-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer Bewegung eines Straßenfahrzeugs, bei denen Messwerte zu einer Relativbewegung zwischen einer im Fahrzeug befestigten Empfangseinheit und Objekten in der Fahrzeugumgebung in einem Winkelbereich winkelabhängig erfasst werden.
-
Das Erfassen einer Bewegung eines Straßenfahrzeugs ist wichtig für eine Vielzahl von Anwendungen im Fahrzeug. Neben der Geschwindigkeitsmessung oder Lagebestimmung des Fahrzeugs relativ zu Objekten in der Fahrzeugumgebung können damit vielfältige Funktionen im Fahrzeug unterstützt werden, beispielsweise eine Hinderniserkennung, eine Einparkhilfe oder andere weitere Navigationsfunktionen.
-
Zur Bestimmung der relativen Bewegung eines Straßenfahrzeugs sind diverse Methoden bekannt. Eine grobe Bestimmung der Bewegung lässt sich mit relativ geringem Aufwand aus der Raddrehzahl ableiten, die beispielsweise mittels im Fahrzeug vorhandener Sensoren gemessen werden kann. Die erreichbare Genauigkeit bei diesem Verfahren ist allerdings für manche Anwendungen unzureichend. Beispielsweise führt eine ungenaue Kenntnis des Raddurchmessers, die z. B. durch eine Veränderung der Profiltiefe oder des Reifendrucks bedingt ist, zu verfälschten Ergebnissen. Ferner werden die so gewonnenen Messergebnisse durch den Schlupf der Räder oder das Gierverhalten des Fahrzeugs beeinflusst. Unter dem Gierverhalten wird das seitliche Ausbrechen des Fahrzeugs verstanden, wobei die dadurch entstandene Winkelabweichung gegenüber der durch die Steuerung vorgegebene Richtung als Gier- oder Schwimmwinkel bezeichnet wird.
-
Die Bewegung nicht bodengebundener Fahrzeuge, beispielsweise in der Luftfahrt, werden insbesondere mittels elektromagnetischer Ortungsverfahren, z. B. mittels Radar, bestimmt. Aus der
US 2007/0075893 A1 ist ein Verfahren zur Geschwindigkeitsschätzung eines Flugzeugs über Grund bekannt. Dabei wird die Geschwindigkeit aus Trägheits- oder Beschleunigungsmessungen in Kombination mit einer differentiellen Betrachtung zweier aufeinanderfolgender Bilder über Grund ermittelt. Die zwei aufeinanderfolgenden Bilder werden beispielsweise mittels einer Radar-Bildgebung, insbesondere durch ein Radar mit sogenannter synthetischer Apertur, gewonnen.
-
Die gängigen Techniken und Begriffe, die in Zusammenhang mit einem solchen synthetischen Apertur-Radar (SAR) stehen, werden im Folgenden kurz erläutert. Das Prinzip der synthetischen Apertur besteht darin, die Momentaufnahme einer großen Antenne durch viele mit Hilfe einer kleinen, bewegten Antenne gewonnene Aufnahmen zu ersetzen. Im Verlauf der Bewegung wird jedes Objekt im Zielgebiet unter veränderlichem Blickwinkel angestrahlt und die Reflektion entsprechend aufgenommen. Sofern der Weg der realen Antenne hinreichend genau bekannt ist, kann aus der Intensität und Phasenlage der empfangenen Radarechos die Apertur einer großen Antenne synthetisiert werden und so eine hohe Ortsauflösung in Bewegungsrichtung der Antenne erzielt werden. Bei dem inferometrischen SAR (InSAR) wird aus den Laufzeit- und/oder Phasenunterschieden der an mindestens zwei voneinander beabstandeten Empfangsantennen eintreffenden reflektierten Radarsignale ein dreidimensionales Abstandsbild gewonnen. Bei dem differentiellen InSAR (DInSAR) werden Zeitreihen solcher Bilder analysiert, um flächenhafte Bewegungsdaten zu erhalten.
