DE102014223432A1

DE102014223432A1 - Radarvorrichtung, Fahrzeug und Verfahren

Info

Publication number: DE102014223432A1
Application number: DE102014223432.8A
Authority: DE
Inventors: Achint Aggarwal; Thomas Fechner; Andreas Löffler; Simon Tejero; Niklas Zimmermann
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2034-11-18
Also published as: DE102014223432B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Radarvorrichtung zur Erzeugung hochaufgelöster Umgebungsinformationen, mit mindestens einem Radarsensor, welcher ausgebildet ist, Radarsignale auszusenden und reflektierte Radarsignale zu empfangen, mit einer Überlagerungseinrichtung, welche ausgebildet ist, mindestens zwei von dem mindestens einen Radarsensor erhaltene Sätze von Radardaten zeitlich und/oder örtlich zu überlagern und die überlagerten Sätze von Radardaten als hochaufgelöste Umgebungsinformationen auszugeben. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug und ein Verfahren. Damit ermöglicht die Erfindung die Erzeugung hochauflösender Umgebungsinformationen basierend auf unterschiedlichen, nicht aneinander angepassten Radarsensoren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Radarvorrichtung zur Erzeugung hochaufgelöster Umgebungsinformationen. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein entsprechendes Fahrzeug und ein entsprechendes Verfahren.
Technisches Gebiet
Obwohl die vorliegende Erfindung im Folgenden in Bezug auf Radarsysteme in Fahrzeugen, z.B. PKW, beschrieben wird, ist sie nicht darauf beschränkt. Vielmehr kann die vorliegende Erfindung in jeder Anwendung eingesetzt werden, in welcher ein Radarsystem genutzt wird.
In modernen Fahrzeugen wird eine Vielzahl von Fahrerassistenzfunktionen angeboten, die den Fahrer beim Führen des Fahrzeugs unterstützen. Die möglichen Fahrerassistenzfunktionen reichen von einem automatischen Einschalten der Fahrzeugbeleuchtung bis zu einem teilautonomen oder vollautonomen Führen des Fahrzeugs.
Insbesondere Funktionen, welche die Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeugs beeinflussen, benötigen detaillierte Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs.
Um die Umgebung des jeweiligen Fahrzeugs zu erfassen, können unterschiedliche Arten von Sensoren eingesetzt werden. Beispielsweise können Ultraschallsensoren, Bildsensoren bzw. Kameras, Radarsensoren oder dergleichen eingesetzt werden.
Es sind aus der DE 19927395 A1 z.B. Radarsensoren für den Einsatz in Fahrzeugen bekannt, bei welchen eine schmalbündelnde Antenne schmale Bereiche erfasst und diese einzeln erfassten Bereiche basierend auf der Dopplerfrequenzverschiebung überlagert werden.
Die bekannten Radarsensoren müssen mit einer schmalbündelnden Antenne genutzt werden und es können nur die unterschiedlichen Empfangssignale lediglich einer Antenne miteinander kombiniert werden.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine flexiblere Signalerfassung mit einem Radar zu ermöglichen.
Demgemäß offenbart die vorliegende Erfindung eine Radarvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Radarvorrichtung zur Erzeugung hochaufgelöster Umgebungsinformationen, mit mindestens einem Radarsensor, welcher ausgebildet ist, Radarsignale auszusenden und reflektierte Radarsignale zu empfangen, mit einer Überlagerungseinrichtung, welche ausgebildet ist, mindestens zwei von dem mindestens einen Radarsensor erhaltene Sätze von Radardaten zeitlich und/oder örtlich zu überlagern und die überlagerten Sätze von Radardaten als hochaufgelöste Umgebungsinformationen auszugeben.
Ferner ist vorgesehen:
Ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Radarvorrichtung zur Erzeugung hochaufgelöster Umgebungsinformationen, und mit einem Fahrzeugsteuergerät, welches mit der Radarvorrichtung gekoppelt ist und ausgebildet ist, das Fahrzeug basierend auf der Umgebungsinformation zu steuern.
Schließlich ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Erzeugen hochaufgelöster Umgebungsinformationen mit einer Radarvorrichtung mit mindestens einem Radarsensor, aufweisend Empfangen von Sätzen von Radardaten von dem mindestens einen Radarsensor, zeitlich und/oder örtlich Überlagern von mindestens zwei der Sätze von Radardaten, und Ausgeben der überlagerten Sätze von Radardaten als hochaufgelöste Umgebungsinformationen.
Darstellung der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass herkömmliche Radarsensoren sehr enge Auslegungsvorschriften für die Auslegung der einzelnen Radarsensoren bzw. deren Antennen vorgeben.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, bei welcher Radarsignale beliebiger Radarsensoren derart überlagert werden, dass sich durch die Überlagerung der Radarsignale ein Umgebungsabbild mit einer erhöhten Auflösung gegenüber den einzelnen Radarsensoren ergibt.
