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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines verdeckt hinter einem lackierten Bauteil in einem Kraftfahrzeug verbauten Radarsensors, wobei für einen Messvorgang von Radardaten neben dem Bauteilmaterial auch wenigstens eine Lackschicht durchstrahlt wird. Daneben betrifft die Erfindung eine Radarsensoranordnung und ein Kraftfahrzeug.
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Für viele Fahrzeugsysteme, insbesondere Fahrerassistenzsysteme, spielt die Erfassung von dynamischen und statischen Zielen im Umfeld des eigenen Kraftfahrzeugs eine wichtige Rolle. Abhängig von erkannten Objekten im Umfeld des Kraftfahrzeugs kann eine Bewertung der Verkehrssituation durchgeführt werden und eine entsprechende Maßnahme bei Erfüllung eines Maßnahmenkriteriums ausgelöst werden.
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Um Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs zu erfassen, sind verschiedene Sensorarten denkbar, insbesondere Radarsensoren.
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Die Verwendung von Radarsensoren in Kraftfahrzeugen ist im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt. Radarsensoren werden heutzutage meist als Umfeldsensoren für einen mittleren und größeren Distanzbereich eingesetzt, um andere Verkehrsteilnehmer oder größere Objekte in Distanz, Winkel und Relativgeschwindigkeit bestimmen zu können. Derartige Radardaten können in Umfeldmodelle eingehen oder auch unmittelbar Fahrzeugsystemen zur Verfügung gestellt werden. Nutzen aus Radardaten ziehen im bekannten Stand der Technik beispielsweise Längsführungssysteme, wie ACC, oder auch Sicherheitssysteme.
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Radarsensoren herkömmlicher Bauart weisen meist eine größere Ausdehnung auf und sind eher klobig, nachdem die Antennen sowie die unmittelbar an der Antenne benötigten Elektronikkomponenten, also das Radar-Frontend, in einem Gehäuse integriert sind. Hauptsächlich bilden die Elektronikkomponenten dabei den Radar-Transceiver, der eine Frequenzsteuerung (üblicherweise umfassend eine Phasenregelschleife - PLL), Mischeinrichtungen, einem Low Noise Amplifier (LNA) und dergleichen enthält, oft werden jedoch auch Steuermodule und digitale Signalverarbeitungskomponenten antennennah realisiert, beispielweise um bereits aufbereitete Sensordaten, beispielsweise Objektlisten, auf einen angeschlossenen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, geben zu können.
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Die Realisierung von Radarkomponenten auf Halbleiterbasis erwies sich lange Zeit als schwierig, da teure Spezialhalbleiter, insbesondere GaAs, benötigt wurden. Es wurden kleinere Radarsensoren vorgeschlagen, deren gesamtes Radar-Frontend auf einem einzigen Chip in SiGe-Technologie realisiert ist, ehe auch Lösungen in der CMOS-Technologie bekannt wurden. Solche Lösungen sind Ergebnis der Erweiterung der CMOS-Technologie auf Hochfrequenzanwendungen, was oft auch als RF-CMOS bezeichnet wird. Ein solcher CMOS-Radarchip ist äußerst kleinbauend realisiert und nutzt keine teuren Spezialhalbleiter, bietet also vor allem in der Herstellung deutliche Vorteile gegenüber anderen Halbleitertechnologien. Eine beispielhafte Realisierung eines 77 GHz-Radar-Transceivers als ein CMOS-Chip ist in dem Artikel von Jri Lee et al., „A Fully Integrated 77-GHz FMCW Radar Transceiver in 65-nm CMOS Technology“, IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), S. 2746-2755, beschrieben.
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Nachdem zudem vorgeschlagen wurde, den Chip und die Antenne in einem gemeinsamen Package zu realisieren, ist ein äußerst kostengünstiger kleiner Radarsensor möglich, der Bauraumanforderungen deutlich besser erfüllen kann und aufgrund der kurzen Signalwege auch ein sehr niedriges Signal-Zu-Rausch-Verhältnis aufweist sowie für hohe Frequenzen und größere, variable Frequenzbandbreiten geeignet ist. Daher lassen sich derartige, kleinbauende Radarsensoren auch für Kurzreichweiten-Anwendungen, beispielsweise im Bereich von 30 cm bis 10 m, einsetzen.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen solchen CMOS-Transceiver-Chip und/oder ein Package mit CMOS-Transceiver-Chip und Antenne auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit einem digitalen Signalverarbeitungsprozessor (DSP-Prozessor) vorzusehen oder die Funktionen des Signalverarbeitungsprozessors ebenso in den CMOS-Transceiver-Chip zu integrieren. Eine ähnliche Integration ist für Steuerungsfunktionen möglich.