-
Es ist vorgeschlagen worden, die Bewegung eines Straßenfahrzeugs auch mittels Radar-Verfahren zu bestimmen. In der
DE 44 06 404 C2 wird ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der Lage und Bewegung eines Objekts relativ zu einer Sende-Empfangs-Einrichtung, die beispielsweise in einem Straßenfahrzeug angeordnet ist, beschrieben. Dabei werden mittels einer Anordnung mit zwei Sende-Empfangs-Modulen die jeweils vom eigenen Sendesignal um eine Dopplerverschiebung verschobenen reflektierten Signale empfangen, wobei die Sende-Empfangs-Module Signale unterschiedlicher Frequenzen aussenden und das Objekt, dessen Relativgeschwindigkeit zu der Anordnung bestimmt werden soll, unter unterschiedlichen Aspektwinkeln beleuchten. Darüber hinaus empfängt mindestens eines der Module die gestreuten Sendesignale des anderen Moduls und aus den so messbaren mindestens drei Dopplerfrequenzen wird die Relativbewegung ermittelt.
-
In der
DE 103 49 919 A1 ist ein Messgerät für ein Kraftfahrzeug zum Messen des Abstandes oder der Geschwindigkeitsdifferenz zu einem Objekt angegeben. Durch das Aussenden mindestens zweier Signalabschnittsfolgen, von denen zwei aufeinanderfolgende Signalabschnitte sich in ihrer Frequenz um je eine Differenzfrequenz unterscheiden und diese Differenzfrequenz aufeinanderfolgender Signalabschnitte für verschiedene Signalabschnittsfolgen verschieden sind, wird insbesondere eine erhöhte Messgenauigkeit erzielt und das Auftreten sogenannter Geisterziele gering gehalten.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei denen die Genauigkeit der Bestimmung der Eigenbewegung eines Straßenfahrzeugs verbessert wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Geschwindigkeitsvektor des Straßenfahrzeugs relativ zu den Objekten der Fahrzeugumgebung dadurch berechnet wird, dass eine Winkelfunktion ermittelt wird, die mittels einer Ausgleichsrechnung an die winkelabhängigen Messwerte zu der Relativbewegung bestimmt wird. Im Folgenden wird unter einem Fahrzeug immer ein Straßenfahrzeug verstanden.
-
Unter einer Ausgleichsrechnung wird im Sinne der Erfindung eine mathematische Optimierungsmethode verstanden, um für eine Reihe von Messwerten die unbekannten Parameter einer vorgegebenen Funktion zu bestimmen. Ziel der Ausgleichsrechnung ist, dass sich die Funktion den Messwerten bestmöglich anpasst. Dabei werden insbesondere die Methode der kleinsten Quadrate oder Methoden der Regressionsanalyse häufig verwendet.
-
Die Vielzahl der Messwerte stammen typischerweise von erfassten Relativbewegungen zwischen dem Fahrzeug und einer Vielzahl von Objekten in dem betrachteten Winkelbereich. Die Anpassung an eine Winkelfunktion durch ein Ausgleichsverfahren hat daher den Vorteil, dass über eine Vielzahl von Messwerten gemittelt wird, wobei der jeweilige Messwinkel mit berücksichtigt wird. Zweckmäßigerweise hat die Winkelfunktion daher die Form einer Sinuskurve. Auf diese Weise können Messungenauigkeiten aufgrund von fehlerbehafteten Daten geglättet werden.
-
Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren, wenn von einer quasi ortsfesten Fahrzeugumgebung ausgegangen werden kann. Ein quasi ortfestes Fahrzeugumfeld schließt nicht aus, dass einzelne Objekte in der Fahrzeugumgebung zum Zeitpunkt der Messung eine geringe Geschwindigkeit aufweisen. Einerseits können einzelne Objekte beispielsweise durch Wind zu Schwingungen angeregt worden sein, sodass sie zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Bewegung gegenüber einem ortfesten Bezugssystem aufweisen, ihre zeitlich gemittelte Geschwindigkeit aber Null ist. Dies führt dazu, dass die erfassten Messwerte von einem Rauschen überlagert sind, das zu eliminieren ist. Andererseits können sich Objekte, beispielsweise andere Fahrzeuge, in dem betrachteten Winkelbereich in der Fahrzeugumgebung befinden, die auch gegenüber dem ortfesten Bezugssystem in Bewegung sind.
