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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zur Vermeidung
einer Kollision und zur Identifizierung eines Zielobjekts.
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2. Diskussion des Standes
der Technik
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Herkömmliche
Systeme zur Vermeidung einer Kollision und zur Identifizierung eines
Zielobjektes verwenden üblicherweise
den Einsatz von Radartechnologie, da Radar weiterhin ein leichter
implementierbares und effizient arbeitendes Detektionsmedium darstellt.
Sowohl das kurzreichweitige Radar (SRR) als auch das langreichweitige
Radar (LRR) genießen
eine weite Anwendung in vielen Industriebereichen, wie zum Beispiel
in Kraftfahrzeug-Sicherheitssystemen, und werden oft in einer sich überschneidenden
Ausbildung verwendet. In diesen Systemen sind ein oder mehrere lateral
abtastende Sensoren orientiert und ausgebildet, um eine eindimensionale
Abtastung der umgebenden Umwelt derart durchzuführen, dass Oberflächenobjekte
innerhalb einer Arbeitsreichweite detektiert werden. Bei einigen Ausbildungen
wird, sobald ein Objekt detektiert wird, ein Trend in der Radar-Rücksignalstärke über einen Zeitraum
bewertet, um zu ermitteln, ob sich das Zielobjekt (d. h. das detektierte
Objekt) nähert
oder entfernt.
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Es
ist eine vorherrschende Schwierigkeit bei herkömmlichen Radarsystemen, dass
sie üblicherweise
eine signifikante Anzahl von Fehlalarmen erzeugen (d. h. Warnungen
vor unmittelbar bevorstehenden Kollisionen mit Objekten, die keine
wirkliche Gefahr darstellen). Diese Schwierigkeit wird besonders
durch ihre Unfähigkeit
aufrechterhalten, zwischen Objekten zu unterscheiden, die sich in
unterschiedlichen Elevationen bzw. Höhen befinden. Beispielsweise
werden bei Kraftfahrzeugsicherheitsanwendungen Fehlalarme vor einem
im Weg befindlichen Hindernis oft durch Objekte mit einer Über-Elevation
erzeugt, wie zum Beispiel hochliegende Verkehrszeichen und Überführungen,
da sowohl SRR- als auch LRR-Sensoren nicht in der Lage sind, die Elevation
eines Zielobjektes zu ermitteln. Da Verkehrszeichen und Überführungen üblicherweise
entlang einer Fernstraße
oder eines anderen Durchgangsweges in großen Anzahlen vorhanden sind, kann
die Anzahl der Fehlalarme, die dadurch erzeugt werden, ein signifikantes Ärgernis
für den
Fahrer darstellen. Auf eine ähnliche
Weise haben viele Merkmale mit einer Unter-Elevation oder niedrigen
Lage, wie zum Beispiel Schlaglöcher
und Eisenbahnschienen, auch Fehlalarme erzeugt.
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Wenn
eine dreidimensionale Information, wie zum Beispiel die Höhe, Breite
oder die Elevation von Zielobjekten erwünscht ist, beinhalten Systeme zur
Vermeidung einer Kollision eine Stereosichteinrichtung, ein zweidimensional
abtastendes Lidar, ein zweidimensional abtastendes Radar oder ein
Radar mit einer Azimut- und Elevationsauflösung, das eine Technologie
mit einem Monopuls, einem Mehrfachstrahl, einem phasengesteuerten
Feld oder einem digitalen Strahl verwendet. Alle von diesen Möglichkeiten
stellen jedoch hohe Implementierungs- und Betriebskosten dar, und
einige weisen umweltbasierte Leistungseinschränkungen auf.
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Daher
bleibt in dem Stand der Technik eine Notwendigkeit für ein System
zur Vermeidung einer Kollision und zur Identifizierung eines Zielobjekts
bestehen, das die Elevation eines Zielobjekts derart effektiv schätzen kann,
dass die Anzahl der Fehlalarme, die durch Objekte mit einer Über- und einer Unter-Elevation
erzeugt werden, verringert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Auf
diese und andere Schwierigkeiten reagierend, stellt die vorliegende
Erfindung ein verbessertes System zur Vermeidung einer Kollision
und zur Identifizierung eines Zielobjekts dar, das eine eindimensional
abtastende Radartechnologie und eine Datenfusion verwendet, um eine
Dimension und/oder ein Muster der Elevation eines Zielobjekts zu
schätzen.
