DE102008008385A1 - Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit für ein Strahlsensorsystem - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit für ein Strahlsensorsystem zur Umgebungserfassung in einem Kraftfahrzeug vorgestellt. Dazu werden ruhende Umgebungsobjekte identifiziert und es wird die Relativgeschwindigkeit zu den ruhenden Umgebungsobjekten bestimmt.

Description

• Die Erfindung betrifft das technische Gebiet von Strahlsensoren für die Erfassung von Umgebungsobjekten z. B. in Kraftfahrzeugen. Insbesondere betrifft die Erfindung die genaue Erfassung von Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung des Sensorfahrzeugs. Für Komfort-Systeme wie z. B. Fullspeedrange-ACC bzw. für Sicherheitssysteme (z. B. Precrash) die sich auf Daten von Strahlsensorsystemen (z. B. Radar, Lidar) stützen, um vorausfahrende Fahrzeuge für eine Regelung der eigenen Geschwindigkeit oder Warnung zu verwenden, werden möglichst genaue Objektdaten mit geringer Latenz benötigt. Die Entfernung und der Winkel können üblicherweise sehr genau bestimmt werden. Die Relativgeschwindigkeit bezogen auf das Fahrzeug, welches mit dem Strahlsensor ausgestattet ist, kann außerdem über die Nutzung des Doppler-Effekts beim Radarsensor quasi latenzfrei ermittelt werden. Für eine ACC-Regelung oder Notbremsung ist allerdings auch die Objektbeschleunigung eine entscheidende Größe. Üblicherweise wird über die Ableitung der gemessenen Relativgeschwindigkeit eines Objektes eine Relativbeschleunigung berechnet. Um nun die eigentliche Beschleunigung des Objektes zu bestimmen, muss die Differenz aus der berechneten Relativbeschleunigung und der Beschleunigung des Sensorfahrzeugs gebildet werden. Hierbei ist problematisch, dass die Verfolgung eines Objekts (Tracking) und damit die Bildung der Objektrelativbeschleunigung und auch die Bestimmung der Eigenfahrzeugbeschleunigung eine zeitliche Historie haben. Es werden mindestens zwei aufeinanderfolgende Messzyklen für die Ableitung der Relativ-Geschwindigkeit benötigt. Die Signale der verschiedenen Sensoren (Objekt aus Radarsensor, Eigenfahrzeug aus Raddrehzahlsensoren u. ä.) passen zeitlich nicht zusammen, so dass eine Signallatenz bestimmt werden muss. Diese Latenz ist situativ verschieden, da verschiedene Filter für die Aufbereitung der Beschleunigungswerte angewendet werden, sodass der Aufwand sehr hoch ist.
• In dynamischen Situationen, z. B. das Sensorfahrzeug bremst oder beschleunigt stark, ändert sich die Eigenbeschleunigung innerhalb einer sehr kurzen Zeit (z. B. 1/10 s) sehr stark (z. B. > 0.5m/sA2). Dadurch kann es bedingt durch unterschiedliche Filteralgorithmen zu Unterschieden im Wert der ermittelten Beschleunigung kommen, so dass die daraus resultierende Objektbeschleunigung nicht korrekt ist.
• Dadurch hängt der Wert der Objektbeschleunigung scheinbar von der Eigenbeschleunigung ab und wird dadurch verfälscht. Um dieses Problem zu minimieren wird die Objektbeschleunigung üblicherweise gefiltert. Dies verringert die Auswirkung der Eigenbeschleunigung auf den Wert der Objektbeschleunigung, erhöht aber die Latenz dieser. Das wiederum führt zu verspäteter Reaktion des Eigenfahrzeugs z. B. bei einer ACC-Regelung oder zu verspäteter Warnung/Notbremsung oder zu verspätetem Beschleunigen/Abbrechen einer Bremsung.
