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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Objektbewegung eines Objekts in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs mittels einer Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs. Zu der Erfindung gehören auch die Steuervorrichtung sowie das Kraftfahrzeug mit der Steuervorrichtung.
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Um zum Beispiel eine Notbremsfunktion in einem Kraftfahrzeug zu steuern, kann vorgesehen sein, Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs mittels eines Radarsensors zu erfassen und bei einer drohenden Kollision, wenn sich das Objekt und das Kraftfahrzeug also auf Kollisionskurs befinden, die Notbremsfunktion ohne ein Zutun des Fahrers automatisiert zu aktivieren. Eine solche Notbremsung kann zum Beispiel als Reaktion auf querende Fußgänger oder Radfahrer erfolgen. Auch auf querende Fahrzeuge soll reagiert werden können.
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Allerdings sind mit einem Radarsensor nicht alle Bewegungsmuster von Objekten sofort eindeutig identifizierbar. Bleibt ein Fußgänger oder Radfahrer am Fahrbahnrand abrupt stehen oder ändert auf andere Weise schlagartig seine Bewegungsgeschwindigkeit, so ist dies mittels eines Radarsensors schwierig zu erkennen. Es lässt sich nicht von dem Fall unterscheiden, dass für einen oder mehrere aufeinanderfolgende Messzyklen aufgrund ungünstiger Reflexionsverhältnisse das Objekt nicht korrekt erfasst wurde.
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Um nämlich ungünstige Umgebungsverhältnisse bei der Objekterfassung zu kompensieren, nützen Steuervorrichtungen von Kraftfahrzeugen zum Auswerten einer Objektbewegung zusätzlich ein Bewegungsmodell, das mögliche Bewegungsmuster des Objekts nachbildet und eine auf einer Bewegungshistorie des Objekts basierende Bewegungsprädiktion ermittelt, die für den Fall, dass im aktuellen Radarsignal das Objekt nicht korrekt erkannt wurde, die Objektbewegung auf der Grundlage vorangegangener Messzyklen beschreibt.
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Bleibt nun ein Objekt, wie zum Beispiel ein Fußgänger oder ein Radfahrer, abrupt am Straßenrand kurz vor dem Kraftfahrzeug stehen, so kann aufgrund der Bewegungsprädiktion dennoch durch das Bewegungsmodell eine Bewegung des Objekts vor das Kraftfahrzeug im Rahmen der Bewegungsprädiktion prädiziert werden und hierdurch die Notbremsfunktion in unerwünschter Weise ausgelöst werden, obwohl das Objekt am Straßenrand oder Fahrbahnrand stehen geblieben ist.
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Eine Relativbewegung eines Objekts zu einem Radarsensor kann eine Steuervorrichtung anhand des Dopplereffekts erkennen, welcher eine Frequenzverschiebung des Radarsignals aufgrund einer Relativgeschwindigkeit zwischen Objekt und Radarsensor verursacht. Die Nutzung des Dopplereffektes zur Geschwindigkeitsbestimmung ist zum Beispiel aus der
DE 10 2011 081 363 A1 für elektromagnetische Wellen und aus der
DE 10 2014 202 752 A1 für Ultraschall beschrieben.
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Gibt es an dem betrachteten Objekt zusätzlich bewegte Teile, wie zum Beispiel pendelnde Arme oder schreitende Beine eines Fußgängers oder eine Radbewegung eines querenden Fahrzeugs, so erzeugen diese eine zusätzliche Veränderung des Radarsignals. Diese wird als Mikro-Dopplereffekt bezeichnet und ist zum Beispiel in der
DE 10 2011 005 567 A1 beschrieben. Auch in der
DE 10 2013 018 751 A1 ist eine Beschreibung des Mikro-Dopplereffekts gegeben.