Die vorliegende Erfindung ist für
eine Verwendung mit einer Vielfalt von Sicherheitssystemen ausgebildet,
die Fähigkeiten
zur Objektdetektion erfordern, wie zum Beispiel automatisches Bremsen, Fahrtensteuerung
mit Anpassung an den gesamten Geschwindigkeitsbereich, intelligenter
Assistent zum Panikbremsen, Vor-Aufprall usw. Es ist von besonderem
Nutzen für
die Öffentlichkeit,
dass die Erfindung verwendbar ist, um die Anzahl der Fehlalarme
zu verringern, die durch Objekte mit Über-Elevation, wie zum Beispiel Überführungen,
und durch Gebilde mit Unter-Elevation, wie zum Beispiel Eisenbahnschienen,
verursacht werden.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur Schätzung der
Elevation mindestens eines Zielobjekts unter Verwendung einer herkömmlichen
eindimensionalen Radartechnologie. Das System weist einen ersten
Radarsensor auf, der eine erste Arbeitsreichweite und einen ersten
Strahlneigungswinkel aufweist und ausgebildet ist, um ein erstes
Rücksignal
basierend auf der relativen Distanz zwischen dem ersten Sensor und
jedem des mindestens einen Zielobjekts, der Arbeitsreichweite und dem
Neigungswinkel zu erzeugen. Ein zweiter Radarsensor mit einer zweiten
Arbeitsreichweite, die von der ersten Arbeitsreichweite verschieden
ist, und mit einem zweiten Strahlneigungswinkel, der von dem ersten
Neigungswinkel verschieden ist, ist auch mit inbegriffen. Der zweite
Sensor ist ausgebildet, um ein zweites Rücksignal basierend auf der
relativen Distanz zwischen dem zweiten Sensor und jedem des mindestens
einen Zielobjekts, der Arbeitsreichweite und dem Neigungswinkel
zu erzeugen. Schließlich
ist ein digitaler Fusionsprozessor vorgesehen, der kommunikativ
mit dem ersten und zweiten Sensor gekoppelt und ausgebildet ist,
um einen relativen Signalwert basierend auf dem ersten und zweiten
Rücksignal
zu ermitteln, um die beabsichtigte Funktion der Erfindung eigenständig auszuführen. Der
Prozessor ist ferner ausgebildet, um die Elevation jedes des mindestens
einen Zielobjekts basierend auf dem relativen Signalwert zu schätzen.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schätzung der
Elevation mindestens eines Zielobjektes unter Verwendung einer eindimensional
abtastenden Radartechnologie und einer Datenfusion. Zuerst wird
ein kurzreichweitiger Radarstrahl mit einem ersten Neigungswinkel
und einer ersten Reichweite aus einer ersten Betriebshöhe und in
Richtung auf ein Zielobjekt gerichtet. Ein länger reichweitiger Radarstrahl
mit einem zweiten Neigungswinkel, der kleiner als der erste Neigungswinkel
ist, und mit einer zweiten Reichweite, die länger als die erste Reichweite
ist, wird aus einer zweiten Betriebshöhe und in Richtung auf das
Zielobjekt gerichtet. Rücksignale
des kurz- und des längerreichweitigen
Strahls werden empfangen, wenn sich das Zielobjekt sowohl innerhalb
der ersten als auch der zweiten Reichweite befindet. Informationen über die Zielobjektelevation
basierend auf dem Strahlneigungswinkel werden fusioniert, um einen
relativen Rücksignalwert
oder ein kombiniertes Muster zu ermitteln. Schließlich wird
der relative Rücksignalwert oder
das kombinierte Muster mit mehreren vorbestimmten Kategorien zur
Identifizierung der Zielobjektelevation verglichen, um eine passende
Kategorie zu ermitteln.
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Die
bevorzugte generative Ausgabe ist die Herausgabe einer Warnung oder
einer automatischen Antwort, wenn ein wirklich im Weg befindliches Objekt
ermittelt wird. Andere Aspekte der vorliegenden Erfindung umfassen
das Hinzufügen
einer Speichereinrichtung, um eine Objektverfolgung und eine Trendanalyse
zu ermöglichen,
einen Neigungsmesser, der mit dem Prozessor kommunikativ gekoppelt und
ausgebildet ist, um die Betriebswinkel zu ermitteln, und dass der
Prozessor ferner ausgebildet ist, um einen aggregierten relativen
Rücksignalwert
zu ermitteln.
