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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Radar-Zieleliste. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Sensorsystem zum Detektieren von Zielen in einer Umgebung eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zum Ermitteln einer Radar-Zieleliste.
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Moderne Fahrzeuge (Autos, Transporter, Lastwagen, Motorräder etc.) verfügen über eine Vielzahl von Sensoren, die dem Fahrer Informationen zur Verfügung stellen und einzelne Funktionen des Fahrzeugs teil- oder vollautomatisiert steuern. Über Sensoren werden die Umgebung des Fahrzeugs sowie andere Verkehrsteilnehmer erfasst. Basierend auf den erfassten Daten kann ein Modell der Fahrzeugumgebung erzeugt werden und auf Veränderungen in dieser Fahrzeugumgebung reagiert werden.
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Ein wichtiges Sensorprinzip ist dabei die Radartechnik. Die meisten heutzutage im Fahrzeugbereich eingesetzten Radarsensoren arbeiten als Multipuls-Radarsensoren (auch als Chirp Sequence Radarsensoren bezeichnet), bei denen in kurzen Abständen mehrere frequenzmodulierte Pulse ausgesendet werden. Die Radarsensoren umfassen typischerweise mehrere Sende- und Empfangselemente (Antennearray), die virtuelle Kanäle des Radarsensors (Rx/Tx-Antennenpaare) bilden. In jedem Empfangskanal erfolgt ein Heruntermischen in das Basisband, eine Filterung und anschließend eine Digitalisierung des so erhaltenen Basisbandsignals. Durch eine Vorverarbeitung der Basisbandsignale für jeden Empfangskanal kann eine Detektion und Lokalisierung eines Ziels, also eines Objekts in einem Sichtfeld des Radarsensors erfolgen.
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Die Vorverarbeitung kann dabei insbesondere eine Fouriertransformation oder Optimalfilterung der Basisbanddaten für einen einzelnen Radarpuls (sog. schnelle Vorverarbeitung, fast-time processing), eine weitere Fouriertransformation für mehrere Pulse (sog. langsame Vorverarbeitung, slow-time processing), ein Beamforming, eine Signalleistungsdetektion, beispielsweise basierend auf constant-force-alarm-rate Verfahren, sowie eine Hochpunktbestimmung umfassen. Basierend auf diesen vorverarbeiteten Sensordaten kann dann eine Radar-Zieleliste (auch als Punktewolke bezeichnet) erzeugt werden. Diese Radar-Zieleliste umfasst die Zielparameter Abstand, Radial- bzw. Dopplergeschwindigkeit sowie (soweit verfügbar) Azimut- und Elevationswinkel und bildet die Basis für eine Umgebungserkennung.
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Um basierend auf Phasendifferenzen empfangener Signale an Elementen eines Antennenarrays hochauflösende Winkel zu bestimmen, existieren mehrere Methoden. Beispiele sind MUSIC, Root-MUSIC oder ESPRIT. Maximum-Likehood-Methoden sind zumeist aufwendig zu rechnen in der Ortsdomäne, können jedoch in der Frequenzdomäne effizient berechnet werden. In Schoor et al., „High-Resolution Angle Estimation for an Automotive FMCW Radar Sensor“ wird in diesem Zusammenhang eine Anwendung von Algorithmen zur hochauflösenden Winkelschätzung in einem 77 Gigahertz-Radarsensor beschrieben. In Engels et al., „Advances in Automotive Radar: A framework on computationally efficient high-resolution frequency estimation“ wird ein flexibler Ansatz zur effizient berechenbaren hochauflösenden Frequenzschätzung, der auf einer abgekoppelten Frequenzschätzung in der Fourier-Domäne basiert, offenbart. Die Verarbeitung kann dabei auf die Abstands-, Geschwindigkeits- oder Winkeldimension angewendet werden.
