DE102011075062A1

DE102011075062A1 - Erfassen der ausrichtung einer radarsensoreinheit

Info

Publication number: DE102011075062A1
Application number: DE102011075062A
Authority: DE
Inventors: Dieter Weber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2012-11-08
Also published as: WO2012150057A1

Abstract

Radarsensoreinheit, mit einem Radarsensor (10) und mit einem Lagesensor (12), sowie Verfahren zum Erfassen einer Ausrichtung einer Hauptstrahlungsrichtung (R) eines an einem Einbauort montierten Radarsensors (10), wobei mittels des am Radarsensor (10) angeordneten Lagesensors (12) eine einen Neigungswinkel der Hauptstrahlungsrichtung (R) kennzeichnende Orientierung des Lagesensors (12) erfasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radarsensoreinheit, insbesondere eine Radarsensoreinheit für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausrichten einer Hauptstrahlungsrichtung eines an einen Einbauort montierten Radarsensors, insbesondere eines an einem Fahrzeug montierten Radarsensors.
STAND DER TECHNIK
Um die ordnungsgemäße Funktion von Radarsensoren zu gewährleisten, müssen diese beispielsweise nach einem Montieren im Fahrzeug innerhalb vorgegebener Grenzen zur Fahrbahn bzw. dem gewünschten Erfassungsbereich ausgerichtet werden. Beispielsweise ist für einen Radarsensor für ein System zur adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung, auch als ACC-System bezeichnet, üblicherweise eine Ausrichtung einer Hauptstrahlungsrichtung des Radarsensors parallel zur Fahrbahn in Längsrichtung des Fahrzeuges erforderlich.
Aus DE 10 2004 020 436 A1 ist ein Verfahren zur Justierung eines an einem Kraftfahrzeug angebrachten Radarsensors bekannt, bei dem eine optische Justagevorrichtung derart auf dem Radarsensor montiert wird, dass ein von der Justagevorrichtung ausgesendeter Laserstrahl mit der Strahlungsrichtung des Radarsensors übereinstimmt. Mittels eines Scheinwerfereinstellgeräts oder mittels Markierungen an einem Schirm im Strahlengang des Radarsensors erfolgt eine Justierung des Radarsensors, bis der Laserstrahl in die Mitte eines am Scheinwerfereinstellgeräts vorgesehenen Fadenkreuzes oder in einen Schnittpunkt von Markierungen auf den Schirm gebracht wird.
Aufgrund des beschränkten Bauraumes in neueren Fahrzeugen ist es jedoch oft nicht möglich, eine auf dem Radarsensor zu montierende optische Justagevorrichtung einzusetzen.
US 6 636 172 B1 beschreibt ein Verfahren zum Einstellen eines am Fahrzeug montierten Radarsensors, bei dem Messungen mit Hilfe eines beabstandet vor dem Fahrzeug angeordneten Kippspiegelreflektors durchgeführt werden. Anhand einer Analyse der für unterschiedliche Winkel zur Vertikalen empfangenen Signale wird eine vertikale Fehlausrichtung bestimmt. Nachteilig ist, dass aufgrund der erforderlichen Verstellung des Kippspiegelreflektors das Verfahren aufwendig und fehleranfällig ist. Zudem können sich in der Nähe des Reflektors befindende metallische Gegenstände die gemessene Leistungsverteilung des Radarsensors beeinflussen und zu einer fehlerhaften Einstellung des Radarsensors führen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und zuverlässige Ausrichtung eines Radarsensors zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Radarsensoreinheit, mit einem Radarsensor und mit einem Lagesensor, der eingerichtet ist zum Erfassen einer einen Neigungswinkel einer Hauptstrahlungsrichtung des Radarsensors kennzeichnenden Orientierung des Lagesensors.
Unter dem Neigungswinkel wird die Abweichung von der Vertikalen oder Horizontalen verstanden. Dies wird auch als Inklinationswinkel bezeichnet.
Die erfasste Orientierung des Lagesensors kann insbesondere einen Neigungswinkel einer Achse des Lagesensors umfassen. Diese Achse kann beispielsweise parallel zur Hauptstrahlungsrichtung des Radarsensors sein.
Indem die genannte Orientierung des Lagesensors erfasst wird, kann unmittelbar der Neigungswinkel der Hauptstrahlungsrichtung des Radarsensors bestimmt werden. Dies ermöglicht eine Justierung oder Kalibrierung des Radarsensors.
Bei der genannten Orientierung kann es sich beispielsweise um die Orientierung bezüglich der Horizontalen, bezüglich der Vertikalen oder bezüglich einer vorgegebenen Solllage handeln, also um eine Orientierungsabweichung. Die Solllage ist vorzugsweise eine Solllage des Radarsensors.
Vorzugsweise weist die Radarsensoreinheit eine elektronische Schnittstelle zum Auslesen der Orientierung auf. Beispielsweise kann der Lagesensor Orientierungsdaten an einem Signalausgang zur Verfügung stellen. Eine elektronische ausgelesene Orientierung kann beispielsweise zur Unterstützung bei einer Justierung verwendet werden. Weiter kann eine Orientierung beispielsweise zu Diagnosezwecken ausgelesen und/ oder weiterverarbeitet werden.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zum Erfassen einer Ausrichtung einer Hauptstrahlungsrichtung eines an einem Einbauort montierten Radarsensors, wobei mittels eines am Radarsensor angeordneten Lagesensors eine einen Neigungswinkel der Hauptstrahlungsrichtung kennzeichnende Orientierung des Lagesensors erfasst wird.
Das Verfahren kann Teil eines Verfahrens zum Ausrichten einer Hauptstrahlungsrichtung eines an einem Einbauort montierten Radarsensors sein. Dieses Verfahren kann beispielsweise die folgenden Schritte umfassen:

– Erfassen, mittels eines am Radarsensor angeordneten Lagesensors, einer einen Neigungswinkel der Hauptstrahlungsrichtung des Radarsensors kennzeichnenden Orientierung des Lagesensors; und
– Korrigieren der Ausrichtung der Hauptstrahlungsrichtung des Radarsensors in Abhängigkeit von der erfassten Orientierung. Das Korrigieren kann beispielsweise ein Justieren und/oder ein Kalibrieren des Radarsensors umfassen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Radarsensors und eines Lagesensors einer Radarsensoreinheit; und
2 eine schematische Seitenansicht der in einem Fahrzeug montierten Radarsensoreinheit.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt einen Radarsensor 10 mit integrierter Radarantenne sowie einen Lagesensor 12. Der Radarsensor 10 und der Lagesensor 12 sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte 14 montiert, wobei sie in definierter Ausrichtung zueinander montiert sind. Beispielsweise wird der Lagesensor 12 direkt auf der Leiterplatte 14 mit einem Standardmontageverfahren montiert, beispielsweise in SMD-(surface mounted device)-Technik. Der Lagesensor 12 ist in einem Gehäuse 15 der Radarsensoreinheit integriert.
Der Radarsensor 10 ist beispielsweise als frequenzmodulierter Dauerstrich-Radarsensor (frequency modulated continuous wave, FMCW) ausgebildet. Der Radarsensor 10 hat eine gerichtete Abstrahlcharakteristik. Der Radarsensor 10 hat beispielsweise eine Hauptstrahlungsrichtung vertikal zur Leiterplatte 14 in der durch einen Pfeil R gekennzeichneten Richtung.
Der Lagesensor 12 ist ein Beschleunigungssensor, der ein oder mehrere Sensormittel in Form eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS-Sensor) aufweist. Derartige Beschleunigungssensoren sind bekannt und basieren auf einem Feder-Masse-System, bei dem eine auf kleine Testmassen in einer jeweiligen Funktionsrichtung wirkende Kraft gemessen wird, indem beispielsweise eine kapazitive Messung der von der Kraft bewirkten Auslenkung der Testmassen erfolgt.
In 1 zeigt ein Doppelpfeil eine Achse S des Lagesensors. Der Lagesensor 12 ist sensitiv für eine entlang der Richtung der Achse S wirkende Beschleunigung. Bei ruhendem Lagesensor 12 wirkt lediglich die Erdbeschleunigung auf den Lagesensor 12. Die Achse S ist im gezeigten Beispiel parallel zur Hauptstrahlungsrichtung R.
2 zeigt schematisch die den Radarsensor 10 und den Lagesensor 12 umfassende Radarsensoreinheit an einem Einbauort in einem Kraftfahrzeug. Die Radarsensoreinheit ist beispielsweise mittels eines Montageabschnitts 16 an einem Rahmenteil 18 des Fahrzeugs montiert. Beispielsweise kann die Radarsensoreinheit in einer Stoßstange des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.
Die Radarsensoreinheit hat eine Justiereinrichtung 19 für die Neigung der Hauptstrahlungsrichtung R des Radarsensors 12. Die Justiereinrichtung umfasst Mittel 20 zum Einstellen einer Orientierung der Hauptstrahlungsrichtung R des Radarsensors 10 in Bezug auf den Montageabschnitt 16 der Radarsensoreinheit. Diese Einstellmittel 20 sind beispielsweise Justierschrauben, um eine Justierung des Neigungswinkels der Hauptstrahlungsrichtung R zu ermöglichen. Eine Soll-Neigung der Hauptstrahlungsrichtung R ist beispielsweise horizontal, entsprechend einem Winkel von 0° zur Fahrzeuglängsachse H, die in 2 gestrichelt gezeigt ist.
Indem der Lagesensor 12 eine Beschleunigung in Richtung der Achse S erfasst, wird ein Neigungswinkel der Achse S gemessen, also die Orientierung der Achse S bezüglich der Horizontalen oder Vertikalen. Da im gezeigten Beispiel die Achse S parallel zur Hauptstrahlungsrichtung R des Radarsensors 10 ist, kennzeichnet die Orientierung der Achse S des Lagesensors 12 unmittelbar den Neigungswinkel der Hauptstrahlungsrichtung R.
