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Die Erfindung betrifft eine Technik zur Bestimmung eines Objekts mittels eines Radarsensors. Insbesondere betrifft die Erfindung die Bestimmung eines im Nahbereich kreuzenden Objekts.
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Stand der Technik
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Ein Kraftfahrzeug verfügt über einen Radarsensor zur Erfassung eines oder mehrerer Objekte. Zur Erfassung sendet der Radarsensor ein Radarsignal aus, das an einem Objekt reflektiert und zum Radarsensor zurückgeworfen werden kann. Das am Radarsensor eintreffende reflektierte Signal wird mit dem ausgesandten Signal korreliert und das Objekt kann erfasst werden. Bevorzugterweise können dabei eine Entfernung und/oder eine Geschwindigkeit des Objekts bezüglich des Radarsensors bestimmt werden. Ein derartiges System kann insbesondere im Rahmen eines Fahrerassistenzsystems verwendet werden, das beispielsweise einen vorbestimmten Abstand des Kraftfahrzeugs zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug einhalten soll. In einem anderen Beispiel kann das System von einem Assistenzsystem zur autonomen oder teilautonomen Führung des Kraftfahrzeugs umfasst sein.
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Die verwendeten Radarsensoren sind üblicherweise nicht dazu geeignet, ein Objekt in einem Nahbereich zu bestimmen, der sich vom Radarsensor aus einige Meter weit erstreckt. Zur Erfassung eines Objekts im Nahbereich wird üblicherweise ein anderer Sensor verwendet, beispielsweise ein Ultraschallsensor oder eine Videokamera. Trotzdem kann eine Überwachung des Nahbereichs insbesondere bezüglich eines beweglichen Objekts, das eine Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs kreuzt, wünschenswert sein. Beispielsweise kann ein Lokführer an Bord einer Lokomotive einen unmittelbar vor der Lok liegenden Bereich häufig nicht einsehen. Ein Anfahren der Lok, während eine Person die Strecke kreuzt, kann mit einem üblichen Radarsensor nicht verhindert werden. Auch ein Assistent zum automatischen Anfahren eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise im Stopand-go-Verkehr, muss einen Nahbereich abtasten, um zu bestimmen, ob beispielsweise ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug die Fahrstrecke verlassen hat oder nicht.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Objekts in einem Nahbereich eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die auf der Basis eines üblichen Radarsensors funktionieren. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein Kraftfahrzeug umfasst einen Radarsensor. Eine Umgebung des Kraftfahrzeugs ist untergliedert in einen Fernbereich, der sich ab einer vorbestimmten Mindestentfernung vom Radarsensor aus erstreckt, und einen Nahbereich, der zwischen dem Radarsensor und dem Fernbereich liegt. Ein Verfahren zum Bestimmen eines im Nahbereich kreuzenden Objekts umfasst Schritte des Abtastens des Fernbereichs mittels des Radarsensors, des Erfassens von Objekten im Fernbereich auf der Basis von Reflexionen eines vom Radarsensor ausgesandten Radarsignals und des Bestimmens des kreuzenden Objekts im Nahbereich, wenn ein zuvor erfasstes Objekt im Fernbereich mittels des Radarsensors nicht mehr erfasst werden kann.
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So wird das Objekt auf der Basis seiner Verschattung anderer Objekte bestimmt, auch wenn das Objekt selbst gar nicht mittels des Radarsensors erfasst werden kann, beispielsweise bezüglich seiner Ausdehnung, Geschwindigkeit oder Bewegungsrichtung. Durch das Schließen auf das Objekt im Nahbereich anhand der Bestimmbarkeit von Objekten im Fernbereich ist es möglich, einen üblichen Radarsensor unterhalb seiner physikalischen oder produktspezifischen Mindestreichweite einzusetzen. Ein Bereich der Umgebung des Kraftfahrzeugs, in dem ein Objekt bestimmt werden kann, kann so auch ohne Zuhilfenahme anderer Sensoren vergrößert werden. Das Objekt kann insbesondere bestimmt werden, wenn es sich quer oder schräg zu einer Aussenderichtung des Radarsignals bewegt. Die Aussenderichtung kann mit einer Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs zusammenfallen. So kann das Objekt alternativ am sich bewegenden oder am stillstehenden Kraftfahrzeug erfasst werden.
