DE102015007303A1

DE102015007303A1 - Sensoranordnung und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015007303A1
Application number: DE102015007303.6A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dickmann; Alfons Sailer; Thomas Hackbarth; Markus Hahn; Jens Klappstein; Dipl.-Ing. Appenrodt Nils; Carsten Brenk
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Arriver Software AB
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (2) für ein Fahrzeug (1) mit mehreren auf einer Laufzeitmessung basierenden und entfernungsauflösenden Sensoren (2.1 bis 2.8) und zumindest einer digitalen Recheneinheit (2.9) zur Auswertung mittels der Sensoren (2.1 bis 2.8) erfasster Daten. Erfindungsgemäß sind die zumindest eine Recheneinheit (2.9) und die Sensoren (2.1 bis 2.8) räumlich voneinander getrennt angeordnet, wobei die Sensoren (2.1 bis 2.8) zu einer Erzeugung von Signalen mittels Abtastung ausgebildet sind und jeweils zumindest einen Analog-Digital-Wandler (4) zur Analog-Digital-Wandlung der erfassten Daten umfassen und die Signale nach der Abtastung und Analog-Digital-Wandlung an die zumindest eine Recheneinheit (2.9) übertragen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug (1), umfassend zumindest eine solche Sensoranordnung (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, umfassend eine solche Sensoranordnung.
Aus der DE 10 2013 018 753 A1 ist eine Sensoranordnung zur Umgebungsüberwachung für ein Fahrzeug mit mehreren Radarsensoren bekannt. Die Radarsensoren weisen jeweils eine Sendeeinheit zur Ausstrahlung von Radarsignalen und eine Empfangseinheit zum Empfang von an wenigstens einem Gegenstand innerhalb von Ausstrahlungsbereichen reflektierten Radarsignalen auf. Die Sensoranordnung umfasst weiterhin eine Ansteuereinrichtung zum Ansteuern der Radarsensoren. Die Radarsensoren sind durch die Ansteuereinrichtung derart individuell ansteuerbar, dass verschiedene Erfassungsbereiche mit unterschiedlich ausgeprägten Redundanzbereichen realisierbar sind. Wenigstens einer der Radarsensoren ist ein Electronic Scanning Radarsensor oder ein Digital Beamforming Radarsensor. Alternativ wird eine SAR-Verschaltung oder eine Bildung einer virtuellen Apertur aus Antennen von wenigstens einem Radarsensor verwendet. Die Radarsensoren sind durch ein Datenbussystem miteinander vernetzt, wobei die Ansteuereinrichtung die Radarsensoren über das Datenbussystem ansteuert und reflektierte Radarsignale über das Datenbussystem zu einer Auswertungseinrichtung übertragen und von dieser ausgewertet werden. Weiterhin wird ein Fahrzeug mit einer solchen Sensoranordnung beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sensoranordnung und ein verbessertes Fahrzeug anzugeben.
Hinsichtlich der Sensoranordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Fahrzeugs durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Sensoranordnung für ein Fahrzeug umfasst mehrere auf einer Laufzeitmessung basierende und entfernungsauflösende Sensoren und zumindest eine digitale Recheneinheit zur Auswertung mittels der Sensoren erfasster Daten.
Erfindungsgemäß sind die zumindest eine Recheneinheit und die Sensoren räumlich voneinander getrennt angeordnet, wobei die Sensoren zu einer Erzeugung von Signalen mittels Abtastung ausgebildet sind und jeweils zumindest einen Analog-Digital-Wandler zur Analog-Digital-Wandlung der erfassten Daten umfassen und die Signale nach der Abtastung und Analog-Digital-Wandlung an die zumindest eine Recheneinheit übertragen.
Aufgrund dieser zentralisierten Anordnung der zumindest einen Recheneinheit wird eine Reduzierung einer Leistungsaufnahme der Sensoren erzielt, woraus eine verringerte Wärmeabgabe derselben resultiert. Weiterhin sind Abmessungen der Sensoren verringert, wodurch ein erforderlicher Bauraum der Sensoren verringert ist. Weiterhin wird eine Adressierung der Sensoranordnung, beispielsweise in einem Datenbussystem, signifikant vereinfacht und eine Datenlast ist reduziert. Hieraus ergibt sich eine vereinfachte Integration der Sensoren, insbesondere eine vereinfachte Fahrzeugintegration. Weiterhin kann eine Umgebungserfassung mittels der Sensoranordnung verbessert werden, da eine geringere Limitierung von Rechenressourcen vorliegt.