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Es
versteht sich, und man wird einsehen, dass die vorliegende Erfindung
eine Anzahl von Vorteilen gegenüber
dem Stand der Technik schaffen kann, einschließlich beispielsweise des Ausnutzens der
vorherrschenden Marktdurchdringung von eindimensional abtastenden
Radarsensoren in existierenden aktiven Sicherheitssystemen und des
Bereitstellens einer effizienteren, zuverlässigeren und genaueren Ermittlung
von wirklich im Weg befindlichen Objekten. Insbesondere verringert
sie falsche Positive, verbessert die Leistung aktiver Sicherheitssysteme und
erweitert die Betriebsgrenzen. Schließlich liefert sie robuste und
genaue Schätzungen
der Zielobjekt-Elevationscharakteristiken, ohne dass eine zusätzliche
Hardware erforderlich ist. Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform(en)
und den begleitenden Zeichnungsfiguren offensichtlich werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren
im Detail beschrieben, wobei:
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1 eine
rückwärtige Draufsicht
eines Fahrzeugs ist, das ein sich näherndes Objekt (Überführung) detektiert,
wobei insbesondere die sich überschneidenden
Abdeckungsbereiche eines SRR- und eines LRR-Sensors dargestellt
sind;
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2 eine
Draufsicht des Fahrzeugs und des Objekts ist, die in 1 gezeigt
sind, wobei ferner dargestellt ist, dass das Objekt bei (1) durch
den LRR-Sensor und später
bei (2) durch den SRR-Sensor detektiert wird;
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3 eine
Aufrissansicht eines Host-Fahrzeugs ist, die insbesondere den Betrieb
eines GPS-Positionsgebers, die SRR-Strahlabdeckung und die LRR-Strahlabdeckung
darstellt;
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3a eine
Aufrissansicht des Host-Fahrzeugs ist, das ein niedrig liegendes
Objekt auf einer vertikal gekrümmten
Straße
detektiert, wobei insbesondere eine ungenau verkürzte Detektionsreichweite und
ein Rücksignal
dargestellt sind;
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4 eine
Draufsicht eines Host-Fahrzeugs gemäß einer ersten bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Er findung ist, die diagrammartig einen ersten und zweiten
Radarsensor, eine Positionsgebereinrichtung, eine Speichereinrichtung,
einen digitalen Fusionsprozessor (elektronische Steuereinheit),
einen Neigungsmesser und einen Monitor darstellt;
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5 eine
Aufrissansicht einer im Fahrzeug befindlichen Instrumententafel
einschließlich
eines Monitors ist, die insbesondere Warnungsindizien auf dem Monitor
darstellt;
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6 ein
Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist, wobei Daten des ersten und zweiten Radarsensors in
einem Datenfusionsmodul kombiniert werden und eine Minimalzahl vor
einer Ermittlung einer Überführung berücksichtigt
wird;
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7 eine
Tabellendarstellung einer beispielhaften Bahnaufzeichnung gemäß 2 ist,
die von der Speichereinrichtung gespeichert wird; und
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8 ein
Flussdiagramm eines zweiten Betriebsverfahrens gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist, wobei auch eine Trendanalyse für die Rücksignalstärke und
für den
Winkel des Sensorbetriebs berücksichtigt
wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wie
in der dargestellten Ausführungsform gezeigt,
betrifft die Erfindung ein System zur Vermeidung einer Kollision 10,
das für
eine Verwendung mit Host-Fahrzeugen 12, wie zum Beispiel
Kraftfahrzeugen, Booten und Flugzeugen, aber nicht darauf beschränkt, und
durch einen Bediener 14 ausgebildet ist (1 bis 4).
Allgemein fusioniert das System 10 die Rücksignale
von mindestens zwei Radarsensoren 16, 18, um eine
Elevationsinformation für mindestens
ein Zielobjekt (oder detektiertes Objekt) 20, wie zum Beispiel
für die
in der dargestellten Ausführungsform
gezeigte Überführung, zu
schätzen.
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Wie
in 4 gezeigt, besteht ein digitaler Fusionsprozessor
(DFP) 22 aus einer elektronischen Steuereinheit, die programmierbar
ausgestattet ist, um die verschiedenen hierin beschriebenen Algorithmen
und Funktionen auszuführen,
oder bevorzugt aus mehreren kommunikativ gekoppelten (d. h. durch eine
Festverdrahtung oder durch ein drahtloses Kommunikationsuntersystem
verbundenen) Steuereinheiten, die ausgebildet sind, um parallele
Berechnungen als Teil eines neuronalen Netzes durchzuführen. Alternativ
können
Unterprogramme durch Zwischensteuereinheiten vor einer Lieferung
an den DFP 22 in Serie ausgeführt werden. Beispielsweise kann
jeder der Sensoren 16, 18 ferner eine elektronische
Steuereinheit aufweisen, die ausgebildet ist, um das Rücksignalmuster
vor einer Fusion bei dem DFP 22 zu konstruieren; oder ein
separater Controller zur Gefahreinschätzung (nicht gezeigt) kann
kommunikativ gekoppelt und ausgebildet sein, um eine Gefahreinschätzung nach
einem Empfangen fusionierter Daten von dem DFP 22 durchzuführen. Es
ist daher einzusehen, dass das Host-Fahrzeug 12 ausreichende
elektrische, Software verarbeitende und Kommunikationsbusuntersystem-Fähigkeiten
aufweist, die notwendig sind, um die beabsichtigten Vorzüge des Systems 10 herbeizu führen. Die
strukturellen Ausbildungen können
durch einen Durchschnittsfachmann leicht ermittelt werden und werden
daher nicht weiter diskutiert.