-
Der Ausgleichsrechnung kann daher ein Verfahren vorgeschaltet sein, bei dem Messwerte von nicht-stationären Objekten identifiziert und eliminiert werden. Beispielsweise könnte ein nicht-stationäres Objekt dadurch erkannt werden, dass die Messwerte unter diesem Winkel stark von den Messwerten benachbarter Winkel abweichen. Auch könnte die Ausgleichsrechnung rekursiv ausgestaltet sein, indem zunächst alle Messwerte für die Anpassung an eine Sinusfunktion berücksichtigt werden, in einem zweiten Schritt die Werte mit der größten Abweichung von der zunächst ermittelten Sinuskurve von dem Verfahren ausgeschlossen werden und die Ausgleichsrechnung dann erneut durchgeführt wird.
-
Erfindungsgemäß kann aus der Phasenverschiebung der Winkelfunktion gegenüber einem Nullwinkel, der durch eine im Fahrzeug ortsfeste Achse definiert ist, der Fahrtrichtungswinkel gegenüber dieser ortsfesten Achse bestimmt werden. Die ortfeste Achse wird zweckmäßigerweise an der Längs- oder Querachse des Fahrzeugs oder an eine andere, für den Betrieb des Fahrzeugs bedeutenden Orientierung ausgerichtet. Im Falle einer sinus- bzw. cosinusförmigen Kurve ergibt sich die Fahrzeuggeschwindigkeit dann aus der Amplitude dieser Sinus- bzw. Cosinuskurve.
-
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Lenkwinkel der Reifen ermittelt und aus der Differenz zwischen dem ermittelten Lenkwinkel und dem Fahrtrichtungswinkel wird der Schwimmwinkel des Fahrzeugs berechnet. Auf diese Weise kann die Abweichung zwischen der durch die Lenkung vorgegebenen Soll-Bewegung und der Ist-Bewegung ohne Raddrehzahl-Sensoren sehr präzise ermittelt werden. Der Lenkwinkel kann dabei beispielsweise auf bekannter Weise mittels Lenkwinkelsensoren an der Lenkstange bestimmt werden.
-
Vorteilhafterweise werden die Messwerte der Relativbewegung zwischen Fahrzeug und Fahrzeugumgebung mittels eines RADAR-, LIDAR-, SONAR- oder Ultraschall-Systems gewonnen, wobei RADAR (Radio Detection and Ranging), LIDAR (Light Detection and Ranging) und SONAR (Sound Navigation and Ranging) bekannte Ortungstechniken sind. Zusätzlich kann zur Erfassung der Messwerte eine Ortungstechnik mit synthetischer Apertur eingesetzt werden. Außerdem kann zur Erfassung der Messwerte eine Ortungstechnik eingesetzt werden, die räumlich oder zeitlich versetzte Empfangsdaten miteinander vergleicht. Damit kann sichergestellt werden, dass durch die Verwendung von bekannten, ausgereiften Ortungstechniken die einzelnen Messwerte sehr präzise sind. Nach der Ausgleichrechnung kann dann das überlagerte Rauschen eliminiert und so ein Geschwindigkeitsvektor mit hoher Präzision ermittelt werden. Insbesondere sind die eingangs erwähnten Ortungstechniken nach SAR (Synthetische Apertur Radar), InSAR (interferometrisches SAR) oder DInSAR (differentielles InSAR) besonders vorteilhaft zum Erfassen der Messwerte. Dabei werden die Messwerte vorzugsweise mit mindestens zwei Antennen erfasst, wobei bei InSAR-Techniken mindestens zwei Antennen benötigt werden, die zum gemessenen Objekt einen unterschiedlichen Abstand haben. Die Verwendung mehrerer Antennen erlaubt ferner je nach Anordnung auch die Erfassung eines dreidimensionalen Geschwindigkeitsfeldes und erhöht zudem die Genauigkeit der Messung.
