DE102015200939A1

DE102015200939A1 - Verfahren und System zur Detektion von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102015200939A1
Application number: DE102015200939.4A
Authority: DE
Inventors: Armin Himmelstoss; Juergen Hasch; Burkhard Iske; Maik Hansen; Marcus Schneider; Sebastian Olbricht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2016-07-21

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Detektion von Objekten (210, 220, 230, 231, 232) in der Umgebung eines Fahrzeugs (200) beschrieben, welches die folgenden Schritte umfasst: – Aussenden polarisierter elektromagnetischer Wellen (311, 312) in Form eines Primärsignals (310, 330, 350), – Empfangen der von einem Objekt (210, 220, 230, 231, 232) in der Umgebung des Fahrzeugs (200) reflektierten elektromagnetischen Wellen (311, 312) des Primärsignals (310, 330, 350) in Form eines Sekundärsignals (320, 323, 340, 360), wobei eine Leistung der elektromagnetischen Wellen (321, 322) des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360) für eine oder mehrere vorgegebene Polarisationsrichtungen separat erfasst wird, – Ermitteln polarisationsabhängiger Reflexionseigenschaften des Objekts (210, 220, 230, 231, 232) anhand der für die vorgegebenen Polarisationsrichtungen separat erfassten Leistung der elektromagnetischen Wellen (321, 322) des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360), und – Verwenden der ermittelten polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften zum Klassifizieren des Objekts (210, 220, 230, 231, 232) hinsichtlich seiner geometrischen Eigenschaften.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Objekten in Umgebung eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein System zur Detektion von Objekten in Umgebung eines Fahrzeugs.
Stand der Technik
In modernen Fahrzeugen kommen verschiedene Assistenzsysteme zum Einsatz. Unter anderem sind Einparkhilfen, Einparkassistenten und Systeme zur Parklückenvermessung bekannt, welche auf Basis von Ultraschall-Sensorik arbeiten. Hierbei werden Schallwellen von einem im Fahrzeug installierten Sender ausgesendet und die von Objekten in Umgebung des Fahrzeugs zurückgeworfenen Echos dieser Signale ausgewertet. Anhand der Laufzeit der Schallwellen lässt sich dabei die Distanz der jeweiligen Objekte zum Fahrzeug bestimmen. Schallwellen stellen in Gasen Longitudinalwellen dar, welche sich bei einem punktförmigen Erreger kugelförmig bzw. zylindrisch in allen drei Raumrichtungen in Form von Druckwellen ausbreiten. Mittels Ultraschall-Sensoren können daher Objekte nur nach den unipolaren Reflexionseigenschaften erkannt und in den Größenordnungen, wie zum Beispiel Reflexionsamplituden oder Reflexionsfläche, klassifiziert werden. Eine darüber hinausgehende Klassifizierung der Geometrie oder Ausformung der erfassten Objekte ist mithilfe von Ultraschallsensoren nicht bzw. nur mit einem hohen Aufwand möglich.
Alternativ zu akustischen Sensoren können bestimmte Ultraschall-Applikationen, wie zum Beispiel Entfernungs- und Relativgeschwindigkeitssensoren, mithilfe von Mikrowellen-Sensoren realisiert werden. Unter Mikrowellen werden dabei elektromagnetische Wellen im mit einer Wellenlänge von etwa 300 mm bis 1 mm bezeichnet. Als elektromagnetische Wellen breiten sich Mikrowellen dabei in Form von Transversalwellen aus und haben daher die Eigenschaft polarisiert aufzutreten.
