitdifferenz hängt demnach sowohl von der
Frequenzänderungsgeschwindigkeit
der verwendeten chirp-Signale ab als auch von der Systembandbreite
des Empfängers.
