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Die Erfindung betrifft ein Verkehrsfahrzeug.
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Die
DE 10 2011 005 567 A1 thematisiert die Bereitstellung von Lacken, deren Radarrückstreuquerschnitte über einen Bereich eines Einstrahlwinkels annähernd konstante ausgebildet ist.
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In der
JP 10 142 321 A2 ist ein Muldenkipper offenbart, der Reflektoren aufweist, die in einer Arbeitsumgebung des Muldenkippers eine sichere Detektion ermöglichen. Diese Arbeitsumgebung ist entsprechend hoch mit Schmutzpartikeln belastet. Dementsprechend sind die Reflektoren an den Seitenflächen des Muldenkippers angeordnet, um eine sichere Detektion zu ermöglichen.
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Radar Systeme werden mittlerweile auch im täglichen Straßenverkehr genutzt, insbesondere von Kraftfahrzeugen. Dadurch lassen sich Objekte, insbesondere deren Abstand und Geschwindigkeit, detektieren. Die Radar Strahlung wird insbesondere an Streuzentren der Objekte reflektiert, wobei die Streuzentren von dem Aufbau des Objekts und von dessen Oberflächen und Materialien abhängen. Beispielsweise sein die verschiedenen Oberflächengestaltungen von Kraftfahrzeugen mit deren Kühlergrill, Lampen, deren Karosserie genannt. Aufgrund der Tatsache, dass jedes Objekt entlang dessen Oberfläche verschiedene Reflektionsbereiche mit unterschiedlichen Radarrückstreuquerschnitten aufweist, wird die Radarstrahlung mit unterschiedlichen Intensitäten reflektiert. Bei vielen Objekten ist der bereitgestellte Rückstreuquerschnitt, welcher von einem Einstrahlwinkel abhängt, stark inhomogen. Demnach hängt die Qualität einer Detektion des Objekts in hohem Maße von dem Einstrahlwinkel ab, aus dem das Objekt mithilfe des Radar Systems angestrahlt wird. Bei einer Relativbewegung des Objekts zu dem Radar System, insbesondere bei rotatorischer, kann die Intensität mit der das Objekt detektiert wird stark schwanken und gegebenenfalls auch verschwinden. Auch eine stark erhöhte Intensität der reflektierten Radarstrahlung wirkt sich entsprechend negativ aus. Dies erschwert entsprechend die Verfolgung derartiger Objekte in der nachgelagerten Auswertung der Messdaten.
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Es ist daher Aufgabe ein Verkehrsfahrzeug bereitzustellen, welches während einer Bewegung innerhalb eines Detektionsbereichs eines Radar Systems zuverlässig detektiert und auch verfolgt werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verkehrsfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verkehrsfahrzeug mit dem Merkmal des Patentanspruchs 2. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten dargestellt.
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Das Verkehrsfahrzeug kann insbesondere als motorisiertes oder nicht motorisiertes Fahrzeug ausgebildet sein. Dies kann unter anderem ein Auto, ein Motorrad, ein Roller, ein Lastkraftfahrzeug, ein Anhänger, ein Fahrrad, ein E-Bike, ein Scooter, ein Laufrad usw. sein. Dies umfasst auch Sonderfahrzeuge, wie beispielsweise Kraftfahrzeuge für die Landwirtschaftliche Nutzung, wie Traktoren oder Mähdrescher.
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Ein solches Verkehrsfahrzeug reflektiert eintreffende Radarstrahlung unter einem Azimutwinkel. Der Azimutwinkel kann durch einen Vektor dargestellt werden und entspricht hier dem Einfallswinkel, wobei sich der Azimutwinkel von 0° bis 360° erstreckt und der Vektor in der nachfolgenden Betrachtung günstigerweise senkrecht zu einer Hochachse des Fahrzeugs steht. Beispielhaft entspricht die Richtung des Vektors bei einem Azimutwinkel von 90° der Fahrtrichtung. Bei einem Azimutwinkel von 270° zeigt der Vektor entgegengesetzt zur Fahrtrichtung.
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Die eintreffenden Radarstrahlen werden in Abhängigkeit von dem Aufbau des Verkehrsfahrzeugs, insbesondere dessen radarstreuenden Oberfläche, zurückgestreut. Bei einem Auto stellt eine große seitlich angeordnete Oberfläche der Karosserie zumeist einen hohen Rückstreuquerschnitt bereit. Der Rückstreuquerschnitt beschreibt das Intensitätsverhältnis zwischen der eintreffenden und reflektierten Strahlung.
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Zudem ist an dem Verkehrsfahrzeug zumindest eine Rückstreustruktur ausgebildet, sodass über einen Azimutwinkel von 0° bis 360° ein Mindestrückstreuquerschnitt ausgebildet ist. Dadurch ist der Rückstreuwinkel im Straßenverkehr zumindest so hoch, dass jederzeit eine zuverlässige Detektion des Verkehrsfahrzeugs durch ein Radar System möglich ist.