-
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus dem berechneten Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs relativ zu den Objekten der Fahrzeugumgebung eine präzisierte relative Position des Fahrzeugs bestimmt. Die im Fahrzeug befestigte Empfangseinheit benutzt zwei oder mehrere so nacheinander bestimmte Positionen als Messpunkte für eine Ortungstechnik mit synthetische Apertur, vorteilhafterweise eine Technik, die nach dem SAR-Prinzip funktioniert. Die relative Position des Fahrzeugs ergibt sich dabei aus dem Produkt des zuletzt berechneten Geschwindigkeitsvektors mit der abgelaufenen Zeitspanne. Durch die hochpräzise Ermittlung des Geschwindigkeitsvektors kann nun eine synthetische Apertur entlang der Fahrzeugtrajektorie aufgespannt werden. Aufgrund der erhöhten Genauigkeit können somit eine vermehrte Anzahl von Aperturpunkten verwendet werden, wodurch die Winkelauflösung verbessert werden kann. Die Differenzbildung zweier Bilder, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten aus SAR-Messwerten generiert wurden, liefern ein flächenhaftes Bewegungsbild, aus dem die Bewegung des Fahrzeugs in eine winkelabhängige Erfassung umgewandelt werden kann.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine iterative Verschachtelung der Verfahrensschritte, so dass die erste Erfassung der Relativbewegung bereits mit einem Radar mit synthetischer Apertur erfolgt, in der durch überlagertes Rauschen fehlerbehaftete Messwerte gewonnen werden. Aus diesen verrauschten Messwerten wird dann durch die Ausgleichsrechnung und Anpassung an eine Winkelfunktion eine präzisere Geschwindigkeit ermittelt. Anschließend wird aus der präziseren Geschwindigkeit eine präzisere relative Position ermittelt, die wiederum für die Aperturpunkte des eingesetzten synthetischen Apertur-Radars verwendet werden kann.
-
Eine iterative Verschachtelung kann auch vorsehen, zunächst nur wenige SAR Bildmesspunkte, z. B. mit nur vier aufeinanderfolgenden Messungen, aufzunehmen. In einem zweiten Schritt wird dann die Anzahl der Messpunkte erhöht, wodurch die SAR-Bilder und damit die Winkelauflösung weiter verbessert wird.
-
Insbesondere besteht auch die Möglichkeit vorab eine grobe Bewegungsschätzung mittels der Reifendrehzahl, des Lenkwinkels oder anderen grob bekannten Parametern der Fahrzeugtrajektorie durchzuführen. Auf Basis dieser Grobschätzung könnte dann die Bewegungsschätzung der Relativbewegung durch das erfindungsgemäße Verfahren verfeinert werden. Hierdurch könnte der Algorithmus vereinfacht und das Verfahren robuster gestaltet werden.
-
Ein Fahrerassistenzverfahren kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen einer Bewegung eines Straßenfahrzeugs für eine Navigationsfunktion, eine Einparkhilfe und/oder eine Hinderniserkennung benutzen. Durch die verbesserte Winkelauflösung kann die Hinderniserkennung verbessert werden, insbesondere für Objekte, die aus der Richtung der Empfangseinheit einen nur kleinen Winkelabschnitt einnehmen. Dies und insbesondere auch die präzise relative Positionsbestimmung sowie die Berechnung des Schwimmwinkels sind für eine Ein-Parkhilfe vorteilhaft.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen einer Bewegung eines Straßenfahrzeugs umfasst eine im Fahrzeugbefestigte Empfangseinheit zum winkelabhängigen Erfassen in einem Winkelbereich von Messwerten zu einer Relativbewegung zwischen der Empfangseinheit und Objekten in der Fahrzeugumgebung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Recheneinheit umfasst, mit der ein Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs relativ zu den Objekten der Fahrzeugumgebung dadurch berechenbar ist, dass eine Winkelfunktion ermittelbar ist, die mittels einer Ausgleichsrechnung an die winkelabhängigen Messwerte zu der Relativbewegung bestimmt wird. Die Vorrichtung ist insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Sie weist somit auch die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.
