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Die Erfindung betrifft eine verbesserte Defekterkennung und -behandlung für einen Radarsensor in einem Fahrzeug.
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Stand der Technik
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In Fahrzeugen werden zunehmend Radarsysteme eingesetzt und die gewonnen Daten für Komfortfunktionen genutzt. Für sicherheitsrelevante Funktionen muss die Korrektheit der erfassten Daten sichergestellt werden. Dies geschieht durch eine Fehlererkennung und anschließende Korrektur der Fehler.
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Die
DE 100 36 391 B4 offenbart eine Steuer- und Regelvorrichtung mit einer Vielzahl von Sensoren. Ein zentrales Überwachungsmittel mit zusätzlichen redundanten Sensoren erkennt eine Abweichung der einzelnen Zustandswerte von vorgegebenen Sollwerten und gleicht diese Abweichung aus.
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Die
DE 101 62 689 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Überwachung von Sensoren in einem Fahrzeug. Die Sensoren sind jeweils redundant ausgelegt, sodass die Messwerte zweimal erfasst und dann an zwei redundante Auswerteeinheiten weitergeleitet werden. Aus dem Vergleich wird dann ggf. ein Fehler errechnet.
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Aufgabe und Lösung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit eine Defekterkennung und Behandlung für einen Radarsensor zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Erfindungsgemäß weist das Verfahren zur Defekterkennung in einem Radarsensor für ein Fahrzeug folgende Schritte auf: einem Erfassen von Messdaten von wenigstens zwei Radarscans und ein Verarbeiten der erfassten Messdaten in jeweils einer Verarbeitungskette mit mehreren Stufen, wobei ein Fehlersignal aus den Messdaten auf jeder Stufe der beiden Verarbeitungsketten bestimmt wird; und ein Defekt bei Überschreiten eines Schwellwerts durch das Fehlersignal angezeigt wird.
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In vorteilhafter Weise ist so eine Defekteingrenzung auf die jeweilige Stufe der Verarbeitungskette möglich.
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Bevorzugt können die wenigstens zwei Radarscans jeweils einmal im Fernbereich und Nahbereich des Fahrzeugs erfolgen. Der Nahbereich erstreckt sich um das Fahrzeug von 100m bis zu 150 m und der Fernbereich von 250m bis zu 300m. Alternativ dazu können die wenigstens zwei Radarscans beide im Fernbereich oder Nahbereich des Fahrzeugs erfolgen.
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In vorteilhafter Weise können so redundant vorhandene, einzelne Stufen der Verarbeitungskette genutzt werden. Für das Erkennen von Objekten im Nah- und Fernbereich sind beispielsweise jeweils eigenen Stufen der Verarbeitungskette vorhanden.
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Weiter bevorzugt können auch Redundanzmessungen oder Redundanzberechnungen zur Berechnung der Abweichung zwischen redundanten Einheiten der jeweiligen Verarbeitungsstufe durchgeführt werden. In vorteilhafter Weise kann beispielsweise die Berechnung derselben FFT von zwei Prozessoren durchgeführt werden, obwohl der eine Prozessor für den Fernbereich und der andere für den Nahbereich vorgesehen ist. Dies würde zu einer zeitweisen Belegung der Messvorrichtung führen.
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Bevorzugt können sich die Bereiche der Radarscans überlappen. Die Überlappung kann sowohl zwischen Fern- und Nahbereich, als auch innerhalb des Fern- oder Nahbereichs erfolgen. In vorteilhafter Weise kann aus den Messdaten des überlappenden Bereichs, die eigentlich gleich oder ähnlich sein sollten, ein Fehlersignal bestimmt werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann ein vorhandener Leerlauf einer Einheit für Redundanzmessungen oder Redundanzberechnungen genutzt werden.
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In vorteilhafter Weise kann für die nochmalige Berechnung einer FFT ein Prozessor im Leerlauf genutzt werden. eine Berechnung des Fehlersignals der redundanten Prozessoren kann so ohne Einschränkung der Leistung des Radarsensors vorgenommen werden.
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Bevorzugt kann aus dieser berechneten Abweichung ebenfalls ein Fehlersignal bestimmt werden. Das Fehlersignal kann daher auch als ein Abweichungssignal verstanden werden
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In besonders vorteilhafter Weise können dadurch auch Fehler bzw. Abweichungen durch teilweise Vereisung oder Verschmutzung der Antennen oder deren Abdeckung erkannt werden.
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Bevorzugt können die Stufen der Verarbeitungskette unter anderen aus folgenden Komponenten bestehen: eine Antenne oder einen Radarempfänger oder einen Prozessor oder eine Fast Fourier Transformation(FFT) Berechnungseinheit oder einen Cluster zum Speichern der berechneten FFTs oder einen Objektspeicher, in dem die Objekte abgelegt werden, oder eine Kombination aus einzelnen oder allen diesen Komponenten.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Fehlersignal durch Bildung eines Korrelationsfaktors zwischen den Ergebnissen der einzelnen Stufen der Verarbeitungskette gebildet werden. Insbesondere können dafür Objektposition, Geschwindigkeit, Radar Cross Section (RCS) oder euklidischer Abstand herangezogen werden. In vorteilhafter Weise haben die Daten noch nicht alle Stufen der Verarbeitungskette durchlaufen und beinhalten daher lediglich die Fehler bzw. Abweichungen eines Teils der Verarbeitungskette.
