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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere an unterschiedlichen Einbaupositionen angeordnete Radarsensoren zum Erfassen des Umfelds des Kraftfahrzeugs, welche als Sender und/oder als Empfänger betreibbar sind. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben mehrerer an unterschiedlichen Einbaupositionen eines Kraftfahrzeugs angeordneter Radarsensoren zum Erfassen des Umfelds des Kraftfahrzeugs, welche als Sender und/oder als Empfänger betrieben werden.
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Solche Radarsensoren ermöglichen typischerweise die Erfassung von dynamischen und statischen Objekten im Umfeld des Kraftfahrzeugs und stellen entsprechende Sensordaten bereit. Fahrerassistenzsysteme des Kraftfahrzeugs, die eine aktuelle Verkehrssituation bewerten und beispielsweise Warnungen für den Fahrer ausgegeben, werten diese Sensordaten oder daraus abgeleitete Sensorinformationen aus. Radarsensoren haben sich dabei in jüngerer Zeit für die Umfelddetektion in Verbindung mit solchen Fahrerassistenzsystemen durchgesetzt, da sie in einem Messzyklus Abstand, Geschwindigkeit und Winkel der Objekte erfassen können.
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Um Falsch- oder Fehlwarnungen in komplexen Verkehrssituationen zu vermeiden, sind die Anforderungen an die Erfassungsgüte der Radarsensoren jedoch sehr hoch. Bewertet wird diese Güte häufig durch die Trennfähigkeit der Radarsensoren, also die Fähigkeit zwei Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs als separate Objekte differenzieren zu können, wobei die Trennfähigkeit häufig auch als Auflösung interpretiert und zwischen Abstands-, Geschwindigkeits- und Winkeltrennfähigkeit unterschieden wird.
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Während die Abstandsauflösung von der verwendeten Frequenzbandbreite und die Geschwindigkeitsauflösung von der Dauer eines Messzyklus abhängt, wird die Winkelauflösung im Wesentlichen durch die Apertur einer Antenne oder Antennenanordnung eines Radarsensors bestimmt.
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Allerdings können Radarsensoren mit nah beieinander angeordneten Sende- und Empfangsantennen auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit einem Radartransceivermodul mitunter Objekte, die ungünstig zu den Empfangsantennen orientiert sind, nicht detektieren. Zudem ist eine Verbesserung der Winkelauflösung wünschenswert, welche jedoch typischerweise eine Vergrößerung der Antennenfläche eines Radarsensors erfordert. Dessen Gesamtgröße wird jedoch im Wesentlichen durch diese Antennenfläche bestimmt. Bei der Verwendung von Radarsensoren in Kraftfahrzeugen, insbesondere bei ihrer Integration in dessen Stoßfänger oder Türen, ist die Größe der Radarsensoren in der Praxis jedoch nicht beliebig vergrößerbar. Eine Verbesserung der Winkelauflösung erschwert mithin den Verbau eines Radarsensors im Kraftfahrzeug.
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Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur verbesserten Objektdetektion durch in einem Kraftfahrzeug verbaute Radarsensoren anzugeben.
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Diese Aufgabe wird bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens ein erster Radarsensor zum Aussenden eines Sendesignals und wenigstens ein von dem ersten Radarsensor verschiedener zweiter Radarsensor zum Empfangen eines Reflexionssignals des Sendesignals durch eine Steuereinrichtung ansteuerbar sind, wobei die Steuereinrichtung zum Ermitteln wenigstens einer das Umfeld des Kraftfahrzeugs beschreibenden Sensorinformation in Abhängigkeit des Sendesignals des ersten Radarsensors und des durch den zweiten Radarsensors empfangenen Reflexionssignals ausgebildet ist.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die Reflexionssignale, welche durch eine Reflexion des von dem ersten Radarsensors ausgesendeten Sendesignals an einem Objekt entstehen, von dem wenigstens einen an einer vom ersten Radarsensor unterschiedlichen Einbauposition verbauten zweiten Radarsensor zu empfangen. Es können so Reflexionssignale erfasst werden, die nicht an den Einbauort des ersten Radarsensors, insbesondere aufgrund der Orientierung des reflektierenden Objekts, gelangen. Es wird mithin ein bi- oder multistatischer Betrieb der Radarsensoren ermöglicht. Werden dabei mehrere jeweils an unterschiedlichen Einbaupositionen verbaute zweite Radarsensoren zum Empfangen der Reflexionssignale angesteuert, wird zudem eine virtuelle Vergrößerung der Apertur realisiert, so dass zusätzlich eine Erhöhung der Winkelauflösung, also der Winkeltrennfähigkeit, im eingangs erwähnten Sinne erzielt wird.
