DE102019202178A1

DE102019202178A1 - Method for determining speed over ground and direction angle of a vehicle

Info

Publication number: DE102019202178A1
Application number: DE102019202178.6A
Authority: DE
Inventors: Zhihu Chen
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-06-10

Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung von Geschwindigkeit über Grund (15) und Richtungswinkel (16) eines Fahrzeugs (F), wobei zur Bestimmung der Geschwindigkeit über Grund (15) des Fahrzeugs (F) eine Radarmessung durchgeführt wird, wird zur Bestimmung des Richtungswinkels (16) ein Ergebnis der Radarmessung mit einer Spurinformation kombiniert.In a method for determining the speed over the ground (15) and the direction angle (16) of a vehicle (F), a radar measurement being carried out to determine the speed over the ground (15) of the vehicle (F), the direction angle (16 ) a result of the radar measurement combined with track information.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Geschwindigkeit über Grund und Richtungswinkel eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, ein Fahrzeug und ein computerlesbares Medium nach den nebengeordneten Ansprüchen.The invention relates to a method for determining speed via ground and direction angle of a vehicle according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a device, a vehicle and a computer-readable medium according to the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Geschwindigkeitsmessungen werden bei Fahrzeugen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, typischerweise dadurch vorgenommen, dass ein Sensor detektiert, wie viele Radumdrehungen auftreten. Basierend auf den Radumdrehungen wird anschließend die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geschätzt. Solche Systeme sind dafür bekannt, dass sie auf Oberflächen mit verhältnismäßig hohen Reibwerten bzw. gut haftenden oder friktionsreichen Oberflächen typischerweise gute Schätzwerte für die Fahrzeuggeschwindigkeit liefern. Wenn Fahrzeuge jedoch auf Untergrund mit niedrigem Reibwert beziehungsweise auf rutschigem Untergrund, so wie feuchtem Untergrund, oder auf unebenem oder steilem Untergrund unterwegs ist, dann sind solche Schätzwerte für die Fahrzeuggeschwindigkeit typischerweise mehr oder weniger fehlerbehaftet, insbesondere aufgrund von Schlupfeffekten. Aus diesem Grund besteht ein Bedarf nach präzisen Möglichkeiten der Geschwindigkeitsbestimmung von Fahrzeugen.In vehicles, in particular in motor vehicles, speed measurements are typically carried out by a sensor detecting how many wheel revolutions occur. The speed of the vehicle is then estimated based on the wheel revolutions. Systems of this type are known to typically provide good estimates of vehicle speed on surfaces with relatively high coefficients of friction or surfaces with good adhesion or high friction. However, if vehicles are traveling on a surface with a low coefficient of friction or on a slippery surface, such as a damp surface, or on an uneven or steep surface, then such estimates for the vehicle speed are typically more or less error-prone, in particular due to slip effects. For this reason, there is a need for precise ways of determining the speed of vehicles.

Speziell die Odometrie von Fahrzeugen, also diejenige Fahrzeugfunktionalität, welche es möglich macht, zu bestimmten Zeitpunkten beispielsweise Position, Ausrichtung und Fahrzustand eines Fahrzeugs zu bestimmen, benötigt idealerweise möglichst präzise Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit. Dies ist deswegen wichtig, weil die Odometrie von Fahrzeugen typischerweise auch dazu genutzt wird, bei fehlenden GPS-Signalen weiterhin eine zumindest grobe Vorstellung von der Position des Fahrzeugs haben zu können. Hierzu verfügt die Odometrie idealerweise über die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs, also die Geschwindigkeit über Grund, sowie über Informationen über den jeweiligen Richtungswinkel des Fahrzeugs, das sogenannte „Heading“.In particular, the odometry of vehicles, that is to say the vehicle functionality which makes it possible to determine, for example, the position, orientation and driving state of a vehicle, ideally requires information about the vehicle speed that is as precise as possible. This is important because vehicle odometry is typically also used to be able to continue to have at least a rough idea of the position of the vehicle in the absence of GPS signals. For this purpose, odometry ideally has the actual speed of the vehicle, that is to say the speed over ground, as well as information about the respective directional angle of the vehicle, the so-called “heading”.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus dem Artikel „Comparison of Adaptive Spectral Estimation for Vehicle Speed Measurement with Radar Sensors“ (Shariff KKM, Hoare E, Daniel L, Antoniou M, Cherniakov M.: Comparison of Adaptive Spectral Estimation for Vehicle Speed Measurement with Radar Sensors. Sensors. 2017; 17(4):751), sind radarbasierte Systeme zur Messung der Geschwindigkeit über Grund von Fahrzeugen bekannt. Bei solchen Systemen sind um das Fahrzeug herum Radarsensoren angeordnet, welche nach unten auf die Fahrbahn gerichtet sind. Diese Radarsensoren senden Radarsignale aus und empfangen Reflexionen und erstellen aufgrund von den empfangenen Reflexionen typischerweise Punktwolken betreffend die Fahrbahn. Auf der Basis von diesen Reflexionen und/oder Punktwolken ist es dann möglich, sehr genau die Geschwindigkeit über Grund des Fahrzeugs zu berechnen. Speziell bei Kurvenfahrten ist die genaue Geschwindigkeitsbestimmung jedoch auch mittels solcher Radarsysteme nicht immer leicht zu bewerkstelligen.From the prior art, for example from the article "Comparison of Adaptive Spectral Estimation for Vehicle Speed Measurement with Radar Sensors" (Shariff KKM, Hoare E, Daniel L, Antoniou M, Cherniakov M .: Comparison of Adaptive Spectral Estimation for Vehicle Speed Measurement with Radar Sensors. Sensors. 2017; 17 (4): 751), radar-based systems for measuring the speed over ground of vehicles are known. In such systems, radar sensors are arranged around the vehicle, which are directed downwards onto the road. These radar sensors emit radar signals and receive reflections and, based on the received reflections, typically create point clouds relating to the road. On the basis of these reflections and / or point clouds, it is then possible to calculate the speed over the ground of the vehicle very precisely. Especially when cornering, however, it is not always easy to determine the exact speed using such radar systems.

Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu beheben oder zumindest zu vermindern.The object of the invention is to eliminate or at least reduce the disadvantages of the prior art.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung von Geschwindigkeit über Grund und Richtungswinkel eines Fahrzeugs, wobei zur Bestimmung der Geschwindigkeit über Grund des Fahrzeugs eine Radarmessung durchgeführt wird, wobei zur Bestimmung des Richtungswinkels ein Ergebnis der Radarmessung mit einer Spurinformation kombiniert wird. Unter der „Geschwindigkeit über Grund“ ist dabei die tatsächliche physikalische Geschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber dem feststehenden Untergrund zu verstehen. Im Gegensatz dazu liefern typische Geschwindigkeitsmessanlagen, welche die Geschwindigkeit basierend auf der Umdrehung der Räder liefern, keine tatsächlichen physikalischen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs, sondern Schätzungen. Unter dem Begriff „Richtungswinkel“ ist typischerweise ein Gierwinkel (auch bezeichnet als „Heading“) zu verstehen, welcher auf ein Gieren des Fahrzeugs zurückzuführen ist, welches insbesondere bei Kurvenfahrt auftritt. Bei einem „Fahrzeug“ handelt es sich dabei typischerweise um ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl an Rädern, zum Beispiel vier Rädern. Unter einer „Radarmessung“ zur Bestimmung der Geschwindigkeit ist dabei ein Geschwindigkeits-Messverfahren mittels Radarsensoren zu verstehen, wie eingangs im Absatz „Stand der Technik“ beschrieben. Bei dieser Radarmessung wird also basierend auf Punktwolken, welche mittels Radarsensoren von der Fahrbahn aufgezeichnet werden, eine Geschwindigkeit über Grund geschätzt. Unter einer „Spurinformation“ ist dabei eine Information über eine voraussichtliche Spur der Räder des Fahrzeugs zu verstehen. Hierzu stelle man sich beispielsweise einen Feldweg vor, in dessen Mitte eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Vegetation beziehungsweise ein Bewuchs mit Pflanzen vorhanden ist. Rechts und links dieses Bewuchses hat ein solcher Feldweg typischerweise jeweils eine Spur, welche den Fahrweg der Räder des Fahrzeugs vorzeichnet. „Spurinformation“ bedeutet somit in diesem Zusammenhang eine Information über den voraussichtlichen Verlauf der Radspuren des Fahrzeugs, was dann entsprechend zumindest indirekt auch eine Information über die voraussichtlichen Richtungswinkel beinhaltet.The object is achieved by a method for determining the speed over the ground and the directional angle of a vehicle, a radar measurement being carried out to determine the speed over the ground of the vehicle, with a result of the radar measurement being combined with lane information for determining the directional angle. The "speed over ground" is to be understood as the actual physical speed of the vehicle compared to the fixed surface. In contrast, typical speed measuring systems, which provide the speed based on the rotation of the wheels, do not provide actual physical speeds of the vehicle, but rather estimates. The term “direction angle” is typically to be understood as a yaw angle (also referred to as “heading”), which is due to a yaw of the vehicle, which occurs particularly when cornering. A “vehicle” is typically a motor vehicle with a plurality of wheels, for example four wheels. A “radar measurement” to determine the speed is to be understood as a speed measurement method using radar sensors, as described at the beginning in the “prior art” paragraph. In this radar measurement, a speed above ground is estimated based on point clouds, which are recorded from the road by means of radar sensors. In this context, “lane information” is to be understood as information about an expected lane of the wheels of the vehicle. For example, imagine a dirt road, in the middle of which there is more or less pronounced vegetation or vegetation. To the right and left of this vegetation, such a dirt road typically has a track, which marks the path of the wheels of the vehicle. "Track information" thus means in this Connected information about the expected course of the wheel tracks of the vehicle, which then includes information about the expected directional angle at least indirectly.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Kenntnis des voraussichtlichen Richtungswinkels beziehungsweise der aktuellen Richtungswinkel des Fahrzeugs zum Beispiel bei der Verarbeitung von Fahrtdaten in einer Odometrie dabei helfen kann, den Fahrtverlauf genauer darzustellen, insbesondere im Zusammenspiel mit einer Geschwindigkeitsmessung per Radarmessung. Ferner beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass es zur Bestimmung des Richtungswinkels besonders vorteilhaft ist, ein Ergebnis der Radarmessung zur Geschwindigkeitsmessung mit einer Spurinformation zu kombinieren.The invention is based on the knowledge that knowledge of the anticipated direction angle or the current direction angle of the vehicle, for example when processing travel data in an odometry, can help to represent the course of the journey more precisely, in particular in conjunction with a speed measurement by radar measurement. Furthermore, the invention is based on the knowledge that it is particularly advantageous for determining the direction angle to combine a result of the radar measurement for speed measurement with lane information.