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Bevorzugt kann das Fehlersignal in einem Fehlergattergespeichert werden. Das Fehlergatter kann auch als ein Abweichungsgatter verstanden werden. In vorteilhafter Weise entsteht so zu jeder Stufe der Verarbeitungskette ein Fehler- bzw. Abweichungswert.
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Insbesondere kann aus dem Fehlersignaleine Defektwahrscheinlichkeit ermittelt werden, die die Wahrscheinlichkeit für einen Defekt der entsprechenden Verarbeitungsstufe wieder gibt
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Fehlersignal über mehrere Messzyklen bestimmt werden. In vorteilhafter Weise werden dabei die aus dem Fehlersignal berechneten Defektwahrscheinlichkeiten akkumuliert und ggf. mit einem Vergessenheitsfaktor korrigiert, damit einmalige erkannte vermeintliche Defekte mit der Zeit weniger ins Gewicht fallen.
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Bevorzugt können die Messdaten mit dem Fehlersignal auf der jeweiligen Stufe der Verarbeitungskette korrigiert werden. In vorteilhafter Weise ist so ein Ausgleich der festgestellten Fehler möglich. Insbesondere kann so die Genauigkeit des Radarsensors verbessert werden. Durch die Korrektur der Fehler auf jeder Stufe der Verarbeitungskette werden die Fehler nicht an die nächste Stufe weitergereicht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Fehlersignal mittels Intensität oder Dopplergeschwindigkeit der Messdaten bestimmt werden. In vorteilhafter Weise werden dabei die Intensität oder die Dopplergeschwindigkeit, also empfangene Rohdaten auf einer niedrigen Stufe der Verarbeitungskette, genutzt. Das Aufsummieren von Fehlern kann so über die einzelnen Stufen der Verarbeitungskette verhindert werden.
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Bevorzugt kann aus dem Fehlersignal eine Defektwahrscheinlichkeit einer Hardwarekomponente des Radarsensors ermittelt werden. In vorteilhafter Weise kann aus der Differenz der überlappenden Bereiche von Nah- und Fernscan eine Wahrscheinlichkeitsaussage über den Ausfall einer Stufe der Verarbeitungskette getroffen werden.
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Weiter bevorzugt kann die Defektwahrscheinlichkeit mittels eines probabilistischen Verfahrens bestimmt werden. In vorteilhafter Weise wird aus der Differenz der Daten von überlappenden Sensorbereichen, beispielsweise Nah- und Fernscan, für jeden Zyklus die Defektwahrscheinlichkeit berechnet. Über die Zeit können die Defektwahrscheinlichkeiten z.B. mit einem binären Bayes-Filter oder der Dempster-Shafer-Theorie akkumuliert werden. Ähnlich wie oben kann zusätzlich ein Vergessenheitsfaktor eingeführt werden. Durch entsprechende Abstimmung der Parameter kann so erreicht werden, dass die Defektwahrscheinlichkeit nur bei regelmäßig auftretenden großen Differenzen, also einem sehr wahrscheinlichen Defekt eines Teils der Sensorhardware, einen Schwellewert überschreitet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Stufe der Verarbeitungskette als defekt markiert werden, bei der die Defektwahrscheinlichkeit einen Schwellwert übersteigt. In vorteilhafter Weise können so Stufen der Verarbeitungskette von der Benutzung ausgeschlossen werden, wenn die Fehlerwahrscheinlichkeit so hoch ist, dass die Daten nicht mehr verlässlich sind.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Fahrzeug eine mehrstufige Verarbeitungskette zur Verarbeitung von Messdaten eines Radarscans im Fernbereich eines Fahrzeugs; eine mehrstufige Verarbeitungskette zur Verarbeitung von Messdaten eines Radarscans im Nahbereich eines Fahrzeugs; eine Fehlereinheit, mittels der aus den Messdaten ein Fehlersignal bestimmbar ist; eine Fehleranzeige, mittels der ein Fehler anzeigbar ist, wenn das Fehlersignal einen Schwellwert übersteigt und eine Einheit zur Durchführung des obigen Verfahrens.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Radarsensor für ein Fahrzeug eine mehrstufige Verarbeitungskette zur Verarbeitung von Messdaten eines Radarscans im Bereich eines Fahrzeugs; eine Fehlereinheit, mittels der aus den Messdaten ein Fehlersignal bestimmbar ist; eine Defektanzeige, mittels der ein Defekt anzeigbar ist, wenn das Fehlersignal einen Schwellwert übersteigt; und eine Einheit zur Durchführung eines bevorzugten Verfahrens, wobei die Einheit einen elektronischen Speicher umfasst, auf dem das Verfahren hinterlegt ist.