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Die erfindungsgemäß vorgesehenen Radarsensoren können mithin auch als Radarsensoranordnung aufgefasst werden und sind jeweils gemäß der Ansteuerung durch die Steuereinrichtung als Sender und/oder Empfänger betreibbar. Ein Radarsensor umfasst dazu eine Sende- und/oder Empfangseinheit, bevorzugt einen Radartransceiver, die mit einer wenigstens eine Sende- und/oder Empfangsantenne umfassenden Antennenanordnung in einem Gehäuse zu einer Funktionseinheit zusammengefasst ist. Typischerweise sind die Radarsensoren an einem für elektromagnetische Wellen durchlässigen Abschnitt der Außenhaut des Kraftfahrzeugs verbaut, wobei bevorzugt für jeden einzelnen Radarsensor eine separate derartige Einbauposition vorgesehen ist.
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Dabei können besonders vorteilhaft Radarsensoren eingesetzt werden, die einen den Radartransceiver realisierenden Halbleiterchip, insbesondere einen CMOS-Chip, umfassen. Solche in CMOS-Technologie realisierten Radarsensoren bieten nicht nur den Vorteil, äußerst kleinbauend realisiert werden zu können und somit beispielsweise in Türen, Stoßfängern und dergleichen einbaubar zu sein, sondern es ist dann auch möglich, insbesondere, wenn durch den Halbleiterchip auch eine digitale Signalverarbeitungskomponente und/oder eine Steuereinheit des Radarsensors realisiert sind, einen Teil der Intelligenz in diesen Radarsensoren vorzusehen und insbesondere eine schnelle und effiziente Veränderung von Betriebsparametern im Radarsensor zu ermöglichen. So ist es beispielsweise denkbar, die Radarsensoren so zu realisieren, dass sie zwischen verschiedenen Betriebsmodi, Frequenzbandbreiten, Datenaufnahmeraten und dergleichen umgeschaltet werden können. Eine besonders kompakte, hochintegrierte Bauweise ergibt sich, wenn der Halbleiterchip und die Antennenanordnung des Radarsensors als ein Package realisiert sind. Dann kann der Radarsensor beispielsweise durch das auf einer Leiterplatte angeordnete Package äußerst kleinbauend gebildet werden. Die dabei realisierten kurzen Signalwege ermöglichen zudem einen Betrieb mit einem äußerst niedrigen Signal-zu-Rausch-Verhältnis.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Bezeichnung eines Radarsensors als erster bzw. als zweiter Radarsensor sich auf seine aus der Ansteuerung durch die Steuereinrichtung ergebende Funktion bezieht, die sich während des Betriebs der Radarsensoranordnung mitunter auch ändern kann. Es ist also denkbar, dass wenigstens ein erster Radarsensor zeitweise als zweiter Radarsensor betreibbar ist und umgekehrt.