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Vorteilhafterweise kann das Objekt im Nahbereich bereits auf der Basis einer einzigen Messung erfasst werden. Eine Plausibilisierung anhand von mehreren Messungen nacheinander, wie sie üblicherweise für die Erfassung der entfernten Objekte erforderlich ist, kann entfallen. So kann der besonders unfallgefährdete Bereich nahe am Kraftfahrzeug sehr schnell auf Vorliegen eines kreuzenden Objekts untersucht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden nur Objekte im Fernbereich erfasst, die als relevant für das Kraftfahrzeug bewertet werden. Die Relevanz jedes Objekts im Fernbereich kann sich insbesondere aus einer Messgüte, einem Bewegungszustand des Objekts oder seiner Lage bezüglich des Kraftfahrzeugs ergeben. Durch das Verwerfen als irrelevant bestimmter Objekte kann eine verbesserte Bestimmung, ob ein Objekt mittels des Radarsensors erfasst werden kann, erfolgen. Die räumliche Auflösung des Verfahrens kann so gesteigert werden.
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In einer Ausführungsform wird das Objekt im Nahbereich bestimmt, wenn sich die Anzahl nicht mehr erfassbarer Objekte im Fernbereich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit verändert. Dies entspricht der Betrachtung eines differenziellen Anteils des Verlaufs der Anzahl Objekte im Fernbereich. Eine langsame Veränderung dieser Anzahl, wie sie beispielsweise während einer Kurvenfahrt auftreten kann, kann so nicht zu einer irrtümlichen Bestimmung des Objekts im Nahbereich führen. Die Bestimmungsqualität kann so gesteigert sein.
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Das Objekt im Nahbereich kann auch bestimmt werden, wenn ein vorbestimmter Anteil der zuvor erfassten Objekte nicht mehr erfasst werden kann. So kann eine statistische Bewertung der Objekte im Fernbereich erfolgen, die auf das Objekt im Nahbereich schließen lässt. Eine räumliche Verteilung der Objekte im Fernbereich kann dabei unberücksichtigt bleiben. Die Bestimmung des Objekts im Nahbereich kann so weiter verbessert werden.
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Das Objekt im Nahbereich kann auch bestimmt werden, wenn die Summe der Anzahlen nicht mehr erfassbarer Objekte über eine vorbestimmte Anzahl zurückliegender Abtastungen einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Dies entspricht der Betrachtung eines integralen Anteils der Anzahl erfassbarer Objekte. Das Objekt im Nahbereich kann so besonders frühzeitig bestimmt werden.
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Es kann auch eine Kombination aus dem differenziellen Anteil, dem integralen Anteil und der relativen Anzahl erfassbarer Objekte betrachtet werden, um das Objekt im Nahbereich möglichst schnell und trennscharf zu bestimmen.
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Ferner kann eine Fahrsituation des Kraftfahrzeugs bestimmt und das Objekt im Nahbereich anhand der Fahrsituation bestimmt werden. Dies entspricht einer situativen Auswertung, die zur Abtastung der Umgebung des Kraftfahrzeugs bereits aus anderen Gründen durchgeführt werden kann. Dabei können insbesondere Heuristiken und Erfahrungswerte in die Bestimmung des Objekts einfließen, die aus der Fahrsituation abgeleitet werden können.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem Computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Radarsensor zur Abtastung eines Fernbereichs, der sich ab einer vorbestimmten Mindestentfernung vom Radarsensor aus erstreckt, und eine Verarbeitungseinrichtung zur Erfassung von Objekten im Fernbereich auf der Basis von Reflexionen eines vom Radarsensor ausgesandten Radarsignals. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung zur Bestimmung eines kreuzenden Objekts in einem Nahbereich, der zwischen dem Radarsensor und dem Fernbereich liegt, wenn ein zuvor erfasstes Objekt im Fernbereich mittels des Radarsensors nicht mehr erfasst werden kann, eingerichtet.
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Dabei umfasst der Radarsensor bevorzugterweise einen frequenzmodulierten Dauerstrichradar (Frequency Modulated Continuous Wave). Dadurch können Entfernungen und relative Geschwindigkeiten entfernter Objekte mit hoher Auflösung rasch bestimmbar sein.