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Die Rückstreustruktur ist dabei eine gesondert angebrachte Struktur an dem Verkehrsfahrzeug, die für einen verbesserten Rückstreuquerschnitt über alle Azimutwinkel ausgebildet ist. Insbesondere weist die Rückstreustruktur besondere Eigenschaften auf, die einen Radarrückstreuquerschnitt aktiv und definiert beeinflussen. Dies kann beispielsweise periodische oder quasi periodische Strukturen bereitgestellt werden.
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Das Verkehrsfahrzeug weist für jeden Azimutwinkel einen intrinsischen Rückstreuquerschnitt auf, der sich durch die Rückstreustruktur anpassen lässt. Die Rückstreustruktur ändert somit den intrinsischen Rückstreuquerschnitt auf einen resultierenden Rückstreuquerschnitt. Der resultierende Rückstreuquerschnitt ist zumeist größer als der intrinsische Rückstreuquerschnitt, kann gegebenenfalls aber auch gleich groß oder auch kleiner sein.
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Das Verkehrsfahrzeug kann hierbei eine einzige oder auch mehrere Rückstreustrukturen aufweisen. Diese Rückstreustrukturen sind beispielsweise nur in den Bereichen angeordnet, in denen der eigentliche Aufbau des Verkehrsfahrzeugs einen zu geringen intrinsischen Rückstreuquerschnitt bereitstellt. Die Rückstreustrukturen können aber auch einen zu großen intrinsischen Rückstreuquerschnitt verringern. Die Rückstreustruktur oder die Rückstreustrukturen stellen über einen Azimutwinkel von 0° bis 360° einen Mindestrückstreuquerschnitt bereit, der eine optimale Erfassbarkeit des Verkehrsfahrzeugs durch ein Radar System bereitstellt. Insbesondere wird durch die Bereitstellung eines gleichmäßigen Rückstreuquerschnitts an Verkehrsfahrzeugen eine größere Detektionsreichweite durch die Radar Systeme ermöglicht. Dies erhöht die Sicherheit, insbesondere wenn Fahrzeuge mit Fahrassistenzsystemen oder autonome Fahrzeuge am Verkehr teilnehmen.
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Eintreffende Radarstrahlen verteilen sich an dem Verkehrsfahrzeug über eine große Fläche der Karosserie. Die eintreffende Gesamtenergie ist großflächig verteilt, sodass an den einzelnen Streuzentren nur ein kleiner Teil der Gesamtenergie eintrifft, welche sodann reflektiert wird. Mit besonderem Vorteil sind die Rückstreustrukturen flächig ausgebildet und bündeln die eintreffende Radarstrahlung. Flächige, also Teilbereiche der der Karosserie abdeckende Rückstreustrukturen können beispielsweise durch Folien ausgebildet sein. Insbesondere decken flächige Strukturen mehrere cm2 bis zu mehreren m2 ab. Durch die flächige Rückstreustruktur wird ein größerer Anteil der Gesamtenergie reflektiert als bei einem einzelnen punktuellen Streuzentrum und durch die Bündelung kann diese definiert auf die Quelle der Strahlung reflektiert werden. Dadurch wird eine verbesserte Detektion des Verkehrsobjekts mithilfe von Radar Systemen ermöglicht. Insbesondere ist die Detektionsreichweite im Vergleich mit Fahrzeugen ohne derartige Rückstreustrukturen größer. Außerdem kann eine Detektion unabhängig von der Ausrichtung des Verkehrsfahrzeugs mit Rückstreustrukturen zu jeder Zeit sicher detektiert werden. Die Bündelung kann hierbei durch eine einzelne Rückstreustruktur erfolgen. Es können alternativ auch mehrere Rückstreustrukturen aufeinander abgestimmt sein, sodass diese gemeinsam eine Bündelung bereitstellen. Insbesondere erfolgt die Bündelung der reflektierten Radarstrahlen auf einen bestimmten Elevationswinkel bzw. Höhenwinkel, sodass eine optimale Detektion durch das Radar System ermöglicht wird.
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Die Funktionsweise solcher Rückstreustrukturen sind unter anderem in der
WO 99/43049 in den
1 bis
3 gezeigt, wobei diese hierfür eine andere Anwendung genutzt werden. Dabei ist ein Substrat ausgebildet, welches auf einer Seite eine vollmetallisierte Leiterschicht aufweist, auf der gegenüberliegenden Seite ist eine leitende Metallstruktur bereitgestellt, welche in der
3 dargestellt ist. Dieser Aufbau dient als Reflektor, wobei auch eine Ausbildung einer Folie anstelle eines Substrats möglich ist. Eine solche flächige Rückstreustruktur kann durch Anpassung der Metallstrukturen optimal auf die Erfordernisse eines Verkehrsfahrzeugs angepasst werden. Insbesondere kann dadurch die zuvor beschriebene gebündelte Reflektion der Radarstrahlen bereitgestellt werden.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Verkehrsfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst.