Bei typischen Ausführungsformen ist das Ergebnis der Radarmessung eine Punktwolke, welche auf Basis einer Radaranalyse einer Spur erzeugt wurde. Radarsensoren beziehungsweise Radarsysteme zur Geschwindigkeitsmessung erzeugen typischerweise solche Punktwolken, und diese Punktwolken lassen sich mathematisch vorteilhaft mit Spurinformationen kombinieren.In typical embodiments, the result of the radar measurement is a point cloud, which was generated on the basis of a radar analysis of a track. Radar sensors or radar systems for speed measurement typically generate such point clouds, and these point clouds can be mathematically advantageously combined with lane information.

Bei typischen Ausführungsformen umfasst die Spurinformation eine Spursegment-Information und eine Polynomial-Linien-Information. Unter einer Spursegment-Information ist dabei typischerweise eine Information über Spurflächen beziehungsweise eine Spurfläche zu verstehen. Unter einer Polynomial-Linien-Information ist dabei typischerweise eine Information über eine Linienform zu verstehen, welche den Verlauf einer jeweiligen Spur widergibt.In typical embodiments, the track information includes track segment information and polynomial line information. Track segment information is typically understood to mean information about track areas or a track area. Polynomial line information is typically to be understood as information about a line shape which reflects the course of a respective track.

Bei typischen Ausführungsformen wird die Spurinformation zumindest zum Teil auf Basis von GNSS-Daten und Landkarteninformationen bereitgestellt. Die Abkürzung „GNSS“ steht dabei für „globales Navigationssatellitensystem“. Dieser Begriff wird als Sammelbegriff für die Verwendung bestehender und künftiger globaler Satellitensysteme benutzt, wie zum Beispiel NAVSTAR GPS, GLONASS, Galileo oder Beidou. Wenn solche GNSS-Daten mit vorhandenen Landkarteninformationen kombiniert werden, dann können daraus die benötigten Spurinformationen ermittelt werden, sofern die Landkarteninformationen und die GNSS-Daten ausreichend detailliert sind, beziehungsweise eine ausreichend hohe Auflösung haben.In typical embodiments, the lane information is provided based at least in part on GNSS data and map information. The abbreviation "GNSS" stands for "global navigation satellite system". This term is used as a collective term for the use of existing and future global satellite systems, such as NAVSTAR GPS, GLONASS, Galileo or Beidou. If such GNSS data is combined with existing map information, then the required track information can be determined from it, provided the map information and the GNSS data are sufficiently detailed or have a sufficiently high resolution.

Bei typischen Ausführungsformen wird die Spurinformation zumindest zum Teil von einer Spurerkennung bereitgestellt. Unter einer „Spurerkennung“ ist dabei ein im Fahrzeug vorhandenes System zu verstehen, welches geeignet ist, einen unmittelbar bevorstehenden Spurverlauf zu erkennen und/oder aufzuzeichnen. Die Verwendung von Ergebnissen einer Spurerkennung als Spurinformation ist deswegen vorteilhaft, weil die Spurerkennung in Echtzeit oder quasi in Echtzeit durchgeführt werden kann und somit stets aktuell und präzise ist.In typical embodiments, the lane information is at least partially provided by lane detection. A “lane detection” is understood to mean a system present in the vehicle which is suitable for recognizing and / or recording an imminent lane course. The use of results of a lane detection as lane information is advantageous because the lane detection can be carried out in real time or quasi in real time and is therefore always up-to-date and precise.