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A. Strukturelle Ausbildung und Funktion
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Wie
dargestellt und beschrieben, weist das System 10 zwei Radarsensoren 16, 18 auf,
die jeweils ausgebildet sind, um eine Vorwärtsumgebung in einem einzelnen
Freiheitsgrad lateral abzutasten (4); es liegt
jedoch sicherlich im Umfang der vorliegenden Erfindung, eine Gruppe
von Sensoren zu verwenden, die in mehrfachen Vorwärtsprojektionen orientiert
sind, um ein robusteres Frontaldetektionssystem zu schaffen. Es
liegt auch im Umfang der Erfindung, dass ein einzelner Sensor verwendet
wird, der in der Lage ist, mehrere unterschiedliche Strahlen zu übertragen,
wie hierin weiter beschrieben ist. Vorzugsweise weist das System 10 mindestens
einen kurzreichweitigen Radarsensor (SRR-Sensor) 16 und
mindestens einen längerreichweitigen
Radarsensor (LRR-Sensor) 18 auf, wobei "kurzreichweitig" beispielsweise durch eine generelle
Betriebsreichweite von 0 bis 30 m definiert sein kann und "längerreichweitig" durch eine Betriebsreichweite
von 0 bis 250 m definiert sein kann.
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Die
Sensoren 16, 18 sind in einer bevorzugten Über-Grund-Höhe (z. B.
45 cm) angeordnet und in gewünschten
Betriebswinkeln γ orientiert,
um eine maximale Abdeckung zu erleichtern. Um die Datenverarbeitung
zu vereinfachen, bieten sowohl der SRR- als auch der LRR-Sensor üblicherweise
bevorzugt horizontale Betriebswinkel auf flachen Oberflächen (3);
man wird jedoch einsehen, dass die Sensoren 16, 18 nicht
deckungsgleich orientiert zu sein brauchen. Beispielsweise liegt
es sicherlich im Umfang der Erfindung, unterschiedliche Betriebswinkel
zu haben, wobei einer der Sensoren 16, 18 bezogen
auf den anderen gekippt ist. In dieser Ausbil dung wird man ferner
einsehen, dass die Sensoren 16, 18 deckungsgleiche
Reichweiten aufweisen können;
mit anderen Worten können
beide SRR- oder LRR-Sensoren darstellen. Schließlich können die bevorzugten Sensoren 16, 18 an
dem Fahrzeug 12 justierbar befestigt sein, um mehrere Betriebswinkel
und Über-Grund-Höhen erhalten
zu können.
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Wie
am besten in 3 gezeigt, erzeugt der SRR-Sensor 16 einen
ersten Strahl 24 mit einem ersten Neigungswinkel α, der halb
so groß wie
der Winkel ist, der durch die linear divergierende äußere Strahlbegrenzung 26 gebildet
wird. Beispielsweise kann α für typische
lichte Höhen
in dem Bereich von 10 bis 30 Grad liegen. Die in 1 und 3 angezeigten
Abdeckungsgebiete 24a, 28a enden jedoch nicht
so abrupt wie gezeigt, sondern zeigen allgemein an, wo die Empfindlichkeit
der Sensoren 16, 18 um 3 dB abfällt. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
können
Kalmanfilter verwendet werden, um die durch die Empfindlichkeit
der Sensoren 16, 18 bewirkte Varianz des Abdeckungsgebiets
zu modellieren und zu schätzen,
um den Neigungswinkel und dadurch die Elevationsdaten des Zielobjekts
genauer zu ermitteln. Wenn sich das Zielobjekt innerhalb der Reichweite
befindet, ist der SRR-Sensor 16 ausgebildet, um ein erstes
Rücksignal
(PSRR) basierend auf der relativen Distanz
zwischen dem Sensor 16 und dem Zielobjekt 20 sowie
auf α zu
erzeugen.
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Auf
eine ähnliche
Weise erzeugt der LRR-Sensor 18 einen zweiten, schmaleren
Strahl 28 mit einem zweiten Neigungswinkel β, der wesentlich kleiner
als α ist
(3). Beispielsweise kann β in dem Bereich von 1 bis 5
Grad liegen. Wenn sich das Zielobjekt 20 in dessen Reichweite
befindet, ist der LRR-Sensor 18 ausgebildet, um ein zweites
Rücksignal
(PLRR) basierend auf der relativen Distanz
zwischen dem Sensor 18 und dem Zielobjekt 20 sowie auf β zu erzeugen.
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Wie
in 3 dargestellt, in der beispielsweise α gleich 16
Grad und β gleich
3 Grad ist, ergibt sich eine Abdeckungshöhe von 4,5 m für den SRR-Sensorstrahl 24 bei
einer Distanz von 30 m von dem SRR-Sensor 16, während sich
eine Abdeckungshöhe
von 1,2 m für
den LRR-Sensorstrahl 28 bei derselben Distanz ergibt; und
bei 150 m erzeugt der LRR-Sensor 18 eine Abdeckungshöhe von 4,2
m. Bei der dargestellten Ausführungsform
wird somit ein Zielobjekt, das 0,45 m über dem Boden anordnet ist, ein
starkes Rücksignal
für beide
Sensoren 16, 18 aufweisen, ein Zielobjekt, das
4 m über
dem Boden angeordnet ist, wird aber ein viel größeres relatives Rücksignal
zu dem SRR-Sensor 16 als für den LRR-Sensor 18 aufweisen.
