DE102017006780A1 - Method for radar-based determination of a height of an object - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur radarbasierten Bestimmung einer Höhe (ht) eines Objekts (O) in einer Fahrzeugumgebung, wobei die Fahrzeugumgebung mittels zumindest eines an einem Fahrzeug (1) angeordneten Radarsensors (2) erfasst wird. Erfindungsgemäß wird bei der Ermittlung der Höhe (ht) des Objekts (O) eine Mehrwegausbreitung von Radarstrahlen des Radarsensors (2) berücksichtigt, wobei eine hochauflösende Spektralanalyse durchgeführt wird und wobei ein hochauflösendes Verfahren zur Bestimmung eines Wegunterschieds (Δr) bei Mehrwegausbreitung anhand eines Leistungsdichtespektrums verwendet wird.The invention relates to a method for radar-based determination of a height (ht) of an object (O) in a vehicle environment, wherein the vehicle surroundings are detected by means of at least one radar sensor (2) arranged on a vehicle (1). According to the invention, multipath propagation of radar beams of the radar sensor (2) is considered in the determination of the height (ht) of the object (O), wherein a high-resolution spectral analysis is performed and a high-resolution method for determining a path difference (Δr) in multipath propagation using a power density spectrum is used becomes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur radarbasierten Bestimmung einer Höhe eines Objekts nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a method for radar-based determination of a height of an object according to the features of the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 10 2015 009 382 A1 beschrieben, ein Verfahren zur radarbasierten Bestimmung einer Höhe eines Objekts in einer Fahrzeugumgebung bekannt, wobei die Fahrzeugumgebung mittels zumindest eines an einem Fahrzeug angeordneten Radarsensors erfasst wird. Die Höhe des Objekts wird mittels einer Auswertung einer Verschiebung einer Dopplerfrequenz zwischen einem vom Radarsensor ausgesendeten und einem vom Objekt reflektierten Radarsignal ermittelt. Die Höhe wird in der Auswertung aus einem unter Berücksichtigung einer Annäherungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs an das Objekt ermittelten zeitlichen Dopplerfrequenzverlauf anhand eines Vergleichs mit hinterlegten Muster-Dopplerfrequenzverläufen oder aus einem Verhältnis einer Radialgeschwindigkeitskomponente der Annäherungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs an das Objekt und einer Längsgeschwindigkeitskomponente der Annäherungsgeschwindigkeit unter Berücksichtigung eines Abstands des Fahrzeugs zum Objekt ermittelt.From the prior art, as in the DE 10 2015 009 382 A1 describes a method for radar-based determination of a height of an object in a vehicle environment, wherein the vehicle surroundings are detected by means of at least one radar sensor arranged on a vehicle. The height of the object is determined by means of an evaluation of a shift in a Doppler frequency between a radar sensor emitted by the radar sensor and a radar signal reflected by the object. The altitude is evaluated from a temporal Doppler frequency response determined in consideration of a vehicle approach speed to the object based on a comparison with stored pattern Doppler frequency characteristics or a ratio of a radial velocity component of the approach speed of the vehicle to the object and a longitudinal velocity component of the approach speed taking into account a distance of the vehicle to the object determined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur radarbasierten Bestimmung einer Höhe eines Objekts anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved method for radar-based determination of a height of an object.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur radarbasierten Bestimmung einer Höhe eines Objekts mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a method for radar-based determination of a height of an object having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In einem Verfahren zur radarbasierten Bestimmung einer Höhe eines Objekts in einer Fahrzeugumgebung wird die Fahrzeugumgebung mittels zumindest eines an einem Fahrzeug angeordneten Radarsensors erfasst. Erfindungsgemäß wird die Höhe des Objekts mittels einer Auswertung eines Wegunterschieds von Radarstrahlen ermittelt, d. h. mittels eines Wegunterschieds, den Radarstrahlen oder Radarwellen in einem Mehrwegausbreitungsszenario zurücklegen. Es wird somit bei der Ermittlung der Höhe des Objekts eine Mehrwegausbreitung der Radarstrahlen des Radarsensors berücksichtigt, wobei eine hochauflösende Spektralanalyse durchgeführt wird und wobei ein hochauflösendes Verfahren zur Bestimmung eines Wegunterschieds bei Mehrwegausbreitung anhand eines Leistungsdichtespektrums verwendet wird.In a method for radar-based determination of a height of an object in a vehicle environment, the vehicle surroundings are detected by means of at least one radar sensor arranged on a vehicle. According to the invention the height of the object is determined by means of an evaluation of a path difference of radar beams, d. H. by means of a path difference, the radar beams or radar waves in a multipath propagation scenario. Thus, when determining the height of the object, multipath propagation of the radar beams of the radar sensor is taken into account, performing a high-resolution spectral analysis and using a high-resolution method for determining a path difference in multipath propagation based on a power density spectrum.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Bestimmung der Höhe des Objekts in besonders zuverlässiger und einfacher Weise mittels des zumindest einen Radarsensors. Hierdurch wird eine Erhöhung einer Zuverlässigkeit von Fahrerassistenzsystemen zur autonomen oder teilautonomen Längs- und/oder Quersteuerung eines Fahrzeugs erreicht, da von einer Fahrbahn erhabene und nicht erhabene Objekte zuverlässig voneinander unterschieden werden können. Somit werden fehlerhafte Steuerungen des Fahrzeugs, beispielsweise zur Vermeidung von Kollisionen mit nicht erhabenen Objekten oder Objekten mit geringer Höhe, wie beispielsweise Bordsteinen, vermieden. Weiterhin wird eine Robustheit von radarbasierten Fahrerassistenzsystemen, insbesondere eine Erhöhung einer Robustheit einer Lokalisierung des Fahrzeugs anhand der Radardaten, erhöht, da das Verfahren nicht mehr nur zweidimensionale Ergebnisse, sondern dreidimensionale Ergebnisse, insbesondere Punktwolken, liefert.The method according to the invention makes it possible to determine the height of the object in a particularly reliable and simple manner by means of the at least one radar sensor. As a result, an increase in reliability of driver assistance systems for autonomous or semi-autonomous longitudinal and / or lateral control of a vehicle is achieved, since elevated and non-elevated objects can be reliably distinguished from one another from one lane. Thus, erroneous controls of the vehicle, for example, to avoid collisions with non-raised objects or objects with low height, such as curbs avoided. Furthermore, a robustness of radar-based driver assistance systems, in particular an increase in the robustness of a localization of the vehicle based on the radar data, is increased since the method no longer provides only two-dimensional results, but three-dimensional results, in particular point clouds.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer ersten Fahrzeugumgebung, 1 schematically a perspective view of a section of a first vehicle environment,

2 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer zweiten Fahrzeugumgebung, 2 schematically a perspective view of a section of a second vehicle environment,

3 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer dritten Fahrzeugumgebung, 3 schematically a perspective view of a section of a third vehicle environment,

4 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer vierten Fahrzeugumgebung, 4 1 is a schematic perspective view of a detail of a fourth vehicle environment;

5 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer fünften Fahrzeugumgebung, 5 2 is a schematic perspective view of a section of a fifth vehicle environment;

6 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer sechsten Fahrzeugumgebung, 6 schematically a perspective view of a detail of a sixth vehicle environment,

7 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer siebten Fahrzeugumgebung, 7 schematically a perspective view of a section of a seventh vehicle environment,

8 schematisch eine Seitenansicht eines Fahrzeugs und einen Erfassungsbereich eines an dem Fahrzeug angeordneten Radarsensors, 8th schematically a side view of a vehicle and a detection range of a vehicle disposed on the radar sensor,

9 schematisch zur Bestimmung einer Höhe eines Objekts verwendbare geometrische Verhältnisse, 9 schematically usable for determining a height of an object geometric relationships,

10 schematisch eine Darstellung einer hochauflösenden Spektralanalyse, 10 schematically a representation of a high-resolution spectral analysis,

11 schematisch eine weitere Darstellung einer hochauflösenden Spektralanalyse, 11 a schematic representation of a high-resolution spectral analysis,

12 schematisch ein Leistungsdichtespektrum mittels schneller Fourier-Transformation, 12 schematically a power density spectrum by means of fast Fourier transformation,

13 schematisch ein hochauflösendes Leistungsdichtespektrum, und 13 schematically a high-resolution power density spectrum, and

14 schematisch einen Ablauf eines Verfahrens zur radarbasierten Bestimmung einer Höhe eines Objekts. 14 schematically a flow of a method for radar-based determination of a height of an object.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In den 1 bis 7 sind unterschiedliche Fahrzeugumgebungen mit unterschiedlichen Objekten O dargestellt, wobei das Objekt O in 1 ein überfahrbarer Temposchweller ist, die Objekte O in 2 nicht überfahrbare Abgrenzungen sind, das Objekt O in 3 ein Bordstein ist, das Objekt O in 4 eine Absperrvorrichtung für einen Parkplatz ist, die Objekte O in 5 unterfahrbare Stützträger und Rohrleitungen in einem Parkhaus sind, das Objekt O in 6 eine unterfahrbare Brücke ist und das Objekt O in 7 eine Abdeckung für eine Regenrinne ist.In the 1 to 7 different vehicle environments are shown with different objects O, the object O in 1 is a crossable speed bump, the objects O in 2 are not traversable boundaries, the object O in 3 a curb is, the object O in 4 a parking lock is the objects O in 5 Underrun support beams and piping in a parking garage are the object O in 6 an accessible bridge is and the object O in 7 a cover for a gutter is.

8 zeigt eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 1 und einen Erfassungsbereich E eines an dem Fahrzeug 1 angeordneten Radarsensors 2. 8th shows a side view of a vehicle 1 and a detection area E of one on the vehicle 1 arranged radar sensor 2 ,

Das Fahrzeug 1 umfasst in einem möglichen Ausführungsbeispiel in nicht näher dargestellter Weise ein Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung eines Fahrers des Fahrzeugs 1 beim Einparken desselben. Ein solches Fahrerassistenzsystem ist beispielsweise als selbstlernendes System zum hoch-automatisierten Anfahren und Abfahren von häufig genutzten, nicht vermessbaren Parkplätzen, wie beispielsweise einer eigenen Garage, ausgebildet.The vehicle 1 includes in a possible embodiment in a manner not shown a driver assistance system to assist a driver of the vehicle 1 when parking the same. Such a driver assistance system is designed, for example, as a self-learning system for the highly automated start-up and shutdown of frequently used, non-measurable parking spaces, such as a private garage.

Für eine solche Unterstützung des Fahrers ist es erforderlich, dass in der Fahrzeugumgebung vorhandene Objekte O erkannt werden und in Abhängigkeit ihrer Höhe ht als Hindernis oder nicht als Hindernis bewertet werden.For such assistance of the driver, it is necessary that objects O existing in the vehicle environment be recognized and evaluated as an obstacle or not as an obstacle depending on their height h t .

Vom Fahrzeug 1 über- oder unterfahrbare Objekte O, wie zum Beispiel ein Bordstein, ein Deckenelement, ein Gullydeckel oder Kanaldeckel, können ohne Schaden für das Fahrzeug 1, insbesondere für dessen Reifen, überfahren werden, sind aber ohne zusätzliche Information über die Höhe ht des Objekts O sehr schwierig zu identifizieren. Die Objekte O werden mittels des zumindest einen am Fahrzeug 1 angeordneten Radarsensors 2 erfasst und beispielsweise in Belegungsgittern, auch als Occupancy-Grids bezeichnet, dargestellt. Ohne zusätzliche Information über die Höhe ht des jeweiligen Objekts O ist dieses nur schwierig zu identifizieren und wird deshalb im Occupancy-Grid als Hindernis markiert. Während eines Betriebs des Fahrerassistenzsystems kann es aufgrund dieser als Hindernis gekennzeichneten, jedoch über- oder unterfahrbaren Objekte O zu falsch-positiven Bremsungen oder einer falschen Querführung des Fahrzeugs 1 kommen, um Kollisionen mit den Objekten O zu vermeiden oder den Objekten O auszuweichen.From the vehicle 1 Over or under-run objects O, such as a curb, a ceiling element, a manhole cover or manhole cover, can without damage to the vehicle 1 , especially for its tires, are run over but are very difficult to identify without additional information about the height ht of the object O. The objects O are by means of the at least one on the vehicle 1 arranged radar sensor 2 recorded and for example in occupancy grids, also referred to as occupancy grids represented. Without additional information about the height ht of the respective object O, this is difficult to identify and is therefore marked as an obstacle in the occupancy grid. During operation of the driver assistance system, it may be due to these objects marked as obstacle, but over or unterfahrbaren objects O to false positive braking or a wrong lateral guidance of the vehicle 1 come to avoid collisions with the objects O or avoid the objects O.

Eine Höhenbewertung oder Bestimmung der Höhe ht solcher Objekte O nur anhand einer vom Radarsensor 2 gelieferten Amplitude ist nicht ausreichend und kann häufig zu falschen Entscheidungen führen. Auch problematisch ist eine Höhenbewertung von potenziellen Hindernissen mittels Kamerasensoren, da Objekte O verschiedene Merkmale, beispielsweise hinsichtlich ihrer Form und Farbe, aufweisen können. A height evaluation or determination of the height h t of such objects only by means of a O by the radar sensor 2 supplied amplitude is not sufficient and can often lead to wrong decisions. Also problematic is a height assessment of potential obstacles by means of camera sensors, since objects O can have different characteristics, for example with regard to their shape and color.

Um während des autonomen oder teilautonomen Betriebs des Fahrzeugs 1 ein jeweiliges als Hindernis ausgebildetes stehendes Objekt O auf einem Fahrweg zu erkennen und als überfahrbar, unterfahrbar oder nicht befahrbar zu klassifizieren, wird anhand mittels des Radarsensors 2 erfasster Daten eine radarbasierte Bestimmung der Höhe ht des jeweiligen Objekts O in der Fahrzeugumgebung mittels einer Auswertung eines Wegunterschieds Δr in einem Mehrwegausbreitungsszenario von Radarstrahlen durchgeführt, wie in 8 gezeigt. Es wird eine hochauflösende Spektralanalyse durchgeführt und ein hochauflösendes Verfahren zur Bestimmung des Wegunterschieds Δr bei Mehrwegausbreitung anhand eines Leistungsdichtespektrums (PSD) verwendet.To during the autonomous or semi-autonomous operation of the vehicle 1 recognizing a respective stationary object O designed as an obstacle on a travel path and classifying it as passable, accessible or not passable, is determined by means of the radar sensor 2 detected data performs a radar-based determination of the height h t of the respective object O in the vehicle environment by means of an evaluation of a path difference Δr in a multipath propagation scenario of radar beams, as in 8th shown. A high-resolution spectral analysis is performed and a high-resolution method for determining the path difference Δr for multipath propagation using a power density spectrum (PSD) is used.

Zur Bestimmung der Höhe ht des Objekts O wird der Wegunterschied Δr, d. h. eine Differenz, zwischen einem direkten Pfad AB zwischen dem Radarsensor 2 und dem Objekt O und einem indirekten Pfad ACB zwischen dem Radarsensor 2 und dem Objekt O in Kombination mit einer Einbauhöhe hs des Radarsensors 2 und einem horizontalen Objektabstand D des Radarsensors 2 zum Objekt O verwendet, wie in 9 gezeigt.H for determining the height t of the object O is the path difference .DELTA.R, ie, a difference between a direct path AB between the radar sensor 2 and the object O and an indirect path ACB between the radar sensor 2 and the object O in combination with a mounting height h s of the radar sensor 2 and a horizontal object distance D of the radar sensor 2 used to object O, as in 9 shown.

Das in 8 dargestellte Objekt O ist von einer Fahrbahnoberfläche erhaben und weist die Höhe ht in Richtung einer y-Achse y eines Koordinatensystems auf und ist in Richtung einer x-Achse x des Koordinatensystems vom Fahrzeug 1 und somit von dessen Radarsensor 2 beabstandet. Es reflektiert die Radarsignale des Radarsensors 2 und erzeugt Dopplerfrequenzen im empfangenen Radarsignal. Die vom Radarsensor 2 abgestrahlten Radarstrahlen bewegen sich entlang zweier separater Pfade AB, ACB, d. h. entlang des direkten Pfades AB und entlang des indirekten Pfades ACB, bevor sie ein Punktziel B am Objekt O erreichen. Die vom Objekt O, genauer gesagt von dessen Punktziel B, reflektierte Energie der Radarstrahlen bewegt sich auf dem selben jeweiligen Pfad AB, ACB zum Radarsensor 2 zurück.This in 8th shown object O is raised from a road surface and has the height h t in the direction of a y-axis y of a coordinate system and is in the direction of an x-axis x of the coordinate system from the vehicle 1 and thus of its radar sensor 2 spaced. It reflects the radar signals of the radar sensor 2 and generates Doppler frequencies in the received radar signal. The radar sensor 2 radiated radar beams travel along two separate paths AB, ACB, ie along the direct path AB and along the indirect path ACB, before reaching a point target B at the object O. The energy of the radar beams reflected from the object O, more precisely from its point target B, moves on the same respective path AB, ACB to the radar sensor 2 back.

Geometrische Verhältnisse zwischen dem Radarsensor 2 und dem Objekt O sind in 9 gezeigt. Dargestellt ist die bekannte Einbauhöhe hs des Radarsensors 2, die Höhe ht des Objekts O, hier dargestellt als Höhe ht des Punktziels B am Objekt O, welche an der x-Achse x gespiegelt ist zum gespiegelten Punktziel B', ein mittels des Radarsensors 2 ermittelbarer radialer Objektabstand R des Radarsensors 2 zum Objekt O entlang des direkten Pfades AB, der horizontaler Objektabstand D des Radarsensors 2 zum Objekt O und ein Winkel β des indirekten Pfades ACB zur x-Achse x, beispielsweise zu einer Fahrbahn.Geometric relationships between the radar sensor 2 and the object O are in 9 shown. Shown is the known installation height h s of the radar sensor 2 , The height h t of the object O, shown here as a height h of the target point t B to the object O, which is mirrored on the x-x axis for the mirrored target point B ', a radar sensor by means of the 2 detectable radial object distance R of the radar sensor 2 to the object O along the direct path AB, the horizontal object distance D of the radar sensor 2 to the object O and an angle β of the indirect path ACB to the x-axis x, for example to a roadway.

Daraus ergibt sich folgende Formel:

Figure DE102017006780A1_0002
This results in the following formula:
Figure DE102017006780A1_0002

Daraus folgt:

Figure DE102017006780A1_0003
It follows:
Figure DE102017006780A1_0003

Zur Bestimmung des Wegunterschied Δr zwischen dem direkten Pfad AB zwischen dem Radarsensor 2 und dem Objekt O und dem indirekten Pfad ACB zwischen dem Radarsensor 2 und dem Objekt O wird die hochauflösende Spektralanalyse verwendet. Es wird ein moduliertes Dauerstrichradar verwendet, auch als FMCW-Radar (frequency modulated continuous wave) bezeichnet. Dabei korrespondiert ein Zielabstand, d. h. der radiale Objektabstand R des Radarsensors 2 zum Objekt O entlang des direkten Pfades AB, zu einem Hauptausschlag HA bei einer ersten Frequenz im Frequenzbereich.To determine the path difference Δr between the direct path AB between the radar sensor 2 and the object O and the indirect path ACB between the radar sensor 2 and the object O uses the high-resolution spectral analysis. A modulated continuous wave radar is used, also referred to as FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar. In this case corresponds to a target distance, ie the radial object distance R of the radar sensor 2 to the object O along the direct path AB, to a main excursion HA at a first frequency in the frequency domain.

Bei der Mehrwegausbreitung erhält man zudem bei einer zweiten Frequenz nahe des Hauptausschlags HA einen Sekundärausschlag SA. Dieser Sekundärausschlag SA ist das Resultat der Ausbreitung und Reflexion der Radarwellen entlang des indirekten Pfades ACB, so dass dessen zweite Frequenz immer höher ist als die erste Frequenz des Hauptausschlags HA. Im in 10 dargestellten Abstandsbereich im Weg-r-Diagramm korrespondiert ein Abstand zwischen dem Hauptausschlag HA und dem Sekundärausschlag SA zum Wegunterschied Δr, wie in 10 gezeigt.In multipath propagation, a secondary noise SA is also obtained at a second frequency near the main peak HA. This secondary shock SA is the result of the propagation and reflection of the radar waves along the indirect path ACB, so that its second frequency is always higher than the first frequency of the main swing HA. Im in 10 shown distance range in the path-r diagram corresponds to a distance between the main deflection HA and the secondary shock SA to the path difference Δr, as in 10 shown.

Eine Abstandsauflösung c des Wegunterschied Δr der Mehrwegausbreitung wird durch eine Radarbandbreite RB limitiert: Δr = c / 2RB (3) A distance resolution c of the path difference Δr of the multipath propagation is limited by a radar bandwidth RB: Δr = c / 2RB (3)

Der Wegunterschied Δr der Mehrwegausbreitung ist klein bei kleinen Objekten O, d. h. bei Objekten O mit geringer Höhe ht. Bei derartigen niedrigen Objekten O kann der Wegunterschied Δr der Mehrwegausbreitung kleiner sein als die Abstandsauflösung c bzw. Radarbandbreite RB des Radarsensors 2: Δr < RB (4) The path difference Δr of the multipath propagation is small for small objects O, ie for objects O of small height h t . With such low objects O, the path difference Δr of the multipath propagation can be smaller than the distance resolution c or radar bandwidth RB of the radar sensor 2 : Δr <RB (4)

Ist dies der Fall, fallen der Hauptausschlag HA und der Sekundärausschlag SA zusammen und bilden einen gemeinsamen Einzelausschlag, wie in 11 gezeigt, so dass dann der Abstand zwischen Hauptausschlag HA und Sekundärausschlag SA nicht mehr ermittelt werden kann, wodurch auch die Höhe ht des Objekts O nicht mehr bestimmt werden kann. Das gleiche Problem tritt bei Objekten O in einer großen Entfernung zum Radarsensor 2 auf, da auch dann der Wegunterschied Δr der Mehrwegausbreitung kleiner sein kann als die Abstandsauflösung c bzw. Radarbandbreite RB des Radarsensors 2.If this is the case, the main rash HA and the secondary ram SA coincide and form a common rash, as in 11 shown, so that then the distance between the main deflection HA and secondary shock SA can no longer be determined, whereby the height h t of the object O can no longer be determined. The same problem occurs with objects O at a great distance from the radar sensor 2 on, because even then the path difference .DELTA.r of multipath propagation may be smaller than the distance resolution c or radar bandwidth RB of the radar sensor 2 ,

Daher werden zweckmäßigerweise hochauflösende Verfahren zur Bestimmung des Wegunterschieds Δr bei Mehrwegausbreitung anhand des Leistungsdichtespektrums verwendet, genauer gesagt hochauflösende Spektralanalyseverfahren, beispielsweise RELAX, MODE, MODE-RELAX, ESPRIT. Durch deren Verwendung können der Hauptausschlag HA und der Sekundärausschlag SA sehr genau bestimmt werden, so dass sie auch für kleine Objekte O und für weit vom Radarsensor 2 entfernte Objekte O voneinander separiert werden können. Dadurch kann der Wegunterschied Δr der Mehrwegausbreitung und somit die Höhe ht des Objekts O bestimmt werden. Die 12 und 13 zeigen, jeweils in einem Frequenz f – Ausschlag AS – Diagramm, einen Vergleich eines mittels schneller Fourier-Transformation erzeugten Leistungsdichtespektrums FFTPSD (12) und eines mittels eines hochauflösenden Verfahrens erzeugten Leistungsdichtespektrums HRPSD (13).Therefore, it is expedient to use high-resolution methods for determining the path difference Δr in the case of multipath propagation using the power density spectrum, more particularly high-resolution spectral analysis methods, for example RELAX, MODE, MODE-RELAX, ESPRIT. By using them, the main swing HA and the secondary swing SA can be determined very accurately, so that they can also be used for small objects O and for far from the radar sensor 2 remote objects O can be separated from each other. As a result, the path difference Δr of the multipath propagation and thus the height h t of the object O can be determined. The 12 and 13 show, in each case in a frequency f deflection AS diagram, a comparison of a fast Fourier transformation generated power density spectrum FFTPSD ( 12 ) and a high-resolution power density spectrum HRPSD ( 13 ).

Zur Bestimmung der Höhe ht des Objekts O wird zweckmäßigerweise verfahren, wie in einem Ablaufschema in 14 gezeigt. In einem ersten Schritt S1 wird ein Zeitsignal erfasst. In einem zweiten Schritt S2 wird über dieses Zeitsignal ein Fenster gelegt, auch als windowing bezeichnet. In einem dritten Schritt S3 wird eine schnelle Fourier Transformation, insbesondere eine grobe schnelle Fourier Transformation, durchgeführt. Objekte O werden mittels eines so genannten adaptiven CFAR-Verfahrens detektiert. Die detektierten Objekte O werden in einem vierten Schritt S4 im Frequenzbereich mittels eines Bandpassfilters in Teilbänder eingeteilt. In einem fünften Schritt S5 werden diese Teilbänder mittels inverser schneller Fourier Transformation in den Zeitbereich transformiert, d. h. in ein Zeitsignal. In einem sechsten Schritt S6 wird ein hochauflösender Spektralanalysealgorithmus auf das Zeitsignal angewandt, beispielsweise RELAX, Mode oder ESPRIT. In einem siebten Schritt S7 werden im erhaltenen hochaufgelösten Leistungsdichtespektrum zwei Ausschläge HA, SA durch Verwendung lokaler Maxima detektiert. Der Abstand zwischen den beiden Ausschlägen HA, SA wird ermittelt und dem Mehrwegmodell zur Bestimmung der Höhe ht des Objekts O in einem achten Schritt S8 zugeführt. Das Resultat dieses Verfahrens ist die ermittelte Höhe ht des Objekts O. Wenn im siebten Schritt S7 die Detektion der beiden Ausschläge HA, SA fehlschlägt, folgt auf diesen siebten Schritt S7 zunächst ein Zwischenschritt ZS, in welchem ein so genanntes Gaussian Mixture Fit durchgeführt wird. Dabei werden zwei Gauss-Kurven auf das hochaufgelöste Leistungsdichtespektrum angewandt. Dann werden die zwei Ausschläge HA, SA korrespondierend zum Mittelwert der Gauss-Kurven extrahiert. Der Abstand zwischen den beiden Ausschlägen HA, SA wird ermittelt und dem Mehrwegmodell zur Bestimmung der Höhe ht des Objekts O im achten Schritt S8 zugeführt, so dass auch hier das Resultat des Verfahrens die ermittelte Höhe ht des Objekts O ist.To determine the height ht of the object O, it is expedient to proceed as in a flowchart in FIG 14 shown. In a first step S1, a time signal is detected. In a second step S2, a window is laid over this time signal, also referred to as windowing. In a third step S3, a fast Fourier transformation, in particular a coarse fast Fourier transformation, is performed. Objects O are detected by means of a so-called adaptive CFAR method. The detected objects O are divided into subbands in a fourth step S4 in the frequency domain by means of a bandpass filter. In a fifth step S5, these subbands are transformed by means of inverse fast Fourier transformation into the time domain, ie into a time signal. In a sixth step S6, a high-resolution spectral analysis algorithm is applied to the time signal, for example RELAX, Mode or ESPRIT. In a seventh step S7, two deflections HA, SA are detected by using local maxima in the obtained high-resolution power density spectrum. The distance between the two deflections HA, SA is determined and the multi-path model for determining the height h t of the object O in an eighth step S8 supplied. The result of this method is the determined height ht of the object O. If the detection of the two excursions HA, SA fails in the seventh step S7, this seventh step S7 is initially followed by an intermediate step ZS, in which a so-called Gaussian Mixture Fit is performed , Two Gaussian curves are applied to the high-resolution power density spectrum. Then, the two excursions HA, SA are extracted corresponding to the mean of the Gaussian curves. The distance between the two deflections HA, SA is determined and the multi-path model for determining the height h t of the object O in the eighth step S8 supplied, so that is the result of the method, the height h t determined in the object O as well.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrzeugvehicle
22
Radarsensorradar sensor
ABFROM
direkter Pfaddirect path
ACBACB
indirekter Pfadindirect path
ASAS
Ausschlagrash
BB
Punktzielpoint target
BB
gespiegeltes Punktzielmirrored point target
DD
horizontaler Objektabstandhorizontal object distance
E e
Erfassungsbereichdetection range
ff
Frequenzfrequency
FFTPSDFFTPSD
mittels schneller Fourier-Transformation erzeugtes LeistungsdichtespektrumsPower density spectrum generated by fast Fourier transform
HRPSDHRPSD
mittels eines hochauflösenden Verfahrens erzeugtes LeistungsdichtespektrumsPower density spectrum generated by a high resolution process
HAHA
Hauptausschlagmain rash
SASA
Sekundärausschlagsecondary rash
hs h s
Einbauhöheinstallation height
ht h t
Höhe des ObjektsHeight of the object
OO
Objektobject
RR
radialer Objektabstandradial object distance
rr
Wegpath
xx
x-AchseX axis
yy
y-Achsey-axis
ββ
Winkelangle
Δr.delta..sub.R
Wegunterschiedpath difference
S1S1
erster Schrittfirst step
S2S2
zweiter Schrittsecond step
S3S3
dritter SchrittThird step
S4S4
vierter Schrittfourth step
S5S5
fünfter Schrittfifth step
S6S6
sechster Schrittsixth step
S7S7
siebter Schrittseventh step
S8S8
achter Schritteighth step
ZSZS
Zwischenschrittintermediate step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015009382 A1 [0002] DE 102015009382 A1 [0002]

Claims (3)

Verfahren zur radarbasierten Bestimmung einer Höhe (ht) eines Objekts (O) in einer Fahrzeugumgebung, wobei die Fahrzeugumgebung mittels zumindest eines an einem Fahrzeug (1) angeordneten Radarsensors (2) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Höhe (ht) des Objekts (O) eine Mehrwegausbreitung von Radarstrahlen des Radarsensors (2) berücksichtigt wird, wobei eine hochauflösende Spektralanalyse durchgeführt wird und wobei ein hochauflösendes Verfahren zur Bestimmung eines Wegunterschieds (Δr) bei Mehrwegausbreitung anhand eines Leistungsdichtespektrums verwendet wird.Method for the radar-based determination of a height ( ht ) of an object (O) in a vehicle environment, wherein the vehicle surroundings are determined by means of at least one vehicle ( 1 ) arranged radar sensor ( 2 ) is detected, characterized in that in determining the height (h t ) of the object (O) a multipath propagation of radar beams of the radar sensor ( 2 ), wherein a high-resolution spectral analysis is performed and a high-resolution method for determining a path difference (Δr) in multipath propagation using a power density spectrum is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Höhe (ht) des Objekts (O) der Wegunterschied (Δr) zwischen einem direkten Pfad (AB) zwischen dem Radarsensor (2) und dem Objekt (O) und einem indirekten Pfad (ACB) zwischen dem Radarsensor (2) und dem Objekt (O) in Kombination mit einer Einbauhöhe (hs) des Radarsensors (2) und einem horizontalen Objektabstand (D) des Radarsensors (2) zum Objekt (O) verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that for determining the height (h t ) of the object (O) the path difference (Δr) between a direct path (AB) between the radar sensor ( 2 ) and the object (O) and an indirect path (ACB) between the radar sensor ( 2 ) and the object (O) in combination with a mounting height (h s ) of the radar sensor ( 2 ) and a horizontal object distance (D) of the radar sensor ( 2 ) is used for the object (O). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der hochauflösenden Spektralanalyse der Wegunterschied (Δr) aus einem Abstand zwischen einer Frequenz eines mit dem direkten Pfad (AB) korrespondierenden Hauptausschlags (HA) und einer Frequenz eines mit dem indirekten Pfad (ACB) korrespondierenden Sekundärausschlags (SA) bestimmt wird.A method according to claim 2, characterized in that in the high-resolution spectral analysis of the path difference (Δr) from a distance between a frequency of a direct path (AB) corresponding main swing (HA) and a frequency of the indirect path (ACB) corresponding secondary noise (SA) is determined.
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