Da sich reflektierende Objekte im Erfassungsbereich der Fahrzeugsensoren in Abhängigkeit von der Polarisation der verwendeten elektromagnetischen Wellen sehr unterschiedlich verhalten, unterliegen die gemessenen Leistungen einer Polarisationsabhängigkeit. Um diese Polarisationsabhängigkeit der reflektierten Leistungen an den zu erfassenden Objekten zu minimieren werden als Messstrahlung Mikrowellen mit 45°-orientierten Polarisation sowie zirkular oder elliptischer Polarisation eingesetzt. Mithilfe der bekannten Mikrowellensensoren sind lediglich relativ einfache Ultraschall-Applikationen möglich, wie zum Beispiel Entfernungs- und Relativgeschwindigkeitsmessung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur Identifikation von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch ein System gemäß Anspruch 7 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung ist dabei ein Verfahren zur Detektion von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs vorgesehen, bei welchem zunächst polarisierte elektromagnetische Wellen in Form eines Primärsignals ausgesendet werden. Die von einem Objekt in Umgebung des Fahrzeugs reflektierten elektromagnetischen Wellen des Primärsignals werden anschließend in Form eines Sekundärsignals empfangen, wobei eine Leistung der elektromagnetischen Wellen des Sekundärsignals für eine oder mehrere vorgegebene Polarisationsrichtungen separat erfasst wird. Anhand der für die vorgegebenen Polarisationsrichtungen separat erfassten Leistungen der elektromagnetischen Wellen des Sekundärsignals werden anschließend polarisationsabhängige Reflexionseigenschaften des Objekts ermittelt. Schließlich werden die so ermittelten polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften zur Klassifikation des betreffenden Objekts hinsichtlich seiner geometrischen Eigenschaften verwendet. Durch das gezielte Erfassen der reflektierten Leistungen in verschiedenen Polarisationsrichtungen können die Reflexionseigenschaften der zu untersuchenden Objekte unmittelbar klassifiziert werden. Eine Auswertung dieser polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften erlaubt dann eine recht genaue Aussage über die geometrischen Eigenschaften eines Objekts, wie zum Beispiel das Verhältnis von Höhe zur Breite des aktuellen Reflexionsprofils des jeweiligen Objekts. Somit lässt sich auf eine relativ einfache Weise das Vorhandensein eines Objekts detektieren und gleichzeitig eine Aussage über die Geometrie des betreffenden Objekts treffen. Insbesondere können auf diese Weise im Straßenverkehr typische Objekte, wie zum Beispiel parkende Fahrzeuge, Verkehrsschilder, Fahrbahnbegrenzung und sonstige Hindernisse mit einer relativ hohen Genauigkeit erkannt werden.
In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass als Primärsignal horizontal und vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen oder 45°-orientiert, zirkular oder elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen ausgesendet werden. Dabei werden beim Empfangen des Sekundärsignals die Leistungen der elektromagnetischen Wellen des Sekundärsignals für die horizontale und die vertikale Polarisationsrichtung jeweils separat erfasst. Durch das Senden und Empfangen der elektromagnetischen Wellen in horizontaler und vertikaler Polarisationsrichtung lässt sich das Höhe zur Breite-Verhältnis eines erfassten Objekts relativ genau bestimmen. Mithilfe der zirkular und elliptisch polarisierten elektromagnetischen Wellen lässt sich ebenfalls eine recht genaue Messgenauigkeit erzielen, da beide Polarisationsarten jeweils eine vertikale und eine horizontale Signalkomponente aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass als Primärsignal horizontal und vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen zeitlich und/oder in Frequenz zueinander versetzt ausgesendet werden. Dabei werden die Leistungen der horizontal und vertikal polarisierten elektromagnetischen Wellen des Sekundärsignals mithilfe einer für den Empfang von 45°-polarisierten elektromagnetischen Wellen ausgebildeten Empfangseinrichtung erfasst. Durch die Verwendung einer solchen Empfangseinrichtung lässt sich der apparative Aufbau des Empfängers vereinfachen. Nach einer einfachen geometrischen Umrechnung ergeben sich die Leistungen der horizontal und vertikal polarisierten Signalkomponenten mit einer ausreichenden Genauigkeit. Dabei kann durch das zeitlich versetzte Aussenden der beiden Signalkomponenten eine Verfälschung der jeweils erfassten Leistungswerte besonders effektiv verhindert werden. Hingegen kann bei Verwendung unterschiedlicher Frequenzen für die horizontal und vertikal polarisierten Signalkomponenten die Messung der reflektierten Leistungen gleichzeitig erfolgen, was mit einer höheren Messgeschwindigkeit einhergeht.