Dazu sieht die vorliegende Erfindung in der Radarvorrichtung mindestens einen Radarsensor vor, welcher ausgebildet ist, Radarsignale auszusenden und von Objekten reflektierte Radarsignale aufzunehmen.
Der mindestens eine Radarsensor stellt die aufgenommen Radarsignale einer Überlagerungseinrichtung bereit, welche mindestens zwei Sätze von Radarsignalen zeitlich und/oder örtlich überlagert, um eine hochaufgelöste Umgebungsinformation zu erzeugen.
Unter einem Satz von Radardaten sind dabei jeweils die von einem Radarsensor zu einem vorgegebenen Zeitpunkt an einem Ort aufgenommenen Radarsignale zu verstehen. Unter einem Zeitpunkt kann auch ein Zeitraum verstanden werden, der nötig ist, um ein vollständiges Abbild der Umgebung mit einem Radarsensor zu erfassen. Es kann auch eine Vorauswertung der aufgenommenen Radarsignale stattfinden. Beispielsweise können als Sätze von Radardaten ausgebildete Peak-Listen berechnet werden, welche für mehrere Radarkeulen mit einem vorgegebenen Aperturwinkel (sog. „radar beams“ oder „azimuth bins“) und vorgegebenen Entfernungstoren (sog. „range bins“) die jeweils empfangene Energie darstellen.
Beispielsweise kann eine 2D-Peak-Liste in Segmente von jeweils 10° und Entfernungstore von jeweils 40cm unterteilt sein. Eine 3D-Peak-Liste kann bereitgestellt werden, wenn ferner z.B. die Dopplerverschiebung (sog. „doppler bins“) mit in eine Peak-Liste aufgenommen wird. Eine 4D-Peak-Liste kann bereitgestellt werden, wenn ferner die Elevationsfähigkeit (sog. „elevation bins“) mit aufgenommen wird.
Solche Peak-Listen können dann jeweils als Sätze von Radardaten zur weiteren Verarbeitung genutzt werden.
Unter einer örtlichen Überlagerung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass zwei Sätze von Radardaten, welche zum gleichen Zeitpunkt von unterschiedlichen Positionen aus aufgenommen wurden, überlagert werden.
Dagegen ist unter einer zeitlichen Überlagerung zu verstehen, dass mindestens zwei Sätze von Radardaten überlagert werden, welche zu unterschiedlichen Zeitpunkten, insbesondere ebenfalls aus unterschiedlichen Positionen aus, aufgenommen wurden.
Bei der Überlagerung werden z.B. die einzelnen Radarsignale derart überlagert, dass ein Signalwert, welcher in einem der Radarsignale einer Position in der Umgebung des Radarsensors entspricht, mit Signalwerten anderer Radarsignale überlagert wird, welche der gleichen Position in der Umgebung des Radarsensors entsprechen.
Da die einzelnen Radarsignale aus unterschiedlichen Positionen und möglicherweise auch mit unterschiedlichen Winkeln aufgenommen werden, kann zu deren Überlagerung z.B. ein rechteckiges Gitter definiert werden, z.B. mit einer Kantenlänge der Rechtecke von 10cm, in welchem die einzelnen Radarsignale überlagert werden.
Werden Peak-Listen als Sätze von Radardaten genutzt, können diese entsprechend dem Gitter verschoben werden und auf das Gitter interpoliert werden.
Die Erhöhung der Auflösung entsteht also durch die unterschiedlichen Betrachtungswinkel bzw. Erfassungswinkel der von dem mindestens einen Radarsensor erfassten Objekte.
Die vorliegende Erfindung benötigt im Gegensatz zu herkömmlichen Radarsensoren keine schmalbündelnde Antenne. Vielmehr können beliebig breite Antennenöffnungswinkel eingesetzt werden.
Ferner müssen die Doppler-Eigenschaften der Radarsignale nicht ausgewertet werden, was die notwendigen Rechenschritte reduziert.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, beliebige Arten von Radarsensoren zu überlappen. Dazu müssen lediglich deren Einbaupositionen bekannt sein. Dabei ist es möglich ausschließlich mit Leistungsangaben zu arbeiten.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Radarsensoren wird schließlich eine entsprechend höhere Auflösung, entsprechend z.B. der Auflösung des Gitters, ermöglicht.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
In einer Ausführungsform weist die Radarvorrichtung eine Recheneinrichtung auf, welche mit dem mindestens einen Radarsensor gekoppelt ist, wobei die Recheneinrichtung ausgebildet ist, für unterschiedliche Positionen des mindestens einen Radarsensors jeweils einen Satz von Radardaten an die Überlagerungseinrichtung auszugeben. Dies ermöglicht es, mit lediglich einem Radarsensor, welcher z.B. auf einem Fahrzeug bewegt wird, hochauflösende Umgebungsinformationen zu erzeugen.