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Dieses Verkehrsfahrzeug reflektiert ebenfalls unter einem Azimutwinkel einfallende Radarstrahlen. Zudem weist das Verkehrsfahrzeug zumindest eine Rückstreustruktur auf. Die Rückstreustruktur ist hierbei derart ausgebildet, dass über einen Azimutwinkel von zumindest 270° ein im Wesentlichen konstanter Rückstreuquerschnitt ausgebildet ist.
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Die Ausführungen zu dem Verkehrsfahrzeug nach dem Patentanspruch 1 gelten entsprechend Sinngemäß.
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Ein solcher im Wesentlichen konstanter Rückstreuquerschnitt ist besonders vorteilhaft, da aufgrund gleichbleibender Intensität der reflektierten Radarstrahlung die Verfolgung, also das Tracking, derartig ausgebildeter Verkehrsfahrzeugs wesentlich vereinfacht wird.
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Dabei ist zu erwähnen, dass sich auch übermäßig hohe Intensitäten der zurückgestreuten Radarstrahlung negativ auf die Auswertung der Messdaten auswirken können. Beispielsweise sind die Seitenflächen eines Kraftfahrzeugs erwähnt, die im Vergleich zu den restlichen Teilen des Kraftfahrzeugs einen sehr hohen intrinsischen Rückstreuquerschnitt aufweisen. Die Seitenflächen liegen hier den Azimutwinkeln 0° und 180°. Bei anderen Azimutwinkeln, beispielsweise an den Ecken des Kraftfahrzeugs, die einen Übergang von einer Seitenfläche zu einer Front oder einem Heck des Kraftfahrzeugs darstellen sind die intrinsischen Rückstreuquerschnitte wesentlich kleiner. Dort eintreffende Radarstrahlen werden nur noch mit einer vergleichsweise geringen Intensität reflektiert. Durch die Rückstreustrukturen lassen sich die intrinsischen Rückstreuquerschnitte entsprechend anpassen.
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Durch entsprechende Anordnung von einer oder mehreren Rückstreustrukturen lässt sich über größere Azimutwinkelbereiche ein im Wesentlichen konstanter Rückstreuquerschnitt bereitstellen. Ein entsprechend hoher intrinsischer Rückstreuquerschnitt kann dabei verringert werden. Dies ist jedoch optional. Insbesondere werden die Azimutwinkelbereiche, welche mittlere und niedrige Rückstreuquerschnitte bereitstellen auf ein im Wesentlichen gleichmäßiges oder konstantes Rückstreuquerschnittsniveau gebracht. Dies kann durch eine einzelne, gegebenenfalls großflächige Rückstreustruktur oder auch durch mehrere Rückstreustrukturen bereitgestellt werden.
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Durch die Bereitstellung eines im Wesentlichen konstanten Rückstreuquerschnitts sind die Fluktuationen der Intensität der detektierten Verkehrsfahrzeuge in aufeinanderfolgenden Messvorgängen gering. Dadurch kann ein Tracking, also das Verfolgen eines Objekts anhand der ermittelten Sensordaten, mit größerer Effizienz durchgeführt werden. Insbesondere ist es einfacher ein derartiges Objekt mit großer Sicherheit auch in späteren Messzyklen als dasselbe Objekt zu identifizieren.
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Die Abdeckung eines Azimutwinkels von zumindest 270 Grad kann zusammenhängend oder auch aufgeteilt sein. Beispielsweise kann ein einzelner Azimutwinkelbereich 270° umfassen oder auch durch mehrere winkelmäßig voneinander abgetrennte Azimutwinkelbereiche, die sich in Summe über mehr als 270° erstrecken. Dies kann an einem Kraftfahrzeug durch einen vorderseitigen Azimutwinkelbereich von 135° und einen rückseitigen Azimutwinkelbereich von 135° bereitgestellt werden. Die Seitenflächen, können hierbei über den restlichen Winkelbereich einen größeren intrinsischen Rückstreuquerschnitt bereitstellen. Der Rückstreuquerschnitt kann beispielsweise auch über einen Azimutwinkel von zumindest 300°, 330° oder 360° im Wesentlichen konstant sein.
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Ein Rückstreuquerschnitt ist über den Azimutwinkel gerade dann konstant, wenn dieser um einen mittleren Streuquerschnitt um maximal 10%, 20%, 30% oder 40% abweicht.
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Im Weiteren werden vorteilhafte Ausführungsvarianten des Verkehrsfahrzeugs erläutert.
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Insbesondere wird ein Verkehrsfahrzeug vorgeschlagen, welches über einen Azimutwinkel von 0° bis 360° einen Mindestrückstreuquerschnitt aufweist, wobei der Rückstreuquerschnitt zudem über einen Azimutwinkel von mindestens 270°, 300°, 330° oder 360° im Wesentlichen konstant ist.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Rückstreuquerschnitt über einen Azimutwinkel von 360° Grad im Wesentlichen konstant ist.
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Mit besonderem Vorteil ist die Rückstreustruktur an einer Karosserie des Verkehrsfahrzeugs ausgebildet.