In 7 ist solch ein Objekt mit einer Über-Elevation
modelliert; bei (2) zeigt der SRR-Sensor 16 ein starkes
Rücksignal
(PSRR), und dem LRR-Sensor 18 gelingt es nicht,
ein Rücksignal
(PLRR) zu registrieren.
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Weiter
auf die Sensoren 16, 18 Bezug nehmend, wird man
einsehen, dass die Arbeitsreichweite des SRR-Sensors 16 eine
maximale Abdeckungslänge
schaffen muss, die deutlich größer als
der erforderliche Schwellenwert für eine minimale Warnungsdistanz
ist, um eine sichere Zeitdauer für
eine Warnung zur Vermeidung einer Kollision zu schaffen. Es ist
beispielsweise basierend auf den Fahrzeug-Bremsfähigkeiten und den Reaktionszeiten
des Bedieners vorzuziehen, wenn eine SRR-Arbeitsreichweite von 30
m vorhanden ist, Geschwindigkeitsbegrenzungen einzuhalten, die zu
einem Schwellenwert für
die Warnungsdistanz zwischen 20 und 25 m führen.
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Die
vorliegende Erfindung funktioniert derart, dass Informationen fusioniert
werden, die von mehreren eindimensionalen Radarsensoren mit unterschiedlichen
Strahlneigungswinkeln und Reichweiten erhalten werden, um die Elevation
eines Zielobjekts zu schätzen;
sie kann somit in Verbindung mit unterschiedlichen Typen von Radarsensoren
verwendet werden, die eine Vielfalt von Bandbreiten, Auflösungen,
Umgebungsanwendungen, Genauigkeiten, Leistungseffizienzen und Empfindlichkeiten
aufweisen. Beispielhafte Sensoren, die für eine Verwendung mit der vorliegenden
Erfindung geeignet sind, umfassen den kurzreichweitigen Radar (SRR)
Tyco M/A-COM 24 GHz Ultrabreitband (UWB) und den langreichweitigen
Radar (LRR) Tyco M/A-COM 77 GHz.
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Der
DFP 22 ist ausgebildet, um die Rücksignaldaten (PSRR,
PLRR) derart zu verarbeiten, dass ein relativer
Rücksignalwert
erhalten wird. Mittels einer Kalibrierung, die eine Funktion von
PSRR und PLRR ist, kann
eine Entfernungsinformation eines speziellen Zielobjekts 20 verwendet
werden, um zu ermitteln, ob das Zielobjekt 20 ein Objekt "im Weg" darstellt. Beispielsweise
kann ein einfaches Verhältnis
zwischen den Signalen (z. B. PSRR/PLRR) oder eine Differenz zwischen den Signalen
(PSRR – PLRR) verwendet werden, um den relativen Wert
zu berechnen. Wenn dieser Wert einen minimalen Schwellenwert überschreitet,
mit anderen Worten, wenn das Signal des kurzreichweitigen Radars
deutlich größer als
das Signal des langreichweitigen Radars ist, wird der DFP 22 basierend
auf f(PSRR, PLRR)
allgemein ermitteln, dass wahrscheinlich ein Überführungs-Zielobjekt detektiert
wurde. Weitere detaillierte Betriebsmoden sind unten beschrieben.
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Um
eine absolute Zielobjektverfolgung zu ermöglichen, weist das bevorzugte
System 10 auch eine Positionsgebereinrichtung 30 auf,
die ausgebildet ist, um die aktuellen Positionskoordinaten Cp (z. B.
geographische Breite, Länge
und Höhe)
und vorzugsweise die Fahrtrichtung des Host-Fahrzeugs 12 zu lokalisieren.
Wie in 3 und 4 gezeigt, weist die bevorzugte
Positionsgebereinrichtung 30 einen Empfänger eines globalen Positionierungssystems (GPS-Empfänger) 32,
der mit im Orbit befindlichen Satelliten kommunikativ gekoppelt
ist, und ein Koppelnavigationssystem auf. Alternativ kann die Positionsgebereinrichtung 30 ein
Mobilfunknetz oder ein System verwenden, das eine Radiofrequenz-Identifizierung
(RFID) verwendet. Die Positionsgebereinrichtung 30 ist
durch den Empfänger 32 mit
dem DFP 22 kommunikativ gekoppelt und ist ausgebildet,
um die aktuellen Positionskoordinaten des Fahrzeugs 12 zu
ermitteln und an den DFP 22 zu liefern. Der DFP 22 ist
wiederum ausgebildet, um die absolute Position eines Zielobjekts
basierend auf der detektierten Entfernung und dem Azimut des Zielobjekts 20 sowie auf
Cp zu ermitteln.