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Die Steuereinrichtung umfasst bevorzugt eine zentrale Steuereinheit, die insbesondere auch die Funktion eines zentralen Fahrerassistenzsystems realisieren kann. Die Steuereinrichtung, insbesondere ihre zentrale Steuereinheit, kann dazu ausgebildet sein, Steuersignale, welche die Frequenz oder einen zeitlichen Frequenzverlauf des Sendesignals beschreiben, an die ersten Radarsensoren zu übermitteln. Besonders bevorzugt weist ein solcher zeitlicher Frequenzverlauf Rampenform auf, beschreibt also ein Chirpsignal. Die steuereinrichtungsseitige Ermittlung der Sensorinformation erfolgt bevorzugt durch einen Vergleich des Sendesignals mit dessen Reflexionssignal, wobei selbstverständlich die Ansteuerung der Radarsensoren derart vorgebbar ist, dass eine eindeutige Zuordnung des Sendesignals zu dem Reflexionssignal möglich ist. Die Sensoreinrichtung kann zusätzlich auch dazu ausgebildet sein, die Sensorinformation oder mehrere Sensorinformationen miteinander nachzuverarbeiten und daraus eine einheitliche Objektinformation bezüglich des Umfelds des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Ebenso kann die Steuereinrichtung auch dazu ausgebildet sein, einen, mehrere oder alle Radarsensoren zeitweise derart anzusteuern, dass sie jeweils nur das Reflexionssignal des von Ihnen ausgesendeten Sendesignals empfangen, wobei die Sensorinformation in Abhängigkeit dieses Reflexionssignals und dieses Sendesignals ermittelbar ist. Die Radarsensoranordnung kann mithin temporär auch monostatisch betreibbar sein.
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Um insbesondere eine höhere Winkelauflösung bereits bei der Verwendung wenigstens eines zweiten Radarsensors zu ermöglichen, wird es bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug bevorzugt, wenn der erste Radarsensor zusätzlich zum Empfangen eines Reflexionssignals des von ihm ausgesendeten Sendesignals ansteuerbar ist, wobei die Steuereinrichtung zum Ermitteln einer Sensorinformation in Abhängigkeit des vom dem ersten Radarsensors ausgesendeten Sendesignals und des durch den ersten Radarsensor empfangenen Reflexionssignals ausgebildet ist. Es können mithin mehrere Sensorinformationen in Abhängigkeit jeweils eines Reflexionssignals und desselben Sendesignals des ersten Radarsensors ermittelbar sein. Die die Erhöhung der Winkelauflösung ermöglichende virtuelle Vergrößerung der Apertur ergibt sich somit daraus, dass die Empfangsflächen der Antennenanordnungen des ersten und des wenigstens einen zweiten Radarsensors gemeinsam zur Ermittlung der Sensorinformation zusammenwirken.
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Es ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug außerdem vorteilhaft, wenn es mehrere erste Radarsensoren aufweist. Dabei kann die Steuereinrichtung zusätzlich zum Ermitteln von wenigstens zwei Sensorinformationen für den zweiten Radarsensor jeweils in Abhängigkeit eines Sendesignals eines der mehreren ersten Radarsensoren und des durch den zweiten Radarsensor empfangenen Reflexionssignals des von dem einen der mehreren ersten Radarsensoren ausgesendeten Sendesignals ausgebildet sein. Einem einzelnen zweiten Radarsensor können mithin mehrere, insbesondere zwei, erste Radarsensoren zur Ermittlung jeweiliger Sensorinformationen zugeordnet sein, so dass lediglich ein zweiter Radarsensor benötigt wird, um für mehrere erste Radarsensoren jeweils eine Vergrößerung der Apertur bzw. eine Detektion ungünstig orientierter Objekte zu realisieren.