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Auf der Grundlage des Mikro-Dopplereffekts kann ein Objekt auch als Fußgänger klassifiziert werden, wie dies zum Beispiel in einem Fachbeitrag von Bartsch et al. (A. Bartsch, F. Fitzek, and R. H. Rasshofer, „Pedestrian recognition using automotive radar sensors”, Advances in Radio Science, Adv. Radio Sci., 10, 45–55, 2012, www.adv-radio-sci.net/10/45/2012/, doi:10.5194/ars-10-45-2012) beschrieben ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Beobachtung eines Objekts in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs zur Abschätzung von dessen Objektbewegung abrupte Verhaltensänderungen des Objekts korrekt zu berücksichtigen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Erfassen einer Objektbewegung eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren wird mittels einer Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs durchgeführt, die zum Beispiel hierzu als Steuergerät des Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein kann. Bei dem Verfahren wird mehrmals nacheinander für einen jeweiligen Messzyklus mittels zumindest eines Radarsensors und/oder zumindest eines Ultraschallsensors ein von dem Objekt reflektiertes Reflexionssignal erfasst. Das Reflexionssignal kann also ein reflektiertes Radarsignal und/oder ein reflektiertes Ultraschallsignal umfassen. Die Objektbewegung des Objekts wird durch die Steuervorrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Reflexionssignal ermittelt. Um hierbei eine Störung in der Objekterfassung zu kompensieren, z.B. ein Rauschen oder Störreflexionen, wird in zumindest einigen Messzyklen die Objektbewegung zusätzlich in der beschriebenen Weise in Abhängigkeit von einer Bewegungsprädiktion ermittelt, die mittels eines Bewegungsmodells des Objekts erzeugt wird. Die Bewegungsprädiktion beschreibt also für den aktuellen Messzyklus die Objektbewegung auf der Grundlage einer Bewegungshistorie, also einer in zumindest einem vorangegangenen Messzyklus ermittelten Objektbewegung. Beispielsweise kann zugrunde gelegt werden, dass das Objekt im aktuellen Messzyklus eine Bewegungsgeschwindigkeit aufweist, welche zum Beispiel dem vorangegangen Messzyklus oder einem Mittelwert oder einem Trend aus mehreren vorangegangenen Messzyklen entspricht.
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Um nun bei einer abrupten Verhaltensänderung des Objekts diese zu erkennen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einem Signal, das mittels des Reflexionssignals ermittelt oder hergeleitet wurde und das mit der Objektgeschwindigkeit des Objekts korreliert ist, eine Welligkeit ermittelt wird. Das Signal kann beispielsweise einen zeitlichen Verlauf einer Frequenzverschiebung eines Radarsignals und/oder Ultraschallsignals beschreiben, wie sie sich durch den Doppler-Effekt ergibt. Die besagte Welligkeit entsteht aufgrund des eingangs erwähnten Mikro-Dopplereffekts durch eine Relativbewegung, welche ein Teil des Objekts bezüglich eines Rests des Objekts ausführt. Beispielsweise kann ein hin und her schwingender Arm eines Fußgängers eine Welligkeit in einem Signal erzeugen, das die Laufgeschwindigkeit oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Fußgängers beschreibt. Die Welligkeit stellt Oberwellen im zeitlichen Verlauf des Signals dar. Alternativ dazu kann die Welligkeit spektrale Frequenzanteile darstellen, die größer als eine Grundfrequenz der Bewegungsänderung des Objekts sind.
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Um nun zu unterscheiden, ob in einem aktuellen Messzyklus ein z.B. durch Rauschen verursachter Messfehler vorliegt oder das Objekt tatsächlich sein Verhalten abrupt geändert hat, wird erfindungsgemäß überprüft, ob in dem Messzyklus die Welligkeit ein vorbestimmtes Änderungskriterium erfüllt. Falls in dem aktuellen Messzyklus die Welligkeit ein vorbestimmtes Änderungskriterium erfüllt, wird angenommen, dass das Objekt tatsächlich sein Bewegungsverhalten geändert hat. In diesem Fall wird die Objektbewegung unabhängig von der Bewegungsprädiktion ermittelt. In anderen Worten wird eine abrupte Verhaltensänderung des Objekts erkannt oder angenommen und entsprechend die aktuell ermittelte Objektbewegung unabhängig von der Bewegungsprädiktion ermittelt, also ohne Bewegungsprädiktion, da davon ausgegangen werden kann, dass die Bewegungsprädiktion aufgrund der abrupten Verhaltensänderung des Objekts nicht mehr zutrifft. Andernfalls kann mit Bewegungsprädiktion ermittelt werden.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass in einem Messzyklus nun zwischen einem Messfehler oder aktuellen Messschwierigkeiten einerseits und einer tatsächlichen abrupten Verhaltensänderung eines Objekts unterschieden werden kann und entsprechend die Schätzung oder Ermittlung der Objektbewegung entsprechend mit Bewegungsprädiktion (bei Messschwierigkeiten) oder ohne Bewegungsprädiktion (bei tatsächlichem abruptem Ändern des Bewegungsverhaltens des Objekts) durchgeführt wird.
