DE102020107012A1

DE102020107012A1 - Fahrerassistenzsystem zur Erkennung fremder Signale

Info

Publication number: DE102020107012A1
Application number: DE102020107012.8A
Authority: DE
Inventors: Rainer Straschill
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-04-30
Also published as: DE102019107310A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem (1) für ein Fahrzeug (2) zur Erfassung eines Objektes (3) in einer Umgebung des Fahrzeugs (2), wobei das Fahrerassistenzsystem (1) einen Sender (4) zum Aussenden eines Sendesignals (8), einen Empfänger (5), eine Auswertungseinheit (6) und eine Steuereinheit (7) aufweist und die Auswertungseinheit (6) derart eingerichtet ist, zusätzlich zu dem mit dem Empfänger (5) empfangenen Sendesignal (8) ein mit dem Empfänger (5) empfangenes fremdes Signal (9) zu detektieren, und die Steuereinheit (7) derart eingerichtet ist, das Fahrerassistenzsystem (1) in Abhängigkeit des fremden Signals (9) zu verstellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug zur Erfassung eines Objektes in einer Umgebung des Fahrzeugs, wobei das Fahrerassistenzsystem einen Sender zum Aussenden eines Sendesignals und einen Empfänger aufweist.
Ein derartiges Fahrerassistenzsystem ist in der DE 10 2009 009 047 A1 beschrieben. Hierin wird ein LIDAR-System zur Entfernungsmessung verwendet, um ein dreidimensionales Bild einer Umgebung des Fahrzeugs zu generieren. Des Weiteren wird in der DE 10 2006 020 387 A1 ausgeführt, zwei Radarsysteme zur Detektion von vor dem Fahrzeug befindlichen Objekten zu verwenden. Werden derartige aktive Fahrerassistenzsysteme von einer Vielzahl von Fahrzeugen im Straßenverkehr verwendet, so kann sich eine Gefahr erhöhen, dass sich die Fahrerassistenzsysteme gegenseitig stören. Dadurch können sich jeweilige Signal-Rauschabstände der einzelnen Fahrerassistenzsysteme und damit deren Reichweite verringern.
Das vorgeschlagene Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug eignet sich Erfassung eines Objektes in einer Umgebung des Fahrzeugs und weist einen Sender zum Aussenden eines Sendesignals, einen Empfänger, eine Auswertungseinheit und eine Steuereinheit auf. Die Auswertungseinheit ist derart eingerichtet, zusätzlich zu dem mit dem Empfänger empfangenen Sendesignal ein mit dem Empfänger empfangenes fremdes Signal zu detektieren. Die Steuereinheit ist derart eingerichtet, das Fahrerassistenzsystem in Abhängigkeit des fremden Signals zu verstellen.
Der Sender sendet das Sendesignal vorzugsweise in Form von elektromagnetischen Wellen aus. Jedoch ist auch denkbar, dass der Sender das Sendesignal in Form von Schallwellen aussenden kann. Bei den meisten praktischen Anwendungsfällen sendet der Sender bevorzugt Wellen im Radiofrequenzbereich oder optischen Frequenzbereich aus. Der Empfänger ist eingerichtet, sowohl das Sendesignal als auch das fremde Signal empfangen zu können. Das vorgeschlagene Fahrerassistenzsystem ist insbesondere dann von Nutzen, wenn das fremde Signal zumindest eine Frequenz aufweist, aus der sich das Sendesignal zusammensetzt. In diesem Fall kann das fremde Signal eine Detektion des Sendesignals, welches beispielsweise an dem Objekt reflektiert wird, beeinträchtigen. Bei dem vorgeschlagenen Fahrerassistenzsystem ist die Steuereinheit derart eingerichtet, das Fahrerassistenzsystem in Abhängigkeit des fremden Signals zu verstellen. Insbesondere kann die Steuereinheit das Fahrerassistenzsystem derart verstellen, dass eine gegenseitige Beeinflussung zwischen dem Sendesignal und dem fremden Signal reduziert wird.
Das fremde Signal im Sinne der Erfindung ist ein Signal, das von einem Sender erzeugt wird, der sich außerhalb des Fahrerassistenzsystems, insbesondere außerhalb des Fahrzeugs, befindet. Mit einem Signal ist ein zeitlicher Verlauf einer physikalischen Größe, wie beispielsweise eine Spannung, ein Strom, eine Frequenz, eine Amplitude, eine Phase oder einem Druck, gemeint. In einem speziellen Fall kann der zeitliche Verlauf auch ein Impuls, d.h. von sehr kurzer, insbesondere infinitesimaler, Dauer, sein.
Die gegenseitige Beeinflussung kann beim Empfangen der beiden Signale mit dem Empfänger oder bei einer Auswertung der beiden empfangenen Signale mit der Auswertungseinheit verringert werden. In beiden Fällen ist es mit dem vorgeschlagenen Fahrerassistenzsystem möglich, ein Signal-Rauschabstand des mit dem Empfänger empfangenen Sendesignals zu verringern. Dies kann ermöglichen, dass eine Intensität, mit welcher der Sender das Sendesignal abstrahlt, für eine Beibehaltung einer vorgegebenen Reichweite des Fahrerassistenzsystems nicht erhöht werden muss.
Ein Verstellen des Fahrerassistenzsystems kann insbesondere eine Verstellung des Senders, der Auswertungseinheit und/oder des Empfängers umfassen. Beispielsweise kann die Steuereinheit ein Frequenzband, in dem Frequenzen des Sendesignals liegen, oder eine Signalform des Sendesignals verändern, d.h. verstellen. Eine Verstellung des Empfängers kann durch eine Verstellung zumindest eines Filterelementes des Empfängers erreicht werden. Genauso gut ist es möglich, dass die Steuereinheit ein Filterelement der Auswertungseinheit verstellt. Weiterhin ist es möglich, dass die Steuereinheit eine Intensität, mit der der Sender das Sendesignal in einer spezifizierten Richtung aussendet, verstellt. Bei dieser Variante liegt ein fremder Sender, der das fremde Signal aussendet, bevorzugt in der spezifizierten Richtung.