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Die Karosserie ist das Bauteil, welches eine das Fahrzeug nach außen hin abschließende Oberfläche bereitstellt. Dies kann bei einem Kraftfahrzeug beispielsweise eine Stoßstange ein Kotflügel oder eine Tür bzw. das Blech einer Tür sein. Bei einem Fahrrad umfasst dies beispielsweise der Rahmen, bei einem Motorrad eine entsprechende Verkleidung sowie einen Rahmen oder bei einem LKW eine Plane oder einem Anhänger einen Aufbau.
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Alternativ kann die Rückstreustruktur auch an einem Rückstreuhalter ausgebildet sein. Der Rückstreuhalter ist ein Element, welches außerhalb oder auch innerhalb der Karosserie des Verkehrsfahrzeugs angeordnet ist, an dem eine entsprechende Rückstreustruktur angebracht ist. Der Rückstreuhalter kann beispielsweise ein gesondert breitgestelltes Bauteil sein, welches nur der Anordnung oder Befestigung der Rückstreustruktur dient oder auch durch Bauteile des Kraftfahrzeugs ausgeführt sein, welche üblicherweise vorhanden sind und neben deren eigentlichen Funktion dazu genutzt werden, um die Rückstreustruktur daran anzubringen.
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An einem entsprechenden Verkehrsfahrzeug können Rückstreustrukturen ausschließlich an der Karosserie oder ausschließlich an einem Rückstreuhalter ausgebildet sein. Ebenso ist es von Vorteil, wenn Rückstreustrukturen eines Verkehrsfahrzeugs an der Karosserie sowie auch an einem oder mehreren Rückstreuhalter angeordnet sind. Dadurch lässt sich der Rückstreuquerschnitt optimal einstellen. An der Karosserie kann die Rückstreustruktur innen oder auch außen angeordnet sein. Außen ist der Bereich, der eine Umgebung des Verkehrsfahrzeugs darstellt. Innen ist der Bereich, der von der Karosserie zumindest teilweise umschlossen ist und in dem sich die einzelnen Komponenten des Verkehrsfahrzeugs befinden. Die Rückstreustruktur kann beispielsweise innen oder außen an der Karosserie aufgebracht sein.
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Insbesondere ist die Rückstreustruktur durch ein Rückstreuelement ausgebildet. Ein Rückstreuelement ist ein Element, welches hauptsächlich dazu dient die Rückstreustruktur bereitzustellen. Dies kann beispielsweise eine Folie sein, die eine bestimmte Struktur aufweist. Ist die Bereitstellung eines definierten Rückstreuquerschnitts nicht die Hauptfunktion eines Elements, sondern nur eine Nebenfunktion, so stellt dieses eine Rückstreustruktur dar, ist jedoch kein Rückstreuelement im Sinne der vorstehenden Definition. Ein Beispiel hierfür ist ein Lack, dessen Eigenschaften zur Bereitstellung eines verbesserten Rückstreuquerschnitts angepasst sind. Die Hauptfunktion ist jedoch weiterhin die Bereitstellung einer robusten Außenfläche an einem Verkehrsfahrzeug, um dieses vor den Umwelteinflüssen zu schützen. Dies wird im Weiteren auch al ein rückstreuoptimiertes Element bezeichnet.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Rückstreustruktur durch einen rückstreuoptimierten Lack, eine Folie, eine Beschichtung oder eine strukturierte Oberfläche bereitgestellt ist.
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An dem Verkehrsfahrzeug können jedoch gleichzeitig mehrere der genannten Rückstreustrukturen genutzt werden, um den Rückstreuquerschnitt optimal einzustellen. Die Rückstreustruktur kann dabei durch ein Rückstreuelement oder ein Rückstreuoptimiertes Element ausgebildet sein.
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Ein rückstreuoptimiertes Element kann beispielsweise ein gesondert angepasster Lack sein, wie dieser in der
DE10 2011 005 567 A1 beschrieben ist. Dies muss jedoch nicht zwingend auch der Sichtlack des Verkehrsfahrzeugs sein, sondern es kann auch eine zusätzlich aufgebrachte Lackschicht sein, die im Sinne der obigen Definition jedoch ein Rückstreuelement darstellt.
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In einer weiteren Variante kann das Rückstreuelement durch eine Folie ausgebildet sein, welche die Rückstreustruktur bereitstellt. Diese Folie kann beispielsweise eine bestimmte Struktur oder auch eingebrachte Partikel aufweisen, welche eine definierte Rückstreuung von Radarstrahlung bereitstellen. Diese Struktur kann beispielsweise periodischer oder quasi periodischer Struktur sein. Die Folie kann beispielsweise an der Karosserie oder an einem Rückstreuhalter angebracht sein, insbesondere aufgeklebt sein.