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass als Primärsignal orthogonal oder in einem beliebigen trennbaren Winkel zueinander orientierte linear polarisierte elektromagnetische Wellen ausgesendet werden. Dabei werden beim Empfangen des Sekundärsignals die Leistungen der elektromagnetischen Wellen des Sekundärsignals für die beiden linearen Polarisationsrichtungen jeweils separat erfasst. Alternativ zu der horizontalen und der vertikalen Polarisation lasst sich die Messung der polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften eines Objekts grundsätzlich auch mit elektromagnetischen Wellen durchführen, welche eine andere, von der horizontalen und der vertikalen abweichend, orthogonale lineare Polarisation aufweisen. Darüber hinaus können auch in einem beliebigen Winkel zueinander orientierte elektromagnetische Wellen verwendet werden, sofern sie noch ausreichend gut voneinander trennbar sind.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Klassifizieren des Objekts die für das Objekt ermittelten polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften mit entsprechenden polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften mindestens eines Referenzobjekts verglichen werden. Hierdurch kann über die reine Bestimmung der geometrischen Eigenschaften eines Objekts hinaus auch eine Identifikation des erfassten Objekts vorgenommen werden. Es kann daher eine Aussage getroffen werden, um welche Art von Objekt es sich handelt.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die elektromagnetischen Wellen des Primärsignals mit einer Wellenlänge im Mikrowellenbereich ausgesendet werden. Mithilfe von Mikrowellen lassen sich Strukturen im Bereich von wenigen Zentimetern bis mehreren Metern besonders gut abbilden. Damit können Objekte, welche typischerweise im Straßenverkehr vorzufinden sind, sehr gut erkannt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 beispielhaft ein mögliches Verkehrsszenario mit einem Fahrzeug und mehreren im Erfassungsbereich der Fahrzeugsensoren befindlichen Objekten;
2 schematisch eine beispielhafte Messanordnung zum Erfassen eines Objekts mittels separat voneinander erzeugten horizontal und vertikal polarisierten elektromagnetischen Wellen;
3 schematisch eine weitere Messanordnung zum Erfassen eines Objekts mittels 45°-polarisierten elektromagnetischen Wellen;
4 schematisch eine weitere Messanordnung zum Erfassen eines Objekts, wobei die Leistungen von horizontal und vertikal polarisierten elektromagnetischen Wellen mithilfe einer für 45°-Polarisation ausgelegten Empfangseinrichtung;
5 schematisch den Messvorgang beim Erfassen eines Verkehrsschilds mit unterschiedlich geformten Teilen;
6 schematisch den Messvorgang beim Erfassen eines Bürgersteigs;
7 schematisch eine mögliche Ausführung des Detektionssystems; und
8 eine mögliche Variationen des Detektionssystems aus 7.
Das erfindungsgemäße Konzept verwendet als elektromagnetische Wellen insbesondere Mikrowellen zur Detektion von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs. Dabei werden polarisierte elektromagnetische Wellen in Form eines Primärsignals gezielt ausgesendet und die von einem erfassten Objekt zurückreflektierten Anteile der elektromagnetischen Wellen in Form eines Sekundärsignals empfangen. Beim Empfangen des Sekundärsignals werden die Leistungen der horizontal und vertikal polarisierten Signalanteile jeweils individuell gemessen und anhand der gemessen Leistungen die polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften des erfassten Objekts ermittelt.