Bei typischen Ausführungsformen analysiert die Spurerkennung Radardaten und/oder Lidardaten und/oder Kameradaten zur Spurerkennung. Mit anderen Worten greift die Spurerkennung typischerweise auf Daten von im Fahrzeug verbauten Radarsensoren und/oder Lidarsensoren und/oder Kameras zurück, um basierend auf diesen Daten einen Spurverlauf beziehungsweise einen Verlauf der beiden Spuren auf einem Feldweg oder dergleichen zu antizipieren. Bei vorteilhaften Ausführungsformen wird hierbei auf die Radardaten zurückgegriffen, welche bereits zur Geschwindigkeitsmessung per Radarmessung aufgezeichnet wurden bzw. werden.In typical embodiments, the lane detection analyzes radar data and / or lidar data and / or camera data for lane detection. In other words, the lane detection typically uses data from radar sensors and / or lidar sensors and / or cameras installed in the vehicle in order to anticipate a lane course or a course of the two lanes on a field path or the like based on this data. In advantageous embodiments, use is made of the radar data which have already been or are being recorded for speed measurement by radar measurement.

Bei typischen Ausführungsformen werden die Geschwindigkeit über Grund und der Richtungswinkel an eine Fahrzeugodometrie weitergegeben. Basierend auf diesen weitergegebenen Daten kann die Fahrzeugodometrie dann besonders präzise Daten betreffend den Fahrtverlauf aufarbeiten und/oder präsentieren und/oder zur Weiterverarbeitung bereitstellen. Insbesondere kann die Fahrzeugodometrie so besonders präzise Informationen über einen aktuellen Fahrzeugstandort und/oder eine aktuelle Fahrzeugposition und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit bereitstellen.In typical embodiments, the ground speed and the direction angle are passed on to vehicle odometry. Based on this transmitted data, vehicle odometry can then process and / or present particularly precise data relating to the course of the journey and / or provide it for further processing. In particular, vehicle odometry can provide particularly precise information about a current vehicle location and / or a current vehicle position and / or a vehicle speed.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zur Bestimmung von Geschwindigkeit über Grund und Richtungswinkel eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung geeignet ist, zur Bestimmung der Geschwindigkeit über Grund des Fahrzeugs eine Radarmessung durchzuführen, wobei die Vorrichtung ferner geeignet ist, zur Bestimmung des Richtungswinkels ein Ergebnis der Radarmessung mit einer Spurinformation zu kombinieren.The object is further achieved by a device for determining the speed over the ground and the directional angle of a vehicle, the device being suitable for carrying out a radar measurement for determining the speed over the ground of the vehicle, the device also being suitable for determining the directional angle of a result to combine radar measurement with lane information.

Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist die Vorrichtung geeignet, ein Verfahren zur Bestimmung von Geschwindigkeit über Grund und Richtungswinkel eines Fahrzeugs nach zumindest einer der vorgenannten Ausführungsformen durchzuführen. Hierzu umfasst die Vorrichtung vorteilhafterweise geeignete Komponenten, zum Beispiel eine Radar-Geschwindigkeitsmessungs-Komponente und/oder ein Radarsystem und/oder eine Spurinformations-Bereitstellungs-Komponente und/oder eine Spurerkennung und/oder eine GNSS- und Landkartenkomponente und/oder eine Geschwindigkeits- und Richtungswinkel-Ermittlungs-Komponente. Bei typischen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner eine oder mehrere Datenerfassungseinrichtungen und/oder eine Mehrzahl an Kommunikationsschnittstellen zur Kommunikation mit einer Kamera und/oder einem Radar und/oder einem Lidar und/oder einem Bordcomputer und/oder einer Cloud und/oder einer zentralen Fahrzeugsteuerung und/oder einem GNSS-Satelliten.In advantageous embodiments, the device is suitable for carrying out a method for determining speed via ground and direction angle of a vehicle according to at least one of the aforementioned embodiments. For this purpose, the device advantageously comprises suitable components, for example a radar speed measurement component and / or a radar system and / or a lane information providing component and / or a lane detection and / or a GNSS and map component and / or a speed and Direction angle determination component. In typical embodiments, the device further comprises one or more data acquisition devices and / or a plurality of communication interfaces for communication with a camera and / or a Radar and / or a lidar and / or an on-board computer and / or a cloud and / or a central vehicle controller and / or a GNSS satellite.

