DE102015207318A1

DE102015207318A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verdeckungserkennung für stationäre Radarsysteme

Info

Publication number: DE102015207318A1
Application number: DE102015207318.1A
Authority: DE
Inventors: Benedikt Lehnertz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: DE102015207318B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Verdeckungen für ein stationäres Radarsystem, welches einen Sensor (1) umfasst, der einen zu beobachteten Gefahrenbereich (2) in Zyklen überwacht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen und Hinterlegen stationärer Objekte (51, 52, 53, 54, 55) in einer Liste, wobei sich der Gefahrenbereich (2) für die stationären Objekte jeweils auf einer Verbindungsgeraden zwischen dem Sensor (1) und dem stationären Objekt (51, 52, 53, 54, 55) und wobei das Erfassen und Hinterlegen durchgeführt wird, wenn sich weder Verdeckungen zwischen dem Sensor (1) und dem Gefahrenbereich (2) befinden noch Objekte sich innerhalb des Gefahrenbereichs (2) befinden, Suchen der hinterlegten Objekte (51, 52, 53, 54, 55) in jedem Zyklus, Erkennung einer Verdeckung zwischen dem Sensor (1) und dem Gefahrenbereich (2), falls eines der hinterlegten stationärer Objekte (51, 52, 53, 54, 55) nicht gefunden wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Verdeckungen für ein stationäres Radarsystem mit einem Sensor, welcher einen zu beobachteten Gefahrenbereich in Zyklen überwacht. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist und ein Radarsystem, welches dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Stand der Technik
Radarsysteme unter Verwendung elektromagnetischer Wellen, insbesondere unter Verwendung von Mikrowellen mit Frequenzen oberhalb einiger 100 MHz, sind weitreichend bekannt und dienen zur Detektion von Objekten und zur Bestimmung von Geschwindigkeiten, Entfernungen und Richtungen dieser Objekte. Befindet sich zwischen dem zu detektierenden Objekt und dem Radar ein weiteres Objekt, kann dieses zu einer Verdeckung des zu detektierenden Objekts führen, wodurch dieses nicht mehr verlässlich durch den Radar erkannt werden kann. Eine solche Verdeckung kann sich sowohl in einem sichtbaren Bereich des Radarsystems als auch in einem blinden Bereich des Radarsystems befinden. Unter einem blinden Bereich wird der Bereich nahe des Radarsensors verstanden, innerhalb dem ein Objekt vom Radarsensor nicht erkannt werden kann. Für eine zuverlässige Erkennung eines zu detektierenden Objekts durch ein Radarsystem ist eine Verdeckungserkennung notwendig.
Verdeckungserkennung bei Radarsystemen wird bereits bei fahrenden Systemen eingesetzt. Ein Verfahren zum Betrieb eines Radarsystems bei möglicher Zielobjektverdeckung und ein Radarsystem zur Durchführung des Verfahrens für die Anwendung in oder an Kraftfahrzeugen gehen aus der DE 10 2006 057 277 A1 hervor. In dem dort beschriebenen Verfahren werden wenigstens ein Zielobjekt und wenigstens ein mögliches Verdeckungsobjekt radartechnisch erfasst. Es ist vorgesehen, dass erkannt wird, ob eine Verdeckungssituation des wenigstens einen Zielobjekts durch das wenigstens eine Verdeckungsobjekt vorliegt. Im Fall einer erkannten Verdeckungssituation soll nicht automatisch von einem Verlust des Zielobjekts ausgegangen werden. Bevorzugt wird hier eine Verdeckungssituation mittels Plausibilisierung der Existenz des verdeckten Objekts gehandhabt. Durch dieses Vorgehen wird das Zielobjekt nicht automatisch gelöscht, wenn es innerhalb eines Messzyklusses nicht erfasst worden ist und somit wird ein Zielobjekt länger als existent angenommen und in den meisten Fällen nach einem kurzen Zeitintervall wieder vom Radarsensor erfasst. Ziel des in DE 10 2006 057 277 A1 beschriebenen Verfahrens zur Verdeckungserkennung ist insbesondere, die Winkel aller vier Ecken des verdeckenden Objekts zu bestimmen und daraus den minimalen und maximalen dieser Winkel zu ermitteln, denn weiter entfernte Objekte, welche zwischen diesen beiden Winkeln liegen, sind von der Verdeckung betroffen. Das in DE 10 2006 057 277 A1 beschriebene Verfahren geht davon aus, dass die zu detektierenden Objekte schon erkannt wurden und deren Existenz im Folgenden plausibilisiert werden kann, indem erfasst wird in welchem Messzyklus das Objekt detektiert bzw. nicht detektiert wurde.