DE102008054579B4 - Maladjustment detection for a radar sensor - Google Patents
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Abstract
Verfahren (300) zum Erfassen einer vertikalen Dejustage eines Radarsensors (110) zum Erfassen eines Radarziels, folgende Schritte umfassend:- Aussenden eines Radarsignals mittels wenigstens eines Sendeelements des Radarsensors (110);- Empfangen von vom Radarziel reflektierten Radarsignalen mittels mehrerer Empfangselemente des Radarsensors (110);- Bestimmen (340) einer Güte, mit welcher die empfangenen Signale ein Erfassen des Radarziels erlauben; und- Bestimmen (370) einer vertikalen Dejustage des Radarsensors auf der Basis der Güte; gekennzeichnet durch den Schritt (350) des Auswählens von Signalen, die dem Bestimmen (370) der vertikalen Dejustage zu Grunde gelegt werden, auf der Basis wenigstens eines der folgenden Kriterien: hohes Signal-Rausch-Verhältnis, auf ein Einzel-Radarziel hinweisendes Signal, Lage eines Horizontalwinkels (γ) des Radarziels in einem Winkelbereich des Radarsensors (110), der mehrdeutigkeitsfrei bezüglich einer Winkelbestimmung ist, auf eine Überlagerungsfreiheit unterschiedlicher Frequenzpeaks hinweisende Signale.Method (300) for detecting a vertical misalignment of a radar sensor (110) for detecting a radar target, comprising the following steps:- emitting a radar signal by means of at least one transmitting element of the radar sensor (110);- receiving radar signals reflected by the radar target by means of a plurality of receiving elements of the radar sensor ( 110);- determining (340) a quality with which the received signals allow detection of the radar target; and- determining (370) a vertical misalignment of the radar sensor on the basis of the quality; characterized by the step (350) of selecting signals on which to base the determination (370) of vertical misalignment based on at least one of the following criteria: high signal-to-noise ratio, signal indicative of a single radar target, Position of a horizontal angle (γ) of the radar target in an angle range of the radar sensor (110), which is unambiguous with regard to an angle determination, signals indicating that different frequency peaks are not superimposed.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Technik zur Erfassung einer vertikalen Dejustage eines Radarsensors.The invention relates to a technique for detecting a vertical misalignment of a radar sensor.
Bekannte Radarsysteme, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen verwendet werden, verwenden einen Radarsensor, der wenigstens ein Sendeelement und eine Anzahl fester Empfangselemente derart umfasst, dass jedes der Sendeelemente eine Radarkeule von vorbestimmter Form und Richtung abstrahlt (multiple fixed beam), und die Empfangselemente das eintreffende Signal mir einer bekannten räumlichen Empfindlichkeitsverteilung empfangen. Aus den Empfindlichkeitsverteilungen der Empfangselemente und einer räumlichen Verteilung einer Sendeleistung eines Sendeelements kann ein Antennendiagramm des Radarsensors angegeben werden. Eine Messung umfasst ein Aussenden eines Radarsignals und ein anschließendes Empfangen von Signalen, die an einem Radarziel reflektiert wurden. In einer folgenden Verarbeitung der empfangenen Signale können relative Größen des Radarziels, wie dessen Entfernung, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und/oder sein (horizontaler) Richtungswinkel bestimmt werden.Known radar systems, such as those used in motor vehicles, use a radar sensor that includes at least one transmitting element and a number of fixed receiving elements such that each of the transmitting elements radiates a radar lobe of predetermined shape and direction (multiple fixed beam), and the receiving elements the incoming Signal received with a known spatial sensitivity distribution. An antenna diagram of the radar sensor can be specified from the sensitivity distributions of the reception elements and a spatial distribution of a transmission power of a transmission element. A measurement involves transmitting a radar signal and then receiving signals reflected from a radar target. In subsequent processing of the received signals, relative sizes of the radar target, such as its distance, speed, direction of movement and/or its (horizontal) directional angle can be determined.
Bei einem Frequency-Modulated-Continuous-Wave- (FMCW-) System sendet das wenigstens eine Sendeelement ein Signal einer modulierten Frequenz aus. Die mittels der Empfangselemente empfangenen Signale werden bezüglich ihres Frequenzspektrums analysiert. Eine Spitze (peak) im Frequenzspektrum entspricht dabei einer bestimmten Kombination aus relativer Entfernung und relativer Geschwindigkeit des Radarziels. Ein Richtungswinkel des Radarziels kann anhand der komplexen Amplituden des reflektierten Signals an den Empfangselementen bestimmt werden.In a Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) system, the at least one transmission element emits a signal of a modulated frequency. The signals received by the receiving elements are analyzed with regard to their frequency spectrum. A peak in the frequency spectrum corresponds to a certain combination of relative distance and relative speed of the radar target. A directional angle of the radar target can be determined based on the complex amplitudes of the reflected signal at the receiving elements.