Des Weiteren kann neben einer gegenseitigen Beeinflussung beim Empfangen des Sendesignals mit dem vorgeschlagenen Fahrerassistenzsystem zusätzlich eine Störung eines fremden Empfängers zum Empfangen des fremden Signals durch das Sendesignal reduziert werden. Dies kann beispielsweise durch die oben genannte Veränderung des Frequenzbandes realisiert werden.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

1 eine Aufsicht einer schematisch dargestellte Ausführungsform eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems mit einem Sender und einem Empfänger,
2 ein Sendesignal, das der in 1 gezeigte Sender aussendet, und ein fremdes Signal, das der in 1 gezeigte Empfänger empfängt,
3 ein schematisches Blockschaltbild des in 1 gezeigten Fahrerassistenzsystems,
4 einen Amplitudenverlauf des fremden Signals und eines weiteren fremden Signals,
5 ein Verkehrssystem mit dem in 1 gezeigten Fahrzeug und weiteren Fahrzeugen.

1 zeigt ein Fahrerassistenzsystem 1 für ein Fahrzeug 2 zur Erfassung eines Objektes 3 in einer Umgebung des Fahrzeugs 2. Das Fahrerassistenzsystem 1 weist einen Sender 4 zum Aussenden eines Sendesignals 8, einen Empfänger 5, eine Auswertungseinheit 6 und eine Steuereinheit 7 auf. Die Auswertungseinheit 6 ist mit dem Empfänger 5 gekoppelt und derart eingerichtet, zusätzlich zu dem mit dem Empfänger 5 empfangenen Sendesignal 8 ein mit dem Empfänger 5 empfangenes fremdes Signal 9 zu detektieren. Die Steuereinheit 7 ist derart eingerichtet, das Fahrerassistenzsystem 1 in Abhängigkeit von dem fremden Signal 9 zu verstellen. Das Objekt 3 kann insbesondere ein weiteres Fahrzeug sein.
2 zeigt beispielhaft das Sendesignal 8 und das fremde Signal 9. Das Sendesignal 8 und das fremde Signal 9 können beispielsweise jeweils in Form eines Verlaufes einer veränderlichen Frequenz f innerhalb eines Zeitintervalls Δt ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich zu der in 2 gezeigten Frequenzmodulation einer jeweiligen Trägerwelle zur Übertragung des Sendesignals 8 und des fremden Signals 9 kann genauso eine Amplitudenmodulation der jeweiligen Trägerwelle vorgesehen sein. Zum Empfangen des Sendesignals 8 und des fremden Signals 9 weist der Empfänger 5 vorzugsweise eine erste Antenne oder eine erste Photozelle und eine Verstärkerschaltung auf. In einer besondere Ausgestaltung kann der Empfänger zusätzlich eine zweite Antenne beziehungsweise eine zweite Photozelle umfassen, deren Größe beziehungsweise deren Empfindlichkeitsbereich für Licht sich vorteilhafterweise von der ersten Antenne beziehungsweise von der ersten Photozelle unterscheidet. Dies ermöglicht es beispielsweise die erste Antenne beziehungsweise die erste Photozelle hinsichtlich eines optimalen Empfangs des Sendesignals 8 auszulegen.
Ein Ausgang des Empfängers 5 ist vorzugsweise mit einem Eingang eines Analysemoduls 13 der Auswertungseinheit 6 verbunden. Das Analysemodul 13 kann von dem Empfänger ausgegebene Empfangssignale, die insbesondere das Sendesignal 8 und das fremde Signal 9 umfassen können, zu einem Auswertungsdatensatz verarbeiten. Eine derartige Verarbeitung der Empfangssignale erfolgt bevorzugt getaktet mit einer Abtastrate, sodass das Analysemodul 13 bevorzugt für aufeinander folgende Zeitschritte jeweils entsprechende Auswertungsdatensätze erzeugen kann. Das Analysemodul 13 ist insbesondere eingerichtet, die Auswertungsdatensätze mittels einer linearen Transformation der Empfangssignale zu erzeugen. Die lineare Transformation kann beispielsweise eine Fourier-, eine Wavelet- oder eine Laplace-Transformation sein.
Vorteilhafterweise erfolgt bei der Verarbeitung der Empfangssignale keine Sensordatenfusion, wie beispielsweise eine Zusammenfassung von mit der ersten Antenne empfangenen ersten Empfangssignalen mit zweiten Empfangssignalen, die mit der zweiten Antenne empfangen werden. Dadurch kann eine Reduktion eines Informationsgehaltes der Empfangssignale vermieden werden. Aus demselben Grund arbeitet das Analysemodul 13 bevorzugt ohne eine Rauschunterdrückung, ohne eine Mustererkennung, insbesondere ohne eine Linienerkennung bei einer Analyse eines Frequenzspektrums der Empfangssignale, und/oder ohne eine Linienerkennung bei einer Bildanalyse der Empfangssignale.
Vorteilhaft ist ein jeweiliger Auswertungsdatensatz eines einzelnen Zeitschrittes in Form eines Frequenzspektrums der Empfangssignale für den einzelnen Zeitschritt ausgebildet. Beispielsweise kann das Frequenzspektrum für einen ersten Zeitschritt t₁ normierte Amplitudenwerte für die in 2 gezeigten Frequenzen f_1
8 und f_1
9 aufweisen. Die Steuereinheit 7 weist bevorzugt ein erstes Steuergerät 15 zur Steuerung des Empfängers 5 und ein zweites Steuergerät 16 zur Steuerung des Senders 4 auf. Vorteilhafterweise sind der Empfänger 5 und der Sender 4 mit Hilfe der Steuereinheit 7 zeitlich getaktet gesteuert. Dadurch ist es möglich, dass der Empfänger 5 für einzelne Zeitschritte, wie beispielsweise für die Zeitschritte t₁ , t₂ ... t_n , jeweils einzelne Empfangssignale ausgibt und das Analysemodul 13 für diese entsprechenden Zeitschritte ein jeweiliges Frequenzspektrum erzeugt. Bevorzugt liest eine Logikeinheit 14 der Auswertungseinheit 6 die Frequenzspektren der Zeitschritte t₁ , t₂ ... t_n ein.