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Verdeckungen für ein stationäres Radarsystem. Dieses System weist einen Sensor auf, welcher einen zu beobachteten Gefahrenbereich in Zyklen überwacht. Das Verfahren beinhaltet mehrere Schritte. Zunächst werden stationäre Objekte in einer Liste erfasst und hinterlegt, wobei sich der Gefahrenbereich für die stationären Objekte jeweils auf einer Verbindungsgeraden zwischen dem Sensor und dem stationären Objekt befindet. Es werden weder bewegliche Objekte noch Objekte, welche sich im Gefahrenbereich befinden, hinterlegt. Anschließend werden die hinterlegten Objekte in jedem Zyklus gesucht und es wird eine Verdeckung zwischen dem Sensor und dem Gefahrenbereich erkannt, falls eines der hinterlegten stationären Objekte nicht gefunden wird. Ein Anwendungsbeispiel für dieses Verfahren ist die Überwachung eines Bahnübergangs, wobei mittels des Verfahrens geprüft wird, ob sich auf den Schienen Objekte befinden, die das Vorbeifahren eines Zuges behindern oder gefährden könnten.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass mittels eines Radarsystems mit einem einzigen Sensor ein Gefahrbereich überwacht werden kann, selbst wenn Verdeckungen des Sensors auftreten. Dabei wird unter einer Verdeckung ein Objekt verstanden, welches sich zwischen dem Sensor und dem Gefahrenbereich befindet und eines der vorher hinterlegten stationären Objekte verdeckt. Solche Verdeckungen könnten beispielsweise geparkte Kraftfahrzeuge sein.
Das Erfassen und Hinterlegen der Objekte wird vorzugsweise in einer vorgebbaren Reihenfolge durchgeführt und mittels dieser Reihenfolge werden Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den Objekten gebildet.
Ein Vorteil dieses Vorgehens ist es, dass auf diese Weise der Rechenaufwand bei der Bestimmung der Verdeckungen geringer gehalten wird, als wenn die hinterlegten Objekte in einer beliebigen Regenfolge abgespeichert wären.
Mittels der gebildeten Nachbarschaftsbeziehungen werden vorzugsweise blinde Bereiche des Sensors bestimmt und diese blinden Bereiche werden ausgegeben.
Ein Vorteil dieses Verfahrens ist es, dass anhand der hinterlegten Objekte auf einfache Weise ein blinder Bereich des Sensors in Form eines Winkelbereichs bestimmt kann und daraufhin eine Information ausgegeben werden kann, dass der Sensor diesen bestimmten Bereich momentan nicht zuverlässig überwachen kann.
Nach dem Suchen der hinterlegten Objekte, werden die nicht gefundenen Objekte bevorzugt markiert, indem ein entsprechender Zähler für „Objekt nicht gefunden“ inkrementiert wird. Anschließend wird bestimmt in wie vielen Zyklen ein nicht erkanntes Objekt nicht erkannt wurde. Diese Anzahl von Zyklen wird im Folgenden mit einem Schwellenwert verglichen. Falls der Schwellenwert überschritten wurde, wird dieses nicht gefundene Objekt aus der Liste der gespeicherten Objekte gelöscht. Der Zähler für „Objekt nicht gefunden“ wird auf Null zurückgesetzt, wenn das Objekt wieder gefunden wird.
Ein Vorteil dieses Verfahrens ist es, dass so die Liste der hinterlegten Objekte auf einfache Weise von dem System selbst aktualisiert werden kann. Auch neu gebildete sichtbare stationäre Objekte können beim Aktualisieren der Liste mit berücksichtigt werden.
Des Weiteren werden die gefundenen Objekte vorzugsweise markiert, indem ein entsprechender Zähler für „Objekt gefunden“ inkrementiert wird.
Ein Vorteil dieses Vorgehens ist es, dass auf diese Weise festgestellt werden kann, welche Winkelbereiche des Radarsystems häufiger bzw. weniger häufig einen blinden Bereich aufweisen.
Die Positionen der stationären Objekte werden bevorzugt in einer Tabelle hinterlegt.
Ein Vorteil dieses Vorgehens ist es, dass mittels der hinterlegten Positionen der Objekte Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den Objekten gebildet werden können.
Des Weiteren werden die Höhe und/oder die Rückstreuleistung der stationären Objekte vorzugsweise in einer Tabelle hinterlegt.
Ein Vorteil dieses Vorgehens ist es, dass es mittels dieser das Objekt charakterisierenden Parameter möglich ist, festzustellen, ob es sich bei dem erkannten Objekt tatsächlich um das vorher hinterlegte stationäre Objekt handelt.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist.
Dies ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens innerhalb einer vorhandenen Vorrichtung, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen.