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Bevorzugterweise ist der Radarsensor dazu eingerichtet, Objekte im Fernbereich abzutasten, wobei der Fernbereich in einer Mindestentfernung von ca. 4 m vom Radarsensor beginnt. Reflexionen von Objekten, die näher als der Fernbereich liegen, werden üblicherweise bereits bei der Signalverarbeitung ausgesondert.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 ein Kraftfahrzeug mit einem Radarsensor;
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2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Objektbestimmung am Kraftfahrzeug von 1, und
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3 einen Verlauf von Erfassbarkeiten von Objekten im Fernbereich am Kraftfahrzeug von 1
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Genaue Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt ein System 100 aus einem Kraftfahrzeug 105 mit einer an Bord installierten Vorrichtung 110. Die Vorrichtung 110 umfasst einen Radarsensor 115, eine Verarbeitungseinrichtung 120 und optional einen Speicher 125. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Personen- oder Lastkraftwagen oder auch ein Schienenfahrzeug sein.
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Der Radarsensor 115 ist dazu eingerichtet, eine Umgebung 130 des Kraftfahrzeugs abzutasten. Zu diesem Zweck ist der Radarsensor 115 dazu eingerichtet, ein Radarsignal entlang einer Längsachse 135 auszusenden, die bevorzugterweise mit einer Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 105 zusammenfällt. In der Umgebung 130 des Kraftfahrzeugs 105 können sich Objekte befinden, die das Radarsignal zurück zum Radarsensor 115 reflektieren. In einem Fernbereich 170, der sich von einem vorbestimmten Mindestabstand von beispielsweise ca. 4 m vom Radarsensor 115 aus erstreckt, befinden sich sechs exemplarische Objekte 140 bis 165. In einem Nahbereich 175, der zwischen dem Fernbereich 170 und dem Radarsensor 115 liegt, befindet sich ein weiteres Objekt 180, das exemplarisch als Person dargestellt ist.
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Es wird allgemein unterschieden zwischen einem messbaren Objekt 180 und einem verfolgbaren Objekt 180. Zunächst muss ein reflektiertes Signal des Objekts 180 erfasst werden, um das Objekt 180 zu messen. Durch Auswertung mehrerer Messungen, die zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgt sind, kann das Objekt 180 dann auch verfolgt werden. Übliche Systeme arbeiten nur mit verfolgbaren Objekten 180. Befindet sich ein Objekt 180 im Nahbereich, so kann ein Messen möglich, ein Verfolgen aber nicht möglich sein. Beispielsweise kann eine zur Verfügung stehende Messperiode zu kurz sein, um eine ausreichende Anzahl Messungen des Objekts 180 durchzuführen. Die Messperiode ist bestimmt durch eine Geschwindigkeit, mit der sich das Objekt 180 bezüglich des Radarsensors 115 bewegt, und der Geschwindigkeit des Radarsensors 115 in Richtung der Bewegungsbahn des Objekts 180. Es muss sicher gestellt werden, dass das Objekt 180 rechtzeitig erfasst wird, um eine Maßnahme zur Kollisionsvermeidung noch erfolgreich durchführen zu können. Im Umfeld eines Kraftfahrzeugs 105, dessen Kollision beispielsweise mit einem querenden Fußgänger verhindert werden soll, beginnt der Fernbereich, der ein Verfolgen ermöglicht, üblicherweise in einem Abstand von ca. 4 m vom Radarsensor 115. Der Erfassungsbereich des Radarsensors 115 kann auf Objekte eingeschränkt sein, die innerhalb eines vorbestimmten Kreissegments liegen, das die Längsachse 135 umfasst. Das sechste Objekt 165 liegt außerhalb des Erfassungsbereichs und kann durch den Radarsensor 115 unerfasst bleiben. Eine weitere Einschränkung für die Erfassbarkeit von Objekten kann aus ihrer Entfernung zum Radarsensor 115 herrühren. Ein reflektiertes Radarsignal des Objekts 180 im Nahbereich 175 kann messtechnisch nicht auswertbar sein oder aus anderen Gründen während der Verarbeitung verworfen werden, sodass das Objekt 180 selbst nicht mittels des Radarsensors 115 erfasst werden kann, etwa um seine Position oder Geschwindigkeit zu bestimmen.