Die 1 zeigt schematisch eine typische Fahrsituation. Dargestellt ist dabei ein auf einer Straße fahrendes Fahrzeug 200, in dessen Umgebung sich mehrere Objekte befinden. Im vorliegenden Beispiel sind dies: ein parkendes Fahrzeug 210, eine Bordsteinkante 220 und ein Verkehrsschild 230. Das Fahrzeug 200 ist mit einem erfindungsgemäßen Detektionssystem 100 ausgestattet, welches eine im vorderen Fahrzeugteil angeordnete erste Sensorvorrichtung 101, eine im hinteren Fahrzeugteil angeordnete zweite Sensorvorrichtung 102 und eine zentrale Steuervorrichtung 130 umfasst. Mithilfe der beiden Sensorvorrichtungen 101, 102 erfasst das System 100 die verschiedenen Objekte 210, 220, 230. Hierzu senden die beiden Sensorvorrichtungen 101, 102 jeweils Primärsignale 310, 330, 350 aus und empfangen die von den Objekten 210, 220, 230 zurückgeworfenen elektromagnetischen Wellen in Form von entsprechender Sekundärsignale 320, 340, 360. Das Aussenden der Primärsignale 210, 220, 230 erfolgt dabei vorzugsweise gerichtet, so dass jedes Primärsignal auf einen vorgegebenen Winkelbereich beschränkt ist. Hierdurch wird eine räumliche Auflösung erzielt, welche zusammen mit einer auf Laufzeitmessung basierenden Entfernungsmessung die Angabe einer relativen Position der einzelnen Objekte 210, 220, 230 zum Fahrzeug 200 ermöglicht. Als Primärsignale werden dabei polarisierte elektromagnetische Wellen vorzugsweise mit einer Wellenlänge im Mikrowellenbereich ausgesendet. Um die geometrischen Eigenschaften der erfassten Objekte bestimmen zu können, werden vorzugsweise horizontal und vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen als Primärsignal ausgesendet und als Sekundärsignal empfangen. Dabei können die horizontal und vertikal polarisierten Signalanteile sowohl gemeinsam als auch unabhängig voneinander gesendet und/oder empfangen werden.
Die 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung der Erfassung eines Objekts mittels polarisierter elektromagnetischer Strahlung. Hierzu werden horizontal polarisierte elektromagnetische Wellen 311 und vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen 312 separat voneinander erzeugt und in Form eines gerichteten Primärsignals 310 auf ein Objekt 232 gerichtet. Die vom Objekt 232 zurückreflektierten elektromagnetischen Wellen des Primärsignals 310 bilden das Sekundärsignal 320, dessen horizontale und vertikale Signalkomponenten 311, 312 separat empfangen werden.
Alternativ zu der separaten Erzeugung horizontal und vertikal polarisierter elektromagnetischer Wellen können als Primärsignal auch elektromagnetischen Wellen mit einer 45°-orientierten, zirkularen oder elliptischen Polarisation verwendet werden, welche jeweils horizontal und vertikal polarisierte Signalanteile besitzen. Die 3 zeigt hierzu beispielhaft eine entsprechende Anordnung zur Detektion eines Objekts unter Verwendung eines Primärsignals mit 45°-orientiert polarisierten elektromagnetischen Wellen 313. Nach der Reflexion am Objekt 232 werden die horizontalen und vertikalen Signalanteile 321, 322 des Sekundärsignals 320 separat empfangen und ihre Leistungen entsprechend separat gemessen.
Die 4 zeigt eine dritte Messanordnung, bei der die horizontal und vertikal polarisierten elektromagnetischen Wellen 311, 312 separat erzeugt werden und die vom Objekt 232 zurückgeworfenen horizontal und vertikal polarisierten Signalanteile 321, 322 jedoch gemeinsam in einer für den Empfang elektromagnetischer Wellen mit einer 45°-orientierten Polarisation ausgebildeten Empfangseinrichtung empfangen werden. Um in einem solchen Fall eine separate Messung der Leistungen in der horizontalen und vertikalen Positionsrichtung durchführen zu können, werden die horizontal polarisierte Signalkomponente 311 und die vertikal polarisierte Signalkomponente 312 des Primärsignals zeitlich versetzt zueinander erzeugt. Alternativ hierzu ist es möglich, verschiedene Frequenzen für die beiden Signalkomponenten 311, 112 des Primärsignals zu verwenden. Somit kann sichergestellt werden, dass beim gemeinsamen Empfang der beiden Signalkomponenten eine separate Messung bzw. Erfassung der Leistungen in der horizontalen und vertikalen Polarisationsrichtung möglich ist.