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Es wird außerdem bevorzugt, wenn die mehreren ersten Radarsensoren und mehrere zweite Radarsensoren in Umfangsrichtung um die Fahrzeugachse aufeinanderfolgen. Zweckmäßigerweise ist eine gerade Anzahl von Radarsensoren, insbesondere sind acht Radarsensoren, vorgesehen. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn erste Radarsensoren und zweite Radarsensoren abwechselnd benachbart angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, wenn die Steuereinrichtung zum Ermitteln einer jeweiligen Sensorinformation in Abhängigkeit des Sendesignals eines ersten Radarsensors und der durch die zu ihm benachbart angeordneten zweiten Radarsensoren empfangenen Reflexionssignale des Sendesignals ausgebildet ist. Es ergibt sich mithin für das Sendesignal eines jeweiligen ersten Radarsensors eine virtuelle Vergrößerung der Apertur dadurch, dass die Reflexionssignale seiner Sendesignale jeweils durch zwei benachbarte zweite Radarsensoren empfangen werden, wobei vorteilhafterweise diese zweiten Radarsensoren jeweils auch zur Vergrößerung der Apertur für Sendesignale eines weiteren ersten Radarsensors verwendet werden. Das Detektionsvermögen der Radarsensoranordnung lässt sich dabei nochmals erweitern, wenn – wie zuvor beschrieben – auch der erste Radarsensor zusätzlich zum Empfangen eines Reflexionssignals des von ihm ausgesendeten Sendesignals ansteuerbar ist, um Reflexionssignale des Sendesignals an drei Einbaupositionen zu empfangen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind dabei an Eckpositionen des Kraftfahrzeugs jeweils ein Radarsensor und an den Längsseiten und Querseiten des Kraftfahrzeugs, insbesondere an einer mittigen Position, jeweils ein Radarsensor angeordnet. Besonders bevorzugt ist es, wenn an den Eckposition zweite Radarsensoren und dazwischen, insbesondere an der mittigen Position, erste Radarsensoren angeordnet sind. Es ist aber auch eine umgekehrte Anordnung denkbar. Es ergibt sich so eine 360°-Umfelderfassung für das Kraftfahrzeug durch acht Radarsensoren, wobei die Ermittlung von Sensorinformation mit einer hervorragenden Winkelauflösung ermöglicht wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist die Steuereinrichtung zweckmäßigerweise dazu ausgebildet, zum Ermitteln der Sensorinformation eine Zeitverschiebung und/oder eine Frequenzverschiebung zwischen dem Sendesignal und dem Reflexionssignal unter Berücksichtigung der Relativposition des das Sendesignal sendenden ersten Radarsensors zu dem das Reflexionssignal empfangenden zweiten Radarsensor auszuwerten. Dadurch lässt sich vorteilhafterweise sowohl eine Abstandsdetektion als auch eine Geschwindigkeitsdetektion durch eine Berücksichtigung von Dopplerverschiebungen realisieren.
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Grundsätzlich kann bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug die Auswertung der wenigstens einen Sensorinformation in einer zentralen Steuereinheit der Steuereinrichtung erfolgen. Es wird jedoch bevorzugt, wenn zumindest in einem, insbesondere in jedem, zum Empfangen eines Reflexionssignals ansteuerbaren Radarsensor jeweils eine zum Ermitteln der wenigstens einen Sensorinformation für den Radarsensor ausgebildete Auswertungseinheit der Steuereinrichtung verbaut ist. Es erfolgt mithin eine Auswertung insbesondere der Zeitverschiebung und/oder der Frequenzverschiebung innerhalb des jeweiligen Radarsensors, wobei das jeweilige Sendesignal beschreibende Informationen unmittelbar von dem es sendenden ersten Radarsensor oder von der zentralen Steuereinheit an die Auswertungseinheit übermittelt werden können. Hierbei kann besonders die hohe Leistungsfähigkeit eines auf CMOS-Technologie basierenden Radartransceivers genutzt werden, mittels dessen digitaler Signalverarbeitungskomponente die Funktion der Auswertungseinheit realisierbar ist. Durch die vorgeschlagene Verwendung dezentraler Auswertungseinheiten können vorteilhafterweise Genauigkeitsverluste durch Latenzzeiten bei einer Signalübertragung über längere Signalwege innerhalb des Kraftfahrzeugs vermieden werden.
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Zur Gewährleistung einer hohen Auswertungsgenauigkeit durch die Steuereinrichtung, insbesondere durch ihre wenigstens eine Auswertungseinheit, wird es bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug zudem bevorzugt, wenn die Steuereinrichtung zum Übermitteln von Steuersignalen zur Synchronisation des wenigstens einen ersten Radarsensors und des wenigstens einen zweiten Radarsensors ausgebildet ist. Die Steuersignale können insbesondere die Frequenz bzw. den zeitlichen Frequenzverlauf des von dem oder einem jeweiligen ersten Radarsensor ausgesendeten Sendesignals beschreiben und/oder Informationen über dessen Sendezeitpunkte umfassen, um eine genaue Berücksichtigung von bei der Übertragung entstehenden Latenzzeiten zu ermöglichen.