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Werden derartige, auf Halbleitertechnologie basierende Radarsensoren in Kraftfahrzeugen eingesetzt, werden sie üblicherweise verdeckt, beispielsweise innerhalb eines Stoßfängers, verbaut. Beim verdeckten Bau muss das Material des Bauteils, hinter dem der Radarsensor verbaut ist, beispielsweise das Stoßfängermaterial, durchstrahlt werden, insbesondere zweimalig, nämlich einmal beim Senden und einmal beim Empfangen. Einen nicht unwesentlichen Einfluss hat eine auf dem Bauteil, das bei der Messung durchstrahlt werden soll, angebrachte Lackierung, die wenigstens eine, meist aber mehrere Lackschichten aufweist.
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Dabei wurde festgestellt, dass bei Sensoren, die in eher niedrigen Frequenzbereichen, beispielsweise im Bereich 24 GHz, betrieben werden, die Einflüsse des Bauteilmaterials und insbesondere der Lackierung weniger gravierend sind, jedoch bei höheren Frequenzen, beispielsweise bei der 77 GHz-Technologie, relevant werden. Durch die in höheren Frequenzbereichen kleinere Wellenlänge hat die Lackierung einen starken Einfluss auf die Radarstrahlung. So können durch die Lackierungsfarbe und auch durch die Anzahl der Lackschichten starke Dämpfungen durch die Materialien und starke Reflektionen an den Übergängen in den Lackschichten bzw. zu dem Bauteilmaterial auftreten. Beispielsweise können durch große Unterschiede der Materialeigenschaften zwischen Kunststoff und Klarlack bzw. zwischen Klarlack und Basislack sehr starke Sprünge des Dielektrizitätskoeffizienten auftreten, so dass die Übergange die Radarstrahlen dämpfen und verzerren.
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Für die Konfigurierung von verdeckt hinter einem Bauteilmaterial mit Lackschichten verbauten Radarsensor ist es bekannt, Versuche durchzuführen, um Konfigurationsparameter aufzufinden, die für alle Arten von Lackierungen, insbesondere alle Farben, gelten. Es hat sich jedoch gezeigt, dass durchaus größere Unterschiede bei unterschiedlichen Lackierungen bestehen können, die zu Nichtdetektionen, fehlerhaften Radardaten und/oder fehlerhaft interpretierten Radardaten führen können, wodurch es wiederum zu Falsch- und Fehlwarnungen durch Beeinträchtigung der Sensorperformance kommen kann. Relevante Effekte sind hier insbesondere die Dämpfung der Radarstrahlen und eine Winkelverzerrung, die durch die Lackschichten auftreten können.
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Die nachveröffentlichte
DE 10 2014 222 837 A1 beschreibt ein Radarsystem, bei dem für jeden HF-Kanal eine analoge Kompensationseinrichtung zur Kompensation eines Störeffekts eines Abdeckelements für das Radarsystem vorgesehen ist, wobei die analogen Kompensationseinrichtungen mittels der Signalverarbeitungseinrichtung digital ansteuerbar sind. Entsprechend sollen störende Effekte des Abdeckelements mittels der analogen Kompensationseinrichtung digital einstellbar kompensiert werden, wobei insbesondere auch eine richtungsabhängige Kompensierung erfolgen soll. Zum Zwecke der genannten Kompensation werden mittels der Kompensationseinrichtungen zu Störsignalen entgegen gerichtete analoge Signale in den Signalpfad eingebracht, so dass sich die Störsignale und die eingebrachten Kompensationssignale im Wesentlichen aufheben.