Die Polarisationsabhängigkeit der Reflexion elektromagnetischer Strahlung an einem Objekt wird wesentlich von den geometrischen Eigenschaften des jeweiligen Objekts bestimmt. So werden durch Objekte mit einem großen Höhe zu Breite-Verhältnis vertikal polarisierte Signalanteile stärker reflektiert als horizontal polarisierte Signalanteile. Hingegen werden bei Objekten mit einem großen Breite zu Höhe-Verhältnis bevorzugt horizontal polarisierte Signalanteile reflektiert. In der 5 ist hierzu beispielhaft die polarisationsabhängige Reflexion elektromagnetischer Wellen an einem Verkehrsschild 230 dargestellt, welches einen sich im Wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckenden Pfosten 232 und einen darauf angeordneten Schildteil 231 mit einer im Wesentlichen quadratförmigen Reflexionsfläche umfasst. Aufgrund der unterschiedlichen Geometrien des Schildteils 231 und des Pfostens 232 ergeben sich für die beiden Teile unterschiedliche Reflexionseigenschaften für bestimmte polarisierte elektromagnetische Strahlung. So werden die horizontal und vertikal polarisierten Signalkomponenten 311, 112 eines Primärsignals 310 von dem quadratförmigen Schildteil 231 im Wesentlichen gleich gut reflektiert. Somit erzeugt ein Primärsignal 310, bei welchem die horizontal und vertikal polarisierte Signalkomponenten 311, 112 im Wesentlichen gleich große Leistungen aufweisen, ein Sekundärsignal 323, dessen horizontal und vertikal polarisierte Signalkomponenten 324, 325 ebenfalls gleich große Leistungen aufweisen. Hingegen wird es bei dem Pfosten 232 aufgrund des großen Höhe zu Breite-Verhältnisses die vertikal polarisierte Signalkomponente 312 des Primärsignals 310 deutlich besser reflektiert als die horizontal polarisierte Signalkomponente 311. Somit erzeugt die Reflekion des Primärsignals 310 am Pfosten 232 ein Sekundärsignal 320, bei dem die vertikal polarisierte Signalkomponente 322 eine wesentlich höhere Leistung aufweist wie die horizontal polarisierte Signalkomponente 321. Wie anhand der 5 deutlich wird, lassen sich bei entsprechend guter räumlicher Auflösung des Detektionssystems sogar die Reflexionseigenschaften einzelner Unterstrukturen eines Objekts separat erfassen. Somit können auch Objekte mit komplexen Geometrien, wie zum Beispiel ein Verkehrsschild, sicher identifiziert werden.
Die 6 verdeutlicht schematisch die Polarisationsabhängigkeit der Reflexion elektromagnetischer Wellen an einem Bordstein 22. Durch das hohe Breite zu Höhe-Verhältnis der dem Fahrzeug zugewandten Seitenfläche 221 des Bordsteins 220 werden horizontal polarisierte elektromagnetische Wellen besser reflektiert als vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen. Dabei erzeugt ein Primärsignal 330, dessen horizontal polarisierte Signalkomponente 331 im Wesentlichen die gleiche Leistung aufweist die die vertikal polarisierte Signalkomponente 332, nach Reflexion an der Bordsteinseitenfläche 221 ein Sekundärsignal 340, dessen horizontal polarisierte Signalkomponente 341 eine deutlich höhere Leistung aufweist wie die vertikal polarisierte Signalkomponente 342.