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Die Steuereinrichtung kann zur digitalen Übertragung der Steuersignale ausgebildet sein, wobei vorteilhafterweise Störungen durch elektromagnetische Einkopplungen vermieden werden können, jedoch auch gewisse Konvertierungsverluste auftreten können. Alternativ ist eine analoge Übertragung der Steuersignale durch die Steuereinrichtung möglich, wodurch Latenzzeiten bei der Übertragung der Steuersignale verringert werden können und Konvertierungsverluste entfallen. Allerdings ist es dann zweckmäßig, Schutzmaßnahmen gegen die zuvor erwähnten elektromagnetischen Einkopplungen vorzusehen. Insbesondere bei der Übertragung analoger Steuersignale wird es bevorzugt, wenn wenigstens ein dielektrischer Wellenleiter zum Übertragen der Steuersignale vorgesehen ist. Dabei kann sich insbesondere um einen Lichtwellenleiter, beispielsweise um ein Glasfaserkabel handeln. Grundsätzlich ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug auch eine Berücksichtigung der Eigenschaften von Verbindungsleitungen der Radarsensoren untereinander und/oder zwischen den Radarsensoren und der Steuereinrichtung zweckmäßig.
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Daneben wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass durch eine Steuereinrichtung wenigstens ein erster Radarsensor zum Aussenden eines Sendesignals und wenigstens ein von dem ersten Radarsensor verschiedener zweiter Radarsensor zum Empfangen eines Reflexionssignals des Sendesignals angesteuert werden, wobei die Steuereinrichtung wenigstens eine das Umfeld des Kraftfahrzeugs beschreibende Sensorinformation in Abhängigkeit des Sendesignals des ersten Radarsensors und des durch den zweiten Radarsensors empfangenen Reflexionssignals ermittelt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der erste Radarsensor zusätzlich zum Empfangen eines Reflexionssignals des von ihm ausgesendeten Sendesignals angesteuert wird, wobei die Steuereinrichtung eine Sensorinformation in Abhängigkeit des vom dem ersten Radarsensors ausgesendeten Sendesignals und des durch den ersten Radarsensor empfangenen Reflexionssignals ermittelt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es zudem bevorzugt, wenn mehrere erste Radarsensoren verwendet werden, wobei die Steuereinrichtung wenigstens zwei Sensorinformationen für den zweiten Radarsensor jeweils in Abhängigkeit eines Sendesignals eines der mehreren ersten Radarsensoren und des durch den zweiten Radarsensor empfangenen Reflexionssignals des von dem einen der mehreren ersten Radarsensor ausgesendeten Sendesignals ermittelt.
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Zusätzlich kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass mehrere ersten Radarsensoren und mehrere zweite Radarsensoren verwendet werden, die in Umfangsrichtung um die Fahrzeughochachse aufeinanderfolgen, wobei erste Radarsensoren und zweite Radarsensoren abwechselnd benachbart angeordnet sind, wobei die Steuereinrichtung eine jeweilige Sensorinformation in Abhängigkeit des Sendesignals eines ersten Radarsensors und der durch die zu ihm benachbart angeordneten zweiten Radarsensoren empfangenen Reflexionssignale des Sendesignals ermittelt.
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Dabei wird es bevorzugt, wenn jeweils ein an Eckpositionen des Kraftfahrzeugs angeordneter und jeweils ein an den Längsseiten und Querseiten des Kraftfahrzeugs, insbesondere an einer mittigen Position, angeordneter Radarsensor verwendet werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Steuereinrichtung zum Ermitteln der Sensorinformation eine Zeitverschiebung und/oder eine Frequenzverschiebung zwischen dem Sendesignal und dem Reflexionssignal unter Berücksichtigung der Relativposition des das Sendesignal sendenden ersten Radarsensors zu dem das Reflexionssignal empfangenden zweiten Radarsensor auswerten.
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Es wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren außerdem bevorzugt, wenn eine wenigstens eine Auswertungseinheit aufweisende Steuereinrichtung verwendet wird und zumindest ein zum Empfangen eines Reflexionssignals ansteuerbarer Radarsensor verwendet wird, in welchem jeweils eine zum Ermitteln der wenigstens einen Sensorinformation für den Radarsensor ausgebildete Auswertungseinheit verbaut ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Steuereinrichtung außerdem Steuersignale zur Synchronisation des wenigstens einen ersten Radarsensors und des wenigstens einen zweiten Radarsensors übermitteln.