Das empfangene fremde Signal kann in Form von mit dem Empfänger 5 erfassten elektromagnetischen Wellen mit zeitlich sich unregelmäßig verändernden Wellenlängen ausgebildet sein. Diese Wellen können in den Frequenzspektren in Form von unregelmäßigen Linien oder Punkten abgebildet werden. Genauso ist es möglich, dass das fremde Signal 9 eine sich zeitlich wiederholende Signalform, wie sie in 2 gezeigt ist, aufweist. In diesem Fall können die mit dem Analysemodul 13 zeitlich aufeinander folgend erzeugten Frequenzspektren regelmäßige sich wiederholende Linien oder Punkte aufweisen.
Eine einfache Variante kann vorsehen, dass die Logikeinheit 14 anhand der Frequenzspektren das fremde Signal 9 als ein Signal detektiert, das nicht von dem Sender 4 ausgesendet wurde. Ein „Detektieren“ des fremden Signals 9 umfasst insbesondere einen Vergleich des fremden Signals 9 mit dem Sendesignal 8 anhand zumindest einer Signaleigenschaft des Sendesignals 8. In Abhängigkeit von einem Ergebnis einer Detektion des fremden Signals 9 kann die Logikeinheit die Steuereinheit 7 ansteuert, um den Sender 4 und/oder den Empfänger 5 zu verstellen. Beispielsweise kann die Logikeinheit 14 über die Steuereinheit 7 den Sender 4 derart ansteuern, dass dieser in einem Frequenzbereich sendet, der außerhalb einer Frequenz des fremden Signals 9, beispielsweise der Frequenz f_1
9 liegt. Genauso gut ist es möglich, dass die Logikeinheit 14 über das Steuergerät 7 den Empfänger 5 derart steuert, dass dieser das fremde Signal 9 filtert. Hierbei kann beispielsweise die Steuereinheit 7, insbesondere das erste Steuergerät 15, eine Hardwareschaltung des Empfängers 5, die insbesondere eine Kapazität aufweist, verstellen. Eine Filterung des fremden Signals 9 mit Hilfe des Empfängers 5 hat den Vorteil, dass eine Rechenzeit des Analysemoduls 13 reduziert werden kann. Um das erste Steuergerät 15 und das zweite Steuergerät 16 zu steuern, sendet die Logikeinheit 14 vorzugsweise Befehle an diese Steuergeräte 15, 16.
In einer vorteilhaften Ausführungsform identifiziert die Auswertungseinheit 6, bevorzugt anhand der jeweiligen Frequenzspektren der einzelnen Zeitschritte, sowohl das Sendesignal 8 als auch das fremde Signal 9. „Identifizieren“ umfasst gegenüber einem „Detektieren“ des fremden Signals 9 bevorzugt einen Vergleich zumindest einer Signaleigenschaft des fremden Signals 9 mit gespeicherten Daten, die beispielsweise Signaleigenschaften von gesammelten fremden Signalen umfassen können. Hierzu kann die Logikeinheit 14 beispielsweise auf eine Datenbank 11 des Fahrerassistenzsystems 1 zugreifen. Die Datenbank 11 kann gemäß einer ersten Variante in dem Fahrzeug, insbesondere in der Auswertungseinheit 6, integriert und gemäß einer zweiten Variante außerhalb des Fahrzeugs 2, beispielsweise in einer Cloud, angeordnet sein. In dem letzten Fall kann das Fahrerassistenzsystem 1 auch die Cloud umfassen.
Die Datenbank 11 weist vorzugsweise erste Datensätze 11a auf, die jeweils die Signaleigenschaften der entsprechenden gesammelten fremden Signale umfassen. Darüber hinaus können die ersten Datensätze 11a auch jeweils einem bestimmten Typ eines fremden Senders aufweisen. Die Signaleigenschaften des Sendesignals 8, des fremden Signals 9 und der gesammelten fremden Signale können beispielsweise eine Signalform, ein Frequenzband, ein durch eine untere und eine obere Frequenz angegebener Frequenzsprung, ein Frequenzspektrum, ein Amplitudenspektrum, ein Amplitudenbereich und/oder eine Eigenschaft eines Jitters umfassen. Mit der Signalform ist insbesondere eine sich wiederholende Form eines Graphen gemeint, der mithilfe einer Darstellung eines Frequenzverlaufes oder Amplitudenverlaufes des entsprechenden Signals über der Zeit erzeugt werden kann.
Vorteilhafterweise weist die Datenbank 11 zweite Datensätze 11b auf, die unterschiedlichen Fahrzeugtypen den entsprechenden Typen der fremden Sender zuordnen. Mit einem Jitter des entsprechenden Signals sind Abweichungen im Zeitbereich zwischen einem Soll-Zeitpunkt, an dem eine physikalische Größe, dessen Verlauf durch das entsprechende Signal darstellbar ist, einen vorgegebenen Wert einnehmen soll, und einem tatsächlichen Zeitpunkt, an dem die physikalische Größe den vorgegebenen Wert einnimmt, gemeint. Eine Eigenschaft des Jitters kann eine maximale Abweichung zwischen dem Soll-Zeitpunkt und dem tatsächlichen Zeitpunkt oder ein charakteristisches Phasenrauschen sein. Mitthilfe der Eigenschaft des Jitters kann die Logikeinheit 14 bevorzugt einen Typ eines fremden Oszillators eines fremden Senders 12 detektieren, der das fremde Signal erzeugt. Das charakteristische Phasenrauschen kann insbesondere in einem hochfrequenten Bereich des Frequenzspektrums des fremden Signals einfach detektiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Auswertungseinheit 6 mithilfe eines Zugriffs auf die Datenbank 11 den fremden Sender 12, der das fremde Signal 9 aussenden kann, in der Umgebung des Fahrzeugs 2 identifizieren. Die Verstellung des Fahrerassistenzsystems 1 ist in dieser Ausführungsform unter Berücksichtigung des fremden identifizierten Senders 12 durchführbar. Kann die Auswertungseinheit 6 den fremden Sender identifizieren, so ist eine genauere Abschätzung eines zukünftigen Verlaufes des fremden Signals 9 möglich.
Eine Identifizierung des fremden Signals 9 und/oder Senders 12 kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Logikeinheit 14 die ersten Datensätze 11a aus der Datenbank 11 einliest und das fremde Signal 9 mit den gesammelten fremden Signalen anhand zumindest einer der oben genannten Signaleigenschaften vergleicht. Hierzu kann die Logikeinheit 14 einen Auswertungsdatensatz eines einzelnen Zeitschrittes oder mehrere, bevorzugt die zeitlich letzten, Auswertungsdatensätze der oben genannten Zeitschritte verwenden.
Des Weiteren kann die Logikeinheit 14 anhand der Frequenzspektren der Empfangssignale von mehreren Zeitschritten die Signalform des fremden Signals 9, insbesondere mithilfe einer in der Logikeinheit 14 gespeicherten Signalform des Sendesignals 8, approximieren. Möglich ist, dass die Logikeinheit 14 das fremde Signal oder den fremden Sender 12 anhand der einzelnen Frequenzbänder der verschiedenen Typen der fremden Sender und/oder anhand der Signalformen der gesammelten fremden Signale identifiziert. Analog kann die Logikeinheit 14 das Sendesignal 8 bevorzugt anhand der Frequenzspektren, insbesondere anhand einer mit den Frequenzspektren gebildeten Signalform, detektieren.
Vorteilhaft verstellt die Logikeinheit 14 mithilfe der Steuereinheit 7 zumindest eine der oben genannten Signaleigenschaften des Sendesignals 8, im Folgenden kritische Signaleigenschaft genannt, in Abhängigkeit des fremden Signals 9.
Gemäß einer einfachen Variante ist die kritische Signaleigenschaft das Frequenzband. Bei dieser Variante kann die Logikeinheit 14 anhand der Auswertungsdatensätze eine untere Frequenz f_u und eine obere Frequenz f_o des Frequenzbandes, innerhalb derer der fremde Sender 12 das fremde Signal 9 aussendet, erfassen. Die Verstellung des Fahrerassistenzsystems 1 unter Berücksichtigung des fremden identifizierten Senders 12 kann gemäß dieser Variante bevorzugt dadurch erfolgen, dass das zweite Steuergerät 16 das Frequenzband des Sendesignals 8 in einen Bereich verlegt, welcher außerhalb eines Frequenzbereiches zwischen der unteren Frequenz f_u und der oberen Frequenz f_o liegt. Dadurch kann eine gegenseitige Beeinflussung zwischen dem Fahrerassistenzsystem 1 und dem fremden Sender 12 bzw. dem fremden Signal 9 reduziert werden. Damit kann ein Signal-Rauschabstand des Fahrerassistenzsystems 1 verbessert werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die kritische Signaleigenschaft die Signalform. Dies kann den Vorteil haben, dass der Frequenzbereich, in dem das Sendesignal 8 liegt, nicht verändert werden muss, um den Signal-Rauschabstand des Fahrerassistenzsystems 1 zu verbessern. Dadurch können Hardwarekomponenten des Senders 4 und des Empfängers 5 einfacher ausgelegt werden.
Besonders vorteilhaft erkennt die Logikeinheit 14 anhand der Frequenzspektren und der ersten Datensätze 11a die Signalform des fremden Signals 9. Die Steuereinheit 7 verstellt das Fahrerassistenzsystems 1 bevorzugt derart, dass ein Unterschied des Sendesignals 8 und des fremden Signals 9 betreffend die kritische Signaleigenschaft vergrößert wird. Beispielsweise kann die Steuereinheit 7, insbesondere das zweite Steuergerät 16, den Sender 4 derart verstellen, dass das Sendesignal 8 anstatt dem in 2 beispielhaft gezeigten dreiecksförmigen Verlauf einen gestrichelt gezeigten rampenförmigen Verlauf 10 aufweist.
Der Vorteil, den fremden Sender 12 zu identifizieren, liegt insbesondere darin, dass ein zukünftiger Verlauf des fremden Signals 9 prognostiziert und das Fahrerassistenzsystem 1 in Abhängigkeit von dem zukünftigen Verlauf verstellt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Auswertungseinheit 6 zumindest eine Filterstruktur 17 zur Identifizierung des fremden Signals 9 auf. Die Filterstruktur 17 ist derart eingerichtet, mathematische Transformationen durchzuführen, um das fremde Signal 9, insbesondere anhand zumindest einer der oben genannten Signaleigenschaften, zu erkennen. Die Logikeinheit 14 kann durch Verwendung der Filterstruktur 17 das Detektieren und/oder das Identifizieren des fremden Signals 9 gegenüber einem einfachen Vergleich mit Hilfe der ersten Datensätze 11a beschleunigen. Die Filterstruktur 17 kann insbesondere in Form eines neuronalen Netzes ausgebildet sein. Bevorzugt liegen Informationen der Datenbank 11 komprimiert in der Filterstruktur 17 vor. Dies kann durch ein Training der Filterstruktur 17 mithilfe der Informationen der Datenbank 11 umgesetzt werden.
Zur Detektion des fremden Signals 9 und/oder des Sendesignals 8 kann die Logikeinheit 14 Maxima in den Frequenzspektren erfassen. Möglich ist weiterhin eine Analyse der Maxima, wie zum Beispiel eine Bestimmung einer jeweiligen Breite der Maxima, mithilfe der Logikeinheit 14, um eine jeweilige Wahrscheinlichkeit zu ermittelt, wie genau, das fremde Signal 9 und/oder das Sendesignal 8 detektiert oder identifiziert wird. Anhand der jeweiligen Wahrscheinlichkeit kann ein Entscheidungsmodul der Logikeinheit 14 vorgeben, ob die Logikeinheit 14 eine Verstellung des Fahrerassistenzsystems 1 nach einer der oben genannten Varianten initiiert. Vorteilhaft normiert die Logikeinheit 14 Informationen, die bei der Detektion und/oder Identifizierung des Sendesignals 8 und/oder des fremden Signals 9 erzeugt werden. So können beispielsweise jeweilige Breiten der Maximal normiert werden, um diese besser zu vergleichen.