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Derartige Ansätze benötigen üblicherweise mehrere Snapshots einer Zielaufnahme, um die Kovarianzmatrix des Signals zu bestimmen. Dies ist jedoch durch die teilweise schnellen Relativbewegungen zwischen Sensor und Ziel oft nicht zuverlässig realisierbar, da eine Assoziation einzelner Ziele über mehrere Messzyklen innerhalb der Signalverarbeitung nicht umgesetzt ist und sich auch gemessene Winkel über mehrere Zyklen stark verändern können. Ein weiterer Lösungsansatz umfasst die Betrachtung von Zellen, die im Abstands-Geschwindigkeits-Bereich einem Hochpunkt benachbart sind (Nachbarschaftsbereich oder Peakregion). Ebenfalls ist es möglich, eine Nachbarschaft des Ziels im Abstands-Geschwindigkeits-Winkelbereich zu betrachten, um hochauflösende Frequenzen zu schätzen.
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Ein Nachteil der zusätzlichen Betrachtung eines Nachbarschaftsbereichs bei der Auswertung einzelner Hochpunkte besteht darin, dass sich benachbarte Ziele im Abstands-Geschwindigkeits-Bereich oft gegenseitig beeinflussen. Hierdurch können Ungenauigkeiten beziehungsweise falsche Detektionen entstehen. Lösungsansätze, bei denen eine Zwei-Ziel-Modellierung verwendet wird, bewirken einen wesentlich erhöhten Rechenaufwand und können ebenfalls in duplizierten Zielen resultieren.
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Ausgehend hiervon stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, einen effizient berechenbaren und zuverlässigen Ansatz zum Erzeugen einer Radar-Zieleliste bereitzustellen. Es soll eine hohe Winkelauflösung in den Winkeldimensionen ermöglicht werden. Eine Duplizierung von Zielen oder andere Fehldetektionen sowie daraus resultierende Ungenauigkeiten sollen vermieden werden.
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Zum Lösen dieser Aufgabe betrifft die Erfindung in einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Radar-Zieleliste, mit:
- einer Eingangsschnittstelle zum Empfangen von vorverarbeiteten Sensordaten eines Radarsensors mit Informationen zu detektierten Leistungen in Hochpunkten in einer Abstands- und/oder Geschwindigkeitsdimension und in vordefinierten Nachbarschaftsbereichen der Hochpunkte in der Abstands- und/oder Geschwindigkeitsdimension;
- einer Analyseeinheit zum Ermitteln einander benachbarter Hochpunkte mit überlappenden Nachbarschaftsbereichen basierend auf den vorverarbeiteten Sensordaten; einer Anpassungseinheit zum Anpassen der Nachbarschaftsbereiche der einander benachbarten Hochpunkte; und
- einer Auswerteeinheit zum Ermitteln einer Radar-Zieleliste mit Informationen zu Zielen in einem Sichtfeld des Radarsensors basierend auf den Hochpunkten und deren Nachbarschaftsbereichen .
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Sensorsystem zum Detektieren von Zielen in einer Umgebung eines Fahrzeugs, mit:
- einem Radarsensor zum Erzeugen und Vorverarbeiten von Sensordaten, wobei der Radarsensor vorzugsweise als frequenzmodulierter Multipuls-Radarsensor ausgebildet ist; und
- einer Vorrichtung wie zuvor beschrieben.
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Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein entsprechend der zuvor beschriebenen Vorrichtung ausgebildete Verfahren und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird, sowie ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, eine Ausführung des hierin beschriebenen Verfahrens bewirkt.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorgenannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können das Sensorsystem, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt entsprechend der für die Vorrichtung in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass vorverarbeitete Sensordaten eines Radarsensors empfangen werden. Dabei können die detektierten Leistungen in der Abstands- und/oder Geschwindigkeitsdimension für einen Empfangskanal empfangen werden. Ebenfalls ist es möglich, dass lediglich die detektierten Leistungen in Hochpunkten sowie in der Umgebung von Hochpunkten (Nachbarschaftsbereich) empfangen werden. Zunächst wird analysiert, ob basierend auf den vorverarbeiteten Sensordaten festgestellt werden kann, dass zwei Hochpunkte überlappende Nachbarschaftsbereiche aufweisen. Hierzu können insbesondere die Positionen der Hochpunkte sowie die Größe der vordefinierten Nachbarschaftsbereiche analysiert werden. Erfindungsgemäß werden Nachbarschaftsbereiche einander benachbarter Hochpunkte mit überlappenden Nachbarschaftsbereichen angepasst. Der Ermittlung der Radar-Zieleliste werden die Hochpunkte und deren angepasste Nachbarschaftsbereiche zugrunde gelegt.