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DE 10 2010 028 185 A1 betrifft ein Fahrzeug, ein Karosserieteil und ein Verfahren zur Konfiguration oder Herstellung des Karosserieteils. Dabei ist ein Radargerät in dem Fahrzeug hinter einem Karosserieteil des Fahrzeugs angeordnet, wobei ein Anpassungsbereich mit Aussparungen zwischen dem Radargerät und dem Karosserieteil angeordnet ist. Radarstrahlen durchdringen das Karosserieteil und den Anpassungsbereich, der Teil des Radargeräts sein kann. Das Karosserieteil kann zumindest auf der Außenseite mit einem Lacksystem lackiert sein. Um eine einwandfreie Funktion des radargesteuerten Regelsystems zu gewährleisten, ist der Einfluss des Stoßfängers auf dem emittierten Radarstrahl als auch auf das Rückstreusignal zu minimieren beziehungsweise der Stoßfänger ist so auszulegen, dass die Radarsignale so wenig wie möglich gedämpft oder abgelenkt werden. Entsprechend soll der Anpassungsbereich so beschaffen und ausgelegt werden, dass die Transmission maximiert und die Reflektion minimiert wird, wobei eine möglichst hohe Robustheit gegenüber der Schwankung von Parameter des Systems vorliegen soll, insbesondere bezüglich der Permittivität oder Dicke der Lackschichten des Lacksystems.
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DE 10 2007 062 945 A1 schlägt vor, bereits als Kunststoff-Tragkörper ein Material mit einer so geringen Dämpfung für Radarstrahlung in einem Frequenzbereich zwischen 75 GHz und 85 Ghz bereitzustellen, dass es hinsichtlich der Dämpfung nicht relevant ist, welcher Lack aufgebracht wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach realisierbare, lackierungsspezifische Konfiguration von Radarsensoren zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur vollautomatischen Selbstkonfiguration des Radarsensors hinsichtlich der Lackierung mittels einer Steuereinheit des Radarsensors
- - die wenigstens eine Lackschicht kennzeichnende Radardaten mit dem Radarsensor gemessen werden,
- - aus den Radardaten wenigstens eine die wenigstens eine Lackschicht im Hinblick auf ihre Radareigenschaften beschreibende Lackinformation abgeleitet wird und
- - der Radarsensor mittels aus einer Datenbank abgerufener, der Lackinformation zugeordneter Konfigurationsdaten konfiguriert wird.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist die Erkenntnis, dass moderne, hochauflösende Radarsensoren in Halbleitertechnologie auch Reflektionen im Ultranahbereich, beispielsweise bis wenige Zentimeter beabstandet von dem Radarsensor, vermessen können, was insbesondere für Radarsensoren in CMOS-Technologie gilt, die bei hohen Frequenzbandbreiten betrieben werden. Das bedeutet also, dass ein verdeckt in einem gewissen Mindestabstand, der bevorzugt kleiner als 5 cm, weiter bevorzugt kleiner als 4 cm, ist, zu dem Bauteilmaterial verbauter Radarsensor die Reflektionen vom zu durchstrahlenden Gesamtmaterial, also dem Bauteilmaterial und den Lackschichten, bewerten kann, aber auch Reflektionen von hinter den Schichten angeordneten Objekten. Nachdem das Bauteilmaterial zumindest innerhalb einer bestimmten Modellreihe für Kraftfahrzeuge immer gleich ist, erlauben Unterschiede, beispielsweise in Bezug auf eine Referenz, in den Radardaten, Lackinformationen im Hinblick auf die Radareigenschaften der wenigstens einen Lackschicht abzuleiten, beispielsweise indem die Stärke der Reflektionen im Hinblick auf die reflektierte Leistung vermessen wird. Wie bereits erwähnt, ist es dabei bevorzugt, Vergleichswerte für eine Referenzkonfiguration, beispielsweise eine mögliche Lackierung und/oder das Stoßfängermaterial ohne Lackschichten, heranzuziehen, um durch die Unterschiede der Radardaten die Lackinformation ableiten zu können. Der Lackinformation ist dann in einer Datenbank ein Satz von Konfigurationsdaten zugeordnet, der zur lackierungsspezifischen Konfiguration des Radarsensors aus dieser abgerufen und zur Konfiguration des Radarsensors genutzt wird, so dass dieser optimal auf die tatsächlich verwendete Lackierung abgestimmt werden kann.