Schließlich umfasst die Erfindung ein Radarsystem, welches dazu eingerichtet ist, das Verfahren zu Erkennung von Verdeckungen durchzuführen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Sensors eines im Weiteren nicht dargestellten stationären Radarsystems nach dem Stand der Technik, welches einen Gefahrenbereich überwacht und einen blinden sowie einen sichtbaren Verdeckungsbereich aufweist,
2 ein Flussdiagramm, welches den Ablauf des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
3 eine schematische Darstellung des Erfassens und Hinterlegens der stationären Objekte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
4 eine schematische Darstellung der vorgebbaren Reihenfolge gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, in welcher die stationären Objekte erfasst und hinterlegt werden sowie die in einem Zyklus überwachten Geraden zwischen den Sensor und den hinterlegten Objekten,
5 eine schematische Darstellung der Entstehung eines Verdeckungsbereichs durch eine Verdeckung nahe des Sensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und,
6 eine schematische Darstellung der Bestimmung eines blinden Bereichs des Sensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsbeispiele
1 zeigt auf schematische Weise einen Sensor 1 eines im Weiteren nicht dargestellten stationären Radarsystems nach dem Stand der Technik, welcher einen Gefahrenbereich 2 in Zyklen überwacht und welcher sowohl einen blinden Verdeckungsbereich 3 als auch einen sichtbaren Verdeckungsbereich 4 aufweist. Dabei wird unter dem blinden Verdeckungsbereich 3 der Bereich nahe des Sensors verstanden, innerhalb welchem ein Objekt, welches ein hinter dem Gefahrenbereich 2 liegendes stationäres Objekt verdecken könnte, vom Sensor nicht erkannt werden kann. Unter dem sichtbaren Verdeckungsbereich 4 wird ein Bereich in einer gewissen Entfernung zum Sensor verstanden, innerhalb welchem ein Objekt, welches ein hinter dem Gefahrenbereich 2 liegendes stationäres Objekt verdecken könnte, vom Sensor erkannt werden kann. In dem vorliegenden Beispiel wird ein FMCW-Radar (frequency modulated continuous wave Radar) mit einer fixen Patchantenne verwendet, welche den in 1 gezeigten Bereich abdeckt.
In 2 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels eines erfindungsgemäßen Radarsystem, welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur Erkennung von Verdeckungen durchzuführen, in einem Flussdiagramm veranschaulicht.
Zu Anfang wird das Verfahren gestartet 20. Der erste Schritt des Verfahrens ist in 3 in schematischer Weise dargestellt. Dieser Schritt 21 beinhaltet die Einlernphase des erfindungsgemäßen Radarsystems, indem stationäre Objekte 51, 52, 53, 54, 55 erfasst und hinterlegt werden. Bei diesen stationären Objekten kann es sich z.B. um Bäume oder Straßenschilder handeln. Die Objekte werden mit ihrer Position, ihrer Höhe und/oder ihrer Rückstreuleistung in einer Liste hinterlegt, wobei sich der Gefahrenbereich 2 für die stationären Objekte jeweils auf einer Verbindungsgeraden zwischen dem Sensor 1 und dem stationären Objekt 51, 52, 53, 54, 55 befindet. Ein bewegliches Objekt 6 sowie ein Objekt 7, welches sich innerhalb des zu überwachenden Gefahrraums befindet, werden nicht hinterlegt. Das Erfassen und Hinterlegen 21 der Objekte 51, 52, 53, 54, 55 wird in einer vorgebbaren Reihenfolge 8 durchgeführt, was in 4 veranschaulicht ist. In dem hier dargestellten Fall werden die Objekte im Uhrzeigersinn erfasst und hinterlegt. Durch das Hinterlegen der Objekte 51, 52, 53, 54, 55 in der vorgebbaren Reihenfolge 8 werden Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den Objekten 51, 52, 53, 54, 55 gebildet.
Im nächsten Schritt des Verfahrens werden die hinterlegten Objekte 51, 52, 53, 54, 55 in jedem Zyklus gesucht 22. Die in einem Zyklus überwachten Geraden 9 zwischen den Sensor und den hinterlegten Objekten 51, 52, 53, 54, 55 sind in 4 dargestellt.
Nach dem Suchen 22 der Objekte 51, 52, 53, 54, 55 werden die nicht gefundenen Objekte markiert 23, indem für jedes der Objekte ein entsprechender Zähler für „Objekt nicht gefunden“ inkrementiert wird. Falls ein stationäres Objekt nicht gefunden wird, wird erkannt, dass sich eine Verdeckung zwischen dem Sensor 1 und dem Gefahrbereich 2 befindet.
5 zeigt in schematischer Weise die Entstehung eines Verdeckungsbereichs, welcher durch den Winkel α gegeben ist und welcher durch eine Verdeckung 10 nahe dem Sensor 1 des Radarsystems hervorgerufen wird. In diesem Fall werden die Objekte 54 und 55 als nicht gefunden markiert, da sie in dem Verdeckungsbereich liegen.
Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die gefundenen Objekte markiert 24, indem für jedes der Objekte ein entsprechender Zähler für „Objekt gefunden“ inkrementiert wird. In dem in 5 gezeigten Fall werden die Objekte 51, 52, 53 als gefunden markiert, da sie durch die Verdeckung 10 nicht verdeckt werden.
6 zeigt in schematischer Weise wie aus dem in 5 dargestellten Verdeckungsbereich, gegeben durch den Winkel α, der blinde Bereich des Sensors 1, gegeben durch den Winkel β, welcher mithilfe der nicht gefundenen stationären Objekte definiert werden kann, bestimmt wird 25. Da das Objekt 53 gefunden wird, das Objekt 54 jedoch nicht, wird der Winkelbereich zwischen diesen beiden Objekten als der blinde Bereich des Sensors 1 erkannt.
Im nächsten Schritt des Verfahrens wird der Winkel β, welcher den bestimmten blinden Bereich des Sensors 1 definiert, ausgegeben 26.
Im Folgenden wird findet eine Bestimmung 27 statt, in wie vielen Zyklen ein nicht erkanntes Objekt nicht erkannt wurde. Diese Anzahl von Zyklen wird mit einem Schwellenwert verglichen 28 und falls der Schwellenwert überschritten wurde, wird dieses nicht gefundene Objekt aus der Liste der hinterlegten Objekte 51, 52, 53, 54, 55 gelöscht 29. Der Zähler für „Objekt nicht gefunden“ wird auf Null zurückgesetzt. Nach dem Löschen 29 des nicht gefunden Objekts wird ein neuer Suchlauf gestartet. Das bedeutet, dass das Verfahren beginnend mit dem Schritt 22 erneut durchlaufen wird. Falls der Schwellenwert nicht überschritten wurde, wird das nicht gefundene Objekt nicht gelöscht und auch der Zähler für „Objekt nicht gefunden“ wird nicht auf Null zurückgesetzt. Auch in diesem Fall wird das Verfahren beginnend mit dem Schritt 22 erneut durchlaufen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006057277 A1 [0003, 0003, 0003]

Claims

Verfahren zur Erkennung von Verdeckungen (10) für ein stationäres Radarsystem, welches einen Sensor (1) umfasst, der einen zu beobachteten Gefahrenbereich (2) in Zyklen überwacht, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: • Erfassen und Hinterlegen (21) stationärer Objekte (51, 52, 53, 54, 55) in einer Liste, wobei sich der Gefahrenbereich (2) für die stationären Objekte jeweils auf einer Verbindungsgeraden zwischen dem Sensor (1) und dem stationären Objekt (51, 52, 53, 54, 55) befindet und wobei bewegliche Objekte (6) sowie Objekte (7), welche sich im Gefahrenbereich (2) befinden, nicht hinterlegt werden, • Suchen (22) der hinterlegten Objekte (51, 52, 53, 54, 55) in jedem Zyklus, • Erkennung einer Verdeckung (10) zwischen dem Sensor (1) und dem Gefahrenbereich (2), falls eines der hinterlegten stationärer Objekte (51, 52, 53, 54, 55) nicht gefunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen und Hinterlegen (21) der Objekte (51, 52, 53, 54, 55) in einer vorgebbaren Reihenfolge (8) durchgeführt wird und mittels dieser Reihenfolge (8) Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den Objekten (51, 52, 53, 54, 55) gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Nachbarschaftsbeziehungen blinde Bereiche (β) des Sensors (1) bestimmt werden (25) und die blinden Bereiche (β) ausgegeben werden (26).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Suchen (22), die nicht gefundenen Objekte markiert werden (23), indem ein entsprechender Zähler für „Objekt nicht gefunden“ inkrementiert wird, dass danach bestimmt wird (27) in wie vielen Zyklen ein nicht erkanntes Objekt nicht erkannt wurde, dass diese Anzahl von Zyklen mit einem Schwellenwert verglichen wird (28) und dieses nicht gefundene Objekt aus der Liste der hinterlegten Objekte (51, 52, 53, 54, 55) gelöscht wird (29), falls der Schwellenwert überschritten wurde und dass der Zähler für „Objekt nicht gefunden“ auf Null zurückgesetzt wird, wenn das Objekt wieder gefunden wird.
Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die gefundenen Objekte markiert werden (24), indem ein entsprechender Zähler für „Objekt gefunden“ inkrementiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen der stationären Objekte (51, 52, 53, 54, 55) in einer Tabelle hinterlegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe und/oder die Rückstreuleistung der stationären Objekte (51, 52, 53, 54, 55) in einer Tabelle hinterlegt werden.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
Radarsystem, welches dazu eingerichtet ist, das Verfahren zur Erkennung von Verdeckungen (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.