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Im Vergleich zu bisherigen Ansätzen ist demnach erfindungsgemäß vor der Erstellung der Zieleliste ein zusätzlicher Schritt des Anpassens von Nachbarschaftsbereichen einander benachbarter Hochpunkte vorgesehen. Es wird nicht für jeden Hochpunkt ein identischer Nachbarschaftsbereich betrachtet, um festzustellen, ob es sich bei dem Hochpunkt um ein einzelnes Ziel oder mehrere Ziele handelt. Vielmehr wird zunächst überprüft, ob der Nachbarschaftsbereich eines Hochpunkts durch Einflüsse eines benachbarten Hochpunkts möglicherweise Informationen beinhaltet, die nicht auf diesen benachbarten Hochpunkt zurückzuführen sind. Um derartige unzutreffende Informationen nicht zu berücksichtigen, wird der Nachbarschaftsbereich angepasst. Dadurch, dass Nachbarschaftsbereiche einander benachbarter Hochpunkte angepasst werden, wird vermieden, dass es zu gegenseitigen Beeinflussungen kommt, durch die die Ergebnisse verfälscht werden könnten. Es ergibt sich eine zuverlässige Erkennung von Zielen und eine höhere Detektionsgenauigkeit. Die ermittelte Radar-Zieleliste kann durch die zuvor erfolgte Anpassung der Nachbarschaftsbereiche eine höhere Präzision, beispielsweise in den Winkeldimensionen, aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Anpassungseinheit dabei zum Verkürzen der Nachbarschaftsbereiche der einander benachbarten Hochpunkte in Richtung des jeweils anderen Hochpunkts ausgebildet. Die Verkürzung ist vorzugsweise durch eine vordefinierte Minimallänge limitiert. Unter einer Verkürzung wird dabei eine Vernachlässigung von Teilen des Nachbarschaftsbereichs verstanden. Der Teil des Nachbarschaftsbereichs eines Hochpunkts, der dem jeweils anderen Hochpunkt zugewandt ist, wird bei der weiteren Verarbeitung nicht miteinbezogen. Hierdurch werden die Leistungen in diesem Teil des Nachbarschaftsbereichs bei der Ermittlung, ob es sich um ein Ziel oder mehrere Ziele handelt, vernachlässigt. Die Informationen in diesem Teil des Nachbarschaftsbereichs weisen eine höhere Fehleranfälligkeit auf. Durch eine Verkürzung des Nachbarschaftsbereichs werden daher Fehler bei der Zieleerkennung, die sich aufgrund der Beeinflussung dieses Teils des Nachbarschaftsbereichs ergeben können, vermieden. Die Zuverlässigkeit bei der Ermittlung der Radar-Zieleliste wird verbessert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Anpassungseinheit zum Anpassen der Nachbarschaftsbereiche der einander benachbarten Hochpunkte basierend auf der detektierten Leistung in dem jeweils anderen Hochpunkt und/oder dessen Nachbarschaftsbereich ausgebildet. Vorzugsweise bewirkt eine höhere detektierte Leistung in dem jeweils anderen Hochpunkt eine größere Verkürzung des Nachbarschaftsbereichs. Es ist möglich, bei der Anpassung die detektierte Leistung in dem benachbarten Hochpunkt zu berücksichtigen. Sofern der benachbarte Hochpunkt ein sehr ausgeprägter Hochpunkt ist, kann eine stärkere Anpassung, beispielsweise durch eine größere (umfangreichere) Verkürzung erfolgen. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit bei der Erkennung der Ziele weiter verbessert. Gerade stark ausgeprägte Hochpunkte können zu großen Beeinflussungen und damit größeren Fehlern führen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Anpassungseinheit zum Anpassen der Nachbarschaftsbereiche der einander benachbarten Hochpunkte basierend auf einem Abstand zwischen den benachbarten Hochpunkten ausgebildet. Vorzugsweise bewirkt ein größerer Abstand eine größere Verkürzung der Nachbarschaftsbereiche. Gerade Hochpunkte, die einen sehr geringen Abstand zueinander aufweisen, führen zu starken gegenseitigen Beeinflussungen und können Fehler in der Ermittlung der Radar-Zieleliste bewirken. Durch ein Anpassen der Nachbarschaftsbereiche basierend auf dem Abstand kann damit die Zuverlässigkeit bei der Ermittlung der Radar-Zieleliste verbessert werden. Fehler und falsche Zuordnungen werden