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Weiter
auf die Verfolgung Bezug nehmend, weist das bevorzugte System 10 auch
eine Speichereinrichtung 34 auf, die mit dem DFP 22 derart
kommunikativ gekoppelt ist, dass Daten von dem DFP 22 empfangen
werden und durch diesen abrufbar sind (4). Die
Speichereinrichtung 34 ist ausgebildet, um eine Bahnaufzeichnung
eines gegebenen Zielobjektes zu erhalten, indem eine neue Aufzeichnung
erzeugt wird, wenn ein Objekt bei Positionskoordinaten detektiert
wird, die vorher nicht eingegeben wurden, und indem eine existierende
Aufzeichnung modifiziert wird, wenn die Positionskoordinaten eines
detektierten Objekts im Wesentlichen zu einem zuvor eingegebenen
Zielobjekt passen (7). In 7 beispielsweise
wurden bei Ermittlung von im Wesentlichen übereinstimmenden Positionskoordinaten
(z. B. innerhalb eines Radius inklusive der Fehlergrenze der Sensoren 16, 18,
plus einem Sicherheitsfaktor) bei (1.5) und (2) aufeinanderfolgende
Einträge
für die Bahn
aufgezeichnet. Man wird einsehen, dass ein Aufrechterhalten von
Bahnen der Zielobjekte 20 die Durchführung einer zeitabhängigen statistischen Analyse
ermöglicht,
wobei frühere
Daten analysiert werden, um in der Lage zu sein, bei neuen Daten wahrscheinlichkeitstheoretische
Entscheidungen zu treffen. Wie hierin weiter diskutiert, kann beispielsweise
eine Trendanalyse der Rücksignalstärke durchgeführt werden,
um sich nähernde
von sich entfernenden Objekten zu unterscheiden. Alternativ kann
die Speichereinrichtung 34 mit den Sensoren 16, 18 direkt
gekoppelt sein, wenn relative Positionierungsbahnen aufrechterhalten
werden.
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Schließlich ist
auch ein Neigungsmesser 36 in das bevorzugte System 10 mit
einbezogen und mit dem DFP 22 kommunikativ gekoppelt (4).
Bei dieser Ausbildung ist der DFP 22 ferner ausgebildet, um
die absolute Änderung
in dem Betriebswinkel γ der
Sensoren 16, 18 zu berücksichtigen, die bestimmbar
ist, indem die Neigung des Fahrzeugs 12 gemessen wird (3a).
Wenn das Fahrzeug 12 eine signifikante vertikale Krümmung bewältigt (z.
B. wenn die Änderung
in γ einen
minimalen Schwellenwert überschreitet),
bewirkt der bevorzugte DFP 22, dass das Fusionsmodul abbricht
oder umwechselt; wie man unter diesen Umständen einsehen wird, kann das
Fusionsmodul fehlerhafte Entfernungsdaten empfangen und ungenaue
Schätzungen
der Elevation des Zielobjekts erzeugen. Beispielsweise kann der
LRR-Sensor 18 in 3a das
niedrig liegende Objekt 20 detektieren; aufgrund der vertikalen Krümmung der
Straße
ist die Entfernung jedoch kürzer
als die tatsächlich
dazwischenliegende Fahrdistanz, die Rücksignalstärke ist wahrscheinlich größer, als
sie auf einer vergleichbaren flachen Oberfläche wäre, und eine Extrapolation
der Strahlhöhe
bei dieser Distanz wird zu einer ungenauen Schätzung der Elevation des Zielobjekts
führen.
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B. Betriebsverfahren
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Sobald
die Sensoren 16, 18 geeignet positioniert sind
und das System 10 kalibriert ist, beginnt ein bevorzugtes
Betriebsverfahren, indem Rücksignaldaten
(PSRR, PLRR) von
den Sensoren 16, 18 empfangen werden und die Daten
an ein Datenfusionsmodul kommuniziert werden, welches von dem DFP 22 eigenständig ausgeführt wird.
Das Fusionsmodul ist ausgebildet, um mindestens einen relativen
Signalwert basierend auf den Rücksigna len
(PSRR, PLRR) zu
ermitteln, die von den Sensoren 16, 18 empfangen werden.
Der DFP 22 ist ferner ausgebildet, um die Elevation des
Zielobjekts 20 basierend auf dem/den ermittelten relativen
Signalwert(en) zu schätzen.
Der relative Wert wird mit mehreren vorbestimmten Kategorien verglichen,
die bevorzugt ebenfalls in dem DFP 22 gespeichert sind,
um einen passenden Objekttyp zu ermitteln. Beispielsweise kann,
wenn das Verhältnis
der Signalstärke
(PSRR/PLRR) größer als
5 ist, ein "Überführungs"-Objekt ermittelt werden, und wenn das
Verhältnis
zwischen einschließlich
0,5 bis einschließlich
2 liegt, kann sich ein Objekt "im
Weg" ergeben.
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Wenn
das Datenfusionsmodul ein wirklich im Weg befindliches Objekt ermittelt,
dann ist das System 10 ferner ausgebildet, um ein Modul
zur Gefahreinschätzung
auszuführen.