Gemäß einem weiterführenden Gedanken verstellt die Steuereinheit 7, bevorzugt mithilfe der Logikeinheit 14, den Sender 4 derart, dass eine Detektion des Sendesignals 8 für den fremden Sender 12 erschwert wird. Dies ist sogar auch dann möglich, wenn das Fahrerassistenzsystem 1 nach einer der oben genannten Varianten verstellt wird. Beispielsweise kann die Signalform des Sendesignals 8 derart verändert werden, dass das Sendesignal den rampenförmigen Verlauf 10 aufweist, wobei sich der Frequenzbereich des derart veränderten Sendesignals mit dem Frequenzbereich des fremden Signals überlappt oder gleich diesem Frequenzbereich ist.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Auswertungseinheit 6 ein Umgebungsmodell 18 auf, in dem zumindest eine der oben genannten Signaleigenschaften des fremden Signals gespeichert ist. Bevorzugt weist das Umgebungsmodell 18 mehrere Entitäten auf, die jeweils Signaleigenschaften der fremden gesammelten Signale und/oder Sendereigenschaften des fremden Senders 12 und/oder weiterer fremder Sender speichern. Im Folgenden ist mit der Bezeichnung „die fremden Sender“ der fremde Sender 12 und die weiteren fremden Sender zusammen genommen gemeint. Die Sendereigenschaften umfassen insbesondere eine entsprechende Strahlungscharakteristik, wie eine Reichweite, eine Intensität, eine Feldstärke und/oder eine Taktung, mit welcher der jeweilige fremde Sender das entsprechende fremde Signal ausstrahlt, und/oder einen Typ eines Oszillators, ein Antennendiagramm, eine Breite einer Hauptkeule, Rückkeule und/oder Nebenkeule des jeweiligen fremden Senders. Vorzugsweise kann mithilfe des Umgebungsmodells 18, insbesondere der Entitäten, eine Simulation der fremden Sender durchgeführt werden. Die Simulation kann beispielsweise eine Berechnung eines zukünftigen Verlaufes des fremden Signals 9 oder der fremden Signale für ein zukünftiges Zeitintervall umfassen. Hierzu sind die jeweiligen Entitäten des Umgebungsmodells 18 vorzugsweise mit Hilfe der Logikeinheit 14 aktivierbar.
Die Logikeinheit kann eine der einzelnen Entitäten vorzugsweise nach einer Identifizierung einer der fremden Sender aktivieren. Bevorzugt ordnet die Logikeinheit 14 dem erkannten fremden Sender diejenige Entität zu, dessen gespeicherte Sendereigenschaften am ähnlichsten zu denen des identifizierten fremden Senders sind. Mit Hilfe des Umgebungsmodells 18 können die fremden Sender in der Umgebung des Fahrzeugs 2 auf einfache Art und Weise abgebildet werden. Bevorzugt kann mit dem Umgebungsmodell 18 ein Zusammenwirken der fremden Sender simuliert werden und kritische Frequenzbereiche und/oder kritische Signalformen ermittelt werden. Die kritischen Signalformen können beispielsweise durch eine Überlagerung mehrerer fremder Signale der fremden Sender entstehen. Die Steuereinheit 7 kann den Sender 4 und/oder den Empfänger 5 in Abhängigkeit der kritischen Frequenzbereiche und/oder Signalformen verstellen.
Die fremden Sender können Lichtquellen, beispielsweise Himmelskörper, eine Straßenbeleuchtung, eine Fahrzeugbeleuchtung, Radarquellen von weiteren Fahrzeugen, wie beispielsweise des Objektes 3, eines Flugzeuges, einer Radarstation oder sonstige Sender, die elektromagnetische Wellen aussenden, wie beispielsweise Mobilfunkteilnehmer oder Mobilfunk-Basisstationen, sein. Vorteilhafterweise können in dem Umgebungsmodell 18 erfasste Geschwindigkeiten, insbesondere erfasste relative Geschwindigkeiten der einzelnen fremden Sender gegenüber dem Fahrzeug 2, gespeichert sein. Die Geschwindigkeiten kann die Auswertungseinheit 6 beispielsweise anhand der Auswertungsdatensätze, insbesondere anhand der Frequenzspektren der Empfangssignale, mit Hilfe der Logikeinheit 14, insbesondere unter Berücksichtigung des Dopplereffektes, ermitteln.
Zur Identifizierung der fremden Sender schwenkt die Steuereinheit 7 bevorzugt eine Apertur des Empfängers 5 und/oder des Senders 4. Dadurch kann die Umgebung des Fahrzeugs 2 gezielt abgetastet werden. Ist zumindest einer der fremden Sender identifiziert, so kann die Steuereinheit 7 die Apertur des Empfängers 5 und/oder des Senders 4 derart schwenken, dass ein Einfluss des identifizierten fremden Senders auf die Auswertungsdatensätze reduziert wird. Beispielsweise kann die Steuereinheit 7 die entsprechende Apertur mit einer höheren Geschwindigkeit über einen Bereich, in dem sich der identifizierte Sender befindet, schwenken.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Fahrerassistenzsystem eine Ortung des fremden Senders 12 durchführen und mithilfe der Steuereinheit eine Intensität des Sendesignals 8 in einem Bereich des fremden Senders 12 reduzieren. Als Ergebnis der Ortung sind in der Auswertungseinheit bevorzug Koordinaten des fremden Senders 12 gespeichert. Bevorzugt führt das Umgebungsmodell 18 eine Simulation des Zusammenwirkens der fremden Sender durch und sendet Ergebnisse der Simulation an die Logikeinheit 14. Die Logikeinheit 14 kann die Ergebnisse der Simulation zusammen mit den Auswertungsdatensätzen verarbeiten. Dadurch kann eine Rechenzeit für die Ortung reduziert werden.
In Abhängigkeit von Ergebnissen der Ortung, insbesondere der Koordinaten, kann die Steuereinheit 7 eine Helligkeitsempfindlichkeit eines Kamerasystems des Senders 4 verstellen. Mithilfe des Umgebungsmodells 18 ermittelt die Logikeinheit 14 bevorzugt einen zukünftigen zeitlichen Verlauf von Strahlungsintensitäten der fremden Sender in Abhängigkeit von verschiedenen Richtungen in Bezug zu der Fahrzeuglängsachse 32.