-
Vorteilhafterweise umfasst die Empfangseinheit zwei oder mehrere voneinander beabstandete Empfangsmodule. Diese sind vorteilhafterweise derart angeordnet, dass zwischen ihnen in Abhängigkeit vom Geschwindigkeitsvektor im betrachteten Winkelbereich Laufzeitunterschiede der reflektierten Sendesignale auftreten. Empfangsmodule sind beispielsweise Radar-Antennen, falls die Messwerte über Radar erfasst werden. Alternativ sind auch andere Empfangsmodule möglich, beispielsweise akustische Empfänger, wenn die Messwerte mit einem akustischen Verfahren erfasst werden. Die Empfangsmodule müssen dabei nicht starr angeordnet sein, sondern können beispielsweise schwenkbar sein, um an die Fahrtrichtung angepasst zu werden, oder um abwechselnd in einem horizontalen und vertikalen Winkelbereich zu messen.
-
Ein Fahrerassistenzsystem ist vorteilhafterweise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
-
Erfindungsgemäß ist des Weiteren ein Straßenfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung ausgestattet.
-
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug zu den Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt die Aufsicht eines Straßenfahrzeugs mit dem schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassen einer Bewegung des Straßenfahrzeugs,
-
2 zeigt schematisch Messpunkte für eine synthetische Apertur entlang der Trajektorie eines Fahrzeugs, wie sie nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahren benutzt werden,
-
3 zeigt ein gewonnenes Radar-Abstandsbild von Objekten in der Fahrzeugumgebung, gemäß einem Verfahrensschritt des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
-
4 zeigt das erfindungsgemäße Straßenfahrzeug aus 1 mit Objekten in der Fahrzeugumgebung in einem Winkelbereich,
-
5 zeigt das Straßenfahrzeug aus 4 mit einem abgeleiteten Geschwindigkeitsfeld, das die Messwerte zu der Relativbewegung zwischen der im Fahrzeug befestigten Empfangseinheit und Objekten in der Fahrzeugumgebung umfasst, gemäß einem Verfahrensschritt des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und
-
6 zeigt eine mittels Ausgleichsrechnung an die winkelabhängigen Messwerte ermittelte Winkelfunktion nach dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
In 1 ist die Aufsicht eines Straßenfahrzeugs 10 mit dem schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassen einer Bewegung des Straßenfahrzeugs 10 dargestellt. Die Längsachse des Straßenfahrzeugs 10 wird als eine ortsfeste Achse 11 definiert. Aus der Stellung der Reifen 12 ergibt sich der Lenkwinkel 13, der z. B. über Lenkwinkelsensoren an der Lenkstange ermittelt werden kann. Der Fahrtrichtungswinkel 15 ergibt sich aus dem Winkel zwischen der ortsfesten Achse 11 und dem Geschwindigkeitsvektor 14. Die Differenz zwischen Lenkwinkel 13 und Fahrtrichtungswinkel 15 ist als Schwimmwinkel 16 definiert.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Radargerät mit mindestens zwei voneinander beabstandeten Empfangsantennen 21 zum Empfangen reflektierter Sendesignale, die zuvor über eine Sendeantenne, die in eine der Empfangsantennen integriert ist, ausgesendet wurden. Die Empfangsantennen 21 sind in eine Empfangseinheit 20 integriert, in der die empfangenen Signale zu Messwerten weiterverarbeitet werden. Eine Recheneinheit 22 ist mit der Empfangseinheit 20 verbunden, um aus den Messwerten den Geschwindigkeitsvektor 14 zu berechnen, wie es weiter unten noch im Detail erläutert wird. Ein Fahrerassistenzsystem 23 ist mit der Recheneinheit 22 verbunden, um die dort erzielten Ergebnisse für diverse Fahrerassistenzfunktionen, z. B. einer Einparkhilfe, abrufen zu können. Die Verbindung zwischen Empfangseinheit 20, Recheneinheit 22 und Fahrerassistenzsystem 23 kann auch über eine andere Netzwerkarchitektur bereitgestellt werden, insbesondere durch eine Verbindung über den Datenbus im Fahrzeug.