Das System 100 zur Detektion von Objekten in Umgebung eines Fahrzeugs umfasst typischerweise wenigstens eine Sensorvorrichtung zum Senden und Empfangen polarisierter elektromagnetischer Wellen und eine Steuervorrichtung zum Auswerten der an den Objekten reflektierten Signale. Die Sensorvorrichtung 101, 102 umfasst eine Sendeeinrichtung 110 mit wenigstens einer Sendeeinheit 111, 112 zum Erzeugen bzw. Aussenden einer elektromagnetischen Strahlung mit vorgegebener Polarisation und eine Empfangseinrichtung 120 zum Empfangen der von Objekten reflektierten Primärsignale in Form von Sekundärsignalen. Die Sendereinrichtung 110 kann dabei eine Sendeeinheit zum Erzeugen einer 45°-orientiert, zirkular oder elliptischen polarisierten elektromagnetischen Strahlung oder zwei Sendeeinheiten zum separaten Erzeugen horizontal und vertikal polarisierter elektromagnetischer Strahlung umfassen. In analoger Weise kann auch die Empfangseinrichtung 120 sowohl eine einzelne Sendeeinheit zum Empfang einer elektromagnetischen Strahlung mit einer 45°-orientierten, zirkularen oder elliptischen Polarisation oder zwei separate Sendeeinheiten zum separaten Empfang der horizontal und vertikal polarisierten Signalkomponenten umfassen. Die 7 zeigt hierzu beispielhaft eine schematische Darstellung eines Detektionssystem 100 mit einer Sensorvorrichtung 101 zum Aussenden und Empfangen polarisierter elektromagnetischer Strahlung und einer Steuervorrichtung 130 zum Auswerten der Signale. Die Sensorvorrichtung 101 umfasst dabei eine Sendeeinrichtung 110 mit zwei Sendeeinheiten 111, 112 zum separaten Erzeugen elektromagnetischer Wellen mit horizontaler und vertikaler Polarisation. Die Sensorvorrichtung 101 umfasst ferner eine Empfangseinrichtung 120 mit zwei separaten Empfangseinheiten 121, 122 zum separaten Empfangen elektromagnetischer Wellen mit horizontaler und vertikaler Polarisation. Die Steuervorrichtung 130 umfasst eine Auswerteeinrichtung 131 zum Bestimmen der polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften von erfassten Objekten durch Auswertung der ausgesendeten und empfangenen Leistungen jeder einzelnen Signalkomponente. Die Steuervorrichtung 130 umfasst ferner eine Klassifizierungseinrichtung 132 zum Klassifizieren der erfassten Objekte anhand der für die jeweiligen Objekte ermittelten polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften. Die Klassifizierungseinrichtung 132 kann hierzu einen Vergleich der ermittelten polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften eines Objekts mit entsprechenden polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften wenigstens eines Referenzobjekts durchführen. Zu diesem Zweck kann die Steuervorrichtung 130 eine interne Speichereinrichtung 133 aufweisen, in welcher vorzugsweise mehrere Referenzobjekte mitsamt ihren polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften abgelegt sind.
Wie in der 7 ferner dargestellt ist, kann das Detektionssystem 100 auch eine externe Schnittstelle 140 zum Verbinden mit einem Fahrzeugsteuergerät umfassen. Über diese Schnittstelle 140 kann die Steuervorrichtung 130 die zu einem erfassten Objekt ermittelten Informationen weitergeben, welche das entsprechende Fahrzeugsteuergerät beispielsweise zum Durchführen autonomer bzw. assistierter Fahrmanöver verwendet.
Die 8 zeigt eine alternative Ausführungsform des Detektionssystems 100 aus der 7. Hierzu wurden die beiden Sendeeinheiten 111, 112 der Sendeeinrichtung 110 durch eine gemeinsame Sendeeinheit 113 zum Aussenden elektromagnetischer Wellen mit einer 45°-orientierten, zirkularen oder elliptischen Polarisation ersetzt. In analoger Weise können auch die beiden Empfangseinheiten 121, 122 der Empfangseinrichtung 120 aus 7 durch eine gemeinsame Sendeeinheit zum Empfangen elektromagnetischer Wellen mit einer 45°-orientierten Polarisation ersetzt werden.
Unter Verwendung polarisierte Mikrowellen können reflektierende Objekt in Umgebung eines Fahrzeugs bezüglich der zweidimensionalen Objekteigenschaften klassifiziert werden. Im einfachsten Fall können die erfassten Objekte in relativ grobe Klassen eingeteilt werden:

– vertikale Objekte (Objekte mit vorwiegend vertikaler Ausdehnung bzw. vorwiegend vertikalem Reflexionsprofil,
– horizontale Objekte (Objekte mit vorwiegend horizontaler Ausdehnung bzw. Vorwiegend horizontalem Reflexionsprofil), und
– Objekte mit eher gleicher Reflexionsgeometrie in x- und y-Richtung (z. B. Paragraph, Kreisscheibe, Rechteck, Vieleck, etc.).

Mithilfe des beschriebenen Detektionsverfahrens können erfasste Objekte relativ einfach hinsichtlich ihrer zweidimensionalen geometrischen Eigenschaften klassifiziert werden. Bei Verwendung eines auf Messung der Signallaufzeit basierenden Messverfahrens lassen sich neben einfachen Reflexionsprofilen auch die dreidimensionalen geometrischen Eigenschaften der erfassten Objekte ermitteln.