• Der Strahlsensor in einem Straßenfahrzeug erfasst üblicherweise neben den fahrenden Objekten auch sehr viele stehende Ziele, wie z. B. Leitplanken, Verkehrszeichen, Brücken, Querfugen, Rasenkante etc. Verfahren zur Identifizierung dieser Objekte sind bekannt. Die Relativgeschwindigkeit bezogen auf stehende Objekte entspricht ungefähr der Sensorfahrzeuggeschwindigkeit. Objekte werden als stehendes Ziel verworfen, wenn sie ein hohes Potenzial haben, keine wirklichen stehenden Ziele zu sein. Z. B. werden Objekte verworfen, die schon mal gefahren sind oder deren Relativgeschwindigkeit statistisch stark von einem Mittelwert abweicht. Aus den verbleibenden Zielen wird ein Mittelwert für die Geschwindigkeit gebildet und über dessen Ableitung die Sensorfahrzeugbeschleunigung anhand stehender Ziele berechnet. Diese Beschleunigung stammt aus dem gleichen Sensor wie die Relativbeschleunigung der Objekte und passt dadurch wesentlich besser (zeitlich und vom Wert her) dazu, so dass die Objektbeschleunigung die sich daraus bestimmen lässt eine deutlich bessere Signalgüte hat. Sie ist nicht mehr von der Eigenbeschleunigung abhängig, da sich diese zeitgleich und Wertneutral sowohl in den stehenden als auch in den fahrenden Objekten niederschlägt. Zusätzlich lässt sich über die Anzahl der stehenden Ziele, die in die Berechnung eingehen sehr gut eine Qualität der so ermittelten Beschleunigung feststellen, so dass bei sinkender Qualität, z. B. in einer Fahrzeugumgebungen ohne Infrastruktur, Rasenkanten etc., schrittweise auf die ursprüngliche Berechnung übergegangen werden kann. Dies bringt eine Verbesserung der Latenz von über 0.5s bei gleichzeitig verbesserter Signalqualität der Objektbeschleunigung. Dadurch, dass auf Rohzielen gearbeitet wird und es nicht nötig ist, die stehenden Ziele zu verfolgen, also dieselben Objekte vom vorherigen Messzyklus wiederzufinden, gibt es auf normalen Straßen praktisch immer genügend Ziele, damit dieser Algorithmus eine Verbesserung bringen kann.
• Das gleiche Verfahren kann nicht nur für die Bestimmung der Sensorfahrzeugbeschleunigung, sondern auch für die Bestimmung der Sensorfahrzeuggeschwindigkeit angewendet werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn Raddrehzahlsensoren keine richtigen Werte mehr liefern. Da diese Sicherheitssysteme auf genaue Eigenfahrzeugdaten angewiesen sind, könnte damit deren Funktion verbessert werden. Es kann ermittelt werden, ob sich ein Fahrzeug vorwärts oder rückwärts bewegt (dazu sind normalerweise zusätzliche Sensoren nötig). Bei Sensoren, die nach hinten schauen würden, könnte auch im Falle einer Notbremsung des eigenen Fahrzeugs (Stauende) die Geschwindigkeit und Beschleunigung des folgenden Fahrzeugs genau und ohne große Latenz bestimmt werden, um so Sicherheitssysteme im eigenen Fahrzeug (Kopfstützen etc) zu aktivieren. Vorzugsweise werden stehende von einem Radarsensor erfasste Objekte mit Relativgeschwindigkeitsinformation über Dopplereffekt verwendet um die Beschleunigung und Geschwindigkeit des Sensorfahrzeugs nur mit Hilfe des Radarsensors zu bestimmen. Vorteilhaft an dieser Methode ist, dass die Qualität der Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsinformation z. B. über die Anzahl der erfassten Objekte und Varianz der Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte bestimmbar ist. In einer weiteren positiven Ausgestaltung werden anstatt der Rohdaten gefilterte oder Daten von verfolgten (getrackten) Objekt benutzt. Es muss auch nicht zwangsweise der Mittelwert der Ziele verwendet werden, man könnte z. B auch alle Ziele einzeln filtern oder die Ziele entsprechend ihres Entstehungstimestamps verwenden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit für ein Strahlsensorsystem zur Umgebungserfassung in einem Kraftfahrzeug, wobei i) ruhende Umgebungsobjekte identifiziert werden ii) die Relativgeschwindigkeit zu den ruhenden Umgebungsobjekten bestimmt wird
2. Verfahren nach Anspruch, wobei die Beschleunigung aus der zeitlichen Änderung der ermittelten Geschwindigkeit abgeleitet wird.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Strahlsensorsystem ein Radarsystem ist und die der Relativgeschwindigkeit entsprechende Dopplergeschwindigkeit direkt aus den Messwerten bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei i) die Relativgeschwindigkeit und/oder Relativbeschleunigung von bewegten Objekten mit dem Strahlsensorsystem erfasst werden ii) die Absolutgeschwindigkeit und/oder Absolutbeschleunigung des bewegten Objekts mit dem Wert/den Werten für Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Sensorfahrzeugs berechnet wirrd/werden, die ebenfalls mit dem Strahlsensorsystem bestimmt wurde/wurden.