Der Lagesensor 12 ist mit einer elektronischen Schnittstelle 22 der Radarsensoreinheit verbunden. An der Schnittstelle 22 kann die erfasste Orientierung des Lagesensors 12 über ein angeschlossenes Servicegerät 24 ausgelesen und beispielsweise angezeigt oder weiterverarbeitet werden.
Die Ausrichtung der Hauptstrahlungsrichtung R kann wie im folgenden beschrieben erfolgen.
Mittels des fest mit dem Radarsensor 10 verbundenen Lagesensors 12 wird die Orientierung der Achse S des Lagesensors 12 erfasst und über die Schnittstelle 22 ausgelesen. Die Orientierung entspricht der Orientierung der Hauptstrahlungsrichtung R und kennzeichnet unmittelbar den Neigungswinkel der Hauptstrahlungsrichtung R bezüglich der Horizontalen. Bei entsprechend ausgerichtetem Fahrzeug entspricht dies der Fahrzeuglängsachse H.
Gemäß der ausgelesenen Orientierung des Lagesensors 12, die im in 2 gezeigten Beispiel zunächst von der horizontalen Richtung abweicht, erfolgt dann eine Korrektur der Ausrichtung der Hauptstrahlungsrichtung über die Ausrichtung des Radarsensors 10, die mit den Einstellmitteln 20 justiert wird. Eine Betätigung der Einstellmittel 20 kann beispielsweise von Hand oder über ein externes Steuergerät erfolgen. Die Justierung kann durch erneutes Erfassen der Orientierung des Lagesensors 12 überprüft und gegebenenfalls nachkorrigiert werden.
Bei der Justierung wird der Radarsensor 10 beispielsweise so eingestellt oder abgeglichen, dass die Abweichung der Hauptstrahlungsrichtung von der Horizontalen möglichst klein wird. Dies entspricht bei paralleler Ausrichtung der Achse S und der Hauptstrahlungsrichtung R des Radarsensors 10 einer Lage des Lagesensors 12, in der die in Richtung der Achse S wirkende Kraft minimal, insbesondere Null, wird.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Justierung kann auch eine Kalibrierung des Radarsensors 10 durchgeführt werden, um die Ausrichtung der Hauptstrahlungsrichtung R zu korrigieren. Im Falle einer Kalibrierung werden die vom Radarsensor 10 empfangenen Signale entsprechend einem Wert des ermittelten Neigungswinkels der Hauptstrahlungsrichtung R korrigiert.
Der Lagesensor 12 befindet sich in definierter Ausrichtung zu der Hauptstrahlungsrichtung R des Radarsensors 10. Abweichend vom beschriebenen Beispiel kann die Achse S beispielsweise leicht von der Richtung R abweichen. Eine solche Abweichung kann beispielsweise werksseitig gemessen werden und für eine Kalibrierung des Lagesensors 12 verwendet werden. Im Falle der Kalibrierung des Lagesensors wird die vom Lagesensor 12 erfasste Orientierung mit dem Wert der ermittelten Richtungsabweichung korrigiert, so dass die an der Schnittstelle 22 ausgegebenen Orientierungsdaten wiederum der Orientierung der Hauptstrahlungsrichtung R entsprechen, insbesondere dem Neigungswinkel der Hauptstrahlungsrichtung R.
Durch die beschriebene Erfassung der Orientierung des Lagesensors 12, die insbesondere einen Neigungswinkel der sensitiven Achse S umfasst, kann der mit dem Lagesensor 12 verbundene Radarsensor 10 bezüglich der Ausrichtung zur Horizontalen justiert oder kalibriert werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Radarsensor bei Auslieferung des Fahrzeugs an den Endkunden richtig justiert ist. Eine Ein- beziehung weiterer Richtungen ist selbstverständlich möglich. So kann der Lagesensor 12 beispielsweise mehrere Sensormittel umfassen, die für unterschiedliche Richtungen der Orientierung sensitiv sind.
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