Die Radarkeulen können beispielsweise in Form eines horizontal orientierten Fächers angeordnet sein. Ist der Fächer der Radarkeulen vertikal dejustiert, d.h., bezüglich einer erwünschten Ausrichtung in einem Winkel nach oben oder unten ausgelenkt, so beeinflusst das die Messgenauigkeit des Radarsystems negativ. Dies liegt teilweise darin begründet, dass die korrekte Ausrichtung der Radarkeulen üblicherweise einer Auswertung empfangener Radarsignale implizit oder explizit zu Grunde liegt, so dass im Fall einer Dejustage die Verarbeitung auf unrichtigen Annahmen basiert.The radar lobes can be arranged, for example, in the form of a horizontally oriented fan. If the fan of the radar lobes is vertically misaligned, i.e. deflected at an angle up or down with respect to a desired alignment, this has a negative effect on the measurement accuracy of the radar system. This is partly due to the fact that the correct alignment of the radar lobes is usually an implicit or explicit basis for an evaluation of received radar signals, so that in the event of misalignment the processing is based on incorrect assumptions.
Es sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, eine vertikale Dejustage eines Radarsensors zu erfassen. Bekannte Ansätze verwenden beispielsweise den Verlauf eines Radar-Rückstreuquerschnitts über eine bestimmte Distanz, eine Verteilung von nahen Bodenzielen oder eine Veränderung von Detektionsraten im Erfassungsbereich. Diese Verfahren sind jedoch nur begrenzt zuverlässig und konnten sich in der Praxis bislang nicht durchsetzen. Außerdem weisen diese Verfahren Abhängigkeiten von der Einbauhöhe des Radarsensors über der Fahrbahn oder von der Bodenbeschaffenheit auf, zeigen Unterschiede zwischen positiven und negativen vertikalen Dejustagewinkeln, basieren auf unzuverlässigen Modellannahmen oder sind nur in begrenzten Dejustagewinkelbereichen auswertbar. Zudem basieren die bisherigen Verfahren auf Objekteigenschaften und sind somit abhängig von der Signalverarbeitungs- und Datenfusionskette.Various proposals have been made to detect vertical misalignment of a radar sensor. Known approaches use, for example, the course of a radar backscatter cross section over a specific distance, a distribution of nearby ground targets, or a change in detection rates in the detection area. However, these methods are only reliable to a limited extent and have not yet been able to establish themselves in practice. In addition, these methods depend on the installation height of the radar sensor above the roadway or on the ground conditions, show differences between positive and negative vertical misalignment angles, are based on unreliable model assumptions or can only be evaluated in limited misalignment angle ranges. In addition, the previous methods are based on object properties and are therefore dependent on the signal processing and data fusion chain.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige, automatische Erkennung eines vertikal dejustierten Radarsensors zu erfassen.The object of the invention is to establish a reliable, automatic detection of a vertically misaligned radar sensor.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Computerprogrammprodukt nach den Ansprüchen 6 und 7 sowie ein System nach Anspruch 8 gelöst. Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.The object on which the invention is based is achieved by a method according to
Erfindungsgemäß wird eine vertikale Dejustage des Radarsensors auf der Basis einer Güte bestimmt, mit welcher ein von einem Radarziel reflektiertes Signal zu einem auf einen justierten Radarsensor hinweisenden Sensorprofil passt. Deutet die bestimmte Güte darauf hin, dass das reflektierte Signal nur schlecht zum Sensorprofil passt, kann ein dejustierter Sensor vorliegen. Vorteilhafterweise wird diese Gütebestimmung nur für ausgewählte Ziele durchgeführt, deren Messwerte mit hoher Wahrscheinlichkeit aussagekräftig sind. Dabei werden Signale ausgewählt, die dem Bestimmen der vertikalen Dejustage zu Grunde gelegt werden, auf der Basis wenigstens eines der folgenden Kriterien: hohes Signal-Rausch-Verhältnis, auf ein Einzel-Radarziel hinweisendes Signal, Lage eines Horizontalwinkels des Radarziels in einem Winkelbereich des Radarsensors, der mehrdeutigkeitsfrei bezüglich einer Winkelbestimmung ist, auf eine Überlagerungsfreiheit unterschiedlicher Frequenzpeaks hinweisende Signale.According to the invention, a vertical misalignment of the radar sensor is determined on the basis of a quality with which a signal reflected by a radar target matches a sensor profile that indicates an adjusted radar sensor. If the determined quality indicates that the reflected signal only poorly matches the sensor profile, the sensor may be misaligned. Advantageously, this quality determination is only carried out for selected targets whose measured values are highly likely to be meaningful. In this case, signals are selected on which the determination of the vertical misalignment is based, on the basis of at least one of the following Criteria: high signal-to-noise ratio, signal indicating a single radar target, position of a horizontal angle of the radar target in an angular range of the radar sensor that is unambiguous with regard to an angle determination, signals indicating that different frequency peaks do not overlap.