vermieden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Anpassungseinheit zum Erweitern der Nachbarschaftsbereiche der einander benachbarten Hochpunkte in eine dem jeweils anderen Hochpunkt abgewandte Richtung ausgebildet. Vorzugsweise wird eine Größe des Nachbarschaftsbereichs konstant gehalten. In anderen Worten ist es möglich, dass die Anpassung des Nachbarschaftsbereichs eine Verschiebung weg vom jeweils anderen Hochpunkt umfasst. Eine derartige Verschiebung erlaubt es, dass eine Größe des Nachbarschaftsbereichs konstant gehalten wird, um eine effiziente weitere Berechnung zu ermöglichen. Die Berechenbarkeit kann verbessert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Anpassungseinheit zum Ermitteln von Gewichtungsfaktoren für die Nachbarschaftsbereiche der einander benachbarten Hochpunkte ausgebildet. Die Auswerteeinheit ist zum Ermitteln der Radar-Zieleliste basierend auf den ermittelten Gewichtungsfaktoren ausgebildet. Die Anpassung kann auch eine Ermittlung von Gewichtungsfaktoren umfassen. Insbesondere können die Teile des Nachbarschaftsbereichs eines Hochpunkts, die einem benachbarten Hochpunkt zugewandt sind, bei der weiteren Verarbeitung nur mit einem geringeren Gewicht einfließen, um so mögliche Fehler in diesem Bereich zu kompensieren. Einzelne Zellen werden also mit geringerem Gewicht berücksichtigt. Es ergibt sich eine höhere Zuverlässigkeit bei der Ermittlung, ob es sich bei dem Hochpunkt um ein Ziel oder um mehrere Ziele handelt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle zum Empfangen von vorverarbeiteten Sensordaten mit einer Hochpunktliste ausgebildet. Die Hochpunktliste umfasst für jeden Hochpunkt jeweils eine Hochpunktposition, eine Hochpunktleistung und mehrere Umgebungsleistungen in dem vordefinierten Nachbarschaftsbereich des Hochpunkts. Dadurch, dass lediglich eine Hochpunktliste empfangen wird, wird die zu übermittelnde Informationsmenge minimiert. Es ergibt sich eine effiziente Berechenbarkeit.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen die vorverarbeiteten Sensordaten detektierte Leistungen in der Abstands- und Geschwindigkeitsdimension. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn eine zweidimensionale Auswertung beziehungsweise eine zweidimensionale Festlegung des Nachbarschaftsbereichs in der Abstands- und Geschwindigkeitsdimension erfolgen kann. Der Nachbarschaftsbereich kann dann beispielsweise eine Seitenlänge von 3,5, 7 oder 9 Zellen in Richtung der Geschwindigkeitsdimension und in Richtung der Abstandsdimension umfassen, wobei der Hochpunkt jeweils der mittleren Zelle entspricht. Durch die zuverlässige Identifizierung von Zielen basierend auf der Hochpunktliste ergibt sich eine verbesserte Auflösung bei der anschließenden Bestimmung der Winkel.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen die vorverarbeiteten Sensordaten zusätzlich detektierte Leistungen in einer Azimut- und/oder Elevationsdimension. Es ist möglich, das erfindungsgemäße Verfahren auch auf die Azimut- und/oder Elevationsdimension (Winkeldimensionen) auszuweiten. Hierdurch ergibt sich eine weiter verbesserte und zuverlässigere Detektion von Radar-Zielen im Sichtbereich des Sensors. Die Winkelauflösung kann verbessert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit zum Ermitteln der Radar-Zieleliste basierend auf einem Vergleich der Hochpunkte und ihrer Nachbarschaftsbereiche mit einem vordefinierten Modell ausgebildet. Insbesondere kann für jeden Hochpunkt ein Vergleich mit einem Modell vorgenommen werden, um festzustellen, ob es sich bei dem Hochpunkt um ein Ziel oder um mehrere Ziele handelt. Durch die Verwendung eines Vergleichsverfahrens ergibt sich eine effiziente Berechenbarkeit und eine zuverlässige Zieledetektion.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit zum Ermitteln der Radar-Zieleliste basierend auf einem MUSIC, Root-MUSIC, ESPRIT- oder Maximum-Likelihood-Ansatz ausgebildet. Die Ansätze führen zu einer genauen Bestimmung von Zielen.