In einer bevorzugten Ausführungsform ordnet die Auswertungseinheit 6 den fremden Sender 12 dem Objekt 3, insbesondere dem weiteren Fahrzeug, zu und bestimmt mit Hilfe des Umgebungsmodells 18 einen ersten Konfidenzbereich eines Ortes des Objektes 3. Hierzu verwendet die Auswertungseinheit 6 bevorzugt die Koordinaten des fremden Senders 12 und/oder in dem Umgebungsmodell 18 gespeicherten Sendereigenschaften des fremden Senders 12, wie beispielsweise die Intensität, mit welcher der fremde Sender 12 das fremde Signal 9 aussendet. Des Weiteren sieht diese Ausführungsform vor, dass die Auswertungseinheit 6 mit Hilfe des mit dem Empfänger 5 empfangenen Sendesignals 8 ein zweiter Konfidenzbereich des Ortes des Objektes 3 bestimmt. Den zweiten Konfidenzbereich ermittelt die Auswertungseinheit 6 über eine Ortung des Objektes 3 anhand des empfangenen Sendesignals 8, insbesondere anhand einer Richtung, aus der der Empfänger 5 das Sendesignal 8 am stärksten empfängt, und anhand einer Intensität, mit der der Empfänger 5 das Sendesignal 8 empfängt. Diese Richtung und diese Intensität kann die Logikeinheit 14 mithilfe der Auswertungsdatensätze ermitteln.
Mit Hilfe des ersten Konfidenzbereiches und des zweiten Konfidenzbereiches kann die Auswertungseinheit 6 einen Aufenthaltsbereich des Objektes 3 bestimmen. Der zweite Konfidenzbereich kann beispielsweise ein Kreissektor 31 sein, in dem sich das Objekt 3 mit einer zweiten Wahrscheinlichkeit, beispielsweise von größer als 90 Prozent, aufhält. Der Kreissektor 31 kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, indem das zweite Steuergerät 16 eine Hauptrichtung des Senders 4 schwenkt. Beim Schwenken des Senders 4 empfängt der Empfänger 5 für verschiedene Winkel der Hauptrichtung in Bezug zu einer Fahrzeuglängsachse 32 des Fahrzeugs 2 das Sendesignals 8 mit einer unterschiedlichen Intensität, sodass das Analysemodul 13 jeweils unterschiedliche Auswertungsdatensätze für diese verschiedenen Winkel erzeugt.
Der erste Konfidenzbereich gibt vorzugsweise einen Bereich an, in dem sich das Objekt 3 mit einer ersten Wahrscheinlichkeit, beispielsweise von größer als 70 Prozent, aufhält. Der erste Konfidenzbereich kann in Form eines Kreisringes 33 ausgeführt sein. Dadurch, dass die Auswertungseinheit 6 den fremden Sender 12 zu dem Objekt 3 zuordnet, kann die Auswertungseinheit 6 in dem Umgebungsmodell 18 gespeicherte Sendereigenschaften des fremden Senders 12 oder Signaleigenschaften des fremden Signals 9 dem Objekt 3 zuweisen. Damit kann der erste Konfidenzbereich genauer bestimmt werden.
Den Aufenthaltsbereich des Objektes 3 bestimmt die Auswertungseinheit 6, insbesondere die Logikeinheit 14, mit Hilfe des ersten Konfidenzbereiches und des zweiten Konfidenzbereiches. Hierzu kann die Logikeinheit Mengenoperationen im geometrischen Raum, insbesondere in einer Ebene in der Umgebung des Fahrzeugs 2, durchführen. Beispielsweise kann der Aufenthaltsbereich des Objektes 3 in Form einer Schnittmenge aus dem ersten Konfidenzbereich und dem zweiten Konfidenzbereich gebildet werden.
Vorteilhafterweise grenzt die Logikeinheit 14 den Aufenthaltsbereich des Objektes 3 weiter dadurch ein, indem die Logikeinheit 14 weitere Informationen des Umgebungsmodells 18 verarbeitet. Die weiteren Informationen können beispielsweise geografische Daten der Umgebung des Fahrzeugs 2, wie beispielsweise Gebäudepläne oder Straßenkarten, und/oder Witterungsbedingungen in der Umgebung des Fahrzeugs 2 umfassen. Die Auswertungseinheit 6 lädt die weiteren Informationen vorzugsweise über eine Schnittstelle 34 in das Umgebungsmodell 18. Über die Schnittstelle 34 können die weiteren Informationen vorzugsweise auch aus einem weiteren externen Umgebungsmodell 51, einem externen Ego-Modell 52 des Fahrzeugs 2, einem weiteren Sensorsystem 53 des Fahrzeugs 2 und/oder einem weiteren Fahrerassistenzsystem 54 eines anderen Fahrzeugs, beispielsweise des weiteren Fahrzeugs 3, ausgelesen werden. Hierbei kann die Schnittstelle 34 mit dem weiteren Fahrzeug 3, mit der Cloud und/oder mit einer weiteren Infrastruktur kommunizieren.
Anhand der weiteren Informationen kann die Logikeinheit 14 beispielsweise einen Straßenverlauf 35 erfassen und bei der Bestimmung des in 3 schraffiert eingezeichneten Aufenthaltsbereiches 36 berücksichtigen.
Die weiteren Informationen verifiziert die Auswertungseinheit 6 vorzugsweise mit Hilfe weiterer Sensordaten von weiteren Sensoren des Fahrzeugs 2. Die weiteren Sensoren können beispielsweise Abstandssensoren sein, die einen Abstand des Fahrzeugs 2 von einem Straßenrand messen. Mit Hilfe des gemessenen Abstandes vom Straßenrand kann beispielsweise der Straßenverlauf 35, der mit Hilfe des Umgebungsmodells 18 bestimmt wurde, korrigiert werden.
Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, dass der Sender 4 bei der Bestimmung des zweiten Konfidenzbereiches die kritische Signaleigenschaft des Sendesignals 8 verstellt. Genauso kann vorgesehen sein, dass der Empfänger 5 oder die Logikeinheit 14 bei der Bestimmung des zweiten Konfidenzbereiches das fremde Signal 9 filtert. In beiden Fällen kann dadurch der Signal-Rauschabstand des Sendesignals 8 erhöht und somit der Aufenthaltsbereich 36 noch genauer bestimmt werden.
Im Folgenden soll ein weiteres Anwendungsbeispiel des Fahrerassistenzsystems 1 beschrieben werden. Hierbei ist der Sender 4 vorzugsweise in Form eines Dauerstrichradars mit einem Frequenzbereich zwischen 75 und 85 GHz mit einer Abstrahlhauptrichtung ausgeführt. Der Empfänger 5 ist vorzugsweise als eine Radarantenne mit einer Empfangshauptrichtung ausgebildet. Vorteilhaft sind die Abstrahlhauptrichtung und Empfangshauptrichtung jeweils in zwei Richtungen schwenkbar. In dem Anwendungsbeispiel empfängt der Empfänger 5 aus einem ersten Winkel 41 zur Fahrzeuglängsachse 32 das fremde Signal mit einem ersten Amplitudenverlauf A₁ über der Zeit, welcher in 4 gezeigt ist. Des Weiteren empfängt der Empfänger 5 ein zweites fremdes Signal mit einem zweiten Amplitudenverlauf A₂, wie er in 4 gezeigt ist. Der zweite Amplitudenverlauf kann mit dem ersten Amplitudenverlauf in folgendem Zusammenhang stehen: $A_{2} = a_{2} \cdot A_{1} (b_{2} \cdot (t + Δ t)),$
wobei a₂ < 1.
Das zweite fremde Signal empfängt der Empfänger aus einem zweiten Winkel 42 gegenüber der Fahrzeuglängsachse 32 zeitlich versetzt gegenüber dem fremden Signal. Das zweite fremde Signal kann insbesondere durch eine Reflexion des fremden Signals an einem weiteren Objekt 43 entstehen.
Das Analysemodul 13 ermittelt bevorzugt für ein erstes Zeitintervall, in dem der Empfänger 5 das fremde Signal empfängt, einen ersten Satz von Auswertungsdatensätzen, insbesondere einen ersten Satz von Amplitudenspektren und für ein zweites Zeitintervall, in dem der Empfänger 5 das zweite fremde Signal empfängt, einen zweiten Satz von Auswertungsdatensätzen, insbesondere einen zweiten Satz von Amplitudenspektren.
Die Logikeinheit 14 kann anhand des ersten Satzes der Auswertungsdatensätze und der ersten Datensätze 11a das fremde Signal und/oder den fremden Sender 12 nach einer der oben beschriebenen Varianten identifizieren. Bei einer Identifizierung des fremden Signals ordnet die Logikeinheit 14 bevorzugt das fremde Signal einer Signalform, die in der Datenbank 11a gespeichert ist, zu, im Folgenden identifizierte Signalform genannt.
Mithilfe des Umgebungsmodells 18, insbesondere mit den darin gespeicherten Sendereigenschaften, kann die Logikeinheit 14 eine maximale Amplitude des fremden Signals am Ort einer Aussendung des fremden Signals, d.h. am Ort des fremden Senders 12 und des Objektes 3, ermitteln. Anhand der maximalen Amplitude und vorzugsweise unter Berücksichtigung von Witterungsbedingungen in der Umgebung des Fahrzeugs 2 und des empfangenen Amplitudenverlaufes A₁ kann die Logikeinheit 14 einen relativen Abstand des Objektes 3 zu dem Fahrzeug 2 bestimmen.
Vorzugsweise ermittelt die Logikeinheit 14 mithilfe der identifizierten Signalform und des ersten Satzes der Auswertungsdatensätze eine relative Geschwindigkeit des Objektes 3 gegenüber dem Fahrzeug 2. Hierbei kann die Logikeinheit 14 einen Unterschied zwischen einer aus dem ersten Satz der Auswertungsdatensätze gebildeten Signalform des fremden Signals und der identifizierten Signalform und den Dopplereffekt berücksichtigen.
Vorteilhaft erfasst die Logikeinheit 14 mit dem zweiten Satz der Auswertungsdatensätze das weitere Objekt 43, das sich in dem zweiten Winkel 42 zur Fahrzeuglängsachse befindet. Bevorzugt überprüft die Logikeinheit 14 mithilfe des Umgebungsmodells 18, ob das weitere Objekt 43 ein Gebäude oder ein zweites weiteres Fahrzeug ist. Mit Hilfe der identifizierten Signalform und bevorzugt mithilfe der Identifikation des Senders 12 kann die Logikeinheit 14 die Sendereigenschaften des Senders 12 aus dem Umgebungsmodell 18 auslesen. Anhand der Sendereigenschaften und zumindest einer der beiden Faktoren a₂ oder b₂ kann die Logikeinheit 14 eine relative Geschwindigkeit und/oder einen relativen Abstand des zwischen dem weiteren Objekt 43 und dem Fahrzeug 2 approximieren.
Zur Ermittlung der beiden Faktoren a₂ und b₂ löst die Logikeinheit 14 bevorzugt ein Gleichungssystem, welches mehrere Gleichungen vom Typ der Gleichung 1 aufweist. Je nachdem wie hoch eine gemeinsame minimale Anzahl der Auswertungsdatensätze in dem ersten Satz und zweiten Satz der Auswertungsdatensätze ist, kann die Logikeinheit 14 eine entsprechende Anzahl an Gleichungen vom Typ der Gleichung 1 bilden.
Für eine weitere Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs 2 ändert die Steuereinheit 7 den Sender 4 vorteilhaft derart, dass eine ausgesendete Radarstrahlung des Senders 4 weniger mit dem fremden Signal und/oder mit dem zweiten fremden Signal interferiert. Dadurch können zum einen das Objekt 3 und das weitere Objekt 43 und zum anderen sowie weitere Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs 2 genauer und schneller geortet werden. Somit kann in diesem speziellen Anwendungsfall die Steuereinheit 7 das Fahrerassistenzsystem 1 nicht nur in Abhängigkeit von dem fremden Signal, sondern zusätzlich in Abhängigkeit von dem zweiten fremden Signal, d. h. in Abhängigkeit von zwei unterschiedlichen fremden Signalen, verstellen.