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Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Bevorzugt wird als Welligkeit eine Modulation erfasst, insbesondere eine periodische Modulation, die sich in einem zeitlichen Verlauf einer Doppler-Frequenzverschiebung des Reflexionssignals ergibt. Durch die Doppler-Frequenzverschiebung ist die Objektgeschwindigkeit beschrieben, also die Bewegungsgeschwindigkeit bezüglich der Umgebung. Die Objektbewegung an sich, d.h. die Bewegung zum Beispiel des Schwerpunkts des Objekts, kann als ein zeitliches Signal berechnet sein, welches sich als zeitlicher Mittelwert der Doppler-Frequenzverschiebung ergibt. Beispielsweise kann ein Mittelwert gebildet sein, der mindestens eine Sekunde der Bewegung des Objekts berücksichtigt. Gibt es nun zusätzlich eine Relativbewegung mit einer Relativgeschwindigkeit zwischen einem Teil des Objekts und dem Rest des Objekts, so wird der Doppler-Frequenzverschiebung eine Modulation aufgeprägt (Mikro-Dopplereffekt), welche diese Relativbewegung, zum Beispiel ein Pendeln eines Arms oder eines Beins, beschreibt. Der besagte zeitliche Verlauf z.B. des Mittelwerts wird dann in seiner Amplitude moduliert, wenn man die Relativbewegung des Teil des Objekts mit berücksichtigt.
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Um nun zu erkennen, dass das Objekt sein Bewegungsverhalten abrupt geändert hat, sieht das Änderungskriterium bevorzugt vor, dass sich die Welligkeit des mit der Objektgeschwindigkeit korrelierten Signals um einen vorbestimmten Mindestwert verringert oder vergrößert. Dieses Änderungskriterium berücksichtigt, dass sich mit einer Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts auch die Relativbewegung des Teils des Objekts entsprechend verändert. Ein Fußgänger, der stehen bleibt, hört in der Regel auch auf, mit den Armen zu pendeln. Auch seine Beine stehen dann still. Ein Radfahrer oder ein Fahrzeug, das beschleunigt oder abbremst, weist entsprechend auch schneller oder langsamer drehende Räder auf, die ebenfalls jeweils einen Teil des Objekts (Arm, Rad) darstellen, der sich relativ zum Rest des Objekts (Radfahrer oder Fahrzeug) bewegt.
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Um andersherum bei einer kontinuierlichen, d.h. nicht-abrupt veränderten Objektbewegung, eine zuverlässige Bewegungsprädiktion zu erhalten, mit der Messschwierigkeiten oder Messfehler kompensiert werden, sieht das Bewegungsmodell für die Bewegungsprädiktion bevorzugt vor, dass eine vorbestimmte Höchständerungsrate der Objektbewegung in Bezug auf den jeweils vorangegangenen Messzyklus zugrunde gelegt wird. Mit anderen Worten beschleunigt das Objekt (Änderung der Objektbewegung pro Zeit) gemäß dem Bewegungsmodell mit einem vorbestimmten Höchstwert. Dies hat sich als besonders vorteilhafte Stabilisierungsmaßnahme für die Bewegungsprädiktion erwiesen. Allerdings muss hier eine abrupte Bewegungsänderung, wie zum Beispiel das abrupte Stehenbleiben eines Fußgängers, von dem Bewegungsmodell ausgeschlossen bleiben. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein Problem, da in diesem Fall die Bewegungsprädiktion unberücksichtigt bleibt.
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Für die Bewegungsprädiktion kann bei dem Bewegungsmodell zum Beispiel ein Kalman-Filter verwendet werden. Eine besondere Form des Kalman-Filters ist das Informations-Filter. Mit solchen Filtern lässt sich die Objektbewegung aus vorangegangenen Messzyklen aufwandsarm für eine Bewegungsprädiktion im aktuellen Messzyklus berücksichtigen. Zugleich kann ein Kalman-Filter das aktuelle Reflexionssignal berücksichtigen.