Ferner wird durch die zentralisierte Anordnung eine vereinfachte Verbesserung und Anpassung einer Signal- und Datenverarbeitung ermöglicht, da lediglich eine Anpassung der zumindest einen zentralen Recheneinheit und nicht Anpassungen mehrerer, jeweils einem Sensor zugeordneter und in die Sensoren integrierter Recheneinheiten erforderlich ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Sensoranordnung,
2 schematisch eine Architektur eines Sensors, und
3 schematisch eine Architektur einer digitalen Recheneinheit zur Auswertung mittels Sensoren erfasster Daten.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 mit einer Sensoranordnung 2 dargestellt, wobei die Sensoranordnung 2 eine Mehrzahl am Fahrzeug 1 angeordneter und auf einer Laufzeitmessung basierender sowie entfernungsauflösender Sensoren 2.1 bis 2.8 umfasst. Weiterhin umfasst die Sensoranordnung 2 eine digitale Recheneinheit 2.9 zur Auswertung mittels der Sensoren 2.1 bis 2.8 erfasster Daten.
Bei den Sensoren 2.1 bis 2.8 handelt es sich beispielsweise um Radarsensoren und/oder Laserscanner.
Bei Fahrzeuganwendungen derartiger Radarsensoren und/oder Laserscanner sind häufig bildgebende Eigenschaften gefordert. Weiterhin wird bei den, wie in der dargestellten Weise angeordneten Sensoren 2.1 bis 2.8 häufig eine so genannte Sensorfusion durchgeführt, um einen Erfassungsbereich der Sensoranordnung 2 von bis zu 360° um das Fahrzeug 1 zu realisieren und eine möglichst vollständige und plausible Umgebungsrepräsentation des Fahrzeugs 1 zu erzeugen. Hierdurch kommt es in aus dem Stand der Technik bekannten Sensoranordnungen 2 zu hohen Datenraten innerhalb eines Datenbussytems, wobei sich die Datenbussysteme jedoch durch eine begrenzte Bandbreite, insbesondere auf so genannten Verbindungsbussen zwischen Sensoren 2.1 bis 2.8 und Steuergeräten, auszeichnen. Bei derartigen Anwendungen ist es weiterhin so, dass aufgrund der Vielzahl zu erfassender Daten ein hoher Datenverarbeitungsaufwand entsteht, welcher wiederum einen hohen Leistungsbedarf und daraus resultierend eine hohe Verlustwärmeabgabe der Recheneinheit 2.9 bewirkt.
Zur Lösung der zuvor genannten Probleme umfassen die Sensoren 2.1 bis 2.8 lediglich Frontends, d. h. in 2 näher dargestellte Empfangseinheiten 3.1 bis 3.n, sowie einen in 2 näher dargestellten Analog-Digital-Wandler 4. Diese Empfangseinheiten 3.1 bis 3.n sind bei Radarsensoren so genannte Hochfrequenz-Frontends, bei Laserscannern so genannte Mikrosysteme und/oder phasengesteuerte Gruppenantennen, so genannte Phased-Arrays. Die Hochfrequenz-Frontends der Radarsensoren sind dabei insbesondere in einer Empfängerarchitektur angeordnet, welche zu einer digitalen Formung eines Antennendiagramms, einem so genannten ”Digital Beam Forming”, ausgebildet ist. Auch die Mikrosysteme und/oder phasengesteuerten Gruppenantennen können in einer Empfängerarchitektur angeordnet sein, welche zu einer digitalen Formung eines Antennendiagramms ausgebildet ist.
Weiterhin sind die digitale Recheneinheit 2.9 und die Sensoren 2.1 bis 2.8 räumlich voneinander getrennt angeordnet, wobei die Recheneinheit 2.9 als zentrale Recheneinheit 2.9 für alle Sensoren 2.1 bis 2.8 ausgebildet ist. Hierbei sind die Sensoren 2.1 bis 2.8 zu einer Erzeugung von Signalen mittels Abtastung und Analog-Digital-Wandlung der erfassten Daten ausgebildet und übertragen die Signale nach der Abtastung und Analog-Digital-Wandlung an die zentrale digitale Recheneinheit 2.9. In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen können auch mehrere zentrale, räumlich von den Sensoren 2.1 bis 2.8 getrennte digitale Recheneinheiten 2.9 vorgesehen sein.