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Auf diese Weise wird vermieden, dass für jede Lackierung entweder einzeln vorkonfigurierte Radarsensoren vorgehalten werden müssten und/oder ein Kompromiss für die möglicherweise vorhandenen Lackierungen gefunden werden muss. Durch die Ausnutzung der Tatsache, dass der Radarsensor letztlich selbst vermessen kann, welche Lackierung auf dem Bauteil, hinter dem er verbaut ist, beispielsweise dem Stoßfänger, vorhanden ist, ist stattdessen eine vollautomatische Selbstkonfiguration und Einstellung auf die Lackierung realisiert. Eine einfache Realisierbarkeit, beispielsweise bei einer Kalibrierung am Bandende nach der Herstellung des Kraftfahrzeugs, ist genauso möglich wie eine optimale Qualität der Radardaten, die in ihrem Betrieb die verwendete Lackierung berücksichtigen.
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Nachdem üblicherweise das gesamte Kraftfahrzeug und/oder zumindest das gesamte Bauteil und gegebenenfalls auch die weiteren gleichartigen Bauteile in gleicher Art und Weise lackiert werden, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass zur Ermittlung und/oder Plausibilisierung der Lackinformation die die wenigstens eine Lackschicht kennzeichnenden Radardaten mehrerer insbesondere hinter demselben Bauteilmaterial verbauter Radarsensoren des Kraftfahrzeugs gemeinsam ausgewertet werden. Zeigen also die Messwerte aller Radarsensoren denselben Lackierungstyp an, ist eine Aussage über die Lackierung sicherer treffbar.
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Als lackierungsspezifische Konfigurationsdaten können wenigstens ein Detektionsschwellwert und/oder eine Sendeleistung und/oder eine Empfindlichkeit und/oder eine Winkelkorrekturlinie verwendet werden. Wie bereits erwähnt wurde, äußert sich die Nutzung der Lackschichten neben einer Reflektion hauptsächlich in einer Dämpfung der tatsächlich von einem hinter dem Bauteilmaterial und den Lackschichten reflektierten Radarsignal und in einer Winkelverzerrung. Die hier beispielhaft beschriebenen Konfigurationsdaten ermöglichen es also, Effekte der Lackschichten zu kompensieren und dennoch einen verlässlichen Betrieb des Radarsensors mit der Lieferung hochqualitativer Radardaten zu ermöglichen. Beispielsweise hat eine Lackschicht für eine helle Silberfarbe eine äußerst hohe dielektrische Konstante, beispielsweise von etwa 80, während ein Stoßfängermaterial als Bauteilmaterial eine dielektrische Konstante von 2,25 aufweisen kann. An einem Übergang zwischen diesen beiden Schichten würde mithin eine starke Reflektion auftreten. Dagegen existieren auch Lackfarben, bei denen deutlich niedrigere dielektrische Konstanten vorliegen, beispielsweise bei weißem Lack von 4. Dies erläutert nochmals, wie hoch der Einfluss spezieller Lackierungen auf die Performance von Radarsensoren sein kann, falls nicht eine spezielle Konfiguration diesbezüglich durchgeführt wird. Ähnliche starke Einflüsse können im Hinblick auf Winkelverzerrungen auftreten.
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Zur Ermittlung der Konfigurationsdaten der Datenbank kann vorgesehen sein, dass für eine Gruppe möglicher Lackierungen jeweils durch Testmessungen die Lackinformation und für die Lackierung geeignete Konfigurationsdaten ermittelt und in der Datenbank einander zugeordnet abgespeichert werden. Dabei sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass die Lackinformation und die Konfigurationsdaten letztlich eng miteinander verwandt sind und insbesondere auch wenigstens teilweise durch gemeinsame Testmessungen ermittelt werden können. Denn die Konfigurationsdaten dienen ja letztlich dazu, Effekte der Lackierung, wie sie wiederum durch die Lackinformation beschrieben werden, zu korrigieren, insbesondere die Signaldämpfung und die Winkelverzerrung. Während jedoch die Lackinformationen bevorzugt unter Bedingungen ermittelt wird, die auch zum Zeitpunkt der Konfiguration des tatsächlichen Radarsensors im Kraftfahrzeug vorliegen, um eine solide Vergleichsbasis zu schaffen, können geeignete Konfigurationsdaten bevorzugt in einer Vielzahl von Szenarien in optimierter Weise ermittelt werden, um möglichst viele Anwendungsfälle abzudecken und für alle diese hochqualitativen Radardaten unter Verwendung der Konfigurationsdaten für die entsprechende Lackierung sicherzustellen. Insbesondere werden die Konfigurationsdaten so ermittelt, dass die entstehenden Radardaten der konfigurierten Radarsensoren unabhängig von der Lackierung gleich ausfallen, mithin einem die Radardaten auswertenden Steuergerät keine Information über die Lackierung mitgeliefert werden muss.