In einer Ausführungsform ist die Überlagerungseinrichtung ausgebildet, mindestens zwei Sätze von Radardaten, welche von dem mindestens einen Radarsensor in unterschiedlichen Positionen und/oder zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen wurden, zu überlagern. Dadurch wird es möglich die Umgebung des mindestens einen Radarsensors aus unterschiedlichen Positionen zu erfassen und durch die Überlagerung hochauflösende Umgebungsinformationen zu generieren.
In einer Ausführungsform ist die Überlagerungseinrichtung ausgebildet, beim Überlagern von mindestens zwei Sätzen von Radardaten jeweils eine Signalleistung und eine Rauschleistung einzelner in den mindestens zwei Sätzen von Radardaten enthaltener Radartore, z.B. „range bins“, „azimuth bins“ oder „doppler bins“ sowie „elevation bins“, basierend auf der jeweiligen Position des mindestens einen Radarsensors zu kombinieren (z.B. zu addieren und/oder miteinander zu multiplizieren). Eine Interpolation ist ebenfalls möglich. Dadurch ergeben sich zwei Karten oder Peak-Listen bzw. Gitter für die Signalleistung und die Rauschleistung. Diese können auch als „Occupancy Grid“ bezeichnet werden. Werden die Leistungen beispielweise addiert, ergibt sich eine Karte mit Leistungen. Werden die Leistungen dagegen multipliziert, findet eine Art Kontraststeigerung statt, da starke Signale auch stärker verstärkt werden. Ein weiteres Beispiel zur Kombination wäre die Korrelation von entsprechenden Peak-Listen.
In einer Ausführungsform ist die Überlagerungseinrichtung ausgebildet, die Signalleistung und/oder die Rauschleistung der einzelnen in mindestens zwei Sätzen von Radardaten, welche von mindestens zwei unterschiedlichen Radarsensoren stammen, enthaltenen Radartore basierend auf der Position der mindestens zwei Radarsensoren zueinander zu kombinieren (z.B. zu addieren und/oder zu multiplizieren). Dies ermöglicht es, wie oben bereits erwähnt, die Signale unterschiedlicher Radarsensoren z.B. in einem Gitter korrekt miteinander zu kombinieren.
In einer Ausführungsform weist die Radarvorrichtung eine Korrektureinrichtung auf, welche ausgebildet ist, die Phasen der einzelnen Radarsignale der Sätze von Radardaten zu korrigieren und die korrigierten Sätze von Radardaten der Überlagerungseinrichtung bereitzustellen, wobei die Korrektureinrichtung insbesondere ausgebildet ist, die Sätze von Radardaten in einem definierten Überlagerungsbereich in allen möglichen Kombinationen zu überlappen und die Kombination mit der größten Übereinstimmung zur Korrektur der Phasen der einzelnen Radarsignale der Sätze von Radardaten zu nutzen, und wobei der definierte Überlagerungsbereich insbesondere basierend auf der Bewegung des mindestens einen Radarsensors definiert wird. Dies ermöglicht es, eine kohärente Überlagerung der einzelnen Sätze von Radardaten durchzuführen, wodurch die Auflösung weiter erhöht werden kann.
In einer Ausführungsform ist die Überlagerungseinrichtung ausgebildet, basierend auf den überlagerten Sätzen von Radardaten Wahrscheinlichkeiten für die Belegung einer Position in dem Erfassungsbereich des mindestens einen Radarsensors zu berechnen. Beispielsweise können die Belegungswahrscheinlichkeiten in drei Zuständen, z.B. „frei“, „belegt“ und „entweder frei oder belegt“, ausgedrückt werden, was eine einfache Auswertung ermöglicht.
In einer Ausführungsform ist der mindestens eine Radarsensor ausgebildet, die Sendeleistung in Abhängigkeit einer Bewegungsgeschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors anzupassen, wobei der mindestens eine Radarsensor insbesondere ausgebildet ist, die Sendeleistung bei einer sinkenden Geschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors zu verringern, und/oder wobei der mindestens eine Radarsensor insbesondere ausgebildet ist, die Sendeleistung bei einer steigenden Geschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors zu erhöhen. Bei niedrigerer Geschwindigkeit wird ein Objekt länger von den Radarsignalen beleuchtet als bei einer hohen Geschwindigkeit. Die Anpassung der Leistung ermöglicht folglich eine Art Normierung der empfangenen Radarsignale.