DE 102004020436 A1 [0003]
US 6636172 B1 [0005]

Claims

Radarsensoreinheit, mit einem Radarsensor (10) und mit einem Lagesensor (12), der eingerichtet ist zum Erfassen einer einen Neigungswinkel einer Hauptstrahlungsrichtung (R) des Radarsensors (10) kennzeichnenden Orientierung des Lagesensors (12).
Radarsensoreinheit nach Anspruch 1, bei der der Lagesensor (12) ein Sensormittel (12a) in Form eines Mikroelektromechanischen Systems aufweist.
Radarsensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, mit einer elektronischen Schnittstelle (22) zum Auslesen der Orientierung.
Radarsensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Justiereinrichtung (19) für die Neigung der Hauptstrahlungsrichtung (R) des Radarsensors (10).
Radarsensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Lagesensor (12) fest mit dem Radarsensor (10) verbunden ist.
Radarsensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der es sich um eine Radarsensoreinheit für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, handelt.
Radarsensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die erfasste Orientierung des Lagesensors (12) einen Neigungswinkel des Lagesensors (12) umfasst, der dem Neigungswinkel der Hauptstrahlungsrichtung (R) des Radarsensors (10) entspricht.
Verfahren zum Erfassen einer Ausrichtung einer Hauptstrahlungsrichtung (R) eines an einem Einbauort montierten Radarsensors (10), wobei mittels eines am Radarsensor (10) angeordneten Lagesensors (12) eine einen Neigungswinkel der Hauptstrahlungsrichtung (R) kennzeichnende Orientierung des Lagesensors (12) erfasst wird.
Verfahren zum Ausrichten einer Hauptstrahlungsrichtung eines an einem Einbauort montierten Radarsensors (10), umfassend das Verfahren nach Anspruch 8, und umfassend ein Korrigieren der Ausrichtung der Hauptstrahlungsrichtung (R) des Radarsensors (10) in Abhängigkeit von der erfassten Orientierung.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Radarsensor (10) Teil einer Radarsensoreinheit ist und der Lagesensor (12) in der Radarsensoreinheit integriert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, umfassend ein Justieren des Radarsensors (10) in Abhängigkeit von der erfassten Orientierung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, umfassend ein Kalibrieren des Radarsensors (10) in Abhängigkeit von der erfassten Orientierung.