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In der beschriebenen Weise wird bei erfülltem Änderungskriterium die Bewegungsprädiktion ignoriert oder nicht berücksichtigt. Um das Bewegungsmodell für zukünftige Messzyklen wieder an die geänderte Objektbewegung anzupassen, ist bevorzugt vorgesehen, dass für den Fall, dass das Änderungskriterium erfüllt ist, das Bewegungsmodell neu initialisiert wird und hierdurch der Einfluss der bisherigen Bewegungshistorie des Objekts gelöscht wird. Mit anderen Worten wird das Bewegungsmodell in seinen Parametern an das erkannte neue Bewegungsverhalten des Objekts (zum Beispiel abrupt stehen geblieben) angepasst. Bei einem Kalman-Filter kann hierzu der Zustandsvektor angepasst werden. Somit liefert das Bewegungsmodell für den nächsten Messzyklus wieder eine korrekte Bewegungsprädiktion, falls das Objekt sich nicht erneut in seinem Bewegungsverhalten abrupt verändert.
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Die Objektbewegung an sich kann ebenfalls mittels des Reflexionssignals auf Grundlage des Dopplereffekts ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Objektbewegung anhand einer über mehrere Messzyklen hinweg ermittelten Positionsfolge ermittelt werden.
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Es kann also durch Ortung ermittelt werden, wo sich das Objekt zu welchen Zeitpunkten in den vorangegangenen Messzyklen befunden hat und hieraus dann zum Beispiel ein Bewegungsvektor oder Geschwindigkeitsvektor berechnet werden. Mittels des Dopplereffekts lässt sich für den aktuellen Messzyklus direkt eine Bewegungsgeschwindigkeit ermitteln.
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Unter dem Begriff Objektbewegung ist in diesem Zusammenhang insbesondere eine Querbewegung des Objekts bezüglich des Kraftfahrzeugs zu verstehen. Mit anderen Worten bildet ein Bewegungsvektor des Objekts einen Winkel zu einer Sichtlinie oder einer geraden Verbindungslinie vom Objekt zum Kraftfahrzeug einen Winkel, der größer als 70° und kleiner als 110° ist. Ein solches Objekt wird auch als querendes Objekt bezeichnet.
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Der Begriff „Objektbewegung“ beschreibt hierbei im Zusammenhang mit der Erfindung eine sich seit dem letzten Messzyklus ergebende Veränderung des Aufenthaltsorts des Objekts (das heißt eine Positionsänderung) und/oder eine Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist insbesondere vorgesehen, dass als Objekt jeweils ein Fußgänger oder ein Radfahrer oder ein fremdes Kraftfahrzeug erfasst oder beobachtet oder verfolgt wird.
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In Abhängigkeit von der ermittelten Objektbewegung kann zum Beispiel ein Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs gesteuert werden, zum Beispiel ein Notbremsassistent und/oder ein Ausweichassistent für Ausweichmanöver.
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Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung weist einen Signaleingang zum Koppeln zumindest eines Radarsensors und/oder zumindest eines Ultraschallsensors auf. Des Weiteren weist die Steuervorrichtung eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung einen Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
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Zu der Erfindung gehört schließlich auch das Kraftfahrzeug mit dem zumindest einen Radarsensor und/oder dem zumindest einen Ultraschallsensor. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung auf. Die Steuervorrichtung kann mit ihrem Signaleingang mit dem zumindest einen Radarsensor und/oder dem zumindest einen Ultraschallsensors gekoppelt sein.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug handelt es sich bevorzugt um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
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2 eine Skizze zur Veranschaulichung einer Erfassung eines Objekts und der Entstehung des Mikro-Dopplereffekts; und
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3 ein Flussschaudiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich zum Beispiel um einen Kraftwagen, insbesondere einem Personenkraftwagen, handeln kann. Der Kraftwagen 10 kann ein Fahrerassistenzsystem 11 aufweisen, mit der zum Beispiel eine Notbremsung des Kraftfahrzeugs 10 und/oder eine Ausweichmanöver durchgeführt werden kann. Das Fahrerassistenzsystem 11 kann durch eine Steuervorrichtung 12 gesteuert oder ausgelöst werden. Die Steuervorrichtung 12 kann zum Beispiel ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs 10 sein. Durch die Steuervorrichtung 12 kann eine Umgebung 13 des Kraftfahrzeugs 10 dahingehend überwacht werden, ob sich ein Objekt 14 auf Kollisionskurs mit dem Kraftfahrzeug 10 befindet. Wird eine bevorstehende Kollision erkannt, so kann durch die Steuervorrichtung 12 das Fahrerassistenzsystem 11 dahingehend angesteuert werden, dass das Fahrerassistenzsystem 11 ohne ein Zutun des Fahrers eine Notbremsung des Kraftfahrzeugs 10 durchführt und/oder ein Ausweichmanöver zum Verhindern der Kollision fährt. Die Steuervorrichtung 12 kann das Fahrerassistenzsystem 11 auch nur über erkannte Objekte 14 informieren.