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt einen Radarsensor 1 mit beispielsweise drei Antennen 11, 21, 31. Dieses Ausführungsbeispiel kann von einem Fachmann auf eine beliebige Mehrzahl von Antennen verallgemeinert werden. Jede Antenne 11, 21, 31 sendet und empfängt jeweils ein Radarsignal 13, 23, 33. Die empfangenen Signale 15, 25, 35 werden an Prozessoren CPU 1, CPU 2 weitergeleitet, die aus den Empfangsssignalen 15, 25, 35 eine Fast Fourier Transformation (FFT) 17, 27, 37 berechnen. Es sind zwei Prozessoren CPU 1 und CPU 2 mit dem nötigen Speicher vorhanden, die sich die rechenintensive Berechnung der jeweiligen FFT teilen. Ein Prozessor CPU 1, CPU 2 berechnet für die jeweilige Antenne 11, 21, 31 die FFT 17, 27, 37. Aus allen berechneten FFTs wird danach ein Cluster, bzw. Cube 19 gebildet, der die empfangen Signale im dreidimensionalen Raum darstellt. Aus diesem gemeinsamen Cluster werden dann die einzelnen Objekte 41, 42, 43, 45, 47, 48, 49 erkannt, die sich im Fern- oder Nahbereich des Fahrzeugs befinden. Die Antennen 11, 21, 31 sind auf unterschiedliche Bereiche gerichtet, und können im Nah- oder Fernbereich reflektierte Radarsignale von Objekten empfangen. Die jeweiligen Überwachungsbereiche der Antennen überlappen sich, sodass beispielsweise zwei unterschiedliche Antennen 11, 21, 31 ein Radarsignal von demselben Objekt empfangen. Die Überlappung der Überwachungsbereiche erfolgt sowohl im Nahbereich als auch im Fernbereich, sodass ein Objekt sowohl von der Fernbereichsüberwachung als auch der Nahbereichsüberwachung detektiert wird.
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Sinnvollerweise müssten dann die Empfangssignalen 15, 25, 35 der Antennen 11, 21, 31 und das Ergebnis 17, 27, 37 der Berechnung der FFT identisch sein. Jede Abweichung zwischen den einzelnen Stufen der Verarbeitungskette lässt auf einen Fehler schließen. Dieser Fehler sollte sich innerhalb der Messtoleranzen befinden oder es sollte sich um Rundungsfehler der FFT-Berechnung handeln. Anderenfalls ist auf einen Defekt der Hardware der betroffene Stufe, bzw. der darunterliegenden Stufen zu schließen.
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Eine Wahrscheinlichkeit für einen Defekt ergibt sich dann, wenn der Fehler zwischen den überlappenden Bereichen größer ist, als die Präzision des Sensors erwarten lassen würde. D.h., es wird z.B. bei einem Fehler innerhalb von "2 Sigma" der Sensor-Präzision eine Defektwahrscheinlich von Null angenommen. Bei Überschreiten der "2-Sigma"-Schwelle wird dann eine z.B. linear oder quadratisch steigende Defektwahrscheinlichkeit angenommen, die auf einen Maximal-Wert begrenzt wird. Durch die beschriebene Akkumulation kann dann erzielt werden, dass bei einmaligem Auftreten einer zur großen Abweichung nicht gleich eine Verarbeitungsstufe als Defekt markiert wird.
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Die aufgetretenen Fehler werden in einem extra Fehlerspeicher für jede Stufe der Verarbeitungskette gesondert gespeichert, die Fehler können z.B. als Gauß-Verteilung modelliert im Sensor abgelegt werden. Die Messtoleranzen oder Rundungsfehler müssten sich über die Zeit herausmitteln. Übrig bleiben permanente Fehler in der Hardware der einzelnen Komponenten. Anhand des Fehlerspeichers lässt nachvollziehen, auf welcher Stufe der Verarbeitungskette eine Abweichung zwischen den einzelnen Verarbeitungsketten liegt.
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Unterschiedliche Daten am Eingang zur FFT Berechnung, obwohl die empfangenen Daten im zu berechnenden Bereich gleich sein sollten, führt zu der Annahme, dass es einen Fehler auf der davorliegenden Stufe der Signalkette gibt. In diesem Fall wären dies die Eingangssignale 15, 25, 35 oder die Antennen 11, 21, 31. Ebenso lässt sich ein Fehler auf den nachfolgenden Stufen der Signalkette feststellen. Es ist jedoch auch möglich einen Fehler in den Prozessoren CPU 1, CPU 2 zu erkennen. Dies ist durch einen Vergleich von zwei Ergebnissen der FFT-Berechnung durch zwei unterschiedliche Prozessoren möglich. Dazu können die FFTs einer Signalkette testweise zweimal berechnet werden oder es werden schon vorhandene Ergebnisse der FFT-Berechnung zweier Verarbeitungsketten genutzt, die ein ähnliches Ergebnis erwarten lassen. In gleicher Weise lassen sich auch Fehler in den Komponenten der CPUs, wie Speicher oder Register erkennen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10036391 B4 [0003]
- DE 10162689 A1 [0004]