Somit können auch zu dem Detektionssystem verkippt angeordnete Objekte sicher erkannt und klassifiziert werden. Ferner können die erfassten Objekte mittels der zusätzlichen Tiefeninformation besser erkannt bzw. klassifiziert werden.
Durch einen Vergleich mit bekannten Referenzobjekten kann darüber hinaus eine erweiterte Klassifizierung der reflektierenden Objekte erfolgen, z. B. in die folgenden Klassen:

– Standrohre für Verkehrszeichen (vertikale Polarisation),
– Poller (vertikale Polarisation),
– Bordsteinkante (horizontale Polarisation),
– Karosserieflächen von Fahrzeugen (Reflexionseigenschaften in beiden Polarisationsrichtungen eher gleich),
– Wände, wie zum Beispiel Garage, Haus (Reflexionseigenschaften in beiden Polarisationsrichtungen eher gleich).

Unter dem hier verwendeten Begriff „Objekt” werden nicht nur die hier beispielhaft genannten Objekte, wie z. B. Straßenschilder, Bordsteine oder andere Fahrzeuge, verstanden. Vielmehr können als Objekte im Sinne der Erfindung auch Teile bzw. Strukturen größerer Objekte erkannt bzw. klassifiziert werden. Hierzu zählen Karosserieteile wie z. B. Kühlergrill, Fahrzeugtür, Kotflügel, allgemeine Fahrzeugteile, wie z. B. Rad, Stoßdämpfer, Außenspiegel, besondere Ausformungen, wie z. B. Zierleisten, sowie andere fahrzeugtypische Strukturen, wie z. B. Längsschlitze zwischen den Fahrzeugtüren.
Obwohl die Erfindung vorgehend anhand von konkreten Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, ist sie keineswegs darauf beschränkt. Der Fachmann wird somit die beschriebenen Merkmale geeignet abändern und miteinander kombinieren können, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Detektion von Objekten (210, 220, 230, 231, 232) in der Umgebung eines Fahrzeugs (200) umfassend die Schritte: – Aussenden polarisierter elektromagnetischer Wellen (311, 312, 313) in Form eines Primärsignals (310, 330, 350), – Empfangen der von einem Objekt (210, 220, 230, 231, 232) in der Umgebung des Fahrzeugs (200) reflektierten elektromagnetischen Wellen (311, 312, 313) des Primärsignals (310, 330, 350) in Form eines Sekundärsignals (320, 323, 340, 360), wobei eine Leistung der elektromagnetischen Wellen (321, 322, 324, 325) des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360) für eine oder mehrere vorgegebene Polarisationsrichtungen separat erfasst wird, – Ermitteln polarisationsabhängiger Reflexionseigenschaften des Objekts (210, 220, 230, 231, 232) anhand der für die vorgegebenen Polarisationsrichtungen separat erfassten Leistungen der elektromagnetischen Wellen (321, 322, 324, 325) des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360), und – Verwenden der ermittelten polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften zum Klassifizieren des Objekts (210, 220, 230, 231, 232) hinsichtlich seiner geometrischen Eigenschaften.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Primärsignal (310, 330, 350) horizontal und vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen (311, 312) oder 45°-orientiert, zirkular oder elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen (313) ausgesendet werden, und wobei beim Empfangen des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360) die Leistungen der elektromagnetischen Wellen (321, 322, 324, 325) des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360) für die horizontale und die vertikale Polarisationsrichtung separat erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Primärsignal (310, 330, 350) horizontal und vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen (311, 312) zeitlich und/oder in Frequenz zueinander versetzt ausgesendet werden, und wobei die Leistungen der horizontal und vertikal polarisierten elektromagnetischen Wellen (311, 312) des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360) mithilfe einer für den Empfang von 45°-polarisierten elektromagnetischen Wellen ausgebildeten Empfangseinrichtung (120) erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Primärsignal (310, 330, 350) orthogonal oder in einem beliebigen trennbaren Winkel zueinander orientiert linear polarisierte elektromagnetische Wellen ausgesendet werden, und wobei beim Empfangen des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360) die Leistungen der elektromagnetischen Wellen des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360) für die beiden Polarisationsrichtungen separat erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Klassifizieren des Objekts (210, 220, 230, 231, 232) die für das Objekt (210, 220, 230, 231, 232) ermittelten polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften mit entsprechenden polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften wenigstens eines Referenzobjekts verglichen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetischen Wellen (311, 312, 313) des Primärsignals (310, 330, 350) mit einer Wellenlänge im Mikrowellenbereich ausgesendet werden.