Figurenlistecharacter list
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
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1a ,1b : eine schematische Ansicht eines an einem Kraftfahrzeug verwendeten Radarsensors in unterschiedlichen Ansichten; -
2 : eine schematische Ansicht eines Systems zur Erfassung einer vertikalen Dejustage des Radarsensors aus1a und1b ; -
3 : ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erfassung einer vertikalen Dejustage des Radarsensors aus1a und1b zur Ausführung auf dem System von2 ; -
4a ,4b : Sensorprofile des Radarsensors von1a und1b ; und -
5b ,5b : bestimmte Dejustageindikatoren in exemplarischen Messszenarien gemäß dem Verfahren von3 .
-
1a ,1b 1: a schematic view of a radar sensor used on a motor vehicle in different views; -
2 : a schematic view of a system for detecting a vertical misalignment of the radar sensor1a and1b ; -
3 : a flowchart of a method for detecting a vertical misalignment of the radar sensor1a and1b to run on the system of2 ; -
4a ,4b : Sensor profiles of the radar sensor from1a and1b ; and -
5b ,5b : certain misalignment indicators in exemplary measurement scenarios according to the method of3 .
Die von der Empfangseinrichtung 220 empfangenen Signale werden einer Vergleichseinheit 230 bereitgestellt, die in Verbindung mit einem Profilspeicher 240 steht. Im Profilspeicher 240 ist ein Sensorprofil des Radarsensors 110 abgelegt, das für jede Radarkeule K1 - K4 ein Antennendiagramm bezüglich eines Horizontalwinkels (γ) beschreibt. Das Antennendiagramm kann sich auf Amplituden- und/oder Phasenverhältnisse der Signale beziehen.The signals received by the
Die Vergleichseinheit 230 führt einen Vergleich zwischen den empfangenen Signalen und dem im Profilspeicher 240 abgespeicherten Sensorprofil durch. Werden beispielsweise von einem Radarziel den vier Radarkeulen K1 bis K4 zugeordnete reflektierte Signale empfangen, passt das Verhältnis der Signalamplituden (bzw. Signalphasen) idealerweise nur zu einem einzigen Horizontalwinkel γ im Sensorprofil. In Abhängigkeit davon, wie gut das empfangene Signal zu dem bestimmten Horizontalwinkel γ passt, bestimmt die Vergleichseinheit 230 zusätzlich zum Horizontalwinkel γ auch eine Güte G. Beide Werte stellt sie einer Diskriminatoreinrichtung 260 bereit. Der Diskriminatoreinrichtung 260 werden darüber hinaus Werte eines Signal-Rausch-Verhältnis (Signal-to-Noise Ratio, SNR) der Signale von einer SNR-Bestimmungseinrichtung 250 bereitgestellt, die mit der Empfangseinrichtung 220 verbunden ist.The
Zu jeder Messung liegen der Diskriminatoreinrichtung 260 den Radarkeulen K1 bis K4 zugeordnete SNR-Werte, ein Horizontalwinkel γ des Radarziels und ein Gütewert G der Bestimmung des Horizontalwinkels γ vor. Darüber hinaus kann die Diskriminatoreinrichtung 260 noch weitere Signale (nicht gezeigt) verarbeiten, die beispielsweise auf einen Fahrzustand des Fahrzeugs 100 hinweisen und/oder aus den empfangenen Signalen bestimmt sind. Die Diskriminatoreinrichtung 260 wählt auf der Basis ihrer Eingangsgrößen Messungen aus, deren bestimmte Güte G aussagefähig ist. Eine hohe Aussagefähigkeit der Güte G kann beispielsweise vorliegen, wenn die ihr zu Grunde liegenden SNR-Werte hoch sind, wenn die einzelnen Signale auf ein einziges Radarziel hinweisen, wenn der bestimmte Horizontalwinkel γ in einem Winkelbereich des Radarsensors liegt, der mehrdeutigkeitsfrei bezüglich einer Winkelbestimmung ist und/oder wenn die empfangenen Signale auf eine Überlagerungsfreiheit unterschiedlicher Frequenzpeaks hinweisen.For each measurement, the
Die Gütewerte G solchermaßen als aussagekräftig bestimmter Messungen werden von der Diskriminatoreinrichtung 260 in einen Gütespeicher 270 geschrieben. Optional können zusätzliche Werte in den Gütespeicher 270 geschrieben werden, beispielsweise ein Messzeitpunkt, Messumstände, der bestimmte Horizontalwinkel γ oder die SNR-Werte.The quality values G such as meaningful measurements are stored by the