Wenn das Modul zur Gefahreinschätzung
erfüllt
wird, wird bewirkt, dass eine Warnung erzeugt wird, wie zum Beispiel
die auf dem Monitor 40 in 5 gezeigten
sichtbaren Indizien 38, und/oder ein Abschwächungsmanöver, wie
zum Beispiel die Betätigung
eines Bremsmoduls (nicht gezeigt), wird ausgelöst. Man wird einsehen, dass
das Modul zur Gefahreinschätzung
unter anderem sowohl den relativen Abstand zwischen dem Host-Fahrzeug 12 und
dem Zielobjekt 20 als auch die Geschwindigkeit des Host-Fahrzeugs 12 berücksichtigt.
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Wenn
ein neues Objekt 20 anfangs innerhalb der Warnungsdistanz
detektiert wird, ist das bevorzugte System 10 ausgebildet,
um sofort eine Warnung auszugeben, so dass eine ausreichende Distanz
das Fahrzeug 12 von dem Zielobjekt 20 trennt (6 und 8).
Man wird einsehen, dass das Objekt 20 in dieser Situation
einen neu eingeführten, sich
von der Seite nähernden,
schmalen oder anderen Zustand darstellen kann, wie zum Beispiel
ein den Weg des Host-Fahrzeug kreuzendes entferntes Fahrzeug, das
nicht Gegenstand einer langreichweitigen Detektion war.
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Sobald
das Zielobjekt 20 von dem kurz- oder langreichweitigen
Sensor 16, 18 detektiert wird, wird eine sensordetektierte
Entfernung und ein relativer Objektort ermittelt. Der DFP 22 und
die Positionsgebereinrichtung 30 sind zusammenwirkend ausgebildet,
um die absoluten Positionskoordinaten der Sensoren 16, 18 allgemein
zu ermitteln, indem die Koordinatenposition des Empfängers 32 den
Sensoren 16, 18 zugewiesen wird. Vorzugweise werden
die Längen-
und die Breitendimension des Host-Fahrzeugs 12 und die
Orte der Sensoren 16, 18 relativ zu dem Empfänger 32 vorbestimmt
und derart berücksichtigt,
dass die tatsächlichen
Koordinatenpositionen der Sensoren 16, 18 durch
den DFP 22 ermittelt werden können. Aus den Positionskoordinaten
der Sensoren 16, 18 können die absoluten Positionskoordinaten
des Zielfahrzeugs 20 berechnet werden, indem der Azimut
und die Entfernung oder der relative Distanzvektor zwischen den
Sensoren 16, 18 und dem Zielobjekt trigonometrisch
berücksichtigt werden.
Wie zuvor erwähnt,
ist es notwendig, die Positionierung des Zielobjekts 20 zu
ermitteln, um eine Bahnaufzeichnung zu erstellen, eine Trendanalyse vorzubereiten
und relative Signalwerte zu aggregieren, die für ein spezielles Zielobjekt
abgeleitet werden.
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C. Betriebsverfahren einschließlich Zähler
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In 6 ist
ein detaillierteres Betriebsverfahren dargestellt, das einen Zähler verwendet,
um mehrere Ermittlungen einer Überführung zu
ermitteln, bevor eine endgültige
Entscheidung getroffen wird. Nachdem bei Schritt 100 die
Sensoren 16, 18 geeignet positioniert wurden und
das System 10 kalibriert wurde, beginnt das Verfahren,
sobald bei einem Schritt 102 durch einen der beiden Sensoren
ein Objekt detektiert wird. Bei Schritt 102 werden auch
die Positionskoordinaten des Host-Fahrzeugs Cp in dem Moment der
Objektdetektion erhalten. Als Nächstes wird
bei einem Schritt 104 die Entfernung und der Azimut des
Zielobjekts 20 basierend auf den empfangenen Rücksignaldaten
ermittelt; und es werden die auf Cp basierenden absoluten Positionskoordinaten des
Zielobjekts 20 und die Höhe des Neigungswinkels an dem
Objekt 20 ermittelt.
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Bei
einem Schritt 106 ermittelt das Modul zur Gefahreinschätzung, ob
die Entfernung innerhalb einer Distanz für eine unmittelbare Warnung
liegt. Wenn nicht, ermittelt das Fusionsmodul bei Schritt 108,
ob das Zielobjekt 20 existiert, indem seine Positionskoordinaten
mit den existierenden Bahnen verglichen werden. Wenn es kein existierendes
Objekt gibt, wird bei Schritt 110b eine neue Bahnaufzeichnung
erzeugt, und ein y-Wert, der dieser Bahn zugeordnet ist, wird auf "0" gesetzt; andernfalls wird bei Schritt 110a bewirkt,
dass die Zeit der Detektion, die Entfernung, der Azimut und die
Höhe des
Neigungswinkels für
jeden Sensor 16, 18 in dem Speicher gespeichert
werden. Als Nächstes
werden bei einem Schritt 112a mehrere eine Überführung voraussagende
Beziehungen berücksichtigt
(6). Wenn mindestens eine und vorzugsweise zwei
Beziehungen erfüllt
werden, schreitet der Zähler
dann bei einem Schritt 114 schrittweise fort und kehrt
dann zu Schritt 102 zurück;
andernfalls schreitet das Verfahren direkt zu Schritt 102 voran,
ohne den Zähler
zu erhöhen.