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Eine periodische Struktur wird durch eine gleichmäßige Wiederholung einer einheitlichen Einheitszelle bereitgestellt. Eine quasi periodische Struktur wird durch eine gleichmäßige Wiederholung ähnlicher Einheitszellen bereitgestellt. Dabei kann die Anzahl der ähnlichen Einheitszellen begrenzt sein.
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In einer alternativen Variante kann die Rückstreustruktur durch eine Beschichtung ausgebildet sein. Eine solche Beschichtung kann beispielsweise an der Karosserie ausgebildet sein, innen und / oder auch außen. Die Beschichtung kann beispielsweise von einer Lackschicht überdeckt sein. Eine solche Beschichtung kann auch an einem Rückstreuhalter ausgebildet sein.
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Es ist von Vorteil, wenn die Rückstreustruktur durch eine Strukturierung bereitgestellt wird. Die Strukturierung erfolgt Beispielsweise an einer Oberfläche einer Karosserie oder eines Rückstreuhalters. Dies kann beispielsweise die Strukturierung einer Metalloberfläche sein, insbesondere eines Blechs. Dies kann beispielsweise ein Karosserieteil eines Verkehrsfahrzeugs sein, beispielsweise ein Rahmen eines Fahrrads oder eines Motorrads sein oder ein Karosserieteil eins Kraftfahrzeugs. Grundsätzlich können derartige Strukturen an jedem Bauteil eines Verkehrsfahrzeugs ausgebildet sein, wie auch an Scheiben oder Felgen. Beispielsweise kann eine Glasscheibe mit einer TCO-Schicht (transparent conducting oxides), wie z.B. ITO (Indiumzinnoxid), bedampft sein
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Günstigerweise ist die Folie, welche eine Rückstreustruktur ausbildet, an einer Außenseite und/oder einer Innenseite einer Karosserie des Verkehrsfahrzeugs angebracht.
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Eine solche Folie kann beispielsweise durch Kleben befestigt werden. Beispielsweise kann eine solche Folie, insbesondere wenn diese an einer Außenseite der Karosserie angebracht ist überlackiert werden. Durch die Anordnung an einer Innenseite oder einer Außenseite und anschließendem Überlackieren ist diese nicht mehr sichtbar stellt dennoch die gewünschte Funktion bereit. Besonders vorteilhaft ist dies an Bauteilen welche nicht metallischer Art sind, beispielsweise einer Stoßstange aus Kunststoff.
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Die Rückstreustruktur kann auch in die Karosserie eingebracht sein. Dabei ist ein Rückstreuelement zumindest teilweise von dem Karosserieteil umgeben. Insbesondere kann das Rückstreuelement einlaminiert oder umspritzt sein.
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Auch für die Ausbildung der Rückstreustruktur an einem Rückstreuhalter gelten die Ausführungen der drei vorstehenden Abschnitte sinngemäß.
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Es wird vorgeschlagen, dass die an dem Verkehrsfahrzeug ausgebildeten Rückstreustrukturen unterschiedlich starke Rückstreuquerschnitte bereitstellen.
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Solche unterschiedlich starken Rückstreuquerschnitte können durch die Rückstreustruktur eingebracht werden. Dies kann bei Lacken beispielsweise durch die Anpassung der Lackeigenschaften und der Zusätze geschehen. Dementsprechend können in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche Lacke aufgetragen werden, die unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Alternativ kann sich auch die Dicke oder die Anzahl der Lackschichten unterscheiden. Ebenso können auch entsprechende Folien genutzt werden, welche an der Karosserie oder an einem Rückstreuhalter angeordnet sind und unterschiedlich große Flächen bereitstellen. Auch die Nutzung mehrere Folien mit unterschiedlichen Rückstreueigenschaften ist möglich. Alternativ kann sich auch die Rückstreustruktur entlang der Folie ändern, um verschiedene Rückstreuquerschnitte zu ermöglichen. Auch ein mehrlagiges aufbringen solche Folien ist möglich.
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Beispielhaft sei ein Kraftfahrzeug erwähnt. An den Seitenflächen des Kraftfahrzeugs werden beispielsweise keinerlei Rückstreustrukturen bereitgestellt, an ein Heck sowie einer Front werden Rückstreustrukturen bereitgestellt, die einen mittleren Rückstreuquerschnitt bereitstellen. An den Ecken, an denen zumeist ein sehr kleiner intrinsischer Rückstreuquerschnitt erzielt wird, werden Rückstreustrukturen mit größerem Rückstreuquerschnitt bereitgestellt. Mittlere und größere Rückstreuquerschnitte beziehen sich hierbei lediglich auf das Verhältnis zwischen den verschiedenen Rückstreustrukturen.
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Durch die Ausbildung und die konkrete Anpassung Rückstreustrukturen kann ein im Wesentlichen gleichmäßiger Rückstreuquerschnitt über einen großen Azimutwinkelbereich an dem Verkehrsfahrzeug bereitgestellt werden.
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Günstigerweise sind an dem Verkehrsfahrzeug eine oder mehrere Rückstreustrukturen ausgebildet.