In einer Ausführungsform sind mindestens zwei unterschiedliche Radarsensoren in der Radarvorrichtung vorgesehen. Beispielsweise können in der Radarvorrichtung ein Radarsensor an der Front eines Fahrzeugs und einer am Heck des Fahrzeugs eingesetzt werden, wobei die Radarsensoren unterschiedliche Öffnungswinkel oder dergleichen aufweisen können. Dies ermöglicht die gleichzeitige Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs aus unterschiedlichen Winkeln.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radarvorrichtung;
2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 eine aus den Signalen eines Radarsensors berechnete Peak-Liste; und
5 eine Darstellung hochauflösender Umgebungsinformationen gemäß der vorliegenden Erfindung.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radarvorrichtung 1.
Die Radarvorrichtung 1 der 1 weist einen Radarsensor 3-1 auf, welcher Radarsignale 4-1 aussendet und die von einem Objekt 20 reflektierten Radarsignale 4-1 aufnimmt.
Weitere mögliche Radarsensoren sind durch drei Punkte und den gestrichelt dargestellten Radarsensor 3-2 angedeutet.
Der Radarsensor 3-1 übermittelt Sätze 6-1 von Radardaten an die Überlagerungseinrichtung 5, welche die Sätze 6-1 von Radardaten überlagert, um hochaufgelöste Umgebungsinformationen 2 zu erzeugen und auszugeben. Die Überlagerungseinrichtung 5 kann auch Teil eines Radarsensors 3-1 oder 3-2 sein.
Die Überlagerungseinrichtung 5 kann dazu ausgebildet sein, Sätze 6-1 von Radardaten, welche von lediglich einem Radarsensors 3-1 in unterschiedlichen Positionen erfasst wurden, zu überlagern. Zusätzlich oder alternativ kann die Überlagerungseinrichtung 5 Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten, welche gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten von unterschiedlichen Radarsensoren 3-1, 3-2 aufgenommen wurden, überlagern.
Werden Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten überlagert, welche zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen wurden, wird dies als zeitliches überlagern bezeichnet. Werden dagegen Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten überlagert, welche aus unterschiedlichen Positionen aufgenommen wurden, wird dies als örtliches überlagern bezeichnet.
Beim Überlagern können die Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten z.B. als sog. Peak-Listen 15 vorliegen, welche den Bereich vor dem Radarsensor 3-1, 3-2 in mehrere Radarkeulen mit einem vorgegebenen Winkel (sog. „radar beams“) und vorgegebenen Entfernungstoren (sog. „range bins“) unterteilen, welchen jeweils die für die entsprechende Position empfangene Energie zugeordnet wird. Beispielsweise kann eine 2D-Peak-Liste 15 in Segmente von jeweils 10° und Entfernungstore von jeweils 40cm unterteilt sein. In einer 3D-Peak-Liste 15 kann ferner die Dopplerverschiebung (sog. „doppler bins“) mit aufgenommen werden. Eine beispielhafte 2D-Peak-Liste 15 ist in 4 dargestellt.
Beim Überlagern kann z.B. ein 2D-Gitter 16 vorgegeben werden, welches dem Bereich um die Radarsensoren 3-1, 3-2 bzw. um ein Fahrzeug 9, in welchem die Radarsensoren 3-1, 3-2 angeordnet sind, entspricht. Das 2D-Gitter 16 kann dabei eine höhere Auflösung aufweisen, als die Peak-Listen 15. Beispielsweise können die Segmente des 2D-Gitters 16 Quadrate mit einer Kantenlänge von 10cm sein. Werden höherdimensionale Peak-Listen verwendet (3D oder 4D) können entsprechende dreidimensionale oder vierdimensionale Gebilde erstellt werden.
Die Überlagerungseinrichtung 5 kann dann die als Peak-Listen 15 vorliegenden Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten drehen und verschieben, sodass sich überlagernde Punkte in den Peak-Listen 15 und dem Gitter 16 jeweils die gleiche Position in der Umgebung der Radarsensoren 3-1, 3-2 kennzeichnen. Um die einzelnen Werte für die Segmente des Gitters 16 zu berechnen kann z.B. eine Interpolation der Werte aus den Peak-Listen 15 durchgeführt werden.
Die Überlagerungseinrichtung 5 kann direkt die Werte für eine Signalleistung und eine Rauschleistung aus den Peak-Listen 15 überlagern bzw. verrechnen. Alternativ kann die Überlagerungseinrichtung 5 aber auch eine phasengleiche bzw. kohärente Überlagerung der einzelnen komplexen Radarsignale durchführen und daraus eine Peak-Liste 15 oder ein Gitter 16 berechnen. Dabei kann die Überlagerungseinrichtung 5 in einer Ausführungsform Belegungswahrscheinlichkeiten für die einzelnen Elemente des Gitters 16 berechnen. Beispielsweise können die einzelnen Elemente des Gitters als „belegt“, „frei“ oder „entweder belegt oder frei“ bezeichnet werden.