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Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn wenigstens ein dielektrischer Wellenleiter zum Übertragen der Steuersignale verwendet wird.
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Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug lassen sich analog auf das zuvor beschriebene Verfahren übertragen, so dass auch mit diesem die bezüglich des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs genannten Vorteile realisiert werden können.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit acht Radarsensoren;
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2 eine Prinzipskizze des Betriebs der Radarsensoren des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs;
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3 eine Draufsicht auf das in 1 gezeigte Kraftfahrzeug während einer Objektdetektion;
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4 jeweilige beispielhafte zeitliche Frequenzverläufe bezüglich drei Radarsensoren des in 1 gezeigten Kraftfahrzeug;
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5 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Signalverarbeitung innerhalb von Auswertungseinheiten von drei Radarsensoren.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines Kraftfahrzeugs 1 mit acht an unterschiedlichen Einbaupositionen angeordneten Radarsensoren 2a–2h, die gemeinsam eine Radarsensoranordnung 2 bilden. Dabei sind der Radarsensor 2a heckseitig und der Radarsensor 2e frontseitig jeweils an einer mittigen Einbauposition angeordnet. Die Radarsensoren 2c, 2g sind an einer mittigen Einbaupositionen einer jeweiligen Längsseite des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Radarsensoren 2b, 2d, 2f, 2h sind jeweils an Eckpositionen des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Durch jeweilige Erfassungsbereiche 3a–3h der Radarsensoren 2a–2h ist eine 360°-Umfelderfassung um das Kraftfahrzeug 1 herum realisiert. Dabei sind die Radarsensoren 2a–2h jeweils hinter separaten, für elektromagnetische Wellen im Radarbereich durchlässigen Abschnitte der Außenhaut des Kraftfahrzeugs 1 im Bereich der Stoßfänger bzw. der Türen verbaut.
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Dieser kompakte Verbau der Radarsensoren 2a–2h wird dadurch ermöglicht, dass jeder von ihnen einen einen Radartransceiver realisierenden CMOS-Halbleiterchip aufweist. Der CMOS-Halbleiterchip ist gemeinsam mit einer Antennenanordnung in einem Package auf einer Leiterplatte realisiert, wobei durch den CMOS-Halbleiterchip zusätzlich auch eine digitale Signalverarbeitungskomponente und eine Steuereinheit des Radarsensors realisiert sind.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist ferner eine Steuereinrichtung 4 auf, umfassend eine zentrale Steuereinheit 5 und acht jeweils in einem der Radarsensoren 2a–2h verbaute Auswertungseinheiten 6a–6h. Diese sind jeweils durch die digitale Signalverarbeitungskomponente eines der Radarsensoren 2a–2h realisiert. Die zentrale Steuereinheit 5 realisiert ferner die Funktionen eines zentralen Fahrerassistenzsystems 7, welches Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 beschreibende Objektinformationen auswertet. Die Steuereinrichtung 4 ist zudem jeweils mittels eines als Glasfaserkabel ausgebildeten dielektrischen Wellenleiters 8 zur analogen Übertragung von Steuersignalen an die Radarsensoren 2a–2h verbunden. Durch die Verwendung der Glasfaserkabel werden unerwünschte elektromagnetische Einkopplungen, die die Steuersignale verfälschen könnten, vermieden.