Eine Entscheidungseinrichtung 280 liest die Gütewerte G aus dem Gütespeicher 270 und verarbeitet sie dahingehend, dass ein einzelner Gütewert DG aus den bislang gesammelten Gütewerten G bestimmt wird. Beispielsweise kann die Entscheidungseinrichtung 280 einen Tiefpassfilter und/oder eine Einrichtung zur Bildung eines gleitenden Durchschnitts umfassen, die für DG einen Durchschnittswert zurückliegender Güten G in einem vorbestimmten Messfenster bildet. Verworfene und/oder veraltete Gütewerte G kann die Entscheidungseinrichtung 280 (oder alternativ z.B. die Diskriminatoreinrichtung 260) aus dem Gütespeicher 270 entfernen. Den bestimmten Gütewert DG vergleicht die Entscheidungseinrichtung 280 mit einem Schwellenwert, der ihr von einer Schwellenwert-Vorgabeeinrichtung 290 bereitgestellt wird. Bei dieser kann es sich beispielsweise um ein Eingabegerät oder einen Festwertspeicher handeln. Liegt der bestimmte einzelne Gütewert DG unterhalb des vorgegebenen Schwellenwerts, so bestimmt die Entscheidungseinrichtung 280 das Vorliegen eines dejustierten Radarsensors 110. Angedeutet durch den nach links weisenden Pfeil in
Wird die Bestimmung der Güte G in Schritt 350 als nicht zuverlässig erachtet, so kehrt das Verfahren 300 zum Schritt 310 zurück und beginnt von Neuem. Andernfalls fährt das Verfahren 300 mit einem Schritt 360 fort, in dem auf der Basis der bestimmten Güte G und zuvor bestimmter Güten G ein einzelner Gütewert DG bestimmt wird. Im Anschluss daran wird in einem Schritt 370 überprüft, ob der einzelne Gütewert oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes liegt. Ist das der Fall, so wird in einem folgenden Schritt 380 bestimmt, dass eine Dejustage des Radarsensors 110 nicht vorliegt und das Verfahren beginnt mit Schritt 310 von Neuem. Wird in Schritt 370 hingegen bestimmt, dass die durchschnittliche Güte nicht oberhalb des Schwellenwerts liegt, so wird in einem Schritt 390 bestimmt, dass der Radarsensor 110 dejustiert ist, bevor das Verfahren ebenfalls mit dem Schritt 310 von Neuem beginnt.If the determination of the quality G in
Optional können die Schritte 390 und 380 ein Aktivieren bzw. Deaktivieren von Warnungseinrichtungen, einen Eintrag in einen Fehlerspeicher und/oder ein Betätigen bzw. Deaktivieren eines Aktuators umfassen, der den Radarsensor 110 in vertikaler Richtung ausrichtet.
Eine Bestimmung des Horizontalwinkels γ eines Radarziels erfolgt beispielsweise, indem die relativen Signalstärken bzw. -phasen des reflektierten Radarsignals in den einzelnen Keulen K1 bis K4 auf der Basis des in
In einer Fortsetzung des obigen Beispiels würde das Radarziel in einem Horizontalwinkel γ von ca. +3° dazu führen, dass sich die relativen Signalstärken der Keulen K1 / K2 / K3 / K4 wie -42 dB / -43 dB / -43 dB / -43 dB verhalten. Die Unterschiede der Signalstärken könnten in einem Bereich ihrer Messungenauigkeit liegen, so dass auch ein Radarziel im Bereich zwischen +3° und +5° oder um +12° zu einem entsprechenden Verhältnis von Signalstärken führen könnte. Der Horizontalwinkel γ des Radarziels lässt sich dann nicht sicher bzw. nicht genau bestimmen. Ein dieser Bestimmung zugeordneter Gütewert G wäre dementsprechend relativ gering.In a continuation of the example above, the radar target at a horizontal angle γ of approx. +3° would result in the relative signal strengths of the lobes K1 / K2 / K3 / K4 being -42 dB / -43 dB / -43 dB / - 43 dB restrained. The differences in the signal strengths could lie within a range of their measurement inaccuracy, so that even a radar target in the range between +3° and +5° or around +12° could lead to a corresponding ratio of signal strengths. The horizontal angle γ of the radar target cannot then be determined reliably or precisely. A quality value G assigned to this determination would accordingly be relatively low.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |