DE102020107530A1 - Method for fault detection in a radar system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Störungserkennung bei einem Radarsystem (2) für ein Fahrzeug (1), wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:- Bereitstellen wenigstens einer Erfassungsinformation (200), welche für ein von wenigstens einer Empfangsantenne (20) des Radarsystems (2) empfangenes Radarsignal (210) zur Detektion eines Zielobjekts (5) spezifisch ist,- Durchführen der Störungserkennung (110) bei der Erfassungsinformation (200), wobei hierzu mindestens ein adaptiver Schwellenwert (230) verwendet wird, wobei der mindeste eine Schwellenwert (230) hardwareunterstützt an die Erfassungsinformation (200) angepasst werden.The invention relates to a method for fault detection in a radar system (2) for a vehicle (1), the following steps being carried out: ) the received radar signal (210) is specific for the detection of a target object (5), - performing the interference detection (110) in the detection information (200), at least one adaptive threshold value (230) being used for this purpose, the at least one threshold value (230) be adapted to the acquisition information (200) with hardware support.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Störungserkennung bei einem Radarsystem für ein Fahrzeug. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Radarsystem für ein Fahrzeug.The present invention relates to a method for fault detection in a radar system for a vehicle. The invention also relates to a radar system for a vehicle.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Radarsysteme u.a. bei Fahrzeugen eingesetzt werden, um eine Umgebung des Fahrzeuges zu überwachen. Solche Radarsysteme können mindestens einen Radarsensor am Fahrzeug jeweils mit wenigstens einer Sende- und Empfangsantenne aufweisen. Die Radarsensoren ermöglichen eine Detektion von Zielobjekten in der Umgebung des Fahrzeuges. Um Parameter der erfassten Zielobjekte zu ermitteln, wie z. B. eine Entfernung, eine Relativgeschwindigkeit oder eine Richtung des Zielobjekts in Bezug auf das Fahrzeug, kann eine umfangreiche Signalverarbeitung durchgeführt werden. Dennoch ist die Rechenleistung der eingesetzten Hardware zur Signalverarbeitung oft eingeschränkt, sodass die Rechenkomplexität der Signalverarbeitung reduziert werden muss. Darüber hinaus kann es aufgrund des zunehmenden Einsatzes von Radarsystemen im Straßenverkehr häufiger zu gegenseitigen Störungen der Radarsensoren verschiedener Fahrzeuge kommen. Diese Störungen, wie Interferenzen, können die Funktionsfähigkeit der Radarsysteme maßgeblich beeinträchtigen.It is known from the prior art that radar systems are used, inter alia, in vehicles in order to monitor the surroundings of the vehicle. Such radar systems can have at least one radar sensor on the vehicle, each with at least one transmitting and receiving antenna. The radar sensors enable the detection of target objects in the vicinity of the vehicle. To determine parameters of the captured target objects, such as B. a distance, a relative speed or a direction of the target object in relation to the vehicle, extensive signal processing can be carried out. Nevertheless, the computing power of the hardware used for signal processing is often limited, so that the computing complexity of the signal processing must be reduced. In addition, the increasing use of radar systems in road traffic can lead to mutual interference between the radar sensors of different vehicles. These disturbances, such as interference, can significantly impair the functionality of the radar systems.
Die Schrift
Die zunehmende Verbreitung von Radarsystemen bringt den Nachteil mit sich, dass verschiedene Radarsysteme sich gegenseitig negativ beeinflussen können. Solche Störungen durch sich gegenseitig beeinflussende Radarsysteme werden auch als Interferenzen bezeichnet.The increasing spread of radar systems has the disadvantage that different radar systems can negatively influence one another. Such interference from mutually influencing radar systems is also referred to as interference.
Es ist dabei häufig noch ein Problem, dass sich die Interferenzen nicht zuverlässig bei einem Radarsystem detektieren oder beseitigen lassen.It is often a problem that the interference cannot be reliably detected or eliminated in a radar system.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lösung zur Störungserkennung vorzuschlagen.It is therefore an object of the present invention to at least partially remedy the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to propose an improved solution for fault detection.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Radarsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Radarsystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a method with the features of
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems, insbesondere zur Störungserkennung bei dem Radarsystem, wobei das Radarsystem zum Einsatz bei einem Fahrzeug ausgeführt sein kann. Das Fahrzeug ist bspw. ein Personenkraftfahrzeug oder Lastkraftfahrzeug mit wenigstens einer Fahrassistenzfunktion, bei welcher das Radarsystem funktional eingebunden sein kann. Das Radarsystem kann zur Detektion von wenigstens einem Zielobjekt in einer Umgebung des Fahrzeuges ausgeführt sein. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander oder in beliebiger Reihenfolge, wobei einzelne und/oder sämtliche Schritte auch wiederholt durchgeführt werden können:
- - Bereitstellen wenigstens einer (insbesondere digitalen) Erfassungsinformation, welche für ein von wenigstens einer Empfangsantenne des Radarsystems empfangenes Radarsignal zur Detektion des Zielobjekts spezifisch ist,
- - Durchführen der Störungserkennung bei der Erfassungsinformation, wobei vorzugsweise hierzu mindestens ein oder mehrere adaptive Schwellenwerte verwendet werden.
- - Provision of at least one (in particular digital) item of detection information which is specific for a radar signal received by at least one receiving antenna of the radar system for the detection of the target object,
- Carrying out the fault detection in the detection information, with at least one or more adaptive threshold values preferably being used for this purpose.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Störungserkennung zumindest teilweise hardwareunterstützt durchgeführt wird. Insbesondere können bei der Störungserkennung (zumindest) der oder die Schwellenwerte hardwareunterstützt an die Erfassungsinformation angepasst (also adaptiert) werden und optional sogar die gesamte Störungserkennung hardwareunterstützt durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass zusätzlich zu einer ggf. ansonsten softwarebasierten Lösung für die Verarbeitung der Erfassungsinformation eine Hardwarelösung für die (zumindest teilweise) Störungserkennung vorgesehen ist. Es kann entsprechend eine Hardware (also eine elektronische Anordnung, wie ein integrierter Schaltkreis) vorgesehen sein, um wenigstens einen Algorithmus für die Störungserkennung auszuführen und diese somit zu unterstützen. Dabei kann die vollständige Störungserkennung oder zumindest die Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes durch die Hardware bereitgestellt werden. Konkret können z. B. die durch Interferenz verursachten Störungen im Zeitbereich bei der Erfassungsinformation mittels der Hardware detektiert werden. Die Hardware kann dabei als eine dediziert für die Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes vorgesehene Schaltungsanordnung und insbesondere ein Mikrochip vorgesehen sein.It can be provided that the fault detection is carried out at least partially with hardware support. In particular, in the case of fault detection, (at least) the threshold value (s) can be adapted (that is, adapted) to the detection information with hardware support and, optionally, even the entire fault detection can be carried out with hardware support. This has the advantage that, in addition to a possibly otherwise software-based solution for processing the detection information, a hardware solution is provided for (at least partially) fault detection. Hardware (that is to say an electronic arrangement, such as an integrated circuit) can accordingly be provided in order to execute at least one algorithm for fault detection and thus to support it. In this case, the complete fault detection or at least the adaptation of the at least one threshold value can be provided by the hardware. Specifically, z. B. the disturbances caused by interference in the time domain in the detection information can be detected by means of the hardware. The hardware can be provided as a dedicated circuit arrangement for adapting the at least one threshold value, and in particular a microchip.
Zur deutlicheren und einfacheren Unterscheidung werden nachfolgend die Verarbeitung der Erfassungsinformation und die Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes (optional auch mit der weiteren Störungserkennung) als unterschiedliche Prozesse behandelt. Die Verarbeitung kann dabei der Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes bzw. der gesamten Störungserkennung nachgelagert sein und zur konkreten Detektion des Zielobjekts erfolgen, wie z. B. zur Ermittlung wenigstens eines Parameters des Zielobjekts. Die Störungserkennung kann dazu dienen, wenigstens eine Störung bereits vor der Verarbeitung zu detektieren und darüber die Verarbeitung zu informieren.For a clearer and simpler differentiation, the processing of the detection information and the adaptation of the at least one threshold value (optionally also with the further fault detection) are treated as different processes. The processing can be downstream of the adaptation of the at least one threshold value or the entire fault detection and can be carried out for the specific detection of the target object, such as e.g. B. to determine at least one parameter of the target object. The fault detection can be used to detect at least one fault before processing and to inform processing about it.
Beispielhaft kann die Störungserkennung dadurch erfolgen, dass die Störpositionen wenigstens einer Störung (wie einer Interferenz bei dem Radarsignal) mit Hilfe von klassischen Ausreißertests gefunden werden. Die Störungserkennung kann dabei herkömmlicherweise softwarebasiert auf einem digitalen Signalprozessor (DSP) implementiert und ausgeführt werden, auf welchem auch die sonstige Verarbeitung der Erfassungsinformation zur Detektion des Zielobjekts stattfindet. Daraus ergibt sich allerdings das Problem, dass während der Störungserkennung der Prozessor keine weiteren Tasks ausführen kann, sodass nachgeschaltete Algorithmen auf das Ergebnis der Störungserkennung warten. Bspw. umfasst die Verarbeitung der Erfassungsinformation einen Algorithmus zur Interferenzkorrektur, welcher somit auf das Ergebnis der Störungserkennung angewiesen ist. Zudem kann sich das Problem ergeben, dass die Störungserkennung technisch aufwendig mit wenigstens einem adaptiven Schwellenwert durchgeführt werden muss. Bspw. können die Radarrohdaten (also z. B. die Erfassungsinformationen) nicht mehr als die Daten des Analog-Digital-Wandlers des Radarsystems im Zeitbereich vorliegen. Um die Datenmenge zu reduzieren, kann noch während der Datenakquise des Radarsystems - d. h. der Verarbeitung und Störungserkennung vorgelagert - eine Fensterung und Fouriertransformation (FFT) durchgeführt werden. Die Radarrohdaten im Zeitbereich liegen daher für die weitere Verarbeitung und Störungserkennung nicht unmittelbar vor. Erst über eine Inverse Fourier Transformation (IFFT) können die Daten wieder in den Zeitbereich transformiert werden, um die Störungserkennung zu ermöglichen. Die Daten, d. h. insbesondere die transformierte Erfassungsinformation, sind nun allerdings mit einer Fensterfunktion gewichtet. Ein konstanter Schwellwert ist damit für eine Störungserkennung nicht mehr ausreichend. Herkömmlicherweise ist hierbei ein Problem, dass die Algorithmen zur Störungserkennung starken Laufzeit- und Speicherrestriktionen unterliegen und somit technisch sehr einfach ausgeführt sein müssen. Eine adaptive Anpassung von Schwellwerten ist daher bei bekannten Lösungen nur bedingt möglich.For example, the disturbance detection can take place in that the disturbance positions of at least one disturbance (such as an interference in the radar signal) are found with the aid of classic outlier tests. The fault detection can conventionally be implemented and carried out in software on a digital signal processor (DSP) on which the other processing of the detection information for the detection of the target object also takes place. However, this results in the problem that the processor cannot carry out any further tasks during the fault detection, so that downstream algorithms wait for the result of the fault detection. For example, the processing of the detection information includes an algorithm for interference correction, which is therefore dependent on the result of the fault detection. In addition, the problem can arise that the fault detection has to be carried out in a technically complex manner with at least one adaptive threshold value. For example, the raw radar data (that is to say for example the detection information) can no longer be present in the time domain than the data from the analog-digital converter of the radar system. In order to reduce the amount of data, the radar system - i. H. upstream of processing and fault detection - windowing and Fourier transformation (FFT) are carried out. The raw radar data in the time domain are therefore not immediately available for further processing and fault detection. The data can only be transformed back into the time domain using an Inverse Fourier Transformation (IFFT) in order to enable fault detection. The data, i.e. H. In particular, the transformed acquisition information is now weighted with a window function. A constant threshold value is therefore no longer sufficient for fault detection. A conventional problem here is that the algorithms for fault detection are subject to severe runtime and memory restrictions and therefore have to be implemented in a technically very simple manner. An adaptive adjustment of threshold values is therefore only possible to a limited extent with known solutions.
Erfindungsgemäß kann es daher vorgesehen sein, dass die (insbesondere durch Interferenz verursachten) Störungen im Zeitbereich hardwareunterstützt detektiert werden. Damit kann ein erheblicher Laufzeitvorteil erzielt werden, da parallel Tasks auf dem Prozessor durchgeführt werden können. Auch ist eine verbesserte Performance bei der Störungserkennung erzielbar, da kein konstanter Schwellenwert verwendet werden muss. Für die hardwareunterstützte Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes ist es ggf. erforderlich, dass eine eigens hierfür vorgesehene Signalverarbeitungseinheit (Signal Processing Unit) bei dem Radarsystem vorgesehen ist. Daher kann die Anpassung ggf. durch eine Anpassungsvorrichtung durchgeführt werden, welche die Signalverarbeitungseinheit aufweist.According to the invention, it can therefore be provided that the disturbances (in particular caused by interference) are detected in the time domain with hardware support. A considerable advantage in runtime can be achieved in this way, since tasks can be carried out in parallel on the processor. Improved performance in fault detection can also be achieved, since no constant threshold value has to be used. For the hardware-supported adaptation of the at least one threshold value, it may be necessary for a signal processing unit (signal processing unit) provided specifically for this to be provided in the radar system. The adaptation can therefore, if necessary, be carried out by an adaptation device which has the signal processing unit.
Zur Detektion des wenigstens einen Zielobjekts kann durch das Radarsystem zunächst das Radarsignal als ein Sendesignal s(t) über wenigstens eine Sendeantenne ausgesendet werden. Das Sendesignal umfasst z. B. mehrere sequenziell ausgegebene frequenzmodulierte Rampen (nachfolgend als auch Chirps bezeichnet). Die Chirps können somit eine variierende Frequenz aufweisen. Hierbei kommt z. B. eine lineare Frequenzmodulation zum Einsatz, bei welcher sich bei einem jeweiligen Chirp die Frequenz linear innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite verändert. Das an das wenigstens eine Zielobjekt reflektierte und durch eine Signallaufzeit verzögerte Sendesignal s(t) kann dann durch wenigstens eine Empfangsantenne des Radarsystems als Empfangssignal e(t) erfasst werden. Aus diesem empfangenen Radarsignal e(t) kann durch weitere Schritte die Erfassungsinformation bestimmt werden. Bspw. kann aus der Mischung des Sendesignals s(t) und des Empfangssignals e(t) das Basisbandsignal b(t) erhalten werden, mit der Frequenz fb=fs-fe. Hierbei ist fs die Frequenz des Sendesignals s(t) und fe die Frequenz des Empfangssignals e(t). Die Frequenz fb ist abhängig von der Signallaufzeit τ und damit von der Entfernung des Zielobjektes.To detect the at least one target object, the radar system can first transmit the radar signal as a transmission signal s (t) via at least one transmission antenna. The transmission signal includes, for. B. several sequentially output frequency-modulated ramps (hereinafter also referred to as chirps). The chirps can thus have a varying frequency. Here comes z. B. a linear frequency modulation is used, in which the frequency changes linearly within a predetermined bandwidth for a respective chirp. The transmitted signal s (t) reflected to the at least one target object and delayed by a signal propagation time can then be detected as a received signal e (t) by at least one receiving antenna of the radar system. The detection information can be determined from this received radar signal e (t) by further steps. For example, the baseband signal b (t) can be obtained from the mixture of the transmitted signal s (t) and the received signal e (t), with the frequency f b = f s -f e . Here, f s is the frequency of the transmitted signal s (t) and f e is the frequency of the received signal e (t). The frequency f b depends on the signal propagation time τ and thus on the distance from the target object.
Um die Detektion des wenigstens einen Zielobjekts durchzuführen, kann anhand des Empfangssignals e(t), und insbesondere anhand des Basisbandsignals b(t), eine Erfassungsinformation bestimmt werden. Bspw. resultiert die Erfassungsinformation aus dem digitalisierten Basisbandsignal b(t) oder aus einer Fensterung und Frequenzanalyse des Basisbandsignals b(t). Entsprechend kann es sich bei der Erfassungsinformation um eine digitale Information handeln, also um Datenwerte. Wenn N Chirps ausgegeben werden, dann beträgt die Zeitdauer eines jeweiligen Chirps T1/N. Nach der Zeitdauer T1 kann innerhalb der Zeitdauer T2-T1 die Verarbeitung der Erfassungsinformation erfolgen. Der gesamte Messzyklus hat somit eine Zeitdauer T2, sodass sich in Abständen von T2 das Aussenden des Sendesignals s(t) wiederholen kann. T2 definiert somit einen Sendesignal-Abstand.In order to carry out the detection of the at least one target object, detection information can be determined on the basis of the received signal e (t), and in particular on the basis of the baseband signal b (t). For example, the detection information results from the digitized baseband signal b (t) or from a windowing and frequency analysis of the baseband signal b (t). Correspondingly, the detection information can be digital information, that is to say data values. If N chirps are output, then the duration of each chirp is T1 / N. After the period T1, the acquisition information can be processed within the period T2-T1. The entire measuring cycle thus has a duration T2, so that the transmission of the Transmission signal s (t) can repeat. T2 thus defines a transmission signal distance.
Während der Zeitdauer T1 können die einzelnen Werte des Empfangssignals e(t) erfasst werden, sodass aus den erfassten Werten und ggf. einer Vorverarbeitung (wie einer Abwärtsmischung und/oder einer Analog-Digital-Wandlung und/oder einer Fensterung und Fouriertransformation) die Erfassungsinformation gebildet wird. Die erfassten Werte können als eine Matrix aufgefasst werden, bei welcher bis zum Ende der Zeitdauer T1 die Werte zeitlich nacheinander in einer MxN-Matrix mit M Samples pro Chirp und N Chirps in zweidimensionaler Weise eingespeichert werden. Die Erfassungsinformation kann dieser zweidimensionalen Ausbildung entsprechen. Eine erste der Dimensionen kann für eine Entfernung zum Zielobjekt, die andere (zweite) der Dimensionen für die Doppler-Frequenz und somit für die Relativgeschwindigkeit des Zielobjekts spezifisch sein. Anhand dieser Matrix kann anschließend durch wenigstens eine Fouriertransformation der Matrix wenigstens ein Spektrum ermittelt werden, aus welchem sich die Relativgeschwindigkeit und/oder die Entfernung des wenigstens einen Zielobjekts in der Umgebung des Fahrzeuges bestimmen lassen.During the time period T1, the individual values of the received signal e (t) can be recorded, so that the detection information is derived from the recorded values and, if necessary, preprocessing (such as down-mixing and / or analog-to-digital conversion and / or windowing and Fourier transformation) is formed. The recorded values can be understood as a matrix in which the values are stored one after the other in an MxN matrix with M samples per chirp and N chirps in a two-dimensional manner until the end of the time period T1. The detection information can correspond to this two-dimensional configuration. A first of the dimensions can be specific for a distance to the target object, the other (second) of the dimensions for the Doppler frequency and thus for the relative speed of the target object. On the basis of this matrix, at least one spectrum can then be determined by at least one Fourier transformation of the matrix, from which the relative speed and / or the distance of the at least one target object in the vicinity of the vehicle can be determined.
Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass nach dem Durchführen der Störungserkennung, insbesondere der Erkennung einer durch eine Interferenz bei dem Radarsignal verursachten Störung, der nachfolgende Schritt vorgesehen ist:
- - Durchführen einer Verarbeitung der wenigstens einen Erfassungsinformation für die Detektion des Zielobjekts durch eine Verarbeitungsvorrichtung, und insbesondere für eine Korrektur einer durch die Störungserkennung detektierten Störung.
- Execution of processing of the at least one item of detection information for the detection of the target object by a processing device, and in particular for a correction of a disturbance detected by the disturbance detection.
Wenn die Erfassungsinformation nicht im Zeitbereich sondern bereits im Frequenzbereich vorliegt, zumindest für die erste Dimension, kann anhand der Erfassungsinformation durch die Verarbeitung bereits die Entfernung zum Zielobjekt ermittelt werden. Darüber hinaus können bei der Verarbeitung auch weitere Fouriertransformationen vorgesehen sein, um z. B. die Relativgeschwindigkeit und/oder die Richtung des Zielobjekts zu bestimmen. Die Verarbeitungsvorrichtung ist bspw. als ein Mikrocontroller und/oder als ein integrierter Schaltkreis und/oder als ein DSP ausgebildet.If the detection information is not available in the time domain but already in the frequency domain, at least for the first dimension, the distance to the target object can already be determined by the processing on the basis of the detection information. In addition, further Fourier transformations can be provided during processing in order to, for. B. to determine the relative speed and / or the direction of the target object. The processing device is designed, for example, as a microcontroller and / or as an integrated circuit and / or as a DSP.
Es kann vorgesehen sein, dass die Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes parallel zur Verarbeitung der Erfassungsinformation durchgeführt wird. Hierzu kann eine (optional separat von der Verarbeitungsvorrichtung vorgesehene) Anpassungsvorrichtung für die Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes vorgesehen sein. Sowohl die Verarbeitungsvorrichtung als auch die Anpassungsvorrichtung können dabei wenigstens einen eigenen Prozessor aufweisen, sodass hier eine Verteilung der Last für die Ausführung der Verarbeitungsschritte möglich ist.It can be provided that the adaptation of the at least one threshold value is carried out in parallel with the processing of the detection information. For this purpose, an adaptation device (optionally provided separately from the processing device) can be provided for adapting the at least one threshold value. Both the processing device and the adaptation device can have at least one processor of their own, so that a distribution of the load for the execution of the processing steps is possible here.
Außerdem ist es von Vorteil, wenn die hardwareunterstützte Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes durch eine elektronische Anpassungsvorrichtung erfolgt, wobei optional die Anpassungsvorrichtung separat von der Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt sein kann. Dennoch kann es möglich sein, dass die Verarbeitungsvorrichtung und die Anpassungsvorrichtung auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind, sodass bspw. die Erfassungsinformation oder eine Information über wenigstens eine durch die Störungserkennung detektierte Störung zwischen der Verarbeitungsvorrichtung und der Anpassungsvorrichtung ausgetauscht werden können. Auch kann es vorgesehen sein, dass die elektronische Anpassungsvorrichtung und die Verarbeitungsvorrichtung Teil eines gemeinsamen Mikrocontrollers sind.It is also advantageous if the hardware-supported adaptation of the at least one threshold value is carried out by an electronic adaptation device, with the adaptation device optionally being able to be designed separately from the processing device. Nevertheless, it may be possible for the processing device and the adaptation device to be arranged on a common printed circuit board so that, for example, the detection information or information about at least one fault detected by the fault detection can be exchanged between the processing device and the adaptation device. It can also be provided that the electronic adaptation device and the processing device are part of a common microcontroller.
In einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitung softwarebasiert durch ein Computerprogramm durchgeführt wird, welches von der Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird, und/oder dass die Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes (ggf. separat hierzu) hardwarebasiert durch die Anpassungsvorrichtung durchgeführt wird. Im weiteren Sinne wird darunter verstanden, dass ohne Zuhilfenahme des Computerprogramms die Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes durch eine separate Hardware (die Anpassungsvorrichtung) durchgeführt wird. Dies ermöglicht eine Parallelisierung der Verarbeitung und der Anpassung. Im engeren Sinne wird darunter verstanden, dass die Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes nicht durch ein Computerprogramm, sondern fest in der Hardware einprogrammiert bzw. durch eine Schaltungsanordnung durchgeführt wird. Es kann sich in anderen Worten um eine dediziert für die Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes vorgesehene Schaltungsanordnung der Anpassungsvorrichtung handeln. Die Anpassungsvorrichtung kann z. B. durch die gleiche Hardwarekomponente bereitgestellt sein wie die Verarbeitungsvorrichtung, oder alternativ hardwaremäßig separat dazu ausgeführt sein.In a further possibility, it can be provided that the processing is carried out on a software basis by a computer program which is executed by the processing device, and / or that the adaptation of the at least one threshold value (possibly separately) is carried out on a hardware basis by the adaptation device. In the broader sense, this is understood to mean that the adaptation of the at least one threshold value is carried out by separate hardware (the adaptation device) without the aid of the computer program. This enables processing and adaptation to be parallelized. In the narrower sense, this is understood to mean that the adaptation of the at least one threshold value is not programmed into the hardware by means of a computer program, but rather is permanently programmed into the hardware or is carried out by a circuit arrangement. In other words, it can be a circuit arrangement of the adaptation device that is dedicated to the adaptation of the at least one threshold value. The adjustment device can, for. B. be provided by the same hardware component as the processing device, or alternatively be implemented separately in terms of hardware.