Bei einer Bewegung der Radarsensoren 3-1, 3-2 bzw. des Fahrzeugs 9, in welchem die Radarsensoren 3-1, 3-2 angeordnet sind, kann eine Überlagerung basierend auf den Bewegungs- und Beschleunigungssensoren des Fahrzeugs 9 durchgeführt werden. Dazu kann die Überlagerungseinrichtung 5 z.B. mit einem Bussystem des Fahrzeugs 9 gekoppelt sein und die Daten über die Bewegung des Fahrzeugs 9 z.B. von einem ECU (Fahrzeugsteuergerät) erhalten.
Insbesondere bei der kohärenten Überlagerung kann die Überlagerungseinrichtung 5 bzw. eine Korrektureinrichtung 8 aber auch eine Phasenkorrektur der Radarsignale 4-1, 4-2 basierend auf einem Such- oder Matchingalgorithmus durchführen.
Dazu wird ein Suchraum aufgespannt, in welchem entweder alle Kombinationen zur Überlagerung der Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten ausprobiert werden und diejenige Variante mit der größten Übereinstimmung zur Korrektur der Phasen der Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten genutzt wird, oder die wahrscheinlichste Kombination möglichst gut geschätzt wird und diese als Basis zur Überlagerung verwendet wird, was weniger Rechenleistung benötigt. Dadurch wird eine sehr exakte Überlagerung auch dann möglich, wenn die Bewegungs- bzw. Beschleunigungssensoren des Fahrzeugs 9 nicht die ausreichende Genauigkeit aufweisen.
Schließlich können die einzelnen Radarsensoren 3-1, 3-2 ihre Sendeleistung in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit der Radarsensoren 3-1, 3-2 bzw. des Fahrzeugs 9, in welchem die Radarsensoren 3-1, 3-2 angeordnet sind, anpassen. Beispielsweise können die Radarsensoren 3-1, 3-2 ihre Sendeleistung senken, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit sinkt. Genauso können die Radarsensoren 3-1, 3-2 ihre Sendeleistung erhöhen, wenn die Geschwindigkeit steigt. Dadurch kann ausgeglichen werden, dass bei langsamer Bewegung Objekte länger von den Radarsignalen 4-1, 4-2 bestrahlt werden und damit mehr Energie zurückgestrahlt bzw. reflektiert wird. Alternativ kann die Leistung durch entsprechende Signalverarbeitung künstlich herunterskaliert werden, sodass auch bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten eine gleichbleibende Leistungsbedeckung in der Ausgabe der Peakliste gewährleistet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Radarsensoren mit gleichbleibenden Eigenschaften betrieben werden können.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 9 mit einer erfindungsgemäßen Radarvorrichtung 1 (nicht explizit bezeichnet).
Das Fahrzeug 9 weist an der vorderen rechten Ecke einen Radarsensor 3-1 auf, welcher ein Radarsignal 4-1 von dem Fahrzeug 9 aus gesehen nach vorne rechts ausstrahlt. Ferner weist das Fahrzeug 9 an der hinteren rechten Ecke einen Radarsensor 3-2 auf, welcher ein Radarsignal 4-2 von dem Fahrzeug 9 aus gesehen nach hinten rechts ausstrahlt. In 2 ist ferner der Erfassungsbereich der Radarsensoren 3-1, 3-2 jeweils halbkreisförmig mit dem Mittelpunkt in dem jeweiligen Radarsensor 3-1, 3-2 dargestellt. Diese Halbkreise entsprechen auch jeweils der in 4 dargestellten Peak-Liste 15.
Die Radarsensoren 3-1, 3-2 sind mit einer Korrektureinrichtung 8 gekoppelt und übermitteln dieser Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten. Die Korrektureinrichtung 8 ist ausgebildet, die Phase der in den Sätzen 6-1, 6-2 enthaltenen Radardaten zu korrigieren, wie oben zu 1 beschrieben. Die Korrektureinrichtung 8 übermittelt die korrigierten Sätze 6-1, 6-2 von Radartdaten an die Überlappungseinrichtung 5, welche daraus die hochaufgelöste Umgebungsinformation 2 berechnet und einem Fahrzeugsteuergerät 10 bereitstellt. In 2 sind die Überlappungseinrichtung 5 und die Korrektureinrichtung 8 in einer Recheneinrichtung 7 angeordnet. Die Recheneinrichtung 7 kann z.B. ein Mikrocontroller oder Prozessor eines Fahrzeugsteuergeräts sein. Dabei können die Überlappungseinrichtung 5 und die Korrektureinrichtung 8 z.B. als Programmmodule oder Programmbibliotheken ausgebildet sein, die von dem Prozessor oder Mikrocontroller oder einem auf diesem ausgeführten Betriebssystem aufgerufen und ausgeführt werden.