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Durch die Nutzung mehrerer Rückstreustrukturen können insbesondere unterschiedlichen intrinsischen Rückstreuquerschnitten des Verkehrsfahrzeugs Rechnung getragen werden. Die Rückstreustrukturen können auch entlang deren Erstreckung unterschiedliche Rückstreuquerschnitte bereitstellen.
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Es wird vorgeschlagen, dass eine Rückstreustruktur eintreffende Radarwellen mit einer definierten Polarisation reflektiert.
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Die Polarisation kann unter andere zirkular, linear oder auch elliptisch erfolgen. Durch die Reflektion einer polarisierten Radarwelle kann das Verkehrsfahrzeug eine zusätzliche Information an das Radar System mitteilen. Es wird vorgeschlagen, dass die Polarisation eine Positionsinformation der Rückstreustruktur an dem Verkehrsfahrzeug umfasst. Dadurch kann das Radar System die relative Ausrichtung des Verkehrsfahrzeugs erkennen.
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Beispielsweise weist an den Rückstreustrukturen reflektierte Radarwelle eine andere Polarisation auf, wenn diese an einer Front reflektiert wurde als an einem Heck des Verkehrsfahrzeugs. Die Polarisation kann demensprechend eine eindeutige Information über die relative Ausrichtung des Verkehrsfahrzeugs an das Radar System übermitteln.
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Derartige Polarisationen können beispielsweise durch die gesamte Rückstreustruktur oder auch nur durch einen Teil der Rückstreustruktur bereitgestellt werden. Beispielsweise kann eine Rückstreustruktur, ausgebildet durch eine Folie, in einem Teilbereich eine Polarisation bereitstellen und in einem anderen Teilbereich die Radarwellen ohne Aufprägung einer Polarisation reflektieren. Dadurch können beispielsweise auch die Ecken und / oder auch die Front, Heck uns Seiten des Verkehrsfahrzeugs markiert werden. Es kann auch der tatsächliche Azimutwinkel unter dem die Radarwelle an dem Verkehrsfahrzeug eintrifft durch die Polarisation aufgeprägt werden. Bei der Auswertung der Sensordaten eines entsprechenden Radarsensors kann durch die Polarisationsinformation die Ausrichtung des entsprechenden Verkehrsfahrzeugs unmittelbar bestimmt werden.
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Eine solche definierte Polarisation der reflektierten Radarwellen kann beispielsweise durch das Prinzip des Twist-Reflektors erzeugt werden. Dieses Prinzip ist unter anderem in „Menzel, Wolfgang & Pilz, Dietmar & Leberer, Ralf. (2000). A 77-GHz FM/CW radar front-end with a low-profile low-loss printed antenna. Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on. 47. 2237 - 2241. 10.1109/22.808965“ erläutert.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass eine Polarisation der reflektierten Radarwelle von der Position der Rückstreustruktur an der Karosserie abhängt.
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Mit besonderem Vorteil stellt die Rückstreustruktur für definierte Positionen an dem Verkehrsfahrzeug jeweils eine einzigartige Polarisation bereit.
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Das Verkehrsfahrzeug wird im Weiteren beispielhaft anhand mehrerer Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 Intrinsischer Rückstreuquerschnitt eines Verkehrsfahrzeugs;
- 2 verbesserter Rückstreuquerschnitt eines Verkehrsfahrzeugs mit Rückstreustrukturen;
- 3 Karosserie mit Rückstreustruktur;
- 4 Karosserie mit Rückstreustruktur.
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In der 1 ist ein Verkehrsfahrzeug 10, insbesondere ein Kraftfahrzeug dargestellt. Das Verkehrsfahrzeug weist in Abhängigkeit von einem Azimutwinkel α einen Rückstreuquerschnitt 12 auf, dessen Wert nach radial außen hin gegenüber der Achs R aufgetragen ist.
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Der Azimutwinkel beginnt an dem Verkehrsfahrzeugs mit 0° an einer Fahrzeugseite. Bei 0° weist der Rückstreuquerschnitt einen vergleichsweise hohen Wert auf, der mit ansteigendem Azimutwinkel abfällt. Über den Verlauf des Azimutwinkels ist der Wert des Rückstreuquerschnitts sehr inhomogen. Insbesondere erkennt man, dass der intrinsische Rückstreuquerschnitt 12 sehr sprunghaft ist. Bei einem Azimutwinkel von 240° bricht dieser auf einen vergleichsweise geringen Wert ein.
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In dem Fall, dass das Verkehrsfahrzeug 10 von einem Radar System 14 aus Richtung des Azimutwinkels von etwa 240° betrachtet wird, kann dieses das Verkehrsfahrzeug 10 lediglich mit sehr geringer Intensität detektieren. Es kann zudem auch vorkommen, dass das Verkehrsfahrzeug nicht detektiert oder aufgrund der schwachen Intensität nicht als Objekt erkannt wird. Bei einem Azimutwinkel von 0° oder 180° wird das Verkehrsfahrzeug 10 mit einer sehr hohen Intensität detektiert. In Abhängigkeit von der Ausrichtung des Verkehrsfahrzeugs 10 über den Azimutwinkel α zu dem Radar System 14 wird die Detektierbarkeit des Verkehrsfahrzeugs durch das des Radar Systems 14 stark beeinträchtigt.