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Zweckmäßigerweise können wenigstens die auf die Ermittlung der Konfigurationsdaten bezogenen Testmessungen wenigstens teilweise unter Verwendung eines vorbestimmten, vordefiniert bezüglich des Radarsensors positionierten Radarmarkers, insbesondere eines Winkelreflektors, durchgeführt werden. Insbesondere können durch die Verwendung von Radarmarkern, insbesondere Winkelreflektoren, vergleichbare Bedingungen für unterschiedliche Lackierungen geschaffen werden und entsprechend die Konfigurationsdaten so bestimmt werden, dass die Detektionseigenschaften des Radarsensors nach Konfiguration des Radarsensors auf die Lackierung für alle Lackierungen vergleichbar/gleich sind. Gerade dann, wenn die Lackinformation selbst Dämpfungswerte und/oder Winkelverzerrungswerte umfassen soll, bietet es sich selbstverständlich genauso für die Lackinformationen an, bezüglich des Kraftfahrzeugs definiert positionierte Radarmarker, insbesondere Winkelreflektoren, einzusetzen, für die letztlich eine gewisse Erwartung an die sie vermessenden Radardaten besteht, so dass sich Dämpfungswerte und/oder Winkelverzerrungswerte durch Vergleich mit dieser Erwartung (bzw. einer Referenz) ableiten lassen.
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Mithin sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass als Lackinformation die durch die Lackierung reflektierte Radarstrahlung beschreibende, bei einer durch vorbestimmte Messparameter definierten Messung ermittelte Radardaten und/oder die Dämpfung und/oder die Winkelverzerrung der Radarstrahlung beim Durchgang durch die Lackierung bei der Vermessung eines bzw. des vorbestimmt relativ zu dem Radarsensor platzierten Radarmarkers beschreibende, bei einer durch vorbestimmte Messparameter definierten Messung ermittelte Radarparameter und/oder aus diesen ermittelte Größen bestimmt werden. Während es mithin zum einen denkbar ist, ohne dass ein weiterer Versuchsaufbau erforderlich ist, die Reflektionen durch die Lackierung zu vermessen, letztendlich beispielsweise die reflektierte Leistung durch die Lackierung zu bestimmen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zur genaueren Charakterisierung der Lackierung durch die Lackinformationen auch weitere Radarparameter zu bestimmen, die ein bestimmtes Radarziel benötigen, wofür wiederum ein Radarmarker, insbesondere ein Winkelreflektor, eingesetzt werden kann. Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, beispielsweise bei einer Kalibrierung des Radarsystems des Kraftfahrzeugs nach dessen Herstellung, insbesondere am Bandende, den definiert positionierten Radarmarker, insbesondere wiederum einen Winkelreflektor, vorzusehen, so dass mittels der Lackinformation, die mit dessen Hilfe vermessen wurde, die Lackierung erkannt und die Konfiguration entsprechend angepasst werden kann. Wesentlich ist, dass zum Zeitpunkt der Kalibrierung des Radarsystems im Rahmen der Herstellung des Kraftfahrzeugs die Lackierung bereits vorliegt; selbstverständlich ist es jedoch möglich, den Messaufbau für die Messung der Lackinformationen zur Konfiguration in einer Werkstatt oder dergleichen zu reproduzieren.