Das Fahrzeugsteuergerät 10 kann z.B. ein Steuergerät eines automatischen Einparksystems sein, welches nach dem Vermessen einer Parklücke durch die Radarsensoren 3-1, 3-2 das Fahrzeug 9 automatisch in der Parklücke parkt.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen hochaufgelöster Umgebungsinformationen 2 mit einer Radarvorrichtung 1 mit mindestens einem Radarsensor 3-1, 3-2.
Das Verfahren sieht das Empfangen S1 von Sätzen 6-1, 6-2 von Radardaten von dem mindestens einen Radarsensor 3-1, 3-2 vor. Ferner werden mindestens zwei Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten zeitlich und/oder örtlich überlagert S2. Schließlich werden die überlagerten Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten als hochaufgelöste Umgebungsinformationen 2 ausgegeben, S3.
Das Verfahren kann vorsehen, dass beim zeitlich und/oder örtlich Überlagern mindestens zwei Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten, welche von dem mindestens einen Radarsensor 3-1, 3-2 in unterschiedlichen Positionen und/oder zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen wurden, überlagert werden. Zusätzlich oder alternativ können beim zeitlich und/oder örtlich Überlagern von mindestens zwei Sätzen 6-1, 6-2 von Radardaten jeweils eine Signalleistung und eine Rauschleistung einzelner in den mindestens zwei Sätzen 6-1, 6-2 von Radardaten enthaltener Radartore basierend auf der jeweiligen Position des mindestens einen Radarsensors 3-1, 3-2 kombiniert (z.B. addiert und/oder miteinander multipliziert) werden.
Zur weiteren Verbesserung der Auflösung kann ein Korrigieren der Phasen der einzelnen Radarsignale 4-1, 4-2 der Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten vorgesehen sein. Dabei können die Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten insbesondere in einem definierten Überlagerungsbereich in allen möglichen Kombinationen überlappt werden und die Kombination mit der größten Übereinstimmung zur Korrektur der Phasen der einzelnen Radarsignale 4-1, 4-2 der Sätze 6-1, 6-2 von Radardaten genutzt werden. Auch kann eine Schätzung der wahrscheinlichsten Kombination im Überlappungsbreich durchgeführt werden. Der definierte Überlagerungsbereich kann dabei insbesondere basierend auf der Bewegung des mindestens einen Radarsensors 3-1, 3-2 definiert werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens können basierend auf den überlagerten Sätzen 6-1, 6-2 von Radardaten Wahrscheinlichkeiten für die Belegung einer Position in dem Erfassungsbereich des mindestens einen Radarsensors 3-1, 3-2 berechnet werden.
Zu Normalisierung der von den Radarsensoren 3-1, 3-2 empfangenen Radarsignale 4-1, 4-2 kann die Sendeleistung mindestens eines der Radarsensoren 3-1, 3-2 in Abhängigkeit einer Bewegungsgeschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors 3-1, 3-2 angepasst werden, wobei insbesondere die Sendeleistung bei einer sinkenden Geschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors 3-1, 3-2 verringert wird und bei einer steigenden Geschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors 3-1, 3-2 erhöht wird. Alternativ kann die Leistung künstlich durch die Signalverarbeitung angepasst werden, sodass an den Sensoren keine Leistungsänderungen durchzuführen sind.
4 zeigt eine aus den Signalen eines Radarsensors 3-1, 3-2 berechnete Peak-Liste 15.
Die Peak-Liste 15 der 4 ist eine 2D-Peak-Liste 15. Die Koordinatenachsen geben jeweils einen Abstand in Metern an, wobei die Ordinatenachse einen Abstand von 0 in der Mitte aufweist und die Abszissenachse an dem Schnittpunkt mit der Ordinatenachse den Wert 0 aufweist. An dem Punkt (0, 0) befindet sich zum Zeitpunkt der Signalaufnahme der Radarsensor 3-1, 3-2. Es ist zu erkennen, dass die Peak-Liste 15 aus einer Vielzahl von Bogensegmenten besteht, die jeweils einen vorgegeben Winkel und eine vorgegebene Dicke aufweisen. Die Dicke kann z.B. 40cm entsprechen und die Winkel der einzelnen Bogensegmente können z.B. 10° oder dergleichen sein. (Dies ist in 4 nicht maßstabsgetreu dargestellt). Es können die einzelnen Bogensegmente, wenn sie nebeneinander liegen, auch unterschiedliche Winkel aufweisen. Die hier genannten Werte sind lediglich beispielhaft und können in weiteren Varianten von dem hier genannten Abweichen. Die Peak-Liste kann auch als 3D-Peak-Liste oder 4D-Peak-Liste ausgeführt sein. Darin sind in einer dritten Dimension die Geschwindigkeitstore, auch „Doppler bins“, aufgetragen, in einer vierten Dimension können die Elevationstore, auch „elevation bins“, aufgetragen sein. Auch Kombinationen drei- bzw. vierdimensionaler Peak-Listen sind möglich.
Die Farbgebung der einzelnen Tore oder Bins in der Peak-Liste 15 spiegelt die für diese Position empfangene Radarleistung wieder. Je Heller ein Bin dargestellt ist, desto mehr Radarleistung wurde für die entsprechende Position erfasst.
5 zeigt eine Darstellung hochauflösender Umgebungsinformationen 2 gemäß der vorliegenden Erfindung, welche als Gitter 16 dargestellt ist. Der Ursprung des Gitters 16 liegt an der linken unteren Ecke. Jedes der quadratischen Segmente des Gitters 16 kann z.B. eine Seitenlänge von 20cm repräsentieren. Die hier genannten Werte sind lediglich beispielhaft und können in weiteren Varianten von dem hier genannten Abweichen. Gegenüber einer Peak-Liste 15 mit Range Bins, welche jeweils 40cm Entfernung repräsentieren, wurde die Auflösung also verdoppelt.
Das Gitter 16 der 5 gibt eine Szene an einem Straßenrand wieder, an welchem zwei Fahrzeuge 21, 22 zu erkennen sind, zwischen welchen sich eine Lücke 23 befindet, in welcher ein Fahrzeug 9 parken könnte, wenn diese groß genug wäre.
Diese hochaufgelöste Umgebungsinformation 2 in Form des Gitters 16 der 5 kann z.B. einem automatischen Parksystem eines Fahrzeugs 9 übermittelt werden, welches dann das Fahrzeug 9 automatisch in der erkannten Lücke parkt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Radarvorrichtung
2: Umgebungsinformationen
3-1, 3-2: Radarsensoren
4-1, 4-2: Radarsignale
5: Überlagerungseinrichtung
6-1, 6-2: Sätze von Radardaten
7: Recheneinrichtung
8: Korrektureinrichtung
9: Fahrzeug
10: Fahrzeugsteuergerät
15: Peak-Liste
16: Gitter
20: Objekt
21, 22: Fahrzeug
23: Lücke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19927395 A1 [0006]

Claims

Radarvorrichtung (1) zur Erzeugung hochaufgelöster Umgebungsinformationen (2), mit mindestens einem Radarsensor (3-1, 3-2), welcher ausgebildet ist, Radarsignale (4-1, 4-2) auszusenden und reflektierte Radarsignale (4-1, 4-2) zu empfangen; mit einer Überlagerungseinrichtung (5), welche ausgebildet ist, mindestens zwei von dem mindestens einen Radarsensor (3-1, 3-2) erhaltene Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten zeitlich und/oder örtlich zu überlagern und die überlagerten Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten als hochaufgelöste Umgebungsinformationen (2) auszugeben.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Recheneinrichtung (7), welche mit dem mindestens einen Radarsensor (3-1, 3-2) gekoppelt ist; wobei die Recheneinrichtung (7) ausgebildet ist, für unterschiedliche Positionen des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) jeweils einen Satz (6-1, 6-2) von Radardaten an die Überlagerungseinrichtung (5) auszugeben.
Radarvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Überlagerungseinrichtung (5) ausgebildet ist, mindestens zwei Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten, welche von dem mindestens einen Radarsensor (3-1, 3-2) in unterschiedlichen Positionen und/oder zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen wurden, zu überlagern.
Radarvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Überlagerungseinrichtung (5) ausgebildet ist, beim Überlagern von mindestens zwei Sätzen (6-1, 6-2) von Radardaten jeweils eine Signalleistung und eine Rauschleistung einzelner in den mindestens zwei Sätzen (6-1, 6-2) von Radardaten enthaltener Radartore basierend auf der jeweiligen Position des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) zu kombinieren und beim Kombinieren insbesondere zu addieren und/oder miteinander zu multiplizieren.
Radarvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Überlagerungseinrichtung (5) ausgebildet ist, die Signalleistung und/oder die Rauschleistung der einzelnen in mindestens zwei Sätzen (6-1, 6-2) von Radardaten, welche von mindestens zwei unterschiedlichen Radarsensoren (3-1, 3-2) stammen, enthaltenen Radartore basierend auf der Position der mindestens zwei Radarsensoren (3-1, 3-2) zueinander zu kombinieren und beim Kombinieren insbesondere zu addieren und/oder zu multiplizieren.
Radarvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Korrektureinrichtung (8), welche ausgebildet ist, die Phasen der einzelnen Radarsignale (4-1, 4-2) der Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten zu korrigieren und die korrigierten Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten der Überlagerungseinrichtung (5) bereitzustellen; wobei die Korrektureinrichtung (8) insbesondere ausgebildet ist, die Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten in einem definierten Überlagerungsbereich in allen möglichen Kombinationen zu überlappen und die Kombination mit der größten Übereinstimmung zur Korrektur der Phasen der einzelnen Radarsignale (4-1, 4-2) der Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten zu nutzen; wobei die Korrektureinrichtung (8) insbesondere ausgebildet ist, die wahrscheinlichste Kombination der Sätze (6-1, 6-2) im definierten Überlagerungsbereich zu schätzen und zu kombinieren. wobei der definierte Überlagerungsbereich insbesondere basierend auf der Bewegung des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) definiert wird.
Radarvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Überlagerungseinrichtung (5) ausgebildet ist, basierend auf den überlagerten Sätzen (6-1, 6-2) von Radardaten Wahrscheinlichkeiten für die Belegung einer Position in dem Erfassungsbereich des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) zu berechnen; wobei die Überlagerungseinrichtung (5) ausgebildet ist, die Sendeleistung der Radarsensoren signalverarbeitungstechnisch an die Geschwindigkeit anzupassen, insbesondere bei höherer Geschwindigkeit zu erhöhen oder bei niedrigerer Geschwindigkeit zu verringern.
Radarvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der mindestens eine Radarsensor (3-1, 3-2) ausgebildet ist, die Sendeleistung in Abhängigkeit einer Bewegungsgeschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) anzupassen; wobei der mindestens eine Radarsensor (3-1, 3-2) insbesondere ausgebildet ist, die Sendeleistung bei einer sinkenden Geschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) zu verringern; und/oder wobei der mindestens eine Radarsensor (3-1, 3-2) insbesondere ausgebildet ist, die Sendeleistung bei einer steigenden Geschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) zu erhöhen.
Fahrzeug (9) mit einer Radarvorrichtung (1) zur Erzeugung hochaufgelöster Umgebungsinformationen (2) nach einem der vorherigen Ansprüche; und mit einem Fahrzeugsteuergerät (10), welches mit der Radarvorrichtung (1) gekoppelt ist und ausgebildet ist, das Fahrzeug (9) basierend auf der Umgebungsinformation (2) zu steuern, wobei das Fahrzeugsteuergerät (10) insbesondere in der Radarvorrichtung (1) integriert ist.
Verfahren zum Erzeugen hochaufgelöster Umgebungsinformationen (2) mit einer Radarvorrichtung (1) mit mindestens einem Radarsensor (3-1, 3-2), aufweisend: Empfangen (S1) von Sätzen (6-1, 6-2) von Radardaten von dem mindestens einen Radarsensor (3-1, 3-2); zeitlich und/oder örtlich Überlagern (S2) von mindestens zwei Sätzen (6-1, 6-2) von Radardaten; und Ausgeben (S3) der überlagerten Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten als hochaufgelöste Umgebungsinformationen (2).
Verfahren nach Anspruch 10, wobei beim zeitlich und/oder örtlich Überlagern mindestens zwei Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten, welche von dem mindestens einen Radarsensor (3-1, 3-2) in unterschiedlichen Positionen und/oder zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen wurden, überlagert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 und 11, wobei beim zeitlich und/oder örtlich Überlagern von mindestens zwei Sätzen (6-1, 6-2) von Radardaten jeweils eine Signalleistung und eine Rauschleistung einzelner in den mindestens zwei Sätzen (6-1, 6-2) von Radardaten enthaltener Radartore basierend auf der jeweiligen Position des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) kombiniert werden und beim Kombinieren insbesondere addiert und/oder miteinander multipliziert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 12, aufweisend Korrigieren der Phasen der einzelnen Radarsignale (4-1, 4-2) der Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten; wobei die Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten insbesondere in einem definierten Überlagerungsbereich in allen möglichen Kombinationen überlappt werden und die Kombination mit der größten Übereinstimmung zur Korrektur der Phasen der einzelnen Radarsignale (4-1, 4-2) der Sätze (6-1, 6-2) von Radardaten genutzt wird oder eine Schätzung bezüglich der wahrscheinlichsten Kombination durchgeführt wird; und wobei der definierte Überlagerungsbereich insbesondere basierend auf der Bewegung des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) definiert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 13, wobei basierend auf den überlagerten Sätzen (6-1, 6-2) von Radardaten Wahrscheinlichkeiten für die Belegung einer Position in dem Erfassungsbereich des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 14, wobei die Sendeleistung des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) in Abhängigkeit einer Bewegungsgeschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) angepasst wird, wobei insbesondere die Sendeleistung bei einer sinkenden Geschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) verringert wird und wobei insbesondere die Sendeleistung bei einer steigenden Geschwindigkeit des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) erhöht wird; wobei die Sendeleistung des mindestens einen Radarsensors (3-1, 3-2) insbesondere durch eine Signalverarbeitung rechnerisch an eine veränderte Geschwindigkeit angepasst wird.