Durch diese zentralisierte Anordnung der Recheneinheit 2.9 wird weiterhin erreicht, dass die bei der Datenverarbeitung erzeugte Verlustwärme nicht im unmittelbaren Bereich der Sensoren 2.1 bis 2.8 erzeugt wird. Das heißt, eine Leistungsaufnahme je Sensor 2.1 bis 2.8 wird gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren mit integrierter Recheneinheit 2.9 verringert. Hieraus resultierend kann eine Miniaturisierung der Sensoren 2.1 bis 2.8 bei gleichzeitig verringerten Anforderungen an eine Wärmeabführung realisiert werden, wodurch eine einfachere Positionierung der Sensoren 2.1 bis 2.8 am Fahrzeug 1 möglich ist.
2 zeigt am Beispiel eines Sensors 2.1 eine Architektur der Sensoren 2.1 bis 2.8, wobei der Sensor 2.1 ein Radarsensor mit mehreren Empfangseinheiten 3.1 bis 3.n (Frontends) ist. Die Empfangseinheiten 3.1 bis 3.n sind in Empfängerarchitektur angeordnet, welche zur digitalen Formung eines Antennendiagramms, dem so genannten ”Digital Beam Forming”, ausgebildet ist. Alle Empfangseinheiten 3.1 bis 3.n sind mit einem gemeinsamen Analog-Digital-Wandler 4 gekoppelt, welcher die mittels der Empfangseinheiten 3.1 bis 3.n erfassten Signale digitalisiert. Vom Analog-Digital-Wandler 4 ausgehend werden die digitalisierten Signale an die digitale Recheneinheit 2.9 gesendet.
In 3 ist eine mögliche Architektur einer digitalen Recheneinheit 2.9 zur Auswertung der mittels der Sensoren 2.1 bis 2.8 erfassten Daten oder Signale dargestellt. Die Recheneinheit 2.9 umfasst mehrere Schnittstellen 2.9.1 bis 2.9.6 zum Empfang der von den Sensoren 2.1 bis 2.8 übermittelten Daten oder Signale.
Die Schnittstellen 2.9.1 bis 2.9.6 können dabei allein zum Empfang der von den Sensoren 2.1 bis 2.8 übermittelten Daten oder Signale ausgebildet sein oder alternativ oder zusätzlich Daten oder Signale von anderen Systemen des Fahrzeugs 1 empfangen oder an diese übertragen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Schnittstellen 2.9.4 bis 2.9.6 für fahrzeugherstellereigene Anwendungen und drei Schnittstellen 2.9.1 bis 2.9.3 für fahrzeugherstellerfremde, beispielsweise zulieferereigene Anwendungen vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Sensoranordnung
2.1 bis 2.8: Sensor
2.9: Recheneinheit
2.9.1 bis 2.9.6: Schnittstelle
3.1 bis 3.n: Empfangseinheit
4: Analog-Digital-Wandler

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 102013018753 A1 [0003]

Claims

Sensoranordnung (2) für ein Fahrzeug (1) mit – mehreren auf einer Laufzeitmessung basierenden und entfernungsauflösenden Sensoren (2.1 bis 2.8) und – zumindest einer digitalen Recheneinheit (2.9) zur Auswertung mittels der Sensoren (2.1 bis 2.8) erfasster Daten, dadurch gekennzeichnet, dass – die zumindest eine Recheneinheit (2.9) und die Sensoren (2.1 bis 2.8) räumlich voneinander getrennt angeordnet sind, – wobei die Sensoren (2.1 bis 2.8) zu einer Erzeugung von Signalen mittels Abtastung ausgebildet sind und jeweils zumindest einen Analog-Digital-Wandler (4) zur Analog-Digital-Wandlung der erfassten Daten umfassen und – die Signale nach der Abtastung und Analog-Digital-Wandlung an die zumindest eine Recheneinheit (2.9) übertragen.
Sensoranordnung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (2.1 bis 2.8) Radarsensoren und/oder Laserscanner umfassen.
Sensoranordnung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Empfängereinheiten (3.1 bis 3.n) der Sensoren (2.1 bis 2.8) in einer Empfängerarchitektur angeordnet sind, welche zu einer digitalen Formung eines Antennendiagramms ausgebildet ist.
Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Empfängereinheiten (3.1 bis 3.n) der Sensoren (2.1 bis 2.8) als Hochfrequenz-Frontends, Mikrosysteme und/oder phasengesteuerte Gruppenantennen ausgebildet sind.
Fahrzeug (1), umfassend zumindest eine Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.