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Ein solches Radar System 14 kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eines anderen Verkehrsteilnehmers ausgebildet sein und für dieses Fahrassistenzfunktionen oder autonome Fahrfunktionen ermöglichen. Eine sichere Detektierbarkeit und auch eine dauerhafte Verfolgbarkeit des Verkehrsfahrzeugs 10, solange dieses sich im Sichtbereich des Radar Systems befindet, sind daher von besonderer Relevanz.
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In der 2 ist ein weiteres Verkehrsfahrzeug 20 dargestellt, sowie dessen Rückstreuquerschnitt 22 über den Azimutwinkel α. Das Verkehrsfahrzeug 20 weist mehrere Rückstreustrukturen 24 auf. Die Rückstreustrukturen 24 sind beispielhaft eingezeichnet. Insbesondere können diese wie in dem allgemeinen Beschreibungsteil erläutert ausgebildet sein, insbesondere durch besonderen Lack oder entsprechende Folien.
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Die Rückstreustruktur 24a ist an einer Fahrzeugfront des Verkehrsfahrzeugs 20 angeordnet. Die Rückstreustruktur 24b ist an dem Verkehrsfahrzeug 20 am Heck angeordnet. Die Rückstreustrukturen 24c, d, e, f sind an den Ecken des Verkehrsfahrzeugs 20 angeordnet. Die Rückstreustrukturen 24g und 24h sind an den Seiten des Verkehrsfahrzeugs 20 angeordnet. Die Rückstreustrukturen 24g und 24h sind optional.
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Die Rückstreustrukturen 24a und 24b weisen einen niedrigen bis mittleren Rückstreuquerschnitt auf. Dies dient dazu den intrinsischen Rückstreuquerschnitt des Verkehrsfahrzeugs 20, welcher in er 1 dargestellt ist, anzugleichen oder zu erhöhen. Zudem stellen die Rückstreustrukturen 24c und 24d, 24e, 24f entsprechende Rückstreuquerschnitte bereit, die höher sind als die Rückstreuquerschnitte 24a und 24b, um einen entsprechend schwachen intrinsischen Rückstreuquerschnitt des Verkehrsfahrzeugs 20 an den Ecken anzugleichen und zu erhöhen.
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Durch die Ausbildung der Rückstreustrukturen 24a bis 24f wird die wird der Rückstreuquerschnitt 22 bereitgestellt. Man erkennt, dass diese in Abhängigkeit von dem Azimutwinkel einen im Wesentlichen gleichmäßigen und konstanten Rückstreuquerschnitt über einen großen Azimutwinkelbereich bereitstellt. In diesem Fall ist ein fahrzeugvorderseitiger Azimutwinkelbereich 26a und ein fahrzeugrückseitiger Azimutwinkelbereich 26b ausgebildet. Innerhalb der Azimutwinkelbereiche 26a und 26b ist der tatsächliche Rückstreuquerschnitt um einen mittleren Rückstreuquerschnitt 28 herum ausgebildet. Dabei unterschreitet dieser den Mindestrückstreuquerschnitt 28a bei keinem Azimutwinkel. Der Mindestrückstreuquerschnitt 28a stellt eine sichere Detektierbarkeit des Verkehrsfahrzeugs 20 durch das Radar System 14 bereit.
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Zudem kann der Rückstreuquerschnitt innerhalb der Azimutwinkelbereiche 26a, 26b auch durch einen Höchstrückstreuquerschnitt 28b beschränkt sein. Dadurch wird ein im Wesentlichen gleichmäßiger und konstanter Rückstreuquerschnitt bereitgestellt, der eine optimale Detektion des Verkehrsfahrzeugs 20 durch das Radar System 14 ermöglicht. Die Abweichung des tatsächlichen Rückstreuquerschnitts von dem mittleren Rückstreuquerschnitt ist somit nach unten wie auch nach oben hin begrenzt.
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Die Azimutwinkelbereiche 26a und 26b sind durch Azimutwinkelbereiche 26c und 26d voneinander abgetrennt, welche höhere Rückstreuquerschnitte aufgrund der Seitenflächen aufweisen. Dies liegt daran, dass die Seitenflächen bereits einen entsprechend hohen intrinsischen Rückstreuquerschnitt aufweisen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit den Rückstreuquerschnitt an diesen Bereichen mit entsprechenden Rückstreustrukturen 24g und 24h entsprechend zu verringern um über den gesamten Azimutwinkel α von 0° bis 360° einen im Wesentlichen gleichmäßigen und konstanten Rückstreuquerschnitt bereitzustellen.
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Durch die verschiedenen im vorhergehenden erläuterten Varianten wird ein Rückstreuquerschnitt 22 bereitgestellt, der einen Mindestwert aufweist, sodass ein Radar System 14 das Verkehrsfahrzeug 20 unabhängig von dem Azimutwinkel aus dem es betrachtet wird, optimal detektiert werden kann. Insbesondere wird dadurch die Verfolgung des Verkehrsfahrzeugs 20 als Objekt des Radar-Systems 14 verbessert. Ein Verschwinden des Fahrzeugs aufgrund von abfallender Rückstreuintensität oder ein überproportional hohes Ansteigen der Detektionsintensität kann dadurch vermieden werden.
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In einer weiteren Variante können beispielsweise die Rückstreustrukturen, insbesondere die Rückstreustrukturen 24c, 24d, 24e und 24f derart ausgebildet sein, dass den reflektierten Radarstrahlen eine eindeutige Polarisation aufgeprägt wird. Dadurch können die Rückstreustrukturen deren Anordnung an dem Verkehrsfahrzeugs 20 an das das Radar System 14 mitteilen. Das Radar System 14 kann aus diesen Informationen unmittelbar und eindeutig die Ausrichtung des Verkehrsfahrzeugs 20 bestimmen. Alternativ können auch lediglich die Rückstreustrukturen 24a und 24b eine entsprechend eindeutige Polarisation aufprägen.
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Es ist außerdem möglich, dass die Rückstreustrukturen 24c und 24d sowie auch die Rückstreustrukturen 24e und 24f jeweils dieselbe Polarisation aufprägen, um eine Unterscheidung zwischen Fahrzeugfront und Fahrzeugheck zu ermöglichen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass jede der Rückstreustrukturen 24 eine eindeutige Polarisation bereitstellt.
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Die Rückstreustrukturen 24 können hierbei auf verschiedene Arten ausgebildet sein, beispielsweise durch einen optimierten Lack oder auch durch eine Folie. Insbesondere sind die Rückstreustrukturen durch Klebefolien ausgebildet, die an der Karosserie oder an einem Rückstreuhalter angebracht sind.
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In der 3 ist eine schematische Darstellung einer Stoßstange 40 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, die einen Teil der Karosserie darstellt. Die Stoßstange als Kunststoffteil 42 ausgebildet auf dem eine Rückstreustruktur 44 angebracht ist. Die Rückstreustruktur 44 ist außen an der Stoßstange 40 angeordnet. Die Karosserie trennt entsprechend einen Außenbereich A von einem Innenbereich des Kraftfahrzeugs ab. Die eintreffenden Radarstrahlen 14a des Radar Systems 14 werden an der Rückstreustruktur 44 zumindest zum Teil reflektiert.
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Die Rückstreustruktur 44 ist beispielsweise durch eine Rückstreuoptimierte Lachschicht ausgebildet oder durch eine Klebefolie.
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In der 4 ist im Wesentlichen der Selbe Aufbau dargestellt, jedoch ist die Rückstreustruktur 54 an einer Innenseite des Kunststoffteils 52 angeordnet. Die Radarstrahlen 14a des Radar Systems durchdringen in diesem Fall das Kunststoffteil 52 und werden sodann von der Rückstreustruktur 54 zumindest zum Teil reflektiert.
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Die dargestellten Karosserien 40 und 50 sind lediglich beispielhaft und schematisch erläutert und können natürlich noch weitere Schichten oder einen anderen Aufbau aufweisen.
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Weitere Ausführungsvarianten für die Ausbildung entsprechender Rückstreustrukturen können dem allgemeinen Beschreibungsteil entnommen werden. Insbesondere können Rückstreustrukturen auch an Rückstreuhaltern angeordnet sein.
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Es können auch verschiedene Arten von Rückstreustrukturen an dem Verkehrsfahrzeug ausgebildet sein. Die Rückstreustrukturen sind auf jeden Fall derart aufeinander abgestimmt, dass sich ein Mindestrückstreuquerschnitt und / oder ein im Wesentlichen gleichmäßiger und konstanter Rückstreuquerschnitt ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verkehrsfahrzeug
- 12
- intrinsischer Rückstreuquerschnitt
- 14
- Radar System
- 14a
- Radarstrahlen
- 20
- Verkehrsfahrzeug
- 22
- Rückstreuquerschnitt
- 24, a-g
- Rückstreustruktur
- 26a-d
- Azimutwinkelbereich
- 28
- mittlerer Rückstreuquerschnitt
- 28a
- Mindestrückstreuquerschnitt
- 28b
- Höchstrückstreuquerschnitt
- 40
- Stoßstange / Karosserie
- 42
- Kunststoffteil
- 44
- Rückstreustruktur
- 50
- Stoßstange / Karosserie
- 52
- Kunststoffteil
- 54
- Rückstreustruktur
- R
- Achse (Rückstreuquerschnitt)
- α
- Azimutwinkel
- I
- Innenbereich
- A
- Außenbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011005567 A1 [0002, 0035]
- JP 10142321 A2 [0003]
- WO 9943049 [0015]