Bei typischen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung Computerprogrammcode zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung von Geschwindigkeit über Grund und Richtungswinkel eines Fahrzeugs nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Die Vorrichtung ist typischerweise Teil einer Fahrzeugsteuerung oder eine separate Steuervorrichtung. Mit Vorteil umfasst die Vorrichtung eine digitale Kontrolleinheit.In typical embodiments, the device comprises computer program code for carrying out the method for determining speed over ground and directional angle of a vehicle according to one of the previously described embodiments. The device is typically part of a vehicle controller or a separate control device. The device advantageously comprises a digital control unit.

Mit Vorteil sind in der Vorrichtung zumindest einige der vorgenannten Komponenten mittels des Computerprogrammcodes implementiert.At least some of the aforementioned components are advantageously implemented in the device by means of the computer program code.

Ein Fahrzeug umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung eine vorgenannte Vorrichtung zur Bestimmung von Geschwindigkeit über Grund und Richtungswinkel.In one embodiment of the invention, a vehicle comprises a device for determining speed over ground and direction angle.

Ein computerlesbares Medium umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung Computerprogrammcode zur Durchführung eines der vorgenannten Verfahren. Unter dem Begriff „computerlesbares Medium“ sind dabei insbesondere aber nicht ausschliesslich Festplatten und/oder Server und/oder Memorysticks und/oder Flash-Speicher und/oder DVDs und/oder Bluerays und/oder CDs zu verstehen. Zusätzlich ist unter dem Begriff „computerlesbares Medium“ auch ein Datenstrom zu verstehen, wie er beispielsweise entsteht, wenn ein Computerprogrammprodukt aus dem Internet heruntergeladen wird.In one embodiment of the invention, a computer-readable medium comprises computer program code for performing one of the aforementioned methods. The term “computer-readable medium” in particular, but not exclusively, means hard drives and / or servers and / or memory sticks and / or flash memories and / or DVDs and / or bluerays and / or CDs. In addition, the term “computer-readable medium” is also to be understood to mean a data stream, such as is created when a computer program product is downloaded from the Internet.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen kurz erläutert, wobei zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, welches auf einem Feldweg unterwegs ist (Draufsicht), und
2: eine schematische Darstellung der Erfindung als Blockdiagramm.

The invention is briefly explained below with reference to drawings, in which:

1 : a schematic representation of a vehicle which is traveling on a dirt road (top view), and
2nd : a schematic representation of the invention as a block diagram.

Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDescription of preferred embodiments

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs F, welches auf einem Feldweg W unterwegs ist in Draufsicht. Das Fahrzeug F umfasst vier Räder 1.1 bis 1.4, insbesondere zwei Vorderräder 1.1, 1.2 und zwei Hinterräder 1.3, 1.4. Das Fahrzeug F umfasst ferner ein Radarsystem, welches seinerseits einen linken Radarsensor 2.1 und einen rechten Radarsensor 2.2 umfasst. Der linke Radarsensor 2.1 ist derart ausgerichtet, dass sein Sichtfeld 3.1 auf einen Fahrbahnbereich gerichtet ist, welcher vor dem linken Vorderrad 1.1 liegt. Analog dazu ist der rechte Radarsensor 2.2 derart ausgerichtet, dass sein Sichtfeld 3.2 ebenfalls nach unten gerichtet ist, nämlich auf einen Fahrbahnbereich, der ein Stück weit vor dem rechten Vorderrad 1.2 liegt. Das Fahrzeug F umfasst ferner eine Kamera 17, welche Teil einer Spurerkennung des Fahrzeugs F ist. 1 shows a schematic representation of a vehicle F which is on a dirt road W is on the way in top view. The vehicle F includes four wheels 1.1 to 1.4 , especially two front wheels 1.1 , 1.2 and two rear wheels 1.3 , 1.4 . The vehicle F further comprises a radar system, which in turn has a left radar sensor 2.1 and a right radar sensor 2.2 includes. The left radar sensor 2.1 is oriented so that its field of vision 3.1 is directed towards a lane area which is in front of the left front wheel 1.1 lies. The right radar sensor is analogous to this 2.2 aligned so that its field of vision 3.2 is also directed downwards, namely to a lane area that is a bit in front of the right front wheel 1.2 lies. The vehicle F also includes a camera 17th which is part of a lane detection of the vehicle F is.

Das Fahrzeug F ist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel auf einem Feldweg W unterwegs. Der Feldweg W umfasst eine linke Spur 4.1 und eine rechte Spur 4.2. Zwischen den beiden Spuren 4.1, 4.2 ist ein Mittelstreifen 5 angeordnet, auf welchem sich eine Vegetation 6, beispielsweise in Form von Halmen oder dergleichen, befindet. Die Spuren 4.1 und 4.2 entsprechen genau den Bereichen, auf welchen die Fahrzeugräder 1.1 bis 1.4 unterwegs sein werden, wenn das Fahrzeug F den Feldweg W befährt. Die Spurerkennung des Fahrzeugs F, welche unter anderem die Kamera 17 umfasst, ist geeignet, zumindest eine der Spuren 4.1, 4.2, insbesondere beide Spuren 4.1, 4.2 des Feldwegs W zu erfassen und zu analysieren. Insbesondere ist die Spurerkennung derart konfiguriert, dass aus den Kameradaten der Kamera 17 eine Spursegment-Information und eine Polynomial-Linien-Information extrahiert werden. Diese Informationen helfen dann dabei, ein Gieren des Fahrzeugs F beim Abfahren der Spuren 4.1, 4.2, insbesondere einen Richtungswinkel des Fahrzeugs F bei diesem Gieren, zu antizipieren und/oder aufzuzeichnen und/oder zu berechnen.The vehicle F is in the in 1 Embodiment shown on a dirt road W on road. The dirt road W includes a left lane 4.1 and a right lane 4.2 . Between the two tracks 4.1 , 4.2 is a median 5 arranged on which there is vegetation 6 , for example in the form of straws or the like. The traces 4.1 and 4.2 correspond exactly to the areas on which the vehicle wheels 1.1 to 1.4 will be traveling when the vehicle F the dirt road W drives. The lane detection of the vehicle F which among other things the camera 17th includes, is suitable at least one of the tracks 4.1 , 4.2 , especially both tracks 4.1 , 4.2 of the dirt road W to record and analyze. In particular, the lane detection is configured such that the camera data from the camera 17th a track segment information and a polynomial line information are extracted. This information then helps to yaw the vehicle F when driving off the tracks 4.1 , 4.2 , in particular a directional angle of the vehicle F in this greed to anticipate and / or record and / or calculate.

Mittels der Radarsensoren 2.1, 2.2, welche wie eingangs beschrieben die Geschwindigkeit über Grund ermitteln, und der Spurerkennung ist das Fahrzeug F dann in der Lage, die Geschwindigkeit über Grund des Fahrzeugs F sowie den Richtungswinkel beziehungsweise das Heading des Fahrzeugs F zu ermitteln und diese Werte an eine Odometrie des Fahrzeugs F weiterzugeben.Using the radar sensors 2.1 , 2.2 which determine the speed above ground as described at the beginning, and the lane detection is the vehicle F then able to speed the bottom of the vehicle F as well as the direction angle or the heading of the vehicle F to determine and these values to an odometry of the vehicle F pass on.

Bei typischen Ausführungsformen umfasst das Radarsystem insgesamt vier Radarsensoren, insbesondere einen Radarsensor pro Rad. Bei typischen Ausführungsformen umfassen die Radarsensoren Dauerstrichradargeräte (sog. CW-Radargeräte) und/oder modulierte Dauerstrichradargeräte (sog. FMCW-Radargeräte) und/oder Doppler-Radare. Bei typischen Ausführungsformen wird die Geschwindigkeit über Grund zumindest teilweise mittels der Formel $f_{d} = \frac{2 v}{λ} cos θ_{i}$

berechnet, wobei ν für die Geschwindigkeit über Grund des Fahrzeugs steht, wobei λ für die Wellenlänge eines übertragenen Radarsignals steht, wobei θ_i für den Neigungswinkel des Radarsensors gegenüber der Fahrbahn steht und wobei f_d für die Doppler-Shift-Frequenz steht.In typical embodiments, the radar system comprises a total of four radar sensors, in particular one radar sensor per wheel. In typical embodiments, the radar sensors include continuous wave radar devices (so-called CW radar devices) and / or modulated continuous wave radar devices (so-called FMCW radar devices) and / or Doppler radars. In typical embodiments, the ground speed is at least partially determined using the formula

f_{d} = \frac{2nd v}{λ} cos θ_{i}

calculated, where ν stands for the speed over the ground of the vehicle, where λ stands for the wavelength of a transmitted radar signal, where θ _i for the angle of inclination of the radar sensor stands opposite the road and where f _{d stands} for the Doppler shift frequency.

Bei typischen Ausführungsformen wird die Berechnung der Geschwindigkeit über Grund (englisch: Speed-over-Ground, typischerweise abgekürzt SoG) zumindest teilweise so ermittelt, wie im Artikel „Comparison of Adaptive Spectral Estimation for Vehicle Speed Measurement with Radar Sensors“ (Shariff KKM, Hoare E, Daniel L, Antoniou M, Cherniakov M.: Comparison of Adaptive Spectral Estimation for Vehicle Speed Measurement with Radar Sensors. Sensors. 2017; 17(4):751) beschrieben.In typical embodiments, the calculation of the speed over ground (English: Speed-over-Ground, typically abbreviated SoG) is at least partially determined as described in the article “Comparison of Adaptive Spectral Estimation for Vehicle Speed Measurement with Radar Sensors” (Shariff KKM, Hoare E, Daniel L, Antoniou M, Cherniakov M .: Comparison of Adaptive Spectral Estimation for Vehicle Speed Measurement with Radar Sensors. Sensors. 2017; 17 (4): 751).

Bei typischen Ausführungsformen wird bei der Ermittlung der Geschwindigkeit über Grund der Richtungswinkel und/oder die Spurinformation berücksichtigt.In typical embodiments, the direction angle and / or the lane information are taken into account when determining the speed over the ground.

2 zeigt eine schematische Darstellung der Erfindung als Blockdiagramm. Insbesondere ist in 2 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung von Geschwindigkeit über Grund und Richtungswinkel eines Fahrzeugs F gezeigt. 2nd shows a schematic representation of the invention as a block diagram. In particular, in 2nd an embodiment of a device for determining speed over ground and direction angle of a vehicle F shown.

Diese Vorrichtung umfasst ein Radarsystem 9, welches typischerweise die in 1 gezeigten Radarsensoren 2.1 und 2.2 umfasst. Bei typischen Ausführungsbeispielen umfasst das Radarsystem 9 weitere Radarsensoren, z. B. einen Radarsensor pro Rad. Ferner umfasst die Vorrichtung eine GNSS- und Landkartenkomponente 7 sowie eine Spurerkennung 8. Die GNSS- und Landkartenkomponente 7 und die Spurerkennung 8 sind jeweils geeignet, eine Spurinformation zur Verfügung zu stellen.This device comprises a radar system 9 , which is typically the in 1 shown radar sensors 2.1 and 2.2 includes. In typical embodiments, the radar system includes 9 further radar sensors, e.g. B. one radar sensor per wheel. Furthermore, the device comprises a GNSS and map component 7 as well as a lane detection 8th . The GNSS and map component 7 and lane detection 8th are each suitable to provide track information.

Die Vorrichtung umfasst ferner eine Geschwindigkeits- und Richtungswinkel-Ermittlungs-Komponente 10. Diese Geschwindigkeits- und Richtungswinkel-Ermittlungs-Komponente 10 ist derart konfiguriert, dass sie Daten von dem Radarsystem 9, der GNSS- und Landkartenkomponente 7 sowie der Spurerkennung 8 empfangen und gegebenenfalls weiterverarbeiten kann.The device further comprises a speed and direction angle determination component 10th . This speed and direction angle determination component 10th is configured to receive data from the radar system 9 , the GNSS and map component 7 as well as lane detection 8th can receive and, if necessary, further process.

Die Vorrichtung umfasst ferner eine Odometrie 11, welche auch als Fahrzeugodometrie bezeichnet werden kann. Die Odometrie 11 kann Teil der Vorrichtung sein oder aber ein separater Teil des Fahrzeugs F. Die Geschwindigkeits- und Richtungswinkel-Ermittlungs-Komponente 10 ist geeignet, Daten an die Odometrie 11 zu übermitteln.The device further comprises an odometry 11 , which can also be called vehicle odometry. The odometry 11 can be part of the device or a separate part of the vehicle F . The speed and direction angle detection component 10th is suitable for data to odometry 11 to transmit.

Die Funktionsweise der Erfindung ist wie folgt: Das Radarsystem 9, welches die in 1 gezeigten nach unten ausgerichteten Radarsensoren 2.1, 2.2 umfasst, zeichnet aus den Radardaten, welches es für die Sichtfelder 3.1, 3.2 seiner Radarsensoren 2.1, 2.2 erfasst, Punktwolken 12 auf. Diese Punktwolken 12 können dazu genutzt werden, die Geschwindigkeit über Grund des Fahrzeugs F zu berechnen. Die Punktwolken 12 werden (bzw., wenn man das Verfahren zu einem bestimmten Zeitpunkt betrachtet: die Punktwolke 12 wird) im Laufe des Verfahrens an die Geschwindigkeits- und Richtungswinkel-Ermittlungs-Komponente 10 übermittelt, so dass dort die Berechnung der Geschwindigkeit über Grund 15 basierend auf der oder den Punktwolken 12 vonstatten gehen kann.The operation of the invention is as follows: The radar system 9 which the in 1 radar sensors shown pointing downwards 2.1 , 2.2 includes, draws from the radar data which it has for the fields of view 3.1 , 3.2 of its radar sensors 2.1 , 2.2 captured, point clouds 12 on. These point clouds 12 can be used to measure the speed of the vehicle F to calculate. The point clouds 12 (or, if you look at the process at a certain point in time: the point cloud 12 is) in the course of the method to the speed and direction angle determination component 10th transmitted so that there the calculation of the speed over ground 15 based on the point cloud or clouds 12 can take place.

Sowohl die GNSS-Landkartenkomponente 7 als auch die Spurerkennung 8 sind geeignet, eine Spurinformation an die Geschwindigkeits- und Richtungswinkel-Erkennungs-Komponente 10 zu senden. Die Spurinformation umfasst dabei eine Spursegment-Information 13 und eine Polynomial-Linien-Information 14. Die GNSS- und Landkartenkomponente 7 und die Spurerkennung 8 müssen die Spurinformationen nicht zwangsläufig parallel zur Verfügung stellen. Vielmehr können die GNSS- und Landkartenkomponente 7 und die Spurerkennung 8 komplementär arbeiten.Both the GNSS map component 7 as well as lane detection 8th are capable of providing track information to the speed and direction angle detection component 10th to send. The track information includes track segment information 13 and polynomial line information 14 . The GNSS and map component 7 and lane detection 8th do not necessarily have to provide the lane information in parallel. Rather, the GNSS and map components 7 and lane detection 8th work complementary.

In der Geschwindigkeits- und Richtungswinkel-Ermittlungs-Komponente 10 werden die Punktwolken 12 mit entsprechenden mathematischen Algorithmen mit den Spurinformationen kombiniert, sodass ein Richtungswinkel 16 ermittelt wird. Mit anderen Worten wird der Richtungswinkel 16 jeweils aus einer Punktwolke 12 und einer Spurinformation zu einem bestimmten Zeitpunkt berechnet. Die Geschwindigkeits- und Richtungswinkel-Ermittlungs-Komponente 10 sendet dann typischerweise kontinuierlich Werte für Geschwindigkeit über Grund 15 und Richtungswinkel 16 an die Odometrie 11, wo diese Werte dann zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stehen.In the speed and direction angle determination component 10th become the point clouds 12 combined with corresponding mathematical algorithms with the lane information, so that a direction angle 16 is determined. In other words, the direction angle 16 each from a point cloud 12 and calculates lane information at a certain time. The speed and direction angle detection component 10th Then typically sends continuous ground speed values 15 and directional angle 16 to the odometry 11 where these values are then available for further processing.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Der Schutzumfang wird durch die Patentansprüche definiert.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described. The scope of protection is defined by the claims.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1.1 - 1.41.1 - 1.4: Räderbikes
2.1, 2.22.1, 2.2: RadarsensorenRadar sensors
3.1, 3.23.1, 3.2: Sichtfelder (der Radarsensoren)Fields of view (of the radar sensors)
4.1, 4.24.1, 4.2: Spurentraces
55: MittelstreifenMedian
66: Vegetationvegetation
77: GNSS- und LandkartenkomponenteGNSS and map component
88th: SpurerkennungLane detection
99: RadarsystemRadar system
1010th: Geschwindigkeits- und Richtungswinkel-Ermittlungs-KomponenteSpeed and direction angle determination component
1111: OdometrieOdometry
1212: PunktwolkePoint cloud
1313: Spursegment-InformationTrack segment information
1414: Polynomial-Linien-InformationPolynomial line information
1515: Geschwindigkeit über GrundSpeed over ground
1616: RichtungswinkelDirectional angle
1717th: Kamera camera
FF: Fahrzeugvehicle
WW: FeldwegDirt road

Claims

Method for determining speed over ground (15) and direction angle (16) of a vehicle (F), a radar measurement being carried out to determine the speed over ground (15) of the vehicle (F), characterized in that for determining the direction angle ( 16) a result of the radar measurement is combined with track information.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the result of the radar measurement is a point cloud (12) which was generated on the basis of a radar analysis of a track (4.1, 4.2).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the track information comprises track segment information (13) and polynomial line information (14).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the track information is provided at least in part on the basis of GNSS data and map information.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the lane information is provided at least in part by a lane detection (8).

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the lane detection (8) analyzes radar data and / or lidar data and / or camera data for lane detection.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the speed over ground (15) and the direction angle (16) are passed on to a vehicle odometry (11).

Device for determining speed over ground (15) and direction angle (16) of a vehicle (F), the device being suitable for carrying out a radar measurement for determining the speed over ground (15) of the vehicle (F), characterized in that the The device is suitable for combining a result of the radar measurement with a track information in order to determine the direction angle (16).

Vehicle (F), in particular off-road vehicle or agricultural vehicle or military vehicle, comprising a device according to Claim 8 .

Computer-readable medium, characterized in that the computer-readable medium is computer program code for carrying out a method according to one of the Claims 1 to 7 includes.