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Ein Radarsensor sendet ein Radarsignal aus und empfängt Reflexionen des Radarsignals an Objekten (auch als Ziele bezeichnet) innerhalb eines Sichtfelds des Radarsensors. Ein Objekt kann insbesondere ein anderes Fahrzeug, aber auch ein anderer Verkehrsteilnehmer (Fußgänger, Radfahrer etc.) oder ein feststehendes Objekt (Baum, Haus, Verkehrszeichen etc.) sein. Das Sichtfeld bezeichnet ein Gebiet, innerhalb dessen Objekte erfasst werden können. Ein Radarsensor kann mehrere Einzelsensoren umfassen, die beispielsweise eine 360°-Rundumsicht ermöglichen und somit ein vollständiges Abbild der Umgebung eines Fahrzeugs aufzeichnen können. Vorverarbeitete Sensordaten bezeichnen abgetastete Basisbandsignale, die bereits vorverarbeitet wurden. Vorverarbeitungsschritte können insbesondere eine Optimalfilterung oder eine Fouriertransformation der Abtastwerte pro Puls und eine Fouriertransformation über mehrere Pulse umfassen. Vorverarbeitete Sensordaten können insbesondere eine zweidimensionale Angabe von Leistungen in verschiedenen Zellen in Richtung einer Abstands- und Geschwindigkeitsdimension umfassen. Die Sensordaten können insoweit in Form einer Matrix vorliegen und ein Abbild der Umgebung liefern. Ebenfalls ist es möglich, dass lediglich die Hochpunkte und ihre Nachbarschaftsbereiche in Form einer Hochpunktliste empfangen werden. Hierdurch kann die zu übertragende Datenmenge minimiert werden. Ein vordefinierter Nachbarschaftsbereich ist insbesondere als Angabe einer Anzahl von Zellen neben der Zelle bzw. um die Zelle, die dem Hochpunkt entspricht, zu verstehen. Beispielsweise kann der vordefinierte Nachbarschaftsbereich in der Abstands- und Geschwindigkeitsdimension jeweils zwei Zellen beidseitig des Hochpunkts umfassen. Überlappende Nachbarschaftsbereiche sind Nachbarschaftsbereiche, die teilweise dieselben Zellen umfassen. Unter einer Verkürzung eines Nachbarschaftsbereichs wird insbesondere ein Löschen eines Teils des Nachbarschaftsbereichs beziehungsweise ein Gewichten eines Teils des Nachbarschaftsbereichs mit einem Gewicht von Null verstanden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sensorsystems in einem Fahrzeug;
- 2 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anpassung der Nachbarschaftsbereiche einander benachbarter Hochpunkte; und
- 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln einer Radar-Zieleliste.