Auch ist es optional denkbar, dass die Verarbeitung wenigstens eine Frequenzanalyse umfasst, um aus der Erfassungsinformation wenigstens einen Parameter des Zielobjekts zu ermitteln. Dabei kann es ferner möglich sein, dass der Parameter wenigstens einen der nachfolgenden Parameter umfasst:
- - eine Entfernung zu dem Zielobjekt,
- - eine Geschwindigkeit des Zielobjekts relativ zum Fahrzeug,
- - eine Richtung des Zielobjekts.
- - a distance to the target object,
- - a speed of the target object relative to the vehicle,
- - a direction of the target object.
Bei der Verarbeitung kann nicht nur ein Zielobjekt sondern ggf. mehrere Zielobjekte detektiert und deren Parameter bestimmt werden. Um die Zielobjekte zu identifizieren, kann z. B. eine Spitzenwerkerkennung (Peak-Detektion) bei der Erfassungsinformation durchgeführt werden.During processing, not only one target object but, if necessary, several target objects can be detected and their parameters can be determined. To identify the target objects, e.g. B. a peak work detection (peak detection) can be carried out in the detection information.
Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass als Vorverarbeitungsschritte eine Abwärtsmischung und/oder eine Analog-Digital-Wandlung und/oder wenigstens eine Frequenzanalyse und/oder eine Fensterung anhand des empfangenen Radarsignals durchgeführt wird, um die Erfassungsinformation bereitzustellen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass diese Vorverarbeitungsschritte zusätzlich und/oder unabhängig und/oder autark und/oder parallel und/oder separat von der Verarbeitung und/oder der Störungserkennung durchgeführt werden. Zur Durchführung der Vorverarbeitungsschritte kann somit eine eigenständige Hardware vorgesehen sein. Somit kann in einer weiteren Möglichkeit vorgesehen sein, dass bei dem Bereitstellen der Erfassungsinformation die Abwärtsmischung und/oder die Analog-Digital-Wandlung und/oder die Frequenzanalyse und/oder die Fensterung hardwareunterstützt durchgeführt werden.Furthermore, it can be provided within the scope of the invention that a downward conversion and / or an analog-to-digital conversion and / or at least one frequency analysis and / or windowing based on the received radar signal is carried out as preprocessing steps in order to provide the detection information. It can be provided that these preprocessing steps are carried out additionally and / or independently and / or autonomously and / or in parallel and / or separately from the processing and / or the fault detection. Independent hardware can therefore be provided to carry out the preprocessing steps. Thus, in a further possibility, provision can be made for the downward conversion and / or the analog-digital conversion and / or the frequency analysis and / or the windowing to be carried out with hardware support when the acquisition information is provided.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn im Rahmen der Erfindung bei dem Durchführen der Störungserkennung die Erfassungsinformation zunächst in den Zeitbereich transformiert wird, um eine transformierte Erfassungsinformation (im Zeitbereich) zu erhalten, um insbesondere bei der transformierten Erfassungsinformation wenigstens eine Störung (im Zeitbereich) zu detektieren. Dieser zusätzliche Schritt ist ggf. nur für die Störungserkennung erforderlich, nicht jedoch für die Verarbeitung der Erfassungsinformation.It is also advantageous if, within the scope of the invention, when performing the fault detection, the detection information is first transformed into the time domain in order to obtain transformed detection information (in the time domain) in order to generate at least one disturbance (in the time domain) in the transformed detection information in particular detect. This additional step may only be required for fault detection, but not for processing the detection information.