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Um zu bestimmen, dass das Objekt 180 im Nahbereich 175 kreuzt, sich also quer oder in einem spitzen Winkel zur Längsachse 135 bewegt, kann die Bestimmung der Objekte 145 bis 160 zyklisch erfolgen und erfasste Objekte 145 bis 160 können verfolgt werden, indem spezifische Informationen über diese Objekte 145 bis 160 beispielsweise im Speicher 125 abgelegt werden. Bewegt sich das Objekt 180 seitlich in den Nahbereich 175 hinein, so können Objekte 140 bis 150, die vom Radarsensor 115 aus gesehen hinter dem Objekt 180 liegen, nicht erfasst werden, obwohl sie im Fernbereich 170 liegen. Auf der Basis der Verschattung der Objekte 140 bis 150 kann die Verarbeitungseinrichtung 120 auf das Objekt 180 schließen. Dazu ist ein messtechnisches Erfassen des Objekts 180 durch den Radarsensor 115 nicht erforderlich.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zur Bestimmung des kreuzenden Objekts 180 im Nahbereich 175 des Radarsensors 115 an Bord des Kraftfahrzeugs 105 von 1. Das Verfahren 200 ist insbesondere zum Ablaufen auf der Verarbeitungseinrichtung 120 eingerichtet. In einem ersten Schritt 205 wird mittels des Radarsensors 115 ein Radarsignal ausgesendet. In einem nachfolgenden Schritt 210 werden Reflexionen des ausgesandten Radarsignals empfangen. Die Reflexionen werden von den Objekten 140 bis 160 im Fernbereich 170 des Radarsensors 115 zurückgeworfen. In einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet der Radarsensor 115 als frequenzmodulierter Dauerstrichradar, wobei die Schritte 205 und 210 permanent durchgeführt werden. In anderen Ausführungsformen können diese Schritte auch nacheinander durchgeführt werden.
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Vorzugsweise in regelmäßigen Zeitabständen werden in einem Schritt 215 Objekte 140 bis 160 im Fernbereich 170 auf der Basis einer Korrelation des ausgesandten Radarsignals mit den reflektierten Radarsignalen erfasst. Das Erfassen kann ein Bereitstellen mehrer Informationen über das jeweilige Objekt 140 bis 160 umfassen. Beispielsweise können ein Messzeitpunkt, die Amplitude des reflektierten Signals, eine Entfernung, eine Ausdehnung, eine Geschwindigkeit, eine Lage des jeweiligen Objekts bezüglich des Radarsensors 115 oder weitere Informationen bestimmt werden. Eine Repräsentation des jeweiligen Objekts 140 bis 160 kann im Speicher 125 angelegt werden. Dieser Vorgang kann für jedes der Objekte 140 bis 160 erfolgen. Eine entsprechende Repräsentation jedes Objekts 140 bis 160 kann im Speicher 125 abgelegt werden.
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In einem optionalen Schritt 215, der mit dem Schritt 210 integriert sein kann, wird überprüft, ob eines der Objekte 140 bis 160 irrelevant ist. Die Irrelevanz eines Objekt 140 bis 160 kann sich beispielsweise aus dessen Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit, seiner Lage bezüglich des Kraftfahrzeugs 105 oder einer Messgüte, die aus der Signalstärke des reflektierten Signals abgeleitet werden kann, ergeben. Für Objekte 140 bis 160, die als irrelevant bestimmt werden, wird der Schritt 225 durchgeführt, in dem diese Objekte 140 bis 160 verworfen werden. Alle anderen Objekte 140 bis 160 sind davon nicht berührt.
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In einem Schritt 230 wird überprüft, ob alle Objekte 140 bis 160, die bei einem vorhergehenden Durchlauf des Verfahrens 200, insbesondere des Schritts 215 erfasst wurden, auch beim gegenwärtigen Durchlauf wieder erfasst wurden. Ist dies der Fall, so kann das Verfahren 200 zum Schritt 205 zurückverzweigen und erneut durchlaufen. Andernfalls kann optional in einem Schritt 235 bestimmt werden, ob die Verschattung eines der Objekte 140 bis 160 auf der Basis eines anderen Objekts 140 bis 160 im Fernbereich 170 erfolgt ist. In der Darstellung von 1 kann beispielsweise das Objekt 150 auch dann, wenn sich das Objekt 180 nicht im Nahbereich 175 aufhält, durch das Objekt 145 verschattet sein. Liegt eine Verschattung durch ein Objekt 140 bis 160 im Fernbereich 170 vor, so kann das Verfahren 200 zum Schritt 205 zurückkehren und erneut durchlaufen.