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In der 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Sensorsystem 10 zum Detektieren von Zielen in einer Umgebung 12 eines Fahrzeugs 14 dargestellt. Bei dem Sensorsystem 10 handelt es sich im dargestellten Beispiel um ein Automotive-Radarsystem, das in das Fahrzeug 14 integriert ist. Objekte 16 in der Umgebung 12 des Fahrzeugs können als einzelne Ziele 17 detektiert werden. Ebenfalls ist es möglich, dass ein einzelnes Objekt 16 mehrere Ziele 17 in der Radar-Zieleliste bildet.
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Das Sensorsystem 10 umfasst einen Radarsensor 18 sowie eine Vorrichtung 20. Der Radarsensor 18 ist vorzugsweise als frequenzmodulierter Multipuls-Radarsensor (FMCW-Radarsensor) ausgebildet und generiert Sensordaten, die die Umgebung 12 des Fahrzeugs 14 abbilden. In der Vorrichtung 20 wird eine Radar-Zieleliste ermittelt, die dazu verwendet werden kann, ein Abbild der Umgebung zu erzeugen, um beispielsweise einen autonomen Betrieb des Fahrzeugs 14 zu ermöglichen oder einen Fahrer zu unterstützen.
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In der 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 20 kann insbesondere in den Radarsensor integriert sein. Ebenfalls ist es möglich, dass die Vorrichtung als Zusatzmodul für den Radarsensor oder für ein Fahrzeugsteuergerät implementiert ist. Weiterhin kann die Vorrichtung 20 in Software implementiert sein, die von einem Prozessor des Radarsensors oder von einem Prozessor des Fahrzeugsteuergeräts ausgeführt wird.
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Die Vorrichtung 20 umfasst eine Eingangsschnittstelle 22, eine Analyseeinheit 24, eine Anpassungseinheit 26 sowie eine Auswerteeinheit 28. Die verschiedenen Einheiten und Schnittstellen können dabei insbesondere einzeln oder kombiniert beziehungsweise vollständig oder teilweise in Soft- und/oder in Hardware implementiert sein.
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Die Eingangsschnittstelle 22 ist an einen Radarsensor angebunden und empfängt dessen Daten nach einer Vorverarbeitung von Rohdaten innerhalb des Multipuls-Radarsensors. Insbesondere umfassen die empfangenen vorverarbeiteten Sensordaten Informationen zu detektierten Leistungen in Hochpunkten in einer Abstands- und/oder Geschwindigkeitsdimension sowie in vordefinierten Nachbarschaftsbereichen der Hochpunkte in der Abstands- und/oder Geschwindigkeitsdimension. Einerseits ist es möglich, dass direkt eine Hochpunktliste empfangen wird. Andererseits kann auch eine vollständige Abstands- und Geschwindigkeitsmatrix empfangen werden, die nicht nur die Hochpunkte und deren Nachbarschaften, sondern auch alle weiteren Zellen in der Abstands- und Geschwindigkeitsdimension abbildet. Insbesondere umfassen die Sensordaten dabei eine Leistungsinformation für verschiedene diskrete Zellen in der Abstandsdimension (Zellengröße beispielsweise 1 Meter) und in der Geschwindigkeitsdimension (kann auch als Dopplerdimension bezeichnet werden, Zellengröße beispielsweise 0,5 Meter pro Sekunde).
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In der Analyseeinheit 24 werden benachbarte Hochpunkte mit überlappenden Nachbarschaftsbereichen ermittelt. Hierzu werden die Positionen der Hochpunkte in der Abstands- und Geschwindigkeitsdimension betrachtet und es wird festgestellt, ob der Nachbarschaftsbereich zweier Hochpunkte teilweise dieselben Zellen umfasst. Die Analyseeinheit kann dabei insbesondere dazu ausgebildet sein, eine geometrische Auswertung vorzunehmen.
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In der Anpassungseinheit 26 werden, sofern zuvor benachbarte Hochpunkte mit überlappenden Nachbarschaftsbereichen ermittelt wurde, die Nachbarschaftsbereiche dieser benachbarten Hochpunkte angepasst. Insbesondere ist es möglich, dass mindestens einer der Nachbarschaftsbereiche verkürzt wird. Unter einer Verkürzung wird dabei eine Nichtbetrachtung bzw. Vernachlässigung der Leistung in mindestens einer der Zellen des Nachbarschaftsbereichs verstanden. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass eine Gewichtung der Zellen im überlappenden Bereich verringert wird.
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Optional kann dabei die Anpassungseinheit 26 dazu ausgebildet sein, die Anpassung basierend auf der detektierten Leistung in dem jeweils anderen Hochpunkt vorzunehmen. Hierbei kann eine höhere detektierte Leistung in dem jeweils anderen Hochpunkt dazu führen, dass eine größere Verkürzung vorgenommen wird. Ebenfalls ist es möglich, dass ein Abstand zwischen den zwei benachbarten Hochpunkten bei der Anpassung der Nachbarschaftsbereiche berücksichtigt wird. Insbesondere kann ein geringerer Abstand dazu führen, dass eine größere Verkürzung des Nachbarschaftsbereichs vorgenommen wird.
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In der Auswerteeinheit 28 wird basierend auf den Hochpunkten und den angepassten Nachbarschaftsbereichen dann eine Radar-Zieleliste mit Informationen zu Zielen in einem Sichtfeld des Radarsensors ermittelt. Hierzu kann die Auswerteeinheit 28 beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen MUSIC-, Root-MUSIC-, ESPRIT- oder Maximum-Likelihood-Ansatz anzuwenden.
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In der 3 ist schematisch ein Abstands- und Geschwindigkeitsbereich dargestellt. Auf der x-Achse ist dabei der Abstand r zwischen Sensor und Ziel abgetragen, wobei eine Zelle beispielsweise einem Meter entsprechen kann. Auf der y-Achse ist die relative Winkelgeschwindigkeit v des Ziels abgetragen (Doppler), wobei beispielsweise eine Zelle einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s entsprechen kann. Im dargestellten Beispiel weist der Abstands- und Geschwindigkeitsbereich zwei Hochpunkte H1, H2 auf, die Zellen mit (im Vergleich zu ihrer Umgebung) hohen detektierten Leistungen entsprechen. Der Nachbarschaftsbereich umfasst jeweils eine Länge von fünf Zellen in der Abstands- und Geschwindigkeitsdimension. Der Nachbarschaftsbereich des Hochpunkts H1 ist dabei mit vertikalen Strichen gekennzeichnet. Der Nachbarschaftsbereich des Hochpunkts H2 ist mit horizontalen Strichen gekennzeichnet. Zwischen den Hochpunkten H1 und H2 befinden sich Zellen, die zu beiden Nachbarschaftsbereichen gehören und mit vertikalen sowie horizontalen Strichen gekennzeichnet sind.
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Bei bisherigen Ansätzen zur Verbesserung der Winkelauflösung in Automotive-Radaranwendungen wird der Nachbarschaftsbereich von Hochpunkten im Abstands- und/oder Geschwindigkeitsbereich betrachtet und ausgewertet. Insbesondere wird eine Modellierung verwendet, um festzustellen, ob es sich bei dem Hochpunkt um ein einzelnes Ziel handelt oder ob mehrere Ziele als einzelner Hochpunkt dargestellt sind.
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Hierbei kann es zu Fehlern bzw. Ungenauigkeiten kommen, insbesondere wenn sich die Nachbarschaftsbereiche teilweise überlagern. Wenn zum Beispiel zwei Ziele bei identischer Geschwindigkeit und ähnlichem Radarquerschnitt mit Azimutwinkeln von +5° und -5° existieren, die in der Geschwindigkeitsdimension drei Zellen Abstand haben, kann es zu Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Radar-Zieleliste kommen. Zunächst würden die Hochpunkte im Abstands- und Geschwindigkeitsbereich richtig detektiert. Bei der Bestimmung von hochauflösenden Winkeln mittels einer Kovarianzmatrix, die auf der Nachbarschaft von einer Länge von fünf Zellen beruht, würden jedoch jeweils beide Ziele detektiert werden, da sich die Nachbarschaftsbereiche mit jeweils zwei Zellen überlappen. Aus den real existierenden zwei Zielen würden also vier Ziele bei verschiedenen Kombinationen von Abstand und Azimut entstehen. Wenn zusätzlich angenommen wird, dass auch der Azimutwinkel identisch ist, würden im Abstands-, Geschwindigkeits- und Azimut-Bereich wiederum zwei Hochpunkte detektiert. Es wäre dann erforderlich, einen vergleichsweise aufwendigen Test einer Zwei-Zielhypothese durchzuführen, da für beide Hochpunkte jeweils auch das andere Ziel im Spektrum vorhanden ist.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Nachbarschaftsbetrachtung bei der Hochpunktdetektion durchzuführen und darauf basierend einen adaptiven Hochpunkt- Nachbarschaftsbereich festzulegen. Hierzu wird nach der Hochpunktdetektion der Nachbarschaftsbereich für jeden Hochpunkt auf einen Überlapp mit Nachbarschaftsbereichen von anderen Hochpunkten untersucht. Existieren Überlappe mit einem anderen Nachbarschaftsbereich, wird die entsprechende Dimension adaptiv angepasst. Die Suche findet dabei in ihrer Dimension statt. Die Anpassung kann dabei insbesondere eine Verkürzung des Nachbarschaftsbereichs in Richtung des benachbarten Ziels umfassen. Unter einer Verkürzung ist dabei zu verstehen, dass der Nachbarschaftsbereich insoweit abgeschnitten wird, dass der Nachbarschaftsbereich des benachbarten Hochpunkts nicht mehr oder nur verkürzt im eigenen Nachbarschaftsbereich ist. Hierdurch werden demnach Informationen des benachbarten Ziels, das bereits bei der Hochpunktdetektion aufgelöst wurde, bei der weiteren Auswertung des aktuell betrachteten Hochpunkts nicht mehr oder nur noch vermindert berücksichtigt.
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In der 3 ist ein entsprechendes Beispiel dargestellt. Wenn festgestellt wird, dass sich die Nachbarschaftsbereiche der benachbarten Hochpunkte überlappen, wird eine Anpassung der Nachbarschaftsbereiche vorgenommen. Im dargestellten Beispiel könnte beispielsweise für den Hochpunkt H1 bei der weiteren Verarbeitung und Ermittlung der Nachbarschaftsbereich um die zehn überlappendenden Zellen gekürzt werden. Es könnten also die zehn mit horizontalen und vertikalen Linien gekennzeichneten Zellen bei der weiteren Verarbeitung vernachlässigt oder mit verringerter Gewichtung berücksichtigt werden. Ebenfalls ist es möglich, dass lediglich die fünf dem anderen Hochpunkt H2 zugewandten Zellen nicht berücksichtigt werden.
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In der 4 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ermitteln einer Radar-Zieleliste dargestellt. Das Verfahren umfasst Schritte des Empfangens S10 von vorverarbeiteten Sensordaten, des Ermittelns S12 einander benachbarter Hochpunkte, des Anpassens S14 von Nachbarschaftsbereichen und des Ermittelns S16 einer Radar-Zieleliste. Das Verfahren kann beispielsweise als Software implementiert sein, die auf einem Fahrzeugsteuergerät ausgeführt wird. Vorzugsweise wird das Verfahren während des normalen Betriebs eines Radarsensors basierend auf dessen aktuellem Ausgang angewendet.
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Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.
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In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Ein Element, eine Einheit, eine Schnittstelle, eine Vorrichtung und ein System können teilweise oder vollständig in Hard- und/oder in Software umgesetzt sein. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sensorsystem
- 12
- Umgebung
- 14
- Fahrzeug
- 16
- Objekt
- 17
- Ziel
- 18
- Radarsensor
- 20
- Vorrichtung
- 22
- Eingangsschnittstelle
- 24
- Analyseeinheit
- 26
- Anpassungseinheit
- 28
- Auswerteeinheit
