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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer ein durch wenigstens einen Radarsensor erfasstes Umfeld eines Kraftfahrzeugs dreidimensional beschreibenden Umfeldkarte in dem Kraftfahrzeug, wobei zur Ermittlung der Umfeldkarte Radardaten des wenigstens einen Radarsensors, welcher zur Winkelmessung in zwei zueinander senkrechten Ebenen ausgebildet ist, ausgewertet werden.
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Die Verwendung von Radarsensoren in Kraftfahrzeugen ist im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt. Radarsensoren werden heutzutage meist als Umfeldsensoren für einen mittleren und größeren Distanzbereich eingesetzt, um andere Verkehrsteilnehmer oder größere Objekte in Distanz, Winkel und Relativgeschwindigkeit bestimmen zu können. Derartige Radardaten können in Umfeldmodelle eingehen oder auch unmittelbar Fahrzeugsystemen zur Verfügung gestellt werden. Nutzen aus Radardaten ziehen im bekannten Stand der Technik beispielsweise Längsführungssysteme, wie ACC, oder auch Sicherheitssysteme. Auch die Nutzung von Radarsensoren im Innenraum des Kraftfahrzeugs wurde bereits vorgeschlagen.
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Radarsensoren herkömmlicher Bauart weisen meist eine größere Ausdehnung auf und sind eher klobig, nachdem die Antennen sowie die unmittelbar an der Antenne benötigten Elektronikkomponenten, also das Radar-Frontend, in einem Gehäuse integriert sind. Hauptsächlich bilden die Elektronikkomponenten dabei den Radar-Transceiver, der eine Frequenzsteuerung (üblicherweise umfassend eine Phasenregelschleife - PLL), Mischeinrichtungen, einem Low Noise Amplifier (LNA) und dergleichen enthält, oft werden jedoch auch Steuermodule und digitale Signalverarbeitungskomponenten antennennah realisiert, beispielweise um bereits aufbereitete Sensordaten, beispielsweise Objektlisten, auf einen angeschlossenen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, geben zu können.
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Die Realisierung von Radarkomponenten auf Halbleiterbasis erwies sich lange Zeit als schwierig, da teure Spezialhalbleiter, insbesondere GaAs, benötigt wurden. Es wurden kleinere Radarsensoren vorgeschlagen, deren gesamtes Radar-Frontend auf einem einzigen Chip in SiGe-Technologie realisiert ist, ehe auch Lösungen in der CMOS-Technologie bekannt wurden. Solche Lösungen sind Ergebnis der Erweiterung der CMOS-Technologie auf Hochfrequenzanwendungen, was oft auch als RF-CMOS bezeichnet wird. Ein solcher CMOS-Radarchip ist äußerst kleinbauend realisiert und nutzt keine teuren Spezialhalbleiter, bietet also vor allem in der Herstellung deutliche Vorteile gegenüber anderen Halbleitertechnologien. Eine beispielhafte Realisierung eines 77 GHz-Radar-Transceivers als ein CMOS-Chip ist in dem Artikel von Jri Lee et al., „A Fully Integrated 77-GHz FMCW Radar Transceiver in 65-nm CMOS Technology“, IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), S. 2746-2755, beschrieben.
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Nachdem zudem vorgeschlagen wurde, den Chip und die Antenne in einem gemeinsamen Package zu realisieren, ist ein äußerst kostengünstiger kleiner Radarsensor möglich, der Bauraumanforderungen deutlich besser erfüllen kann und aufgrund der kurzen Signalwege auch ein sehr niedriges Signal-Zu-Rausch-Verhältnis aufweist sowie für hohe Frequenzen und größere, variable Frequenzbandbreiten geeignet ist. Daher lassen sich derartige, kleinbauende Radarsensoren auch für Kurzreichweiten-Anwendungen, beispielsweise im Bereich von 30 cm bis 10 m, einsetzen.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen solchen CMOS-Transceiver-Chip und/oder ein Package mit CMOS-Transceiver-Chip und Antenne auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit einem digitalen Signalverarbeitungsprozessor (DSP-Prozessor) vorzusehen oder die Funktionen des Signalverarbeitungsprozessors ebenso in den CMOS-Transceiver-Chip zu integrieren. Eine ähnliche Integration ist für Steuerungsfunktionen möglich.
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In der Vergangenheit wurden Radarsensoren meist für die Detektion und Vermessung von sich bewegenden Objekten eingesetzt. Allerdings wird für neuere Fahrzeugsysteme, insbesondere solche, die zur wenigstens teilweiser automatischen Führung des Kraftfahrzeugs ausgebildet sind, immer häufiger vorgeschlagen, auch Radardaten zur Umfeldbeschreibung hinsichtlich statischer Objekte heranzuziehen. Allerdings sind gerade für die vollständig automatische Fahrzeugführung hochgenaue Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeugs notwendig, die beispielsweise in Form einer Umfeldkarte abgelegt werden können, in die im Rahmen einer Sensorfusion neben den Radardaten auch Sensordaten anderer Sensoren des Kraftfahrzeugs eingehen können. Bezüglich der Radardaten hat sich auch bei Verwendung moderner, auf Halbleitertechnologie basierender Radarsensoren im Frequenzbereich von beispielsweiser 10 bis 100 Gigahertz gezeigt, dass Verbesserungspotential hinsichtlich der Genauigkeit der Umfeldvermessung durch die Radarsensoren besteht.
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Die
EP 1 651 979 B1 beschreibt ein Radarsystem mit synthetischer Apertur und ein Verfahren zur lokalen Positionsbestimmung. Dabei wird vorgeschlagen, eine Zahl von Landmarken an festgelegten Positionen zu verwenden, wobei Radarsignale in einer ersten zirkularen Polarisation ausgesendet werden können. Jede Landmarke enthält einen ersten passiven Reflektor und einen zweiten passiven Reflektor sowie eine statische Struktur, um den zweiten passiven Reflektor in einem Winkel von circa 90 Grad relativ zum ersten passiven Reflektor zu positionieren. Durch Vermessung der so ausgestalteten Landmarken soll eine Positionsbestimmung erfolgen.
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DE 10 2013 102 424 A1 betrifft ein polarimetrisches Radar zur Objektklassifikation sowie ein geeignetes Verfahren und eine geeignete Verwendung hierfür. Dabei soll das polarimetrische Radar zirkular polarisierte Wellen abstrahlen und empfangen, sodass eine der Antennenanordnung des Radars nachgeschaltete digitale Strahlformung stattfinden kann. Insbesondere sollen dort Objektschwerpunkte, die vorwiegend eine Polarisationsumkehr bewirken, und Objektschwerpunkte, die vorwiegend keine Polarisationsumkehr bewirken, gleichzeitig in Amplitude, relativ Geschwindigkeit, Winkel und Polarisationseigenschaft erfasst werden. Es sind Automobilanwendungen vorgesehen.
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In
DE 10 2015 007 034 A1 ist ein Verfahren zur autonomen Durchführung eines Einparkvorgangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Radarsensor offenbart, wobei der Radarsensor insbesondere eine zur Winkelauflösung in zwei zueinander senkrechten Ebenen ausgebildete Antennenanordnung aufweist. Anhand der von dem Radarsensor erfassten Daten kann ein Umgebungsmodell ermittelt werden, wobei beispielsweise die Abmessungen einer Garage erfasst werden.
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US 2009/0251362 A1 betrifft ein Radarsystem eines Kraftfahrzeugs zur Überwachung einer Umgebung des Kraftfahrzeugs zur Vermeidung von Kollisionen, wobei hierfür beispielsweise polarimetrische Radardaten verwendet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Möglichkeit zur Ermittlung einer Umfeldkarte in einem Kraftfahrzeug anzugeben, welches insbesondere eine höhere Genauigkeit und/oder zusätzliche Informationen bei der dreidimensionalen Umfeldbeschreibung liefert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens einer des wenigstens einen Radarsensors zur Aufnahme von polarimetrischen Radardaten durch Nutzung polarisierter Radarsignale betrieben wird, wobei die Umfeldkarte unter Berücksichtigung wenigstens einer aus den polarimetrischen Radardaten ermittelten Polarimetrieinformation ermittelt wird, wobei der wenigstens eine des wenigstens einen Radarsensors auf zirkular polarisierten Radarsignalen basierende polarimetrische Radardaten vermisst und zusätzlich durch wenigstens einen des wenigstens einen Radarsensors auf linear polarisierten Radarsignalen basierende polarimetrische Radardaten und/oder auf unpolarisierten Radarsignalen basierende Radardaten aufgenommen und zur Ermittlung der Umfeldkarte verwendet werden und im Rahmen der Auswertung der polarimetrischen Radardaten der zirkular polarisierten Radarsignale als Polarimetrieinformation eine ungerade Anzahl an Reflexionen von einer geraden Anzahl an Reflexionen des jeweiligen Radarsignales aufgrund veränderter zirkularer Polarisation unterschieden wird, wobei unter Nutzung von Radardaten zweifach reflektierter Radarsignale als Polarimetrieinformation eine Höheninformation eines durch eine einfache Reflexion beschriebenen Objekts ermittelt wird.
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Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen nicht nur mittels einer entsprechenden Ausgestaltung der Antennenanordnung der Radarsensoren eines Kraftfahrzeugs eine dreidimensionale Abtastung des Umfelds, insbesondere in Azimut und Elevation, zu erlauben, sondern zusätzlich zu dieser erweiterten Winkelmessfähigkeit, sozusagen „on top“, auch Polarimetrie mit dem wenigstens einen Radarsensor zu erlauben, um weitere bei der Ermittlung der Umfeldkarte nützliche Informationen, konkret die Polarimetrieinformation, ermitteln zu können. Mittels Polarimetrie ist es beispielsweise zusätzlich zur üblichen Abtastung des dreidimensionalen Umfelds (insbesondere also Winkelmessung, Abstandsmessung und Geschwindigkeitsmessung/Dopplermessung) möglich, Einfach- und Mehrfachreflexionen festzustellen, zwischen Kanten- und Flächenstrukturen zu unterscheiden und auch die Verläufe von Kantenstrukturen bzw. die Ausdehnungsrichtungen von flächigen Strukturen zu ermitteln. Bei relativer Bewegung des Kraftfahrzeugs zu dem statischen Umfeld können auch periodische Reflexionsmuster erkannt werden, die einen Beitrag zur Steigerung der Klassifikationsperformance leisten.
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Insgesamt bildet beim erfindungsgemäßen Verfahren also die Vermessung des Umfelds durch Abstand, Doppler und Winkel insbesondere in Azimut und Elevation die Grundlage zur Erstellung einer dreidimensionalen Umfeldkarte (teilweise auch Umfeldmodell genannt), wobei die zusätzlich erhaltenen Polarimetrieinformationen zu einer besseren, genaueren und robusteren Rekonstruktion des insbesondere statischen Umfelds des Kraftfahrzeugs beitragen. Dabei sei angemerkt, dass insbesondere auch Freiräume, beispielsweise durch die Unterscheidung zwischen horizontal. orientierten und vertikal orientierten Flächen, verbessert bestimmt werden können. Eine genaue Beschreibung von Freiräumen in dreidimensionalen Umfeldkarten ist insbesondere dann wichtig, wenn die Umfeldkarte durch zu wenigstens teilweise, insbesondere vollständig automatischen Fahrzeugführungen ausgebildete Fahrzeugsysteme genutzt wird, da dann verbessert Fahrkorridore und/oder Parklücken dreidimensional berechnet werden können.
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Dabei lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich nicht nur auf statische Objekte, sondern auch auf dynamische Objekte anwenden, um dort die Genauigkeit, Klassifikationsperformance und Qualität der Umfeldkarte deutlich zu verbessern. Die Kombination von dreidimensionaler Messfähigkeit, insbesondere Elevationsmessungen und Azimutmessungen bei den Winkeln, und Polarimetrie, insbesondere also der Vermessung von Polarisationsänderungen senderseitig und empfangsseitig, kann mithin hervorragende Ergebnisse in der Umfelderfassung liefern.
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Dabei sei angemerkt, dass es selbstverständlich auch denkbar ist, Sensordaten anderer Sensoren des Kraftfahrzeugs mit in die Ermittlung der Umfeldkarte einfließen zu lassen, um diese weiter zu verbessern.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine des wenigstens einen Radarsensors auf zirkular polarisierten Radarsignalen basierende polarimetrische Radardaten vermisst und zusätzlich durch wenigstens einen des wenigstens einen Radarsensors auf linear polarisierten Radarsignalen basierende polarimetrische Radardaten und/oder auf unpolarisierten Radarsignalen basierende Radardaten aufgenommen und zur Ermittlung der Umfeldkarte verwendet werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn sowohl „normale“ Radardaten (ohne Polarimetrie) als auch polarimetrische Radardaten sowohl bezüglich der zirkularen Polarisation als auch der linearen Polarisation aufgenommen werden, um alle Informationsquellen möglichst gut ausschöpfen zu können.
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Im Rahmen der Auswertung der polarimetrischen Radardaten der zirkular polarisierten Radarsignale wird als Polarimetrieinformation eine ungerade Anzahl von Reflexionen von einer geraden Anzahl an Reflexionen des jeweiligen Radarsignales aufgrund veränderter zirkularer Polarisation unterschieden. Zusätzlich kann ein flächiger Reflexionsbereich von einem kantigen Reflexionsbereich unterschieden werden. Es werden mithin grundsätzlich bekannte Konzepte der Polarimetrie mit Radarsensoren auch im Rahmen der Ermittlung einer dreidimensionalen Umfeldkarte im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt. So kann, wie grundsätzlich bekannt, anhand der Veränderung der zirkularen Polarisation zwischen den gesendeten und den empfangenen Radarsignalen ein Rückschluss auf die Form der reflektierenden Struktur und/oder die Anzahl an Reflexionen gezogen werden. Liegt eine (2n + 1) × π-Drehung der Polarisation zwischen Senden und Empfangen vor, so handelt es sich um eine ungeradzahlige Anzahl an Reflexionen, beispielsweise eine aufgrund hoher reflektierter Leistungen feststellbare einfache Reflexion. Liegt eine (2n) × π-Drehung der Polarisation zwischen Senden und Empfangen vor, handelt es sich um eine geradzahlige Anzahl an Reflexionen, beispielsweise eine zweifache Reflexion. Dabei kann auf besonders vorteilhafte Art und Weise durch Bewertung der ja ebenso gemessenen Winkel zwischen den ausgesandten und empfangenen Radarsignalen die Richtung der zurückreflektierten Radarsignale erkannt werden, so dass eine Aussage über die vertikale oder horizontale Ausdehnung der Strukturen getroffen werden kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass unter Nutzung von Radardaten zweifach reflektierter Radarsignale als Polarimetrieinformation eine Höheninformation eines durch eine einfache Reflexion beschriebenen Objekts ermittelt wird. Dabei werden mithin die reflektierten kreuzpolarisierten Radarsignale vom direkten Weg und vom indirekten Weg gemeinsam ausgewertet, denn die Höhe des Radarsensors über dem Boden ist genauso bekannt wie sich die Abstände in beiden Richtungen, aus denen Radarsignale einer Struktur wieder empfangen werden, bestimmen lässt.
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Vorzugsweise können als lineare Polarisationen eine horizontale Polarisation und/oder eine vertikale Polarisation und/oder eine diagonale Polarisation verwendet werden und entsprechend erhaltene polarimetrische Radardaten zur Ermittlung einer Orientierungsinformation einer insbesondere wenigstens teilweise in polarimetrischen Radardaten der zirkularen Polarisation detektierten Kante oder Fläche als Polarimetrieinformation ausgewertet werden. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die entsprechend erhaltenen polarimetrische Radardaten zur Ermittlung und/oder Verfeinerung der Bestimmung einer Ausdehnung in einer der Polarisationsreichtung entsprechenden Richtung als Polarimetrieinformation ausgewertet werden. Eine Auswertung von polarimetrischen Radardaten der linearen Polarisation erlaubt es also, wie grundsätzlich bekannt, die Form und die Richtung ausgedehnter reflektierender Strukturen zu erkennen, und zwar bevorzugt horizontal, vertikal und diagonal. Konkret können unter Verwendung der horizontalen Polarisation horizontal ausgedehnte Strukturen besser erkannt werden, nachdem der Anteil der horizontalen Reflexion viel höher ist als der der vertikalen Reflexion. Umgekehrt lassen sich mit der vertikalen Polarisation vertikal ausgedehnte Strukturen besser erkennen, nachdem der Anteil der vertikalen Reflexion hier viel höher ist als der der horizontalen Reflexion.
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Zweckmäßigerweise kann wenigstens eine Polarimetrieinformation in die Klassifikation eines detektierten Objekts eingehen. Durch die Kombination von Winkelmessfähigkeit insbesondere in Azimut und Elevation und Polarimetrie „on top“ kann die Klassifikationsperformance für statische Objekte (beispielsweise Brücken, Tunnel, Randbebauung, Leitplanken, kleineren Hindernissen wie Reifen auf der Fahrbahn etc.) und der dynamischen Objekte (beispielsweise Fußgänger, Radfahrer, Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Tiere und dergleichen) massiv gesteigert werden. Letztlich werden die durch Polarimetrie zusätzlich gewonnen Polarimetrieinformationen mit in die Klassifikation eingebracht, beispielsweise also verlässliche Informationen zur Orientierung, Richtung und Ausdehnung von Strukturen/Objekten.
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In bevorzugter Ausbildung kann vorgesehen sein, dass mit wenigstens einem des wenigstens einen Radarsensors gleichzeitig und/oder zeitlich getrennt Radarsignale unterschiedlicher Polarisation gesendet und/oder empfangen werden, insbesondere durch entsprechende Ausbildung einer Antennenanordnung und einer Steuereinheit des Radarsensors. Mithin ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere bevorzugt, einen Mehrkanal-Radarsensor zu verwenden, wobei der Radarsensor bevorzugt eine Antennenanordnung mit wenigstens 32 Kanälen verwendet, insbesondere durch Verwendung von wenigstens 4 Sendeantennenelementen und wenigstens 8 Empfangsantennenelementen. So ergeben 4 TX und 8 RX 4 mal 8, also 32 Kanäle. Die Antennenkanäle sind dabei so konzipiert, dass auch zirkular polarisierte Radarsignale gesendet und empfangen werden können. Dabei werden zur Messung mit zirkularer Polarisation üblicherweise Antennenkanäle verwendet, die bei der Winkelauflösung keinen Beitrag leisten. Daher ist bei gleichzeitigem zirkular polarisiertem Messen und Winkelmessung ein Kompromiss zu treffen, welche Antennenkanäle für die zirkulare Polarimetrie und welche für die Steigerung der Aperture, um mehr Winkelauflösung zu erhalten, verwendet werden. Dabei sei angemerkt, dass bei der linearen Polarimetrie die Antennenelemente auch gleichzeitig für Polarimetrie und Winkelauflösung genutzt werden können.
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Bevorzugt werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung hochintegrierte Radarsensoren auf Halbleiterbasis, insbesondere CMOS-Technologie, wie eingangs erläutert, verwendet. Mithin kann der Radarsensor einen einen Radartransceiver realisierenden Halbleiterchip, insbesondere CMOS-Chip, aufweisen. Bevorzugt werden dabei durch den Halbleiterchip auch eine digitale Signalverarbeitungskomponente (DSP) und/oder eine Steuereinheit des Radarsensors realisiert, wobei ferner bevorzugt die Antennenanordnung und der Halbleiterchip auch als ein Package realisiert sein können. Bei einer größeren zu verwendenden Kanalzahl können die Antennenanordnungen auch auf Leiterplatten, die auch den Halbleiterchip tragen, vorgesehen werden, beispielsweise als Patchantennenarrays.
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In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung werden mehrere, insbesondere das Umfeld des Kraftfahrzeugs in einem 360°-Radius abdeckende Radarsensoren verwendet. Beispielsweise können acht Radarsensoren vorgesehen sein, von denen drei im vorderen Stoßfänger, drei im hinteren Stoßfänger und zwei seitlich verdeckt verbaut sind. Dabei kann es sich um Weitwinkel-Radarsensoren handeln. In Ausgestaltungen, in denen mehrere Radarsensoren vorgesehen sind, deren Erfassungsbereiche überlappen, ist es auch denkbar, Konfigurationen zu wählen, in denen ein Teil der Radarsensoren zirkular polarimetrisch misst, andere, überlappende Erfassungsbereiche aufweisende Radarsensoren jedoch gleichzeitig unpolarisiert bzw. in linearer Polarisation. Demgegenüber bevorzugt ist es jedoch, die Radarsensoren von vornherein so auszubilden, dass eine gleichzeitige zirkulare Polarimetrie und lineare Polarimetrie und/oder unpolarisierte Vermessung möglich sind.
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Neben dem Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens einen Radarsensor und wenigstens eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können. Insbesondere kann die Steuereinrichtung auch Steuereinheiten von Radarsensoren umfassen, das bedeutet, die Auswertung kann wenigstens teilweise innerhalb des Radarsensors erfolgen, beispielsweise, indem Polarimetrieinformationen in die Objekterkennung eingehen und dergleichen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
- 2 den Aufbau eines in dem Kraftfahrzeug verwendeten Radarsensors,
- 3 eine Skizze zur zirkular polarimetrischen Messung,
- 4 eine Skizze zur Höhenvermessung von reflektierenden Strukturen, und
- 5 eine Erläuterung der Informationszusammenführung im erfindungsgemäßen Verfahren.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Dieses weist acht Radarsensoren 2 auf, von denen drei im hinteren Stoßfänger, drei im vorderen Stoßfänger und zwei in den Türen des Kraftfahrzeugs 1 verdeckt verbaut sind. Nachdem es sich um Weitwinkel-Radarsensoren 2 mit einem Öffnungswinkel des Erfassungsbereichs 3 im Azimut von 150° handelt, ist, wie die angedeuteten Erfassungsbereiche 3 anzeigen, eine Erfassung des Umfelds des Kraftfahrzeugs in einem 360°-Radius möglich. Aufgrund der Ausbildung der Antennenanordnung der Radarsensoren 2, konkret dem Aufeinanderfolgen von Antennenanordnungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen, ist eine Winkelmessung sowohl in Azimut als auch in Elevation möglich, mithin eine dreidimensionale Vermessung des Umfelds. Die Antennenanordnungen der Radarsensoren 2 weisen vorliegend im Übrigen 32 Antennenkanäle auf, die durch vier Sende-Antennenelemente und acht Empfangs-Antennenelemente gebildet werden. Die Ausgestaltung der Antennenelemente und des sonstigen jeweiligen Radarsensors 2 ermöglicht vorliegend sowohl Messungen mit unpolarisierten Radarsignalen als auch mit zirkular und/oder linear polarisierten Radarsignalen.
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2 zeigt den Aufbau der verwendeten Radarsensoren 2 genauer. Jeder Radarsensor 2 ist in Halbleitertechnologie, hier konkret CMOS-Technologie, realisiert und wird in einem Frequenzband von 77 - 81 GHz mit einer Frequenzbandbreite von bis zu 4 GHz betrieben, um hochauflösende Radardaten zu liefern. Der Radarsensor weist ein Gehäuse 4 auf, in dem eine Leiterplatte 5 gehaltert ist, die ein Package 6 trägt, das aus einem Handleiterchip 7 sowie der Antennenanordnung 8 des Radarsensors 2 gebildet ist. Durch den Halbleiterchip 7,hier ein CMOS-Chip, sind neben einem Radartransceiver 9 auch eine Steuereinheit 10 des Radarsensors 2 und eine digitale Signalverarbeitungskomponente 11 (DSP) des Radarsensors 2 realisiert. In anderen Ausgestaltungen, insbesondere bei einer größeren Anzahl von Antennenelementen der Antennenanordnung 8, kann diese auch außerhalb eines Packages 6 realisiert sein, beispielsweise auf einer Vorderseite der Leiterplatte 5 angeordnet sein, während der Halbleiterchip 7 auf deren Rückseite vorgesehen ist.
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Bei aktivierten Radarsensoren 2 werden die Radardaten der Radarsensoren 2, vgl. 1, an ein zentrales Steuergerät 12 des Kraftfahrzeugs 1 geliefert, welches gemeinsam mit den Steuereinheiten 10 der Radarsensoren 2 eine Steuereinrichtung bildet, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Durch die Steuereinrichtung wird mithin eine dreidimensionale Umfeldkarte des Kraftfahrzeugs 1 ermittelt, die beispielsweise von weiteren Fahrzeugsystemen 14, 15 und/oder in durch das Steuergerät 12 realisierten Fahrzeugsystemen 13 genutzt werden kann. Besonders nützlich ist die hochgenaue dreidimensionale Umfeldkarte dabei in Fahrzeugsystemen 13, 14, 15, die zur wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, automatischen Führung des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet sind.
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Nachdem die Radarsensoren 2 gleichzeitig zirkular polarimetrisch und linear polarimetrisch/unpolarisiert messen können, erhält die Steuereinrichtung nach entsprechender Ansteuerung der Radarsensoren 2 von diesen neben üblichen Radardaten, umfassend Winkel, Abstand und Dopplerdaten, auch polarimetrische Radardaten, die ebenso in die Ermittlung der Umfeldkarte eingehen. Beispielsweise kann die zirkulare Polarimetrie genutzt werden, um flächige von kantigen Strukturen zu unterscheiden. Eine besondere Basis der zirkularen Polarimetrie ist dabei die Möglichkeit, eine ungerade Anzahl von Reflexionen des Radarsignals von einer geraden Anzahl von Reflexionen des Radarsignals zu unterscheiden, insbesondere also einmalige und zweimalige Reflexionen unterscheiden zu können, wie dies schematisch durch 3 näher erläutert wird. Dabei ist das ausgesendete Radarsignal 16 beispielhaft als LHC (left-hand-circular) gezeigt. Bei einer Einmal-Reflexion, symbolisiert durch die Fläche 17, wird das reflektierte Radarsignal 18 erhalten, welches dann ein RHC-Signal (right-hand-circular) ist, mithin kreuzpolarisiert. Bei einer geradzahligen Anzahl an Reflexionen, symbolisiert durch die Fläche 19, wird ein Radarsignal 20 mit der LHC-Polarisierung (left-hand-circular) zurückerhalten, mithin koplanar.
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Die Möglichkeit, auf diese Art beispielsweise zwischen einmaliger Reflexion und mehrmaliger Reflexion zu unterscheiden, eröffnet die Ermittlung einer Höhe der reflektierenden Struktur über dem Boden, wenn dieser den zweiten Reflexionspunkt stellt. Dies wird durch 4 genauer erläutert. Gezeigt ist dabei ein eine reflektierende Struktur bildendes Objekt 21 mit einer Höhe 22, das durch den Radarsensor 2 des Kraftfahrzeugs 1, welcher in einer bekannten Höhe 23 angeordnet ist, vermessen wird. Bei der direkten Reflexion ergibt sich ein gemessener Abstand 24. Bei der indirekten Reflexion unter Nutzung des Bodens 25 kehrt das Signal in einem anderen Winkelbereich zurück und kann aufgrund der koplanaren Rückkehr identifiziert werden. Aus demselben Winkelbereich kann jedoch auch der Abstand zum Boden 25, siehe Bezugszeichen 26, vermessen werden.
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Aus den geometrischen Zusammenhängen, wie angedeutet, kann mittels der bekannten Werte 23, 24 und 26 die Höhe 22 berechnet werden.
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Auch lineare Polarisationen liefern nützliche Informationen, wie grundsätzlich bekannt, insbesondere die Möglichkeit, die Form und die Richtung der reflektierenden Struktur zu erkennen, und zwar je nach Richtung der linearen Polarisation vertikal, horizontal oder diagonal.
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Zusammenfassend, wie durch 5 nochmals schematisch dargestellt ist, werden zur Ermittlung einer hochgenauen Umfeldkarte, die insbesondere auch Freiräume verlässlich anzeigt, in einem Schritt 27 herkömmliche, dreidimensional vermessene Radardaten 28 (Winkel, Abstand, Dopplerdaten) mit zusätzlich ermittelten polarimetrischen Radardaten 29 bzw. daraus ermittelten Polametrieeigenschaften reflektierender Strukturen, kombiniert.