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Andernfalls kann in einem optionalen Schritt 240 eine Fahrsituation des Kraftfahrzeugs 105 bestimmt werden. Eine in einem anschließenden Schritt 245 durchgeführte Bestimmung des Objekts 180 im Nahbereich 175 kann dann auf der Basis der Fahrsituation erfolgen. Dazu können Verdeckungen von Objekten 140 bis 160 in einzelnen Segmenten des Erfassungsbereichs des Radarsensors 115, insbesondere ein Richtungswinkel bezüglich der Längsachse 135 und eine Entfernung zum Radarsensor 115 betrachtet werden. Außerdem können situative Kenngrößen, wie eine Anzahl und eine räumliche Verteilung der Objekte 140 bis 160, ein mittlerer Abstand oder eine Messgüte dieser Objekte 140 bis 160 betrachtet werden. Auch Bewegungsparameter des Kraftfahrzeugs 105, insbesondere eine Bewegungsrichtung, eine Bewegungsgeschwindigkeit und eine Beschleunigung, können berücksichtigt werden. Einer oder mehrere dieser Indikatoren können in Abhängigkeit der Fahrsituation gewichtet und miteinander kombiniert werden. Dadurch kann die Lage des Objekts 180 im Nahbereich 175 genauer bestimmt werden.
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Das Objekt 180 kann im Schritt 245 zusätzlich oder alternativ auch auf der Basis einer statistischen Auswertung bestimmt werden. 3 zeigt einen Verlauf 300 von Erfassbarkeiten von Objekten 140 bis 160 im Fernbereich 170 des Radarsensors 115 am Kraftfahrzeug 105 von 1. In horizontaler Richtung ist eine Zeit angetragen, die in äquidistante Messperioden T0 bis T9 unterteilt ist. In vertikaler Richtung ist eine Anzahl angetragen.
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Ein erster Verlauf 305 betrifft eine Anzahl Objekte 140 bis 160, die im Fernbereich 170 durch den Radarsensor 115 erfassbar sind. Diese Zahl liegt anfangs bei 5, sinkt dann im Bereich der Messperioden T4 und T5 auf 2 ab und steigt anschließend wieder auf 5 an. Ein zweiter Verlauf 310 betrifft einen integralen Anteil des ersten Verlaufs 305. Jede Abweichung des Verlaufs 305 von der Anzahl der Objekte 140 bis 160 in der Messperiode T0 wird aufsummiert. Die Integrationszeit, also die Anzahl der zurückliegenden Messperioden T0 bis T9, die für die Integration berücksichtigt werden, ist in der vorliegenden Darstellung mindestens 8, sodass ein Absinken des Verlaufs 310, wenn sich die Zahl der Objekte 140 bis 160 im ersten Verlauf 305 nicht ändert, nicht beobachtet werden kann.
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Ein dritter Verlauf 315 betrifft einen differenziellen Anteil des ersten Verlaufs 305. Der dritte Verlauf 315 hat in jeder Messperiode T0 bis T9 einen Wert, der ausdrückt, um wie viel sich der Wert des ersten Verlaufs 305 in der gleichen Messperiode von seinem Wert in der vorangehenden Messperiode unterscheidet. Ein hoher Wert des dritten Verlaufs 315 zeigt eine schnelle Änderung der Anzahl erfassbarer Objekte 140 bis 160 an. Ein vierter Verlauf 320 ist numerisch wiedergegeben und zeigt einen relativen Anteil der erfassbaren Objekte 140 bis 160 an. Für jede Messperiode T0 bis T9 ist angegeben, wie viele der Objekte 140 bis 160 verschattet sind und wie viele ohne Verschattung erfassbar sind. Die beiden Werte sind jeweils durch einen Schrägstrich voneinander getrennt.
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Im Rahmen einer statistischen Auswertung, die insbesondere im Schritt 245 des Verfahrens 200 von 2 durchgeführt werden kann, kann jeder der Verläufe 305 bis 320 untersucht und insbesondere mit einem Schwellenwert verglichen werden. Überschreiten einer oder mehrere der Verläufe 305 bis 320 ihre zugeordneten Schwellenwerte, so kann auf das Objekt 180 im Nahbereich 175 des Radarsensors 115 an Bord des Kraftfahrzeugs 105 von 1 geschlossen werden. Die beschriebene statistische Betrachtung kann zusätzlich oder alternativ zu der oben mit Bezug auf die Schritte 240 und 245 beschriebenen situativen Auswertung durchgeführt werden.
