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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer berührungslos arbeitenden Detektionsvorrichtung zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs, bei dem eine Vielzahl von Sendesignalen nacheinander in wenigstens einen Überwachungsbereich gesendet wird,
Sendesignale, welche in dem wenigstens einen Überwachungsbereich reflektiert werden, mit der Detektionsvorrichtung empfangen, sofern erforderlich, in eine Form gebracht werden, die mit einer Auswerteeinrichtung verarbeitet werden können, und als Empfangssignale verarbeitet werden,
wobei wenigstens ein Teil der Signale wenigstens einem Signalblock zugeordnet wird und aus wenigstens einem Teil der Empfangssignale Informationen über den wenigstens einen Überwachungsbereich ermittelt werden.
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Ferner betrifft die Erfindung eine berührungslos arbeitende Detektionsvorrichtung zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs,
mit wenigstens einer Sendeeinrichtung zum Senden einer Vielzahl von Sendesignalen nacheinander in den wenigstens einen Überwachungsbereich,
mit wenigstens einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von Sendesignalen, welche in dem wenigstens einen Überwachungsbereich reflektiert werden, und zur Umwandlung der empfangenen Sendesignale in Empfangssignale, die mit einer elektrischen Auswerteeinrichtung verarbeitet werden können,
und mit wenigstens einer elektronischen Auswerteeinrichtung zur Zuordnung wenigstens eines Teils der Signale zu wenigstens einem Signalblock und zur Ermittlung von Informationen über den wenigstens einen Überwachungsbereich aus wenigstens einem Teil der Empfangssignale.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer berührungslos arbeitenden Detektionsvorrichtung zur Überwachung eines Überwachungsbereichs auf Objekte hin, wobei die wenigstens eine Detektionsvorrichtung aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung zum Senden einer Vielzahl von Sendesignalen nacheinander in den wenigstens einen Überwachungsbereich,
wenigstens eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von Sendesignalen, welche in dem wenigstens einen Überwachungsbereich reflektiert werden, und zur Umwandlung der empfangenen Sendesignale in Empfangssignale, die mit einer elektrