DE102018214338A1

DE102018214338A1 - Verfahren zur Bestimmung von unfallrelevanten Parametern mittels eines Radarsystems eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018214338A1
Application number: DE102018214338.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Kamann; Andreas Koch; Thomas Brandmeier; Frank Gruson; Patrick Held; Andreas Forster
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2020-02-27
Also published as: WO2020038535A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung von unfallrelevanten Parametern im Umgebungsbereich eines Fahrzeugs (1), umfassend folgende Schritte:- Erfassen von Informationen im Umgebungsbereich des Fahrzeugs (1) mittels zumindest eines Radarsensors (2) des Fahrzeugs (1), wobei der Radarsensor (2) einen ersten Erfassungsmodus mit einer ersten Radarzyklusdauer aufweist (S10);- zumindest zeitweises Erfassen von unfallrelevanten Umgebungsinformationen mittels des zumindest einen Radarsensors (2) des Fahrzeugs (1), wobei die unfallrelevanten Umgebungsinformationen mittels eines zweiten Erfassungsmodus mit einer zweiten Radarzyklusdauer erfasst werden, die kürzer ist als die erste Radarzyklusdauer (S11);- Auswerten der im zweiten Erfassungsmodus erfassten unfallrelevanten Umgebungsinformationen zur Ermittlung von unfallrelevanten Parametern (S12); und- Ermitteln von Informationen zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitssystems basierend auf den unfallrelevanten Parametern (S13).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Radarsystem zur Bestimmung von unfallrelevanten Parametern sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Radarsystem.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, ein Sicherheitssystem eines Fahrzeugs, beispielsweise einen Airbag oder einen Gurtstraffer, bei einer Kollision mit einem Kollisionsobjekt oder einer Schleudersituation zu aktivieren.
Radarsensoren in Fahrzeugen zur Erfassung von Umgebungsinformationen erfassen Roh-Radarinformationen und verarbeiten diese in Radarzyklen zu Umgebungsinformationen, die sich beispielsweise in einer Radarkarte darstellen lassen. Die Radarzyklen weisen dabei sensorabhängig beispielsweise eine Radarzyklusdauer im Bereich zwischen 20ms und 100ms auf, d.h. die Abläufe wiederholen sich periodisch nach Verstreichen einer Radarzyklusdauer.
Im Hinblick auf die Aktivierung von Sicherheitssystemen, insbesondere passiver Sicherheitssysteme wie Airbags oder Gurtstraffer ist es vorteilhaft, wenn die unfallrelevanten Parameter, beispielsweise Überlapp zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt, Auftreffwinkel und /oder Geschwindigkeitsvektor des Kollisionsobjekts möglichst exakt bestimmt werden können. Da sich diese unfallrelevanten Parameter insbesondere unmittelbar vor einer Kollision noch sehr stark ändern können, beispielsweise durch ein starkes Lenkmanöver oder eine Schleudersituation, sind die zuvor genannten Radarzyklusdauern zu lange, um die unfallrelevanten Parameter hinreichend genau vorhersagen zu können.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung von unfallrelevanten Parametern anzugeben, mittels dem basierend auf von zumindest einem Radarsensor erfassten, unfallrelevanten Umgebungsinformationen eine hinreichend genaue Ermittlung von unfallrelevanten Parametern und basierend darauf eine situationsgerechte Aktivierung von einem oder mehreren Sicherheitssystemen möglich ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Radarsystem ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 14 und ein Fahrzeug mit einem solchen Radarsystem ist Gegenstand des Patentanspruchs 15.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Bestimmung von unfallrelevanten Parametern. Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte:

Zunächst werden Informationen im Umgebungsbereich des Fahrzeugs mittels zumindest eines Radarsensors des Fahrzeugs erfasst. Dabei wird der Radarsensor in einem ersten Erfassungsmodus mit einer ersten Radarzyklusdauer betrieben. Dieser erste Erfassungsmodus ist beispielsweise ein Standard-Erfassungsmodus, bei dem eine Erfassung von Umgebungsinformationen in einem ersten Erfassungsbereich erfolgt.

Zumindest zeitweise werden unfallrelevante Umgebungsinformationen mittels des zumindest einen Radarsensors des Fahrzeugs erfasst, und zwar mittels eines zweiten Erfassungsmodus mit einer zweiten Radarzyklusdauer, die kürzer ist als die erste Radarzyklusdauer. Der zweite Erfassungsmodus kann beispielsweise situationsabhängig aktiviert werden, beispielsweise dann, wenn eine höchstwahrscheinlich eintretende Unfallsituation oder Schleudersituation erkannt wurde. Dabei kann der erste Erfassungsmodus entweder parallel weiterhin ausgeführt werden oder der erste Erfassungsmodus kann pausieren. Alternativ kann der zweite Erfassungsmodus ständig parallel zum ersten Erfassungsmodus betrieben werden. Der zweite Erfassungsmodus kann dabei einen im Vergleich zum ersten Erfassungsbereich eingeschränkten zweiten Erfassungsbereich aufweisen.
Die im zweiten Erfassungsmodus erfassten, unfallrelevanten Umgebungsinformationen werden anschließend zur Ermittlung von unfallrelevanten Parametern ausgewertet. Diese Auswertung kann beispielsweise derart erfolgen, dass ermittelt wird, mit welcher Überdeckung zwischen dem Ego-Fahrzeug (d.h. das Fahrzeug, das den Radarsensor trägt) und einem Kollisionsobjekt (d.h. das Objekt, mit dem das Egofahrzeug kollidiert) eine Kollision auftritt, welcher Auftreffwinkel zwischen Ego-Fahrzeug und Kollisionsobjekt besteht bzw. wie hoch die Relativgeschwindigkeit zwischen Ego-Fahrzeug und Kollisionsobjekt ist.
Zuletzt werden Informationen zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitssystems basierend auf den unfallrelevanten Parametern ermittelt und ggf. ein oder mehrere Sicherheitssysteme abhängig davon aktiviert.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch den zweiten Erfassungsmodus mit einer im Vergleich zum ersten Erfassungsmodus kürzeren Radarzyklusdauer eine genauere Erfassung der unfallrelevanten Umgebungsinformationen speziell unmittelbar vor der Kollision möglich ist. In diesem Zeitbereich unmittelbar vor einer Kollision ändern sich die Bewegung von Ego-Fahrzeug bzw. des Kollisionsobjekts häufig sehr stark, so dass eine Prädiktion von unfallrelevanten Parametern basierend auf Informationen, die im ersten Erfassungsmodus ermittelt werden, nur recht ungenau möglich ist, durch die kürzeren Radarzyklen im zweiten Erfassungsmodus jedoch mit einer höheren Aktualisierungsrate.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden im zweiten Erfassungsmodus eine gegenüber dem ersten Erfassungsmodus veränderte Erfassung von Roh-Radarinformationen und/oder eine veränderte Signalverarbeitung der erfassten Radarinformationen durchgeführt. Insbesondere wird die Erfassung von Roh-Radarinformationen in der Komplexität reduziert (beispielsweise durch Einschränkung des Erfassungsbereichs, Abschaltung von Sende-Empfangskanälen etc.) und die Signalverarbeitung vereinfacht, beispielsweise durch Einschränkung des Geschwindigkeitsbereichs und/oder der Geschwindigkeitsauflösung, in dem die erfassten Dopplerinformationen ausgewertet werden, oder durch Reduzierung auf eines oder einige Objekte, mit denen aller Voraussicht nach eine Kollision erfolgt. Dadurch kann trotz Verkürzung der Radarzyklusdauer eine hinreichend genaue Ermittlung der unfallrelevanten Umgebungsinformationen erfolgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Erfassen von unfallrelevanten Umgebungsinformationen in einem eingeschränkten Erfassungsbereich, der im Vergleich zum Erfassungsbereich, der im ersten Erfassungsmodus erfasst wird, eingegrenzt ist. Die Einschränkung des Erfassungsbereichs kann durch eine Einschränkung des erfassten Azimut-Bereichs, Elevations-Bereichs und/oder durch Reduzierung des Erfassungsradius (beispielsweise auf einen Erfassungsradius kleiner als einen Entfernungsschwellwert, z.B. 20m) vollzogen werden. Dadurch kann bei gleicher Verarbeitungsleistung der die Roh-Radarinformationen verarbeitenden Rechnereinheit trotz kürzerem Radarzyklus eine hinreichend genaue Erfassung der unfallrelevanten Umgebungsinformationen erfolgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden im ersten Erfassungsmodus des Radarsensors oder durch weitere Sensoren des Fahrzeugs erfasste Eingrenzungs-Informationen zu einer Eingrenzung der Erfassung unfallrelevanter Umgebungsinformationen im zweiten Erfassungsmodus verwendet. Beispielsweise wird durch den Radarsensor im ersten Erfassungsmodus ein Kollisionsobjekt erkannt, mit dem sich eine Kollision ereignen könnte. Dieses Objekt kann beispielsweise eine bestimmte Geschwindigkeit aufweisen. Basierend auf diesen Informationen kann beispielsweise der Erfassungsbereich im zweiten Erfassungsmodus eingeschränkt werden, und zwar auf den Bereich, in dem sich das Kollisionsobjekt befindet. Zudem können die Dopplerinformationen im zweiten Erfassungsmodus lediglich noch in einem Bereich ausgewertet werden, der um die Geschwindigkeit des Kollisionsobjekts herum liegt. Zudem können neben dem Kollisionsobjekt erkannte weitere Objekte aus dem Objekttracking ausgeschlossen werden. Auch weitere Eingrenzungen der Erfassung sind denkbar. Dadurch kann die Erfassung im zweiten Erfassungsmodus auf den relevanten Bereich fokussiert werden.
Die Eingrenzung kann jedoch nicht nur basierend auf im ersten Erfassungsmodus des Radarsensors erfasste Eingrenzungsinformationen sondern beispielsweise auch basierend auf Informationen erfolgen, die durch weitere Sensoren des Fahrzeugs, beispielsweise eine Kamera, Ultraschallsensorik, einem LIDAR-Sensor etc., durch Dritt-Fahrzeuge in der Umgebung des Ego-Fahrzeugs und/oder durch eine stationäre, mit Sensoren zur Erfassung von sicherheitsrelevanten Informationen ausgestattete Infrastruktur, die beispielsweise seitlich neben einer Straße angeordnet ist, bereitgestellt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Eingrenzung in der Erfassungsreichweite, im erfassten Winkelbereich und/oder im erfassten Geschwindigkeitsinformationsbereich und/oder durch Einschränkung der Sende-Empfangs-Kanäle des Radarsensors. Dadurch kann die Erfassungskomplexität wesentlich reduziert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der zweite Erfassungsmodus basierend auf Informationen, die im ersten Erfassungsmodus durch den Radarsensor ermittelt wurden, durch von einem weiteren Sensor bereitgestellte Informationen, durch von einem Dritt-Fahrzeug bereitgestellte Informationen, durch von einer stationären Infrastruktur bereitgestellten Informationen und/oder durch Informationen einer Karte, die sicherheitsrelevante Informationen enthält, aktiviert wird. Damit kann der zweite Erfassungsmodus selektiv ausgelöst werden. Der erste Erfassungsmodus kann dann zumindest zeitweise unterbrochen werden oder parallel zum zweiten Erfassungsmodus vollzogen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im ersten Erfassungsmodus des Radarsensors eine Unfallsituation mit zumindest einem Kollisionsobjekt erkannt. Basierend auf dieser Erkennung des Kollisionsobjekts erfolgt eine Eingrenzung der Erfassung unfallrelevanter Umgebungsinformationen im zweiten Erfassungsmodus auf den örtlichen Bereich, in dem sich das zumindest eine erkannte Kollisionsobjekt befindet. Dadurch kann wiederum die Erfassungskomplexität wesentlich reduziert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im zweiten Erfassungsmodus zumindest zeitweise auf im ersten Erfassungsmodus erfasste Roh-Radarinformationen oder davon abgeleitete Informationen zurückgegriffen und diese werden im zweiten Erfassungsmodus zur Ermittlung von unfallrelevanten Umgebungsinformationen einer im Vergleich zum ersten Erfassungsmodus veränderten Signalverarbeitung unterzogen. In anderen Worten wird im zweiten Erfassungsmodus zumindest zeitweise kein separates Senden von Radarsignalen und Empfangen von reflektierten Anteilen dieser Radarsignale vollzogen sondern im zweiten Erfassungsmodus werden Roh-Radarinformationen oder davon abgeleitete Informationen des ersten Erfassungsmodus verwendet, um die unfallrelevanten Umgebungsinformationen durch eine geeignete Signalverarbeitung zu ermitteln.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden im zweiten Erfassungsmodus zumindest zeitweise in Pausen des ersten Erfassungsmodus, in denen keine Roh-Radarinformationen für den ersten Erfassungsmodus erfasst werden, an eine möglicherweise eintretende Unfallsituation angepasste Roh-Radarinformationen erfasst. Diese Roh-Radarinformationen werden zur Ermittlung von unfallrelevanten Umgebungsinformationen einer Signalverarbeitung unterzogen. Hierbei bedeutet „Erfassung an eine möglicherweise eintretende Unfallsituation angepasster Roh-Radarinformationen“, dass das Senden von Radarsignalen und Empfangen von reflektierten Anteilen dieser Radarsignale im zweiten Erfassungsmodus unterschiedlich zu dem ersten Erfassungsmodus sein kann, beispielsweise deshalb, weil der Erfassungsbereich eingeschränkt ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die zweite Radarzyklusdauer in Abhängigkeit vom Abstand zu einem detektierten Kollisionsobjekt angepasst. Vorzugsweise kann die zweite Radarzyklusdauer abhängig vom Abstand zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt zunehmend verkürzt werden, um mögliche Veränderungen der unfallrelevanten Parameter kurz vor der Kollision noch genauer erfassen zu können. auch können der Erfassungsbereich oder andere Erfassungsparameter im zweiten Erfassungsmodus adaptiv angepasst werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die unfallrelevanten Umgebungsinformationen durch Zusammenwirken mehrerer Sensoren erfasst. Beispielsweise werden die von mehreren Sensoren, insbesondere Radarsensoren, erfassten Informationen zentral zu einem Radarbild verarbeitet, so dass durch den Sensorverbund detailliertere, unfallrelevante Umgebungsinformationen ermittelt werden können. In dem Sensorverbund können beispielsweise diejenigen Radarsensoren im zweiten Erfassungsmodus betrieben werden, mit denen unfallrelevante Umgebungsinformationen in Bezug auf ein oder mehrere Kollisionsobjekte erfassbar sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Zusammenführen der durch mehrere Sensoren, insbesondere Radarsensoren, erfassten Informationen und das Auswerten der im zweiten Erfassungsmodus erfassten unfallrelevanten Umgebungsinformationen auf einer Recheneinheit eines Sensors, insbesondere eines Radarsensors, oder auf einer zentralen, von den Sensoren abgesetzten Recheneinheit. Die zentrale Recheneinheit kann dabei ausschließlich für die Verarbeitung und Auswertung der im zweiten Erfassungsmodus erfassten unfallrelevanten Umgebungsinformationen und beispielsweise auch die Ermittlung von Informationen zur Aktivierung von Sicherheitssystemen des Fahrzeugs verwendet werden oder die zentrale Recheneinheit kann neben dieser Aufgabe auch noch andere Verarbeitungsaufgaben erledigen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden im zweiten Erfassungsmodus die unfallrelevanten Umgebungsinformationen durch Bereitstellen von Radar-Rohinformationen aus den einzelnen Radarsensoren und einer Fusion der Roh-Radarinformationen zur weiteren Signalverarbeitung in einer Recheneinheit eines Sensors, insbesondere eines Radarsensors, oder in einer zentralen, von den Sensoren abgesetzten Recheneinheit gewonnen. In anderen Worten kann nicht nur die nachgelagerte Signalverarbeitung zentral erfolgen, sondern es können bereits die von den einzelnen Radarsensoren bereitgestellten Roh-Radarinformationen zentral zusammengeführt werden, um daraus die unfallrelevanten Umgebungsinformationen zu ermitteln.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt basierend auf den Informationen zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitssystems ein selektives Auswählen eines oder mehrerer Sicherheitssysteme des Fahrzeugs oder ein selektives Anpassen von Funktionsmerkmalen zumindest eines Sicherheitssystems. Damit kann beispielsweise situationsabhängig entschieden werden, welche Airbags (Front-, Seiten-, Knieairbags etc.) aktiviert werden müssen, ob bzw. in welcher Intensität die Gurtstraffer zu aktivieren sind, zu welchem Zeitpunkt ein oder mehrere Sicherheitssysteme aktiviert werden etc., und zwar schon bereits vor der eigentlichen Kollision.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Radarsystem für ein Fahrzeug. Das Radarsystem umfasst dabei:

- zumindest einen Radarsensor, der zum Erfassen von Informationen im Umgebungsbereich des Fahrzeugs ausgebildet ist, wobei der Radarsensor einen ersten Erfassungsmodus mit einer ersten Radarzyklusdauer aufweist;
- eine Rechnereinheit, die zum Erfassen von unfallrelevanten Umgebungsinformationen ausgebildet ist, wobei die unfallrelevanten Umgebungsinformationen mittels eines zweiten Erfassungsmodus des Radarsensors mit einer zweiten Radarzyklusdauer erfasst werden, die kürzer ist als die erste Radarzyklusdauer;
- eine Rechnereinheit, die zum Auswerten der im zweiten Erfassungsmodus erfassten unfallrelevanten Umgebungsinformationen zur Ermittlung von unfallrelevanten Parametern ausgebildet ist; und
- eine Rechnereinheit, die zum Ermitteln von Informationen zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitssystems basierend auf den unfallrelevanten Parametern ausgebildet ist.

Die vorgenannten Rechnereinheiten können durch eine einzige Rechnereinheit implementiert sein oder es können zumindest teilweise verschiedene Rechnereinheiten vorgesehen sein, mittels denen vorgenannte Schritte vollzogen werden.
Zuletzt umfasst die Erfindung ein Fahrzeug mit einem vorbeschriebenen Radarsystem.
Unter „Kollisionsobjekt“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jegliches stationäres oder bewegtes Objekt verstanden, das mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit mit dem Ego-Fahrzeug kollidiert.
Unter „unfallrelevanten Parametern“ im Sinne der vorliegenden Erfindung werden jegliche Parameter verstanden, die einen Zusammenstoß bzw. eine Kollision charakterisieren. Dies können insbesondere die Überdeckung zwischen dem Kollisionsobjekt und dem Ego-Fahrzeug, der Auftreffwinkel, eine Geschwindigkeitsinformation (z.B. die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kollisionsobjekt und dem Ego-Fahrzeug), die gegnerische Auftreffmasse und/oder der gegnerische Fahrzeugtyp (LKW, Transporter, PKW, ggf. Kleinwagen, SUV etc.) sein.
Unter „Radarzyklus“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein sich regelmäßig oder unregelmäßig wiederholender Erfassungs- und Auswertevorgang verstanden, in dem Radarsignale gesendet und reflektierte Anteile dieser Radarsignale (Roh-Radarinformationen) anschließend empfangen werden. Zudem kann im Radarzyklus eine Signalverarbeitung der empfangenen Roh-Radarinformationen erfolgen und ggf. ein Umfeldmodell generiert werden.
Unter „Radarzyklusdauer“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die Zeitdauer verstanden, mit der sich der Radarzyklus wiederholt.
Unter „Roh-Radarinformationen“ im Sinne der vorliegenden Erfindung werden die reflektierten Anteile der Radarsignale verstanden, die am Radarsensor empfangen werden.
Unter „Signalverarbeitung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Analog-Digital-Wandlung der Roh-Radarinformationen und eine Weiterverarbeitung der analog-digital gewandelten Signale durch eine digitale Signalverarbeitungseinheit verstanden.
Unter „Eingrenzungs-Informationen“ im Sinne der vorliegenden Erfindung werden jegliche Informationen verstanden, mittels denen eine Eingrenzung der Erfassung auf einen in Bezug auf eine Kollisionssituation interessanten Bereich möglich ist. Dies kann beispielsweise eine Ortsinformation sein, die angibt, in welchem Bereich sich ein Kollisionsobjekt befindet. Des Weiteren kann eine Eingrenzungs-Information einen Hinweis auf ein bestimmtes Kollisionsobjekt liefern. Zudem können Eingrenzungs-Informationen auch sich auf ein Kollisionsobjekt beziehende Informationen sein, beispielsweise Geschwindigkeitsinformationen, Richtungsinformationen etc.
Unter „Unfallsituation“ bzw. „Unfallszenario“ im Sinne der vorliegenden Erfindung werden sowohl Situationen verstanden, in denen eine Kollision mit einem Kollisionsobjekt auftritt, als auch Situationen, in denen sich das Fahrzeug in einer sicherheitskritischen Fahrsituation befindet, beispielsweise eine Schleudersituation.
Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 beispielhaft und schematisch ein Fahrzeug mit einem Radarsensor mit einem Erfassungsbereich, in den ein Kollisionsobjekt eintritt;
2 beispielhaft ein schematisches Diagramm, das die Verfahrensschritte zur Bestimmung von unfallrelevanten Parametern und zur Auslösung eines Sicherheitssystems basierend auf diesen unfallrelevanten Parametern veranschaulicht;
3 beispielhaft und schematisch ein Fahrzeug mit einem Radarsensor mit einem eingeschränkten Erfassungsbereich, wobei sich ein Kollisionsobjekt auf das Fahrzeug zubewegt;
4 beispielhaft ein schematisches Diagramm, das Radarzyklen eines ersten Erfassungsmodus in Gegenüberstellung zu Radarzyklen eines zweiten Erfassungsmodus veranschaulicht; und
5 beispielhaft und schematisch ein Fahrzeug mit einer Vielzahl von Sensoren, insbesondere Radarsensoren, die zum Arbeiten in einem Sensorverbund ausgebildet sind.

1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Erfassungsbereich EB eines Radarsensors 2 eines Fahrzeugs 1. Dieser Erfassungsbereich EB ist beispielsweise ein Standard-Erfassungsbereich, der in einem ersten Erfassungsmodus verwendet wird, um Umgebungsinformationen um das Fahrzeug 1 herum zu erfassen. Der erste Erfassungsmodus wird insbesondere in normalen Fahrsituationen mit keinem oder geringem Kollisionsrisiko angewendet. Im ersten Erfassungsmodus wird der Radarsensor 2 mit einem Radarzyklus betrieben, der eine erste Radarzyklusdauer hat. Diese erste Radarzyklusdauer ist typischerweise größer als 20ms, beispielsweise im Bereich zwischen 50ms und 100ms. In einem solchen Radarzyklus erfolgt sowohl die Erfassung von Roh-Radarinformationen, beispielsweise durch Aussenden einer oder mehrerer Radarsignale und Empfangen von reflektierten Anteilen dieser Radarsignale, als auch das die Signalverarbeitung dieser Roh-Radarinformationen zu Umgebungsinformationen, die beispielsweise als Radarbild in einer Radarkarte darstellbar sind. Ein solcher Radarzyklus kann jeweils auch die Generierung eines Umfeldmodells umfassen. Mehrere derartiger Radarzyklen schließen sich zeitlich aneinander an, um dadurch eine aktuelle Umgebungserfassung zu realisieren bzw. aus den zeitlichen Veränderungen Rückschlüsse über die Umgebungssituation ziehen zu können.
2 zeigt schematisch Schritte eines Verfahrens zur Erfassung von unfallrelevanten Parametern und deren Nutzung zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitssystems eines Fahrzeugs.
In einem ersten Schritt werden zunächst, wie zuvor beschrieben, Umgebungsbereichsinformationen in einem ersten Erfassungsmodus mit einer ersten Radarzyklusdauer erfasst (S10).
Um kurz vor einer eintretenden Kollision Unfallparameter möglichst präzise vorhersagen zu können, können unfallrelevante Umgebungsinformationen mittels eines zweiten Erfassungsmodus erfasst werden, der einen Radarzyklus mit einer zweiten Radarzyklusdauer nutzt, die kürzer ist als die erste Radarzyklusdauer. Vorzugsweise ist die zweite Radarzyklusdauer ≤ 20ms (S11).
Die durch den zweiten Erfassungsmodus mit der kürzeren Radarzyklusdauer erfassten unfallrelevanten Umgebungsinformationen können anschließend ausgewertet werden, um unfallrelevante Parameter zu ermitteln (S12). Diese können beispielsweise die Überdeckung des eigenen Fahrzeugs 1 mit dem Kollisionsobjekt, der Auftreffwinkel, Geschwindigkeitsinformationen etc. sein. Durch die kürzere Radarzyklusdauer lassen sich die unfallrelevanten Parameter mit einer höheren Genauigkeit bestimmen.
Basierend auf den unfallrelevanten Parametern können ein oder mehrere Sicherheitssysteme des Fahrzeugs 1 dann aktiviert werden (S13), so dass durch die geringere Radarzyklusdauer im zweiten Erfassungsmodus eine gezieltere Aktivierung der Sicherheitssysteme möglich ist.
Die Erfassung von Umgebungsinformationen im zweiten Erfassungsmodus kann zumindest zeitweise parallel zu der Erfassung im ersten Erfassungsmodus oder aber anstelle der Erfassung im zweiten Erfassungsmodus erfolgen. Beispielsweise sind folgende Szenarios möglich:

Der zweite Erfassungsmodus kann zeitweise parallel zu dem ersten Erfassungsmodus ablaufen. Der zweite Erfassungsmodus wird beispielsweise dann gestartet, wenn eine mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eintretende Unfallsituation erkannt wurde. Im zweiten Erfassungsmodus (mit der zweiten Radarzyklusdauer) werden beispielsweise unfallrelevante Umgebungsinformationen zumindest zeitweise parallel zu Umgebungsinformationen bereitgestellt, die aus dem ersten Erfassungsmodus (mit der ersten Radarzyklusdauer) resultieren.

Alternativ kann der zweite Erfassungsmodus anstelle des ersten Erfassungsmodus vollzogen werden, d.h. es werden lediglich unfallrelevante Umgebungsinformationen mit der zweiten Radarzyklusdauer bereitgestellt und die Erfassung im ersten Erfassungsmodus pausiert.
Weiterhin alternativ kann der zweite Erfassungsmodus ständig parallel zum ersten Erfassungsmodus vollzogen werden, beispielsweise derart, dass ständig ein im Vergleich zum ersten Erfassungsmodus eingeschränkter Umgebungsbereich oder lediglich ein oder mehrere Objekte durch den zweiten Erfassungsmodus erfasst werden.
3 zeigt beispielhaft eine Situation kurz vor einer Kollision des Fahrzeugs 1 mit einem Kollisionsobjekt KO, im gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls ein Fahrzeug. Wie aus dem Vergleich der 1 und 3 zu erkennen ist, wurde der Erfassungsbereich in 3 auf einen eingeschränkten Erfassungsbereich EB' reduziert, um dadurch gezielt den Umgebungsbereich im Bereich des Kollisionsobjekts KO zu erfassen. Durch diese Einschränkung des Erfassungsbereichs EB' lassen sich trotz kürzerer Radarzykluszeiten die unfallrelevanten Umgebungsinformationen erfassen.
Neben der Veränderung des Erfassungsbereichs kann auch die Signalverarbeitung bzw. die Prozessierung der Roh-Radarinformationen geeignet angepasst werden, um damit trotz kürzerer Radarzykluszeiten noch die Signalverarbeitung durchführen zu können. Dies kann beispielsweise durch ein lediglich selektives Auswählen von zeitlich aufeinanderfolgenden Radarrampen bei der Signalverarbeitung erfolgen.
Zunächst ist es möglich, dass an den Radarsensor 2 oder ein ihm zugeordnetes Steuergerät, im zweiten Erfassungsmodus Informationen zu dem wahrscheinlich eintretenden Unfallszenario übergeben werden. Diese Informationen können vom Radarsensor 2 selbst oder einem anderen Sensor, beispielsweise einem weiteren Radarsensor des Fahrzeugs 1, beispielsweise zumindest einer Kamera, zumindest einem Ultraschallsensor oder zumindest einem „light detection and ranging“ (LIDAR)-Sensor stammen. Beispielsweise können kollisionsobjektbezogene Informationen (bspw. ein getracktes Objekt mit einem oder mehreren Objektparametern), ein örtlicher Bereich (z.B. Abstandsbereich und Winkelbereich im Azimut) für den zweiten Erfassungsmodus übergeben werden, um basierend auf diesen Informationen gezielt unfallrelevante Umgebungsinformationen erfassen zu können. In anderen Worten werden also aus Umgebungsinformationen, die mit dem Radarsensor 2 selbst oder zumindest einem weiteren Sensor erfasst wurden, hypothetische Bereiche, in denen sich ein Unfall ereignen kann, bzw. hypothetische Objekte, mit denen sich ein Unfall ereignen kann, an den zweiten Erfassungsmodus weitergegeben, damit dieser genauere, unfallrelevantere Umgebungsinformationen in diesem hypothetischen Bereich bzw. zu diesem hypothetischen Objekt ermitteln kann.
Zur weiteren Reduzierung der Rechenkomplexität und damit zur beschleunigten Signalverarbeitung können die Reichweite des eingeschränkten Erfassungsbereichs EB' auf die unmittelbare Fahrzeugumgebung reduziert werden, beispielsweise auf einen Entfernungsbereich kleiner als einen Entfernungsschwellwert, beispielsweise ≤ 20m.
Zudem kann die Erfassungskomplexität der Geschwindigkeit, mit der sich ein Kollisionsobjekt KO auf das Fahrzeug 1 zubewegt, dadurch reduziert werden, dass lediglich selektiv Informationen zur Geschwindigkeitsbestimmung verwendet werden, beispielsweise diejenigen, die zur Bestimmung des Geschwindigkeitsbereichs, in dem die Geschwindigkeit des Kollisionsobjekts KO liegt, notwendig sind.
Des Weiteren ist es möglich, die Anzahl von Sende- und/oder Empfangskanälen des Radarsensors 2 zu reduzieren, um auch dadurch die Signalverarbeitung zu verschlanken bzw. zu beschleunigen.
Die Algorithmen zur Signalverarbeitung (bspw. Objektbildung, Objekttracking etc.) und/oder zur Bestimmung bzw. Schätzung von unfallrelevanten Parametern werden dabei lediglich auf diejenigen Radarinformationen angewandt, welche sich auf den eingeschränkten Erfassungsbereich bzw. Geschwindigkeitsbereich beziehen und/oder dem Kollisionsobjekt KO zugeordnet sind.
4 zeigt beispielhaft in einer Gegenüberstellung von Radarzyklen in einem ersten Erfassungsmodus (oberer Tabellenteil) und in einem zweiten Erfassungsmodus (unterer Tabellenteil, als 2.EM bezeichnet) des Radarsensors 2. Wie durch den mit „t“ gekennzeichneten Pfeil angedeutet, laufen die Radarzyklen des ersten Erfassungsmodus bzw. des zweiten Erfassungsmodus zeitlich nacheinander ab. Die Radarzyklen des ersten Erfassungsmodus können sich aber zumindest zeitweise mit den Radarzyklen des zweiten Erfassungsmodus überlagern.
Zu dem ersten Erfassungsmodus sind lediglich zwei Radarzyklen (Zyklus I und Zyklus II) skizziert, die jeweils mehrere Datenerfassungsphasen (Datenerfassung I, Datenerfassung II) aufweisen können. Zwischen zwei Datenerfassungsphasen können in einem Radarzyklus Pausen sein (Leerfelder zwischen Datenerfassung I und Datenerfassung II), d.h. Zeitphasen, in denen kein Senden Radarsignalen bzw. Empfangen von reflektierten Anteilen dieser Radarsignale erfolgt. Die in einem Radarzyklus erfassten Roh-Radarinformationen (bspw. reflektierte Signalstärke, Phasenbeziehungen etc.) werden dann im jeweiligen Radarzyklus einer Signalverarbeitung unterzogen, um Umgebungsinformationen zu erhalten. Es kann dabei auch eine Generierung eines Umfeldmodells pro Radarzyklus vollzogen werden.
Zum zweiten Erfassungsmodus sind beispielhaft sieben Radarzyklen dargestellt. Wie durch die kleinere Feldbreite im Vergleich zur Feldbreite der Radarzyklen im ersten Erfassungsmodus veranschaulicht, weist der Radarzyklus des zweiten Erfassungsmodus eine geringere Radarzyklusdauer auf als der erste Erfassungsmodus.
Die zeitliche Zuordnung der Radarzyklen im zweiten Erfassungsmodus (jeweils mit einer Datenerfassungsphase (in der Figur abgekürzt „Datenerf.“) und einer Datenverarbeitungsphase (in der Figur abgekürzt „Datenver.“)) zu den Datenerfassungsphasen im ersten Erfassungsmodus sind beispielhaft und schematisch durch Pfeile angedeutet. So erfolgt beispielhaft die Datenerfassung in den Radarzyklen i und i+1 im zweiten Radarzyklus zumindest teilweise zeitlich parallel zu der Datenerfassungsphase I im Zyklus I des ersten Erfassungsmodus.
Vorzugsweise wird ein Teil der Roh-Radarinformationen oder davon abgeleiteter, teilweise signalverarbeiteter Radarinformationen aus der Datenerfassungsphase des ersten Erfassungsmodus auch in dem zweiten Erfassungsmodus verwendet. So können beispielsweise auf ein Kollisionsobjekt oder einen vermuteten Kollisionsbereich zugeschnittene Informationen aus dem ersten Erfassungsmodus als weiterzuverarbeitende Informationen (als Eingangsinformationen bei der Datenerfassung) im zweiten Erfassungsmodus verwendet werden und über die dort vollzogene Signalverarbeitung zu zeitlich aktuelleren, unfallrelevanten Umgebungsinformationen weiterverarbeitet werden.
Dies ist speziell dann zutreffend, wenn der erste und zweite Erfassungsmodus zumindest zeitweise parallel vollzogen werden. Dadurch kann nämlich eine ressourceneffiziente Nutzung der Roh-Radarinformationen oder davon abgeleiteter, teilweise signalverarbeiteter Radarinformationen erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt in eventuell vorhandenen Pausen zwischen Datenerfassungsphasen des ersten Erfassungsmodus (beispielsweise veranschaulicht durch das freie Feld zwischen Datenerfassung I und Datenerfassung II in 4) eine Erfassung von an den zweiten Erfassungsmodus angepassten Rohradarinformationen. Damit können auch in den Erfassungspausen des ersten Erfassungsmodus zeitkritische, unfallrelevante Umgebungsinformationen ermittelt werden. Hier kann, wie zuvor dargelegt, eine auf das zu erfassende Kollisionsobjekt bzw. den Umgebungsbereich in dem sich aller Voraussicht nach die Kollision ereignen wird, zugeschnittene Erfassung (erfasster Abstandsbereich, Winkelbereich, Geschwindigkeitsbereich, etc.) erfolgen.
Für den Fall, dass der zweite Erfassungsmodus anstelle des ersten Erfassungsmodus ausgeführt wird, kann die Datenerfassung ständig speziell zugeschnitten auf den zweiten Erfassungsmodus erfolgen.
Die zweite Radarzyklusdauer des zweiten Erfassungsmodus kann eine Konstante sein, d.h. die zweite Radarzyklusdauer wird situationsabhängig nicht verändert. Alternativ kann die zweite Radarzyklusdauer situationsabhängig gewählt werden, d.h. abhängig von der erkannten Kollisionssituation (Ego-Fahrzeug fährt auf stehendes Kollisionsobjekt, ego-Fahrzeug kollidiert mit bewegtem Kollisionsobjekt, Schleudersituation) bzw. der Relativgeschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs zum Kollisionsobjekt kann die zweite Radarzyklusdauer geeignet gewählt werden.
Des Weiteren kann die zweite Radarzyklusdauer in Abhängigkeit vom Abstand zum Kollisionsobjekt verändert werden. Insbesondere kann mit sinkendem Abstand zum Kollisionsobjekt die zweite Radarzyklusdauer reduziert werden, um die unfallrelevanten Parameter noch genauer bestimmen zu können.
Besonders vorteilhaft ist, wenn, wie in 5 gezeigt, am Fahrzeug 1 mehrere Radarsensoren 2 vorgesehen sind, die zumindest abschnittsweise unterschiedliche Erfassungsbereiche haben und zumindest teilweise neben dem ersten Erfassungsmodus auch im zweiten Erfassungsmodus arbeiten können. Dadurch können unfallrelevante Umgebungsinformationen nicht nur durch einen einzigen Radarsensor 2 sondern eine Gruppe von Radarsensoren und ggf. weiterer Sensoren (z.B. Ultraschallsensoren, Kameras, LIDAR-Sensoren) etc. erfasst werden.
Diese Radarsensoren 2 bzw. ggf. weitere Sensoren arbeiten vorzugsweise in einem Sensorverbund, um umfassendere, unfallrelevante Umgebungsinformationen bereitzustellen.
Je nach örtlicher Position des Kollisionsobjekts relativ zum Fahrzeug 1 kann bei denjenigen Radarsensoren 2, die den unfallrelevanten Umgebungsbereich um das Kollisionsobjekt KO herum erfassen, der zweite Erfassungsmodus aktiviert werden, um die unfallrelevanten Umgebungsinformationen aus den Roh-Radarinformationen zu ermitteln, die von dem Verbund von Radarsensoren 2, bei denen der zweite Erfassungsmodus aktiviert ist, bereitgestellt werden. Die Signalverarbeitung und Ermittlung von unfallrelevanten Parametern zur Aktivierung von zumindest einem Sicherheitssystem kann entweder auf einer zentralen, von den Radarsensoren 2 abgesetzten Recheneinheit oder einer als Master-Recheneinheit fungierenden Recheneinheit eines Radarsensors 2 erfolgen.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Radarsensor
EB: Erfassungsbereich
EB': eingeschränkter Erfassungsbereich
KO: Kollisionsobjekt

Claims

Verfahren zur Bestimmung von unfallrelevanten Parametern im Umgebungsbereich eines Fahrzeugs (1), umfassend folgende Schritte: - Erfassen von Informationen im Umgebungsbereich des Fahrzeugs (1) mittels zumindest eines Radarsensors (2) des Fahrzeugs (1), wobei der Radarsensor (2) einen ersten Erfassungsmodus mit einer ersten Radarzyklusdauer aufweist (S10); - zumindest zeitweises Erfassen von unfallrelevanten Umgebungsinformationen mittels des zumindest einen Radarsensors (2) des Fahrzeugs (1), wobei die unfallrelevanten Umgebungsinformationen mittels eines zweiten Erfassungsmodus mit einer zweiten Radarzyklusdauer erfasst werden, die kürzer ist als die erste Radarzyklusdauer (S11); - Auswerten der im zweiten Erfassungsmodus erfassten unfallrelevanten Umgebungsinformationen zur Ermittlung von unfallrelevanten Parametern (S12); und - Ermitteln von Informationen zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitssystems basierend auf den unfallrelevanten Parametern (S13).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Erfassungsmodus eine gegenüber dem ersten Erfassungsmodus veränderte Erfassung von Roh-Radarinformationen und/oder eine veränderte Signalverarbeitung der erfassten Radarinformationen durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen von unfallrelevanten Umgebungsinformationen in einem eingeschränkten Erfassungsbereich (EB') erfolgt, der im Vergleich zum Erfassungsbereich (EB), der im ersten Erfassungsmodus erfasst wird, eingegrenzt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Erfassungsmodus des Radarsensors (2) oder durch weitere Sensoren des Fahrzeugs erfasste Eingrenzungs-Informationen zu einer Eingrenzung der Erfassung unfallrelevanter Umgebungsinformationen im zweiten Erfassungsmodus verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingrenzung in der Erfassungsreichweite, im erfassten Winkelbereich und/oder im erfassten Geschwindigkeitsinformationsbereich und/oder durch Einschränkung der Sende-Empfangs-Kanäle des Radarsensors erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Erfassungsmodus basierend auf Informationen, die im ersten Erfassungsmodus durch den Radarsensor (2) ermittelt wurden, durch von einem weiteren Sensor bereitgestellte Informationen, durch von einem Dritt-Fahrzeug bereitgestellte Informationen, durch von einer stationären Infrastruktur bereitgestellte Informationen und/oder durch Informationen einer Karte, die sicherheitsrelevante Informationen enthält, aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Erfassungsmodus des Radarsensors (2) eine Unfallsituation mit zumindest einem Kollisionsobjekt (KO) erkannt wird und eine Eingrenzung der Erfassung unfallrelevanter Umgebungsinformationen im zweiten Erfassungsmodus auf den örtlichen Bereich des zumindest einen erkannten Kollisionsobjekts (KO) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Erfassungsmodus zumindest zeitweise auf im ersten Erfassungsmodus erfasste Roh-Radarinformationen oder davon abgeleitete Informationen zurückgegriffen wird und diese zur Ermittlung von unfallrelevanten Umgebungsinformationen einer im Vergleich zum ersten Erfassungsmodus veränderten Signalverarbeitung unterzogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Erfassungsmodus zumindest zeitweise in Pausen des ersten Erfassungsmodus, in denen keine Roh-Radarinformationen für den ersten Erfassungsmodus erfasst werden, an eine möglicherweise eintretende Unfallsituation angepasste Roh-Radarinformationen erfasst werden und diese zur Ermittlung von unfallrelevanten Parametern einer Signalverarbeitung unterzogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Radarzyklusdauer in Abhängigkeit vom Abstand zu einem detektierten Kollisionsobjekt (KO), in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt (KO) und/oder in Abhängigkeit von der Relativbeschleunigung zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt (KO) angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unfallrelevanten Umgebungsinformationen durch Zusammenwirken mehrerer Sensoren, insbesondere Radarsensoren (2), erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenführen der durch mehrere Sensoren, insbesondere Radarsensoren (2), erfassten Informationen und das Auswerten der im zweiten Erfassungsmodus erfassten unfallrelevanten Umgebungsinformationen auf einer Recheneinheit eines Sensors, insbesondere eines Radarsensors (2), oder auf einer zentralen, von den Sensoren abgesetzten Recheneinheit erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Erfassungsmodus die unfallrelevanten Umgebungsinformationen durch Bereitstellen von Roh-Radarinformationen aus den einzelnen Radarsensoren (2) und einer Fusion der Roh-Radarinformationen zur weiteren Signalverarbeitung in einer Recheneinheit eines Sensors, insbesondere eines Radarsensors (2) oder in einer zentralen, von den Sensoren abgesetzten Recheneinheit gewonnen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf den Informationen zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitssystems ein selektives Auswählen eines oder mehrerer Sicherheitssysteme des Fahrzeugs (1) oder ein selektives Anpassen von Funktionsmerkmalen zumindest eines Sicherheitssystems erfolgt.
Radarsystem für ein Fahrzeug (1) umfassend: - zumindest einen Radarsensor (2), der zum Erfassen von Informationen im Umgebungsbereich des Fahrzeugs (1) mittels ausgebildet ist, wobei der Radarsensor (2) einen ersten Erfassungsmodus mit einer ersten Radarzyklusdauer aufweist; - eine Rechnereinheit, die zum Erfassen von unfallrelevanten Umgebungsinformationen ausgebildet ist, wobei die unfallrelevanten Umgebungsinformationen mittels eines zweiten Erfassungsmodus des Radarsensors (2) mit einer zweiten Radarzyklusdauer erfasst werden, die kürzer ist als die erste Radarzyklusdauer; - eine Rechnereinheit, die zum Auswerten der im zweiten Erfassungsmodus erfassten unfallrelevanten Umgebungsinformationen zur Ermittlung von unfallrelevanten Parametern ausgebildet ist; und - eine Rechnereinheit, die zum Ermitteln von Informationen zur Aktivierung zumindest eines Sicherheitssystems basierend auf den unfallrelevanten Parametern ausgebildet ist.
Fahrzeug umfassend ein Radarsystem gemäß Anspruch 15.