Eine besondere Ausführungsform sieht vor, dass die Auswertungseinheit 6 ein Lernmodul 55 aufweist, mit welchem eine Anpassung von jeweiligen Parametern des Analysemoduls 13, der Logikeinheit 14, des Umgebungsmodells 18 und/oder der Filterstruktur 17 mittels maschinellen Lernens möglich ist. Hierzu kann das Lernmodul 55 vorzugsweise einzelne Parameter der entsprechenden Module 13, 14, 17, 18 in Abhängigkeit von neuen Trainingsdaten verändern. Auf diese Art ist es möglich, das Umgebungsmodell 18 derart anzupassen, dass neuartige Sendertypen mit neuen Sendeeigenschaften mit dem Umgebungsmodell 18 in Form beispielsweise einer neuen Entität simuliert werden können.
Die Auswertungseinheit 6, insbesondere die einzelnen Module 13, 14, 17, 18, 55, können in Form eines Programmes zur Ausführung auf einem Mikroprozessor und/oder Mikrocontroller, einer Implementierung auf einem FPGA oder einem sonstigen programmierbaren Logikbaustein oder als Kombination dieser Ausführungsformen, insbesondere in Kombination mit applikationsspezifischen ICs (ASICs), realisiert werden.
5 zeigt ein Verkehrssystem 101, umfassend das Fahrzeug 2 und weitere Fahrzeuge 102 und 103, die jeweils ein Fahrerassistenzsystem nach einer der oben beschriebenen Varianten des Fahrerassistenzsystems 1 aufweisen. Vorteilhafterweise ermöglicht die Schnittstelle 34 eine Kommunikation unter den jeweiligen Fahrerassistenzsystemen, so dass eine Erkennung der Fahrzeuge 2, 102, 103 untereinander schneller erfolgen kann. Beispielsweise können die jeweiligen Fahrerassistenzsysteme der weiteren Fahrzeuge 102, 103 Sendereigenschaften eines entsprechenden Senders dieser Fahrerassistenzsysteme über die Schnittstelle 34 an die Logikeinheit 14 übertragen, wenn sich die weiteren Fahrzeuge 102, 103 in einer näheren Umgebung des Fahrzeugs 2, beispielsweise innerhalb eines Kilometers, befinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009009047 A1 [0002]
DE 102006020387 A1 [0002]

Claims

Fahrerassistenzsystem (1) für ein Fahrzeug (2) zur Erfassung eines Objektes (3) in einer Umgebung des Fahrzeugs (2), wobei das Fahrerassistenzsystem (1) einen Sender (4) zum Aussenden eines Sendesignals (8), einen Empfänger (5), eine Auswertungseinheit (6) und eine Steuereinheit (7) aufweist und die Auswertungseinheit (6) derart eingerichtet ist, zusätzlich zu dem mit dem Empfänger (5) empfangenen Sendesignal (8) ein mit dem Empfänger (5) empfangenes fremdes Signal (9) zu detektieren, und die Steuereinheit (7) derart eingerichtet ist, das Fahrerassistenzsystem (1) in Abhängigkeit des fremden Signals (9) zu verstellen.
Fahrerassistenzsystem (1) nach Anspruch 1, wobei das Fahrerassistenzsystem (1) eine Datenbank (11) aufweist und die Auswertungseinheit (6) mithilfe eines Zugriffs auf die Datenbank (11) einen fremder Sender (12), der das fremde Signal (9) aussenden kann, in der Umgebung des Fahrzeugs (2) identifizieren kann und eine Verstellung des Fahrerassistenzsystems (1) unter Berücksichtigung des fremden identifizierten Senders (12) durchführbar ist.
Fahrerassistenzsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswertungseinheit (6) zumindest eine Filterstruktur (17) zur Identifizierung des fremden Signals (9) aufweist.
Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (7) in Abhängigkeit des fremden Signals (9) eine Signalform des Sendesignals (8) verstellen kann.
Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (1) eine Ortung eines fremden Senders (12), der das fremde Signal (9) aussenden kann, durchführen kann und mithilfe der Steuereinheit (7) eine Intensität des Sendesignals (8) in einem Bereich des fremden Senders (12) reduzieren kann.
Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (7) den Empfänger (5) derart verstellen kann, dass das fremde Signal (9) mithilfe des Empfängers (5) gefiltert werden kann.
Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, wobei die Auswertungseinheit (6) ein Umgebungsmodell (18) aufweist, in dem zumindest eine Signaleigenschaft des fremden Signals (9) gespeichert ist.
Fahrerassistenzsystem (1) nach Anspruch 7, wobei die Auswertungseinheit (6) den fremden Sender (4) dem Objekt (3) zuordnet und mithilfe des Umgebungsmodells (18) einen ersten Konfidenzbereich (33) eines Ortes des Objektes (3) und mit dem mithilfe des Empfängers (5) empfangenen Sendesignal (8) einen zweiten Konfidenzbereich (31) des Ortes des Objektes (3) bestimmt und einen Aufenthaltsbereich des Objektes (3) mithilfe des ersten Konfidenzbereiches (33) und des zweiten Konfidenzbereiches (31) ermittelt.
Verkehrssystem mit mehreren Fahrzeugen (2, 102, 103), die jeweils ein Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweisen.
Verfahren zur Erfassung eines Objektes (3) in einer Umgebung eines Fahrzeugs (2) mit einem Fahrerassistenzsystem (1), aufweisend einen Sender (4), einen Empfänger (5), eine Auswertungseinheit (6) und eine Steuereinheit (7), mit den folgenden Schritten: - Aussenden eines Sendesignals (8) mit dem Sender (4), - Empfangen des Sendesignals (8) und eines fremden Signals (9) mit dem Empfänger (5), - Detektieren des fremden Signals (9) mit der Auswertungseinheit (6), - Verstellen des Fahrerassistenzsystems (1) in Abhängigkeit des fremden Signals (9) mit der Steuereinheit (7).