System (100) zur Detektion von Objekten (210, 220, 230, 231, 232) in der Umgebung eines Fahrzeugs (200) umfassend: – eine Sendeeinrichtung (110) zum Aussenden polarisierter elektromagnetischer Wellen (311, 312, 313) in Form eines Primärsignals (310, 330, 350), – eine Empfangseinrichtung (120) zum Empfangen der von einem Objekt (210, 220, 230, 231, 232) in der Umgebung des Fahrzeugs (200) reflektierten elektromagnetischen Wellen (311, 312, 313) des Primärsignals (310, 330, 350) in Form eines Sekundärsignals (320, 323, 340, 360), wobei die Empfangseinrichtung (120) ausgebildet ist, eine Leistung der empfangenen elektromagnetischen Wellen (321, 322, 324, 325) des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360) für eine oder mehrere vorgegebene Polarisationsrichtungen separat zu erfassen, – eine Steuervorrichtung (130) zum Ermitteln von polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften des Objekts (210, 220, 230, 231, 232) anhand der für die vorgegebenen Polarisationsrichtungen separat erfassten Leistung der elektromagnetischen Wellen (321, 322, 324, 325) des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360), wobei die Steuervorrichtung (130) eine Klassifikationseinrichtung (132) zum Klassifizieren des Objekts (210, 220, 230, 231, 232) hinsichtlich seiner zweidimensionalen geometrischen Eigenschaften anhand der für das Objekt (210, 220, 230, 231, 232) ermittelten polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften umfasst.
System (100) nach Anspruch 7, wobei die Sendeeinrichtung (110) ausgebildet als Primärsignal (310, 330, 350) horizontal und vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen (311, 312) oder 45°-orientiert, zirkular oder elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen (313) auszusenden, und wobei die Empfangseinrichtung (120) ausgebildet ist, beim Empfangen des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360) die Leistungen der elektromagnetischen Wellen () des Sekundärsignals (320, 323, 340, 360) für die horizontale und die vertikale Polarisationsrichtung separat zu erfassen.
System (100) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Sendeeinrichtung (110) eine erste Sendeeinheit (111) zum Aussenden einer horizontal polarisierten elektromagnetischen Welle (311) und eine zweite Sendeeinheit (112) zum Aussenden einer vertikal polarisierten elektromagnetischen Welle (312) umfasst, wobei die Sendeeinrichtung () ausgebildet ist, die horizontal polarisierte elektromagnetische Welle (311) und die vertikal polarisierte elektromagnetische Welle (312) zeitlich und/oder in Frequenz zueinander versetzt zu erzeugen, und wobei die Empfangseinrichtung (120) zum Empfang von 45°-polarisierten elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist.
System (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Auswerteeinrichtung eine Speichereinrichtung (133) zum Speichern typischer polarisationsabhängiger Reflexionseigenschaften wenigstens eines Referenzobjekts umfasst, und wobei die Klassifizierungseinrichtung (132) ausgebildet ist, eine Klassifikation des erfassten Objekts (210, 220, 230, 231, 232) anhand eines Vergleichs der für das Objekt (210, 220, 230, 231, 232) ermittelten polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften mit den in der Speichereinrichtung (133) gespeicherten polarisationsabhängigen Reflexionseigenschaften wenigstens eines Referenzobjekts durchzuführen.
System (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Sendeeinrichtung (110) für das Senden polarisierter elektromagnetischer Wellen (311, 312, 313) mit Wellenlängen im Mikrowellenbereich ausgebildet ist, und wobei die Empfangseinrichtung (120) für den Empfang polarisierter elektromagnetischer Wellen (321, 322, 324, 325) mit Wellenlängen im Mikrowellenbereich ausgebildet ist.