-
In dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst von einem in einem Straßenfahrzeug
10 installiertem Radarsystem Signalfolgen ausgesendet und die Reflektionen von den Empfangsantennen
21 empfangen. Die Signalfolgen können beispielsweise gemäß dem eingangs zitierten Verfahren aus der
DE 103 49 919 A1 gewählt werden, ohne die Erfindung hierauf zu beschränken.
-
Wie in 2 dargestellt, arbeitet das Radarsystem mit einer synthetischen Apertur, bei dem an Messpunkten 31 entlang der Trajektorie des Straßenfahrzeugs 10 ein Objekt 30 unter veränderlichem Blickwinkel angestrahlt und die Reflektionen entsprechend empfangen werden. Die Trajektorie relativ zu der Fahrzeugumgebung wird dabei aus der Soll-Bewegung des Fahrzeug geschätzt, beispielsweise aus der aus Reifenumdrehung und Reifendurchmesser ableitbaren Geschwindigkeit sowie aus dem Lenkwinkel. Die Abweichungen zu der Ist-Bewegung, die unter anderem durch das Schlupf und Gierverhalten des Straßenfahrzeugs entstehen, werden in diesen ersten Schritt zunächst vernachlässigt.
-
Aus den Empfangsdaten zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten entlang der Trajektorie des Straßenfahrzeugs 10 wird je ein Abstandsbild 32 gewonnen, aus dem die relative Position der Objekte 30 zu der Empfangseinheit 20 mit den Empfangsantennen 21 hervorgeht, wie es in 3 dargestellt ist. Ein solches Abstandsbild 32 wird beispielsweise mittels an sich bekannter Signalverarbeitung und bildgebender Verfahren gewonnen, wie sie in Radarsystemen gängig sind, insbesondere unter der Verwendung sogenannter Optimalfilter, Korrelationsfunktionen und der Berechnung von Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen. Es sei in diesem Zusammenhang auf den Konferenzbeitrag „Localization of Backscatter Transponders Based an a Synthetic Aperture Secondary Radar Imaging Approach" in 5th IEEE Workshop an Sensor Array and Multi-Channel Signal Processing (SAM 2008), Darmstadt, Germany, July 2008, Seiten. 437–440 (S. Max, P. Gulden und M. Vossiek) verwiesen.
-
Zwei so gewonnene Abstandsbilder 32 werden miteinander verglichen. Durch Differenzbildung wird daraus ein Bewegungsbild in Form eines Geschwindigkeitsfeldes in einem Winkelbereich 44 generiert, wie es in den 4 und 5 dargestellt ist. Das Bewegungsbild wird anschließend in der Empfangseinheit 20 in winkelabhängige Messwerte 43 einer Relativbewegung zwischen der Empfangseinheit 20 und Objekten 30 in der Fahrzeugumgebung umgewandelt.