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2 zeigt eine Prinzipskizze des Betriebs der Radarsensoren 2a–2h des Kraftfahrzeugs 1. Jeder der Radarsensoren 2a–2h ist grundsätzlich als Sender und als Empfänger betreibbar. Gemäß der Steuersignale der zentralen Steuereinheit 5 werden vorliegend die Radarsensoren 2a, 2c, 2e, 2g als erste Radarsensoren zum Aussenden eines Sendesignals und zum Empfangen eines Reflexionssignals des von Ihnen ausgesendeten Sendesignals angesteuert, was durch die in 2 gezeigten Doppelpfeile symbolisiert ist. Die Radarsensoren 2b, 2d, 2f, 2h werden hingegen als zweite Radarsensoren zum Empfangen eines Reflexionssignals der von dem mit ihnen benachbarten ersten Radarsensoren 2a, 2c, 2e, 2g ausgesendeten Sendesignale angesteuert, was durch die in 2 gezeigten, gebogenen Pfeile symbolisiert ist. Mithin werden Reflexionssignale der Sendesignale des ersten Radarsensors 2a von diesem selbst und den zweiten Radarsensoren 2b, 2h, Reflexionssignale der Sendesignale des ersten Radarsensors 2c von diesem selbst und den zweiten Radarsensoren 2b, 2d, Reflexionssignale der Sendesignale des ersten Radarsensors 2a von diesem selbst und den zweiten Radarsensoren 2b, 2d, Reflexionssignale der Sendesignale des ersten Radarsensors 2e von diesem selbst und den zweiten Radarsensoren 2d, 2f sowie Reflexionssignale der Sendesignale des ersten Radarsensors 2g von diesem selbst und den zweiten Radarsensoren 2f, 2h empfangen.
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3 zeigt eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeug 1 während einer Objektdetektion, wobei sich zwei Hindernisse 9, 10 heckseitig in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 befinden. Eingezeichnet sind Strahlwege 11 eines Sendesignals des ersten Radarsensors 2a, wobei die jeweiligen Reflexionssignale diese Sendesignals ersichtlich aufgrund der Orientierung der Hindernisse 9, 10 nicht in den Erfassungsbereich 3a des ersten Radarsensors gelangen.
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Eine Detektion der Hindernisse 9, 10 lediglich aufgrund einer Auswertung von am Radarsensor 2a empfangenen Reflexionssignalen durch die Auswertungseinheit 6a würde mithin ein negatives Detektionsergebnis und mithin eine Fehldetektion ergeben.
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Vorliegend gelangen die Reflexionssignale jedoch in die Erfassungsbereiche 3b, 3h der zweiten Radarsensoren 2b, 2h, so dass deren Auswertungseinheiten 6b, 6h jeweils eine die Hindernisse 9, 10 beschreibende Sensorinformation in Abhängigkeit des Sendesignals des Radarsensors 2a und seiner jeweiligen Reflexionssignale ermitteln. Allerdings könnte bei ausschließlicher Betrachtung dieser Sensorinformationen auch darauf geschlossen werden, dass es sich bei den Hindernissen 9, 10 um ein einziges, zusammenhängendes Hindernis handelt. Die zentrale Steuereinheit 5 wertet daher neben den Sensorinformationen der zweiten Radarsensoren 2b, 2h zusätzlich eine Sensorinformation des ersten Radarsensors 2a aus, welche – wie bereits erwähnt – nicht das Vorliegen eines Hindernisses im Erfassungsbereich 3a beschreibt. Die zentrale Steuereinheit 5 ermittelt aus diesen drei Sensorinformationen eine Objektinformation, die die Hindernisse 9, 10 als getrennte Objekte und auf Basis der Zeitverschiebung zwischen dem Sendesignal und den jeweiligen Reflexionssignalen hinsichtlich ihrer Abstände zum Kraftfahrzeug 1 beschreibt. Folglich wird durch die Auswertung dieser drei Sensorinformationen zum einen überhaupt erst die Detektion der Hindernisse 9, 10 ermöglicht. Zum anderen wird die Winkelauflösung der Radarsensoranordnung 2 im heckseitigen Bereich erhöht, so dass die Hindernisse 9, 10 als getrennte Objekte erfasst werden können.
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Die in 3 gezeigte Detektionssituation kann entsprechend auf das Zusammenwirken der Radarsensoren 2b–2d, 2d–2f und 2f–2h übertragen werden, wobei zusätzlich auch eine Frequenzverschiebung zwischen den Sendesignalen und ihren Reflexionssignalen aufgrund des Dopplereffekts berücksichtigt wird, um eine Geschwindigkeitsdetektion zu realisieren.