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Wenn
bei Schritt 106 ermittelt wird, dass die Entfernung innerhalb
der Distanz für
eine unmittelbare Warnung liegt, ermittelt das Fusionsmodul bei Schritt 116,
ob das Objekt existiert. Wenn das Zielobjekt 20 ein existierendes
Objekt ist, wird bei Schritt 118a der y-Wert für die Bahn
abgefragt und mit einer minimalen Zahl verglichen (z. B. 2); andernfalls
wird bei Schritt 118b eine Warnung ausgegeben. Wenn der
y-Wert größer als
die minimale Zahl ist, wird das Zielobjekt als ein Überführungs-Objekt
erachtet, und bei Schritt 120 wird keine Warnung ausgegeben.
Alternativ kann bei Schritt 120 stattdessen ein Hinweis auf
ein "Überführungs-Objekt" erzeugt werden.
Andernfalls schreitet das Verfahren zu Schritt 118b voran,
bei dem eine Warnung vor einem möglichen "Objekt im Weg" ausgegeben wird.
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D. Betriebsverfahren einschließlich Trendanalyse
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In 8 ist
ein zweites bevorzugtes Betriebsverfahren dargestellt, wobei Trends
in der Rücksignalstärke und
die Änderung
des Betriebswinkels ferner bei der Ermittlung der Gefahreneinschätzung berücksichtigt
werden. Die Schritte 200 bis 206 dieses Verfahrens
sind den Schritten 100 bis 106 des Verfahrens
von Abschnitt C ähnlich,
außer
dass bei Schritt 202 auch der momentane Betriebswinkel γ erhalten
wird, der durch den Neigungsmesser 36 während einer Objektdetektion
gemessen wird. Die Schritte 210 bis 216 entsprechen
gleichermaßen
den Schritten 108 bis 114. Bei dem neuen Schritt 208 wird eine
Funktion von γ mit
einem maximalen Schwellenwert verglichen, um zu ermitteln, ob das
Fahrzeug eine signifikante vertikale Krümmung bewältigt. Wenn die Änderung
in γ eine
vertikale Krümmung größer als
ein minimaler Schwellenwert anzeigt, werden die Messwerte danach
ignoriert, während
das Verfahren direkt zu Schritt 202 zurückkehrt; andernfalls schreitet
das Verfahren zu Schritt 210 voran.
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Bei
Schritt 218 schreitet das Verfahren, wenn das innerhalb
der Warnungsdistanz befindliche Zielobjekt als ein bereits existierendes
Objekt erachtet wird, zu Schritt 220a voran, bei dem der
unmittelbare Trend in den Rücksignalstärken (PSRR und PLRR) berücksichtigt
werden, um zu ermitteln, ob sich das Zielobjekt (unabhängig davon,
ob es sich im Weg befindet oder eine Überführung ist) entfernt oder nähert; andernfalls
schreitet das Verfahren zu Schritt 220b voran, bei dem
die Warnung ausgegeben wird. Wenn es bei Schritt 220a als
sich entfernend erachtet wird (d. h. PSRR(t(x)) – PSSR(t(x – 1))
ist negativ), schreitet das Verfahren direkt zu Schritt 224 voran,
bei dem keine Warnung ausgegeben wird. Wenn der Trend bei 220a ein
sich näherndes
Objekt anzeigt, schreitet das Verfahren zu Schritt 222 voran,
bei dem der y-Wert abgefragt und mit einer minimalen Zahl verglichen
wird, um einen Überführungs-Zustand
zu ermitteln. Wenn der y-Wert größer als
die Zahl ist, wird eine Überführung angenommen,
und bei Schritt 224 wird keine Warnung ausgegeben. Wenn
der y-Wert jedoch kleiner als die Zahl oder dieser gleich ist, kehrt das
Verfahren zu Schritt 220b zurück, und eine Warnung wird ausgegeben.
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Die
oben beschriebenen bevorzugten Ausbildungen der Erfindung sollen
nur als Veranschaulichung verwendet werden und sollten nicht in
einem einschränkenden
Sinn bei einer Interpretation des Umfangs der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden. Offensichtliche Modifikationen der beispielhaften
Ausführungsformen
und Betriebsverfahren, wie sie hierin dargelegt sind, könnten von
Fachleuten leicht durchgeführt
werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die Erfinder erklären
hierdurch ihre Absicht, sich auf die Doktrin der Äquivalente
zu verlassen, um den vernünftig
angemessenen Umfang der vorliegenden Erfindung zu ermitteln und
einzuschätzen,
soweit es ein beliebiges System oder Verfahren betrifft, das nicht
wesentlich von dem wörtlichen
Umfang der Erfindung abweicht, aber außerhalb dessen liegt, wie er
in den nachfolgenden Ansprüchen
dargelegt ist.