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Datenbank in dem Radarsensor und/oder in einem mit allen Radarsensoren des Kraftfahrzeugs kommunizierenden Steuergerät des Kraftfahrzeugs abgespeichert wird und/oder die Datenbank Lackinformationen mit zugeordneten Konfigurationsdaten für alle für ein Kraftfahrzeug des Modells des Kraftfahrzeugs verfügbaren Lackierungen enthält. Während es also durchaus denkbar ist, die Datenbank in den Radarsensoren selber vorzuhalten, kann es, insbesondere bei eingeschränktem Speicherplatz innerhalb der Radarsensoren, auch äußerst zweckmäßig sein, die Datenbank extern vorzuhalten, insbesondere in einem zentralen, mit allen Radarsensoren des Kraftfahrzeugs kommunizierenden Steuergerät. Ist dann die Lackierung über die Lackinformation identifiziert, werden die lackspezifischen Konfigurationsdaten von dem Steuergerät aus zum jeweiligen Radarsensor kommuniziert. Die Datenbank kann für wenigstens ein Kraftfahrzeugmodell spezifisch ermittelt werden, indem letztlich Lackinformationen mit zugeordneten Konfigurationsdaten für alle für das wenigstens eine Kraftfahrzeugmodell möglichen Lackierungen vorgehalten werden. Dabei kann, wie bereits erwähnt wurde, die Konfiguration insbesondere zu Ende der Herstellung des Kraftfahrzeugs erfolgen, bevorzugt nach dem Aufbringen der Lackierung bei bereits verbauten Radarsensoren.
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Nachdem die durch die Lackierung gegebenen Effekte bei höheren genutzten Frequenzen besonders auffallen, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders, wenn der Radarsensor in einem über 50 GHz liegenden, insbesondere einem sich von 77 bis 81 GHz erstreckenden, Frequenzbereich betrieben wird. Dabei wurden inzwischen auch, gerade für auf Halbleitertechnologie basierende Radarsensoren, höhere Frequenzbereiche vorgeschlagen, bei denen die Radarsensoren zwar kleinbauend realisiert werden können, jedoch die durch den verdeckten Verbau zu durchstrahlenden Materialien einen wachsenden Einfluss aufweisen. Beispielsweise wurden Frequenzbereiche im Bereich um 160 GHz vorgeschlagen.
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Bei dem Radarsensor handelt es sich bevorzugt um einen Radarsensor mit einem einen Radartransceiver realisierenden Halbleiterchip, insbesondere CMOS-Chip, wie dies eingangs bereits erläutert wurde. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn durch den Halbleiterchip auch eine digitale Signalverarbeitungskomponente des Radarsensors und/oder eine Steuereinheit des Radarsensors realisiert werden und/oder der Halbleiterchip und eine Antennenanordnung des Radarsensors als ein Package realisiert sind. Dies ermöglicht eine kleinbauende Realisierung des Radarsensors mit kurzen Signalwegen, was für ein hohes Signal-zu-Rauschverhältnis sorgt. Ferner werden neue Betriebsarten ermöglicht, beispielsweise wie erwähnt in einem sich von 77 bis 81 GHz erstreckenden Frequenzbereich oder mit hoher Frequenzbandbreite.