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4 zeigt jeweilige beispielhafte zeitliche Frequenzverläufe 11a, 11b, 11h bezüglich der Radarsensoren 2a, 2b, 2h des Kraftfahrzeugs 1. Die Darstellung ist dabei unabhängig von der in 3 gezeigten Detektionssituation. Ein Sendesignal 12 des ersten Radarsensors 2a weist einen rampenförmigen Verlauf seiner Frequenz f und über die Zeit t auf (Chirp-Signal), welcher durch die Steuersignale der zentralen Steuereinheit 5 vorgegeben wird. Gleichzeitig werden diese Steuersignale zu Synchronisierung von der zentralen Steuereinheit 5 an die Auswertungseinheiten 6a, 6b, 6h übertragen, so dass insbesondere auch den zweiten Radarsensoren 2b, 2h der zeitliche Frequenzverlauf des ersten Radarsensors 2a bekannt ist. Latenzzeiten während der Übertragung der Steuersignale werden bei der Ermittlung der Sensorinformationen zusätzlich durch die Auswertungseinheiten 6a, 6b, 6h berücksichtigt.
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Die Frequenzverläufe 11a, 11b, 11h zeigen neben dem Sendesignal 12 dessen Reflexionssignal 13a am ersten Radarsensor 2a, dessen Reflexionssignal 13b am zweiten Radarsensor 2b und dessen Reflexionssignal 13h am zweiten Radarsensor 2h. Die jeweiligen horizontalen Doppelpfeile repräsentieren dabei die durch die jeweilige Auswertungseinheit 6a, 6b, 6h erfasste Zeitverschiebung, aus welcher ein Abstand eines Objekts zum Kraftfahrzeug 1 detektierbar ist. Analog dazu kann aus den jeweiligen durch vertikaler Doppelpfeile repräsentierten Frequenzverschiebungen eine Relativgeschwindigkeit des Objekts zum Kraftfahrzeug 1 detektiert werden.
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5 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Signalverarbeitung innerhalb der Auswertungseinheiten 6a, 6b, 6h der Radarsensoren 2a, 2b, 2h. Die Darstellung ist dabei rein schematisch hinsichtlich der verwendeten Eingangs- und Ausgangsignale der Auswertungseinheiten 6a, 6b, 6h zu verstehen und entspricht nicht notwendigerweise realen Verbindungsleitungen oder Komponenten.
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Durch die Synchronisierung der Auswertungseinheiten 6a, 6b, 6h mittels der zentralen Steuereinheit 5 liegt an ihrem jeweiligen Eingang das Sendesignal 12 an, welches dem ersten Radarsensor 2a zum Aussenden bereitgestellt wird. Die Reflexionssignale 13a, 13b, 13h sind ebenfalls Eingangssignale der jeweiligen Auswertungseinheiten 6a, 6b, 6h. Das Sendesignal 12 und die Reflexionssignale 13a, 13b, 13h werden jeweils einer Mischerstufe 14 zur Bildung von Differenzsignalen 15a, 15b, 15h zugeführt und zur Ermittlung der Sensorinformationen unter Berücksichtigung der Relativposition der Radarsensoren 2a, 2b, 2h zueinander ausgewertet. Darüber hinaus weisen die Auswertungseinheiten 6a, 6b, 6h weitere nicht gezeigte Filter- und Verstärkerstufen auf, durch welche insbesondere eine Signalkonditionierung, eine Spiegelfrequenzunterdrückung und weitere geeignete hochfrequenztechnische Maßnahmen realisiert werden.
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Die Ausführungen zu den 4 und 5 lassen sich analog auf die übrigen Auswertungseinheiten 6c–6g übertragen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel übermittelt die Steuereinrichtung 4 anstelle analoger Steuersignale digitale Steuersignale an die Radarsensoren 2a–2h, wobei statt der dielektrischen Wellenleiter 8 auch herkömmliche Verbindungsleitungen, beispielsweise Kupferkabel, verwendet werden können.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Auswertungseinheiten 6a–6h nicht in den jeweiligen Radarsensoren 2a–2h verbaut, sondern zusammen mit der zentralen Steuereinheit 5 als zentrales Steuergerät zu Realisierung der Steuereinrichtung 4 ausgebildet.