-
In der mit der Empfangseinheit 20 verbundenen Recheneinheit 22 wird erfindungsgemäß aus diesen winkelabhängigen Messwerten 43 eine Winkelfunktion 40 berechnet. In 6 ist dargestellt, wie mittels einer Ausgleichsrechnung nach der Methode der kleinsten Quadrate eine cosinusförmige Kurve für die winkelabhängigen Messwerte 43 ermittelt wird. Aus der Phasenverschiebung 41 der Winkelfunktion 40 gegenüber einem Nullwinkel 45 kann der Fahrtrichtungswinkel 15 bestimmt werden. Im gezeigten Beispiel entspricht der Nullwinkel 45 der durch die Längsachse des Straßenfahrzeugs 10 gebildeten ortsfesten Achse 11, so dass die Phasenverschiebung 41 gleich dem Fahrtrichtungswinkel 15 ist. Die Amplitude 42 der Cosinuskurve entspricht dem Betrag der Relativgeschwindigkeit, sodass aus der Phasenverschiebung 41 und der Amplitude 42 auf den Geschwindigkeitsvektor 14 geschlossen werden kann.
-
Es ist noch anzumerken, dass die Phasenverschiebung 41 und damit der Fahrtrichtungswinkel 15 auch außerhalb des Winkelbereichs 44 liegen kann. Durch die Anpassung der Messwerte 43 mittels einer Ausgleichsrechnung kann der Winkelbereich 44 weitgehend unabhängig vom Fahrtrichtungswinkel 15 sein.
-
Aus dem so berechneten Geschwindigkeitsvektor 14 des Straßenfahrzeugs 10 wird die Position der Messpunkte 31 für die synthetische Apertur entlang der Trajektorie des Straßenfahrzeugs 10 korrigiert. Dabei wird in der Recheneinheit 22 ein Vergleich zwischen der zuvor geschätzten Soll-Bewegung und der durch den Geschwindigkeitsvektor 14 berechneten Ist-Bewegung des Fahrzeugs durchgeführt. Auf diese Weise kann das Schlupf- und Gierverhalten des Straßenfahrzeugs berücksichtigt werden und in die Positionsberechnung der Messpunkte 31 einfließen, wodurch die Winkelauflösung des synthetischen Apertur-Radars verbessert wird.
-
Die bessere Winkelauflösung und exaktere Positionsbestimmung kann nun für diverse Fahrerassistenzfunktionen eingesetzt werden. Sie sind insbesondere nützlich für das hochpräzise Navigieren, z. B. beim Einparken. Durch die verbesserte Winkelauflösung können auch kleinere oder schmalere Hindernisse besser erkannt werden und der Fahrer rechtzeitiger davor gewarnt werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch dazu, bei gleicher Anforderung an die Genauigkeit einer gattungsgemäßen Vorrichtung vergleichsweise geringere Anforderungen an die Empfangseinheit 20 zu stellen, weil dies durch den in der Recheneinheit 22 berechneten präzisierten Geschwindigkeitsvektor 14 entsprechend kompensierbar ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Straßenfahrzeug
- 11
- ortsfeste Achse
- 12
- Reifen
- 13
- Lenkwinkel
- 14
- Geschwindigkeitsvektor
- 15
- Fahrtrichtungswinkel
- 16
- Schwimmwinkel
- 20
- Empfangseinheit
- 21
- Empfangsantennen
- 22
- Recheneinheit
- 23
- Fahrerassistenzsystem
- 30
- Objekt in Fahrzeugumgebung
- 31
- Messpunkt für synthetische Apertur
- 32
- Abstandsbild
- 40
- Winkelfunktion
- 41
- Phasenverschiebung
- 42
- Amplitude
- 43
- Messwerte zu der Relativbewegung
- 44
- Winkelbereich
- 45
- Nullwinkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2007/0075893 A1 [0004]
- DE 4406404 C2 [0006]
- DE 10349919 A1 [0007, 0036]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- „Localization of Backscatter Transponders Based an a Synthetic Aperture Secondary Radar Imaging Approach” in 5th IEEE Workshop an Sensor Array and Multi-Channel Signal Processing (SAM 2008), Darmstadt, Germany, July 2008, Seiten. 437–440 (S. Max, P. Gulden und M. Vossiek) [0038]