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Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn der Radarsensor mit einer Frequenzbandbreite von wenigstens 2 GHz, insbesondere wenigstens 4 GHz, betrieben wird. Dies ermöglicht eine hervorragende Trennfähigkeit und eine Detektion von Strukturen bereits in kleinen Abständen von dem Radarsensor, beispielsweise der zu durchstrahlenden Lackierung. Beispielsweise kann die erste betrachtete Abstandszelle bereits in einem Abstand von 3,8 cm vor dem Radarsensor beginnen.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Radarsensoranordnung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens einen Radarsensor und eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung, die durch eine Steuereinheit des Radarsensors gebildet ist. Mithin kann die Radarsensoranordnung also auch nur aus einem einzigen Radarsensor bestehen, dessen Steuereinheit als Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist und der eine Speichereinrichtung aufweist, in der die Datenbank abgelegt ist. Bevorzugt ist es jedoch, insbesondere bei mehreren in einem Kraftfahrzeug zu verbauenden Sensoren, wenn die Datenbank in einem Steuergerät abgelegt ist. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Radarsensoranordnung übertragen.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Radarsensoranordnung, für die selbstverständlich auch die bisherigen Ausführungen fort gelten. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug acht verdeckt verbaute Radarsensoren aufweisen, die das Umfeld des Kraftfahrzeugs in einem 360°-Radius abdecken. Dabei können jeweils drei Radarsensoren in einem vorderen und in einem hinteren Stoßfänger verdeckt verbaut sein, wobei zwei weitere Radarsensoren seitlich in Türen verdeckt verbaut sein können, wobei zweckmäßig ein radardurchlässiges Fenster in den Türen vorgesehen ist, dessen Bauteilmaterial dem Stoßfängermaterial bevorzugt entspricht.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug,
- 2 einen im Kraftfahrzeug nach 1 verwendeten Radarsensor,
- 3 eine Verbausituation des verdeckt verbauten Radarsensors, und
- 4 eine Skizze zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Dieses weist acht Radarsensoren 2 auf, von denen drei im hinteren Stoßfänger, drei im vorderen Stoßfänger und zwei in den Türen des Kraftfahrzeugs 1 verdeckt verbaut sind. Nachdem es sich um Weitwinkel-Radarsensoren 2 mit einem Öffnungswinkel des Erfassungsbereichs 3 im Azimut von 150° handelt, ist, wie die angedeuteten Erfassungsbereiche 3 anzeigen, eine Erfassung des Umfelds des Kraftfahrzeugs 1 in einem 360°-Radius möglich.
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2 zeigt den Aufbau der verwendeten Radarsensoren 2 genauer. Jeder Radarsensor 2 ist in Halbleitertechnologie, hier konkret CMOS-Technologie realisiert und wird in einem Frequenzband von 77 bis 81 GHz mit einer Frequenzbandbreite von 4 GHz betrieben, um hochauflösende Radardaten zu liefern. Der Radarsensor weist ein Gehäuse 4 auf, in dem eine Leiterplatte 5 gehaltert ist, die ein Package 6 trägt, das aus einem Halbleiterchip 7 sowie einer Antennenanordnung 8 des Radarsensors gebildet ist. Durch den Halbleiterchip 7, hier einen CMOS-Chip, sind neben einem Radartransceiver 9 auch eine Steuereinheit 10 des Radarsensors 2 und eine digitale Signalverarbeitungskomponente 11 (DSP) des Radarsensors 2 realisiert.
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Die Radarsensoren 2 kommunizieren mit einem insbesondere auch deren Radardaten auswertenden zentralen Steuergerät 12 des Kraftfahrzeugs 1, welches beispielsweise als ein Steuergerät 12 eines zentralen Fahrerassistenzsystems ausgebildet sein kann. Das Steuergerät 12 bildet in einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung gemeinsam mit einer jeweiligen Steuereinheit 10 der Radarsensoren 2 eine Steuereinrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, welches im Folgenden näher erläutert werden wird. Erfindungsgemäß wird die Steuereinrichtung durch die Steuereinheiten der jeweiligen Radarsensoren gebildet.
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Die Radarsensoren 2, wie sie in 1 zu sehen sind, sind verdeckt im Kraftfahrzeug 1 verbaut, wobei vorliegend die drei vorderen Radarsensoren 2 im vorderen Stoßfänger, die drei hinteren Radarsensoren 2 im hinteren Stoßfänger und die beiden seitlichen Radarsensoren 2 hinter einem radardurchlässigen Fenster in der Tür angeordnet sind. Das Bauteilmaterial des radardurchlässigen Fensters ist dabei gleich dem Bauteilmaterial der Stoßfänger gewählt und genau wie die Stoßfänger lackiert. Das bedeutet aber, vgl. 3, dass jeder der verdeckt verbauten Radarsensoren 2 zur Radarmessung mit seinen Radarstrahlen zusätzlich zu dem Bauteilmaterial 13 auch Lackschichten 14, 15 der Lackierung 16 durchstrahlen muss. Während nun das Bauteilmaterial 13, hier Stoßfängermaterial (Kunststoff), für alle Kraftfahrzeuge 1 einer Modellreihe gleich ist, gilt dies nicht zwangsläufig für die Lackierung 16, die von Käufern unterschiedlich gewählt werden kann. Nachdem die Lackschichten 14, 15, insbesondere auch durch die auftretenden Materialübergänge, eine Dämpfung und eine teilweise Rückreflektion der durch den Pfeil 17 symbolisierten Radarstrahlung verursachen, vgl. Pfeile 18, beeinflusst die Lackierung das Detektionsverhalten des Radarsensors 2. Problematisch ist hierbei jedoch, dass, insbesondere beim Betrieb in hohen Frequenzbereichen, wie hier beim 77 GHz-Radarsensor 2, die Unterschiede unterschiedlicher Lackierungen auch deutlicher zu Tage treten.