Von weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass durch einen Vergleich der transformierten Erfassungsinformation mit dem mindestens einen Schwellenwert die Störung detektiert wird, wobei vorzugsweise die Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes an die Erfassungsinformation dazu ausgeführt ist, den mindestens einen Schwellenwert an eine Modifikation, insbesondere Gewichtung, der transformierten Erfassungsinformation durch eine bei der Bereitstellung der Erfassungsinformation durchgeführte Fensterung anzupassen. Die Fensterung wird insbesondere vor einer Frequenzanalyse, insbesondere Fouriertransformation, zur Bereitstellung der Erfassungsinformation genutzt. Allerdings bringt dies zwangsläufig die Modifikation der Erfassungsinformation mit sich, sodass diese bei der Verwendung des mindestens einen Schwellenwertes berücksichtigt werden muss. Die adaptive Schwellenwertanpassung stellt eine zuverlässige Möglichkeit hierzu dar.A further advantage can be that the disturbance is detected by comparing the transformed detection information with the at least one threshold value, with the adaptation of the at least one threshold value to the detection information preferably being carried out to match the at least one threshold value to a modification, in particular weighting, to adapt the transformed acquisition information by windowing carried out when the acquisition information is provided. The windowing is used in particular before a frequency analysis, in particular Fourier transformation, to provide the detection information. However, this inevitably involves the modification of the detection information, so that this must be taken into account when using the at least one threshold value. The adaptive threshold value adjustment is a reliable way of doing this.
Es ist ferner denkbar, dass die Anpassung des mindestens einen Schwellenwertes die nachfolgenden Schritte umfasst:
- - Bereitstellen wenigstens eines ersten Erfassungswertes und weiterer Erfassungswerte aus der Erfassungsinformation, welche für das empfangene Radarsignal im Zeitbereich spezifisch sind, insbesondere durch eine inverse Fouriertransformation der Erfassungsinformation, bevorzugt damit eine transformierte Erfassungsinformation im Zeitbereich (bezogen auf das Radarsignal) erhalten wird,
- - Durchführen eines Vergleichs des wenigstens einen ersten Erfassungswertes mit den weiteren Erfassungswerten, um eine Abweichung der Erfassungswerte zueinander zu ermitteln,
- - Anpassen eines der Schwellenwerte bzw. des Schwellenwertes für diesen wenigstens einen ersten Erfassungswert anhand des Vergleichs.
- - Provision of at least one first detection value and further detection values from the detection information which are specific for the received radar signal in the time domain, in particular by means of an inverse Fourier transformation of the detection information, preferably so that transformed detection information in the time domain (based on the radar signal) is obtained,
- - Carrying out a comparison of the at least one first detection value with the further detection values in order to determine a discrepancy between the detection values,
- Adaptation of one of the threshold values or the threshold value for this at least one first detection value on the basis of the comparison.
Dieses Vorgehen kann dann für weitere Erfassungswerte wiederholt werden, wobei jeder dieser Erfassungswerte einmal als der erste Erfassungswert festgelegt wird, um sukzessive jeden der Erfassungswerte aus der Erfassungsinformation zu vergleichen und dafür einen Schwellenwert anzupassen. Ein konkretes Beispiel für dieses Vorgehen findet sich in der nachfolgend beschrieben Bestimmung von Mittelwerten.This procedure can then be repeated for further detection values, each of these detection values being defined once as the first detection value in order to successively compare each of the detection values from the detection information and to adapt a threshold value for this. A concrete example of this procedure can be found in the determination of mean values described below.
Vorteilhaft ist es entsprechend, wenn die Anpassung der (mehreren) Schwellenwerte die nachfolgenden Schritte umfasst:
- - Bereitstellen von Erfassungswerten aus der Erfassungsinformation, welche für das empfangene Radarsignal im Zeitbereich spezifisch sind,
- - Bestimmen von Mittelwerten für Teilabschnitte der Erfassungswerte,
- - Anpassen der Schwellenwerte anhand der Mittelwerte, sodass für die Teilabschnitte jeweils einer der Schwellenwerte anhand des Mittelwerts, insbesondere proportional zum Mittelwert, dieses Teilabschnittes definiert wird.
- - Provision of detection values from the detection information which are specific for the received radar signal in the time domain,
- - Determination of mean values for subsections of the recorded values,
- Adaptation of the threshold values on the basis of the mean values, so that one of the threshold values is defined for the subsections using the mean value, in particular proportional to the mean value, of this subsection.
Damit ist eine Unterteilung der Erfassungsinformation möglich, um die Modifikation durch die Fensterung zu berücksichtigen.This enables the detection information to be subdivided in order to take into account the modification caused by the windowing.
Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass die Störungserkennung in der Art einer Interferenzerkennung durchgeführt wird. Somit kann bei der Störungserkennung die Störung als eine durch eine Interferenz bei dem Radarsignal verursachte Störung detektiert werden.Advantageously, it can be provided in the invention that the fault detection is carried out in the manner of an interference detection. This means that the malfunction can be detected in the malfunction detection can be detected as a disturbance caused by an interference in the radar signal.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Radarsystem für ein Fahrzeug, insbesondere zur Detektion von wenigstens einem Zielobjekt in einer Umgebung des Fahrzeuges, aufweisend:
- - eine Erfassungsanordnung zum Bereitstellen wenigstens einer Erfassungsinformation, welche für ein von wenigstens einer Empfangsantenne des Radarsystems empfangenes Radarsignal zur Detektion des Zielobjekts spezifisch ist,
- - eine Anpassungsvorrichtung zum Durchführen einer Störungserkennung bei der Erfassungsinformation.
- a detection arrangement for providing at least one detection information item which is specific for a radar signal received by at least one receiving antenna of the radar system for detecting the target object,
- an adaptation device for performing a fault detection in the detection information.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Anpassungsvorrichtung dazu ausgeführt ist, die Störungserkennung zumindest teilweise hardwareunterstützt durchzuführen. Konkret kann vorgesehen sein, dass die Anpassungsvorrichtung dazu ausgeführt ist, zur Störungserkennung mindestens einen oder mehrere adaptive Schwellenwerte zu verwenden und vorzugsweise den oder die Schwellenwerte hardwareunterstützt an die Erfassungsinformation anzupassen. Damit bringt das erfindungsgemäße Radarsystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Zudem kann das Radarsystem geeignet sein, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Das Radarsystem ist z. B. als ein Dauerstrichradarsystem, insbesondere FMCW (Frequenzmoduliertes Dauerstrichradar) ausgebildet.It can be provided here that the adaptation device is designed to carry out the fault detection at least partially with hardware support. Specifically, it can be provided that the adaptation device is designed to use at least one or more adaptive threshold values for fault detection and preferably to adapt the threshold value or values to the detection information with hardware support. The radar system according to the invention thus has the same advantages as have been described in detail with reference to a method according to the invention. In addition, the radar system can be suitable for carrying out a method according to the invention. The radar system is e.g. B. designed as a continuous wave radar system, in particular FMCW (frequency modulated continuous wave radar).
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Radarsystem in einer Seitenansicht, -
2 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 eine schematische Darstellung von Teilen eines erfindungsgemäßen Radarsystems, -
4 eine weitere schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
5 eine weitere schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
6 eine weitere schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a schematic representation of a vehicle with a radar system according to the invention in a side view, -
2 a schematic representation for the visualization of a method according to the invention, -
3 a schematic representation of parts of a radar system according to the invention, -
4th a further schematic representation to visualize a method according to the invention, -
5 a further schematic representation to visualize a method according to the invention, -
6th a further schematic representation for the visualization of a method according to the invention.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.In the following figures, the same reference numerals are used for the same technical features from different exemplary embodiments.
In
Die Verarbeitungsvorrichtung
Wie in
In
In
In
Daher kann es bei der Störungserkennung
Aus
- - Bereitstellen wenigstens eines ersten Erfassungswertes
207 und weiterer Erfassungswerte208 aus derErfassungsinformation 200 , welche fürdas empfangene Radarsignal 210 im Zeitbereich spezifisch sind, insbesondere durch eine inverseFouriertransformation der Erfassungsinformation 200 , - - Durchführen eines Vergleichs des wenigstens einen ersten Erfassungswertes
207 mit den weiterenErfassungswerten 208 , um eine Abweichung derErfassungswerte 206 zueinander zu ermitteln, - - Anpassen eines der
Schwellenwerte 230 für diesen wenigstens einen ersten Erfassungswert207 anhand des Vergleichs.
- - Providing at least one
first detection value 207 andother detection values 208 from theacquisition information 200 which for the receivedradar signal 210 are specific in the time domain, in particular by an inverse Fourier transformation of thedetection information 200 , - - Carrying out a comparison of the at least one
first detection value 207 with theother detection values 208 to detect a deviation in the detection values206 to determine each other, - - Adjusting one of the
thresholds 230 for this at least onefirst detection value 207 based on the comparison.
Konkret können durch ein solches Vorgehen Mittelwerte für Teilabschnitte der Erfassungswerte
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, individual features of the embodiments can be freely combined with one another, provided that they are technically sensible, without departing from the scope of the present invention.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- RadarsystemRadar system
- 33
- VerarbeitungsvorrichtungProcessing device
- 55
- ZielobjektTarget object
- 66th
- Umgebung Surroundings
- 2020th
- Empfangsantenne Receiving antenna
- 3030th
- Anpassungsvorrichtung Adjustment device
- 4040
- Erfassungsanordnung Registration order
- 105105
- FensterungWindowing
- 106106
- FrequenzanalyseFrequency analysis
- 110110
- Störungserkennung Fault detection
- 120120
- Verarbeitung processing
- 200200
- ErfassungsinformationAcquisition information
- 201201
- transformierte Erfassungsinformationtransformed acquisition information
- 206206
- ErfassungswerteDetection values
- 207207
- erster Erfassungswertfirst detection value
- 208208
- weitere Erfassungswertefurther acquisition values
- 210210
- Radarsignal Radar signal
- 230230
- Schwellenwert(e) Threshold value (s)
- 240240
- Störung disturbance
- XX
- Amplitudeamplitude
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 20170363711 A1 [0003]US 20170363711 A1 [0003]
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