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Hierfür kann die Steuervorrichtung 12 mit zumindest einem Radarsensor 15 und/oder zumindest einem Ultraschallsensor gekoppelt sein. 1 zeigt lediglich einen einzelnen Radarsensor 15 zur Veranschaulichung des im Folgenden beschriebenen Verfahrens.
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In bekannter Weise kann durch den Radarsensor 15 ein Radarsignal 16 in die Umgebung 13 ausgestrahlt werden, welches dann durch das Objekt 14 reflektiert werden kann, sodass ein Reflexionssignal 17 zurück zum Radarsensor 15 gelangt. Der Radarsensor 15 kann das Reflexionssignal 17 in bekannter Weise in ein elektrisches Sensorsignal 18 wandeln, welches über einen Signaleingang 19 von der Steuervorrichtung 12 empfangen werden kann. Die Steuervorrichtung 12 kann eine Prozessoreinrichtung 20 aufweisen, mittels welcher die Steuervorrichtung 12 ein Verfahren durchführen kann, durch welches in Abhängigkeit von dem Reflexionssignal 17 ein Steuersignal 21 für das Fahrerassistenzsystem oder die Fahrerassistenzeinrichtung 11 erzeugt werden kann.
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Auf Grundlage des Reflexionssignals 17 kann die Steuervorrichtung 12 eine Objektbewegung 22 des Objekts 14 ermitteln. Das Objekt 14 kann zum Beispiel ein Fußgänger oder ein Radfahrer oder ein anderes Kraftfahrzeug sein. Die Objektbewegung 22 kann hierbei wiederholt in mehreren Messzyklen ermittelt werden, also z.B. periodisch nach einem jeweiligen vorbestimmten Zeitintervall.
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Falls es in einem Messzyklus zu einer ungenauen oder verrauschten Messung kommt, weil zum Beispiel ein Störsignal dem Reflexionssignal 17 überlagert ist, kann dennoch die Objektbewegung 22 auf der Grundlage vorangegangener Messzyklen prädiziert werden. Hierzu erzeugt ein Bewegungsmodell 23 eine Bewegungsprädiktion 24, welche die zuvor erkannte Objektbewegung 22 extrapolieren kann. Durch die Steuervorrichtung 12 kann dann die Objektbewegung 22 für den aktuellen Messzyklus anhand des aktuellen Reflexionssignals 17, d.h. auf der Grundlage des Sensorsignals 18, sowie durch die Bewegungsprädiktion 24 ermittelt werden. Zum Kombinieren des Sensorsignals 18 und der Bewegungsprädiktion 24 kann das Bewegungsmodell 23 zum Beispiel einen Kalman-Filter 25 umfassen.
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Beim Erfassen des Reflexionssignals 17 kann es aber nicht nur aufgrund eines Störsignal zu einer Messung kommen, die der Bewegungsprädiktion 24 widerspricht. Falls das Objekt 14 sein Bewegungsverhalten abrupt ändert, kommt es ebenfalls zu einer signifikanten Diskrepanz zwischen dem Sensorsignal 18 und der Bewegungsprädiktion 24.
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2 veranschaulicht, wie durch die Steuervorrichtung 12 zwischen einer gestörten oder verrauschten Messung des Reflexionssignals 17 einerseits und einer tatsächlich vorhandenen abrupten Bewegungsänderung des Objekts 14 unterschieden werden kann. 2 veranschaulicht hierzu noch einmal den Radarsensor 15 und über der Zeit t eine Bewegungsabfolge 26 des Objekts 14, das in 2 als schreitender Fußgänger dargestellt ist. Gezeigt ist, wie durch die Objektbewegung 22 der Körper 27 des Objekts 14 sich insgesamt über der Zeit t gemäß der Objektbewegung 22 vorwärts bewegt. An dem Körper 27 bewegen sich relativ dazu Körperteile 28, nämlich in dem dargestellten Beispiel Arme 29 und Beine 30.
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In 2 ist des Weiteren anhand eines Objektmodells 14‘ veranschaulicht, welche Auswirkung die Relativbewegung der Körperteile 28 bezüglich des Körpers 27 auf das Reflexionssignal 17 hat. Bewegt sich das Objekt 14, wie im Zusammenhang mit dem Objektmodell 14‘ dargestellt, mit einer Bewegungsgeschwindigkeit V auf den Radarsensor 15 zu, so ergibt sich im Reflexionssignal 17 über der Zeit t eine Frequenzverschiebung Δf (Delta f) die einen Mittelwert 31 aufweist, der durch die Bewegungsgeschwindigkeit V bestimmt ist. Es handelt sich hierbei also um eine Grundfrequenz oder Grundwert der Frequenzverschiebung Δf. Durch die pendelnden Körperteile 28 ergibt sich eine Welligkeit 32 der gemessenen Frequenzverschiebung Δf, die als Modulation um den Mittelwert 31, das heißt als Modulation des Signals der Frequenzverschiebung Δf mit der Grundfrequenz oder dem Grundwert aufmoduliert oder aufgeprägt ist. In dem Objektmodell 14‘ ist das Pendeln als Relativbewegung 33 der Körperteile 28 veranschaulicht. Die Modulation 32 der Frequenzverschiebung Δf in Bezug auf die Grundbewegung gemäß der Körperbwegung des Körpers 27 mit der Geschwindigkeit V wird auch als Mikro-Dopplereffekt μD bezeichnet.
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Bleibt das Objekt 14 nun abrupt stehen, so wird auch die Relativbewegung 33 unterbrochen. Die Relativbewegung 33 ergibt sich bei einem Fahrrad zum Beispiel als Rotation der Räder. Auch bei einem Kraftfahrzeug ergibt sich die Relativbewegung 33 als Rotation der Räder. Bei einem stillstehenden Fußgänger pendeln auch dessen Arme 29 und Beine 30 nicht.
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3 veranschaulicht, wie durch die Steuervorrichtung 12 die Modulation 32 genutzt werden kann, um in einem Messzyklus zwischen einer verrauschten Messung und einer abrupten, d.h. durch das Bewegungsmodell 23 nicht nachgebildeten oder modellierten Änderung der Objektbewegung 22 zu unterscheiden.
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Auf Grundlage des Sensorsignals 18, d.h. effektiv auf Grundlage des Reflexionssignals 17, erzeugt das Bewegungsmodell 23 die beschriebene Bewegungsprädiktion. Des Weiteren wird die Welligkeit 32 (und optional weitere Parameter des Sensorsignals 18) durch eine Objektklassifikation 34 dazu genutzt, die dem in der Umgebung 13 erkannten Objekt 14 eine Objektklasse 35 zuzuordnen, die zum Beispiel angeben kann, dass es sich bei dem Objekt 14 um einen Fußgänger oder ein Fahrrad oder ein Kraftfahrzeug handelt.
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Die Welligkeit 32 wird des Weiteren in einer Bewegungsüberwachung 36 dazu genutzt, die abrupte, durch das Bewegungsmodell 23 nicht berücksichtigte Änderung der Objektbewegung 22 zu erkennen. Hierzu kann ein Änderungskriterium 37 vorgesehen sein, das zum Beispiel einen vorgegebenen Mindestwert für eine Veränderung der Welligkeit 32 beschreibt. Ist das Änderungskriterium 37 erfüllt, ändert sich also die Welligkeit 32 in einem aktuellen Messzyklus in Bezug auf den vorangegangenen Messzyklus um mehr als den Mindestwert, so können durch die Bewegungsüberwachung 36 Korrekturdaten 38 für das Bewegungsmodell 23 erzeugt werden, durch welche eine Anpassung der Bewegungsinformation in dem Bewegungsmodell 23 vorgenommen wird. Hierdurch wird eine Bewegungshistorie des Objekts 14, d.h. die in den vorangegangenen Messzyklen ermittelte Objektbewegung 22, gelöscht. Beispielsweise kann in dem Kalman-Filter 25 auf Grundlage der Korrekturdaten 38 ein darin für das Objekt 14 geschätzter Zustandsvektor neu initialisiert werden. Die Änderung der Welligkeit 32 kann z.B. als Änderung des Spitze-zu-Spitze-Werts definiert sein.
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Für jedes derart ermittelte Objekt 14 kann eine Objektliste 38 durch das Bewegungsmodell 23 erzeugt werden, sodass die Liste 38 Objektinformationen 39 bezüglich der jeweils ermittelten Objektbewegung 22 enthält. Diese kann dann zum Beispiel an das Fahrerassistenzsystem 11 als Teil des Steuersignals 21 übergeben werden. Des Weiteren kann zum weiteren Beobachten der Objektbewegung 22 auch die Bewegungsüberwachung 36 die Objektliste 38 empfangen, um eine aktualisierte Vergleichsbasis für die Überprüfung des Änderungskriteriums 37 im nächsten Messzyklus zu haben.
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So kann bei der Steuervorrichtung 12 also das Bewegungsmodell 23 weiterhin ein träges Objekt 14 modellieren, d.h. zum Kompensieren von Messfehlern die Bewegungshistorie des Objekts 14 berücksichtigen. Die Bewegungshistorie umfasst hierbei die in den vorangegangenen Messzyklen ermittelte jeweilige Objektbewegung 22.
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Das Bewegungsmodell 23 lässt dabei bevorzugt eine Veränderung oder Dynamik nur bis zu einem vorbestimmten Höchstwert der Beschleunigung zu. Um dennoch bei einer abrupten Objektbewegung, die sich hierdurch nicht modellieren lässt, eine schnelle Anpassung des Bewegungsmodells 23 zu erhalten, wird die Veränderung des Mikro-Dopplereffekts μD bei einer Geschwindigkeitsänderung eines Objekts 14, insbesondere eines querenden Fußgängers, Radfahrers oder Fahrzeugs, berücksichtigt. Bisher wird der Mikro-Dopplereffekt lediglich dazu verwendet, querende Objekte zu klassifizieren, wie dies im Zusammenhang mit der Objektklassifikation 34 und dem Stand der Technik beschrieben wurde. Er wird allerdings nicht dazu genutzt, die Bewegung oder die Bewegungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Somit ist bei der Steuervorrichtung 12 die Nutzung der Veränderung des Mikro-Dopplereffekts μD, also der Veränderung der Welligkeit 32, zu Bestimmung der Objektbewegung 22 des beobachteten Objekts 14 neu. Hiermit kann auf der Grundlage des Mikro-Dopplereffekts das Beobachtungsmodell oder Bewegungsmodell 23 ergänzt oder korrigiert oder angepasst werden.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine geschätzte Geschwindigkeit eines querbewegten Objekts durch die Nutzung der Veränderung des Mikro-Dopplereffekts bei einer abrupten Geschwindigkeitsänderung angepasst werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- Fahrerassistenzsystem
- 12
- Steuervorrichtung
- 13
- Umgebung
- 14
- Objekt
- 14‘
- Objektmodell
- 15
- Radarsensor
- 16
- Radarsignal
- 17
- Reflexionssignal
- 18
- Sensorsignal
- 19
- Signaleingang
- 20
- Prozessoreinrichtung
- 21
- Steuersignal
- 22
- Objektbewegung
- 23
- Bewegungsmodell
- 24
- Bewegungsprädiktion
- 25
- Kalman-Filter
- 26
- Bewegungsabfolge
- 27
- Körper
- 28
- Körperteile
- 29
- Arme
- 30
- Beine
- 31
- Grundwert
- 32
- Welligkeit
- 33
- Relativbewegung
- 34
- Objektklassifikation
- 35
- Objektklasse
- 36
- Bewegungsüberwachung
- 37
- Änderungskriterium
- 38
- Korrekturdaten
- 39
- Objektliste
- 40
- Objektinformationen
- Δf
- Frequenzverschiebung
- t
- Zeit
- V
- Objektgeschwindigkeit