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Erfindungsgemäß wird nun ausgenutzt, dass die Radarsensoren 2 Radareigenschaften der abdeckenden Materialschichten 13, 14, 15 und somit auch der Lackschichten 14, 15 messtechnisch bestimmen kann, was die Identifizierung der Lackierung 16 und die spezielle Konfiguration des Radarsensors 2 im Hinblick auf diese Lackierung 16 erlaubt, wobei bevorzugt, nachdem das Kraftfahrzeug 1 auf eine einzige, bestimmte Art lackiert ist, im Übrigen bei der Konfiguration auf die Lackierung 16 Radardaten aller Radarsensoren 2 gemeinsam ausgewertet werden.
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Wie bereits erwähnt, ist die hauptsächlich störende Wirkung der Lackierung 16 durch reflektierte Leistung und somit auch Dämpfung bei der Messung von hinter den Lackschichten 14, 15 befindliche Objekten, zusätzlich aber auch durch eine auftretende Winkelverzerrung bei der Messung von Objekten durch die Lackierung 16 gegeben. Mithin bietet es sich an, zur Identifikation der Lackierung 16 Lackinformationen aus den Radardaten abzuleiten, die diese Effekte beschreiben, mithin insbesondere den Anteil reflektierter Strahlung, die Dämpfung der Radarstrahlung und die Winkelverzerrung beschreibende Radarparameter bestimmt werden. Auch die Konfigurationsdaten beziehen sich auf diese störenden Effekte, so dass diese beispielsweise Detektionsschwellwerte, Sendeleistungen, Empfindlichkeitswerte und Winkelkorrekturlinien umfassen können.
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In einem vorbereitenden Schritt zur Konfiguration konkreter Radarsensoren 2 eines Kraftfahrzeugs 1 ist mithin vorgesehen, durch Testmessungen die Lackinformationen und für die vermessenen Lackierungen geeignete Konfigurationsdaten zu ermitteln, wobei es zweckmäßig ist, hierfür Radarmarker zu verwenden, insbesondere bei auf die Dämpfung/Winkelverzerrung abzielenden Lackinformationen und selbstverständlich bei der Bestimmung der Konfigurationsdaten, welche bevorzugt für verschiedene Szenarien so bestimmt werden, dass Radardaten der gewünschten Qualität mit dem Radarsensor erhalten werden können. Die Konfigurationsdaten mit den zugeordneten Lackinformationen werden in einer Datenbank gespeichert, die vorliegend im Steuergerät 12 vorgehalten wird.
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Sollen nun die Radarsensoren 2 des Kraftfahrzeugs 1 nach der Herstellung des Kraftfahrzeugs 1 kalibriert werden, werden unter durch bestimmte Messparameter definierten Messbedingungen, während sich ein vorbestimmter Radarmarker, hier ein Winkelreflektor, in definierter Position zum Kraftfahrzeug befindet, Radardaten 19 aufgenommen, vgl. 4, aus denen innerhalb des Radarsensors 2 oder aber bevorzugt, insbesondere hinsichtlich der gemeinsamen Auswertung der Radardaten aller Radarsensoren 2, seitens des Steuergeräts 12, eine Lackinformation 20a bestimmt werden kann, die es wiederum ermöglicht, auf die beschriebene, im Steuergerät 12 abgelegte Datenbank zuzugreifen, wo Lackinformationen 20 jeweils Sätze von Konfigurationsdaten 22 zugeordnet sind. Der zu der ermittelten Lackinformation 20a gehörige Konfigurationsdatensatz 22a wird aus der Datenbank 21 abgerufen und zur Konfiguration des Radarsensors 2 verwendet, der mithin auf die spezielle Lackierung 16 des Kraftfahrzeugs 1 abgestimmt betrieben wird.
