DE102017006780A1 - Method for radar-based determination of a height of an object - Google Patents
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- G01S2013/93271—Sensor installation details in the front of the vehicles
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
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:
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
Das Fahrzeug
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
Eine Höhenbewertung oder Bestimmung der Höhe ht solcher Objekte O nur anhand einer vom Radarsensor
Um während des autonomen oder teilautonomen Betriebs des Fahrzeugs
Zur Bestimmung der Höhe ht des Objekts O wird der Wegunterschied Δr, d. h. eine Differenz, zwischen einem direkten Pfad AB zwischen dem Radarsensor
Das in
Geometrische Verhältnisse zwischen dem Radarsensor
Daraus ergibt sich folgende Formel: This results in the following formula:
Daraus folgt: It follows:
Zur Bestimmung des Wegunterschied Δr zwischen dem direkten Pfad AB zwischen dem Radarsensor
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
Eine Abstandsauflösung c des Wegunterschied Δr der Mehrwegausbreitung wird durch eine Radarbandbreite RB limitiert:
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
Ist dies der Fall, fallen der Hauptausschlag HA und der Sekundärausschlag SA zusammen und bilden einen gemeinsamen Einzelausschlag, wie in
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
Zur Bestimmung der Höhe ht des Objekts O wird zweckmäßigerweise verfahren, wie in einem Ablaufschema in
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
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DE102016013939.0 | 2016-11-22 |
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-
2017
- 2017-07-18 DE DE102017006780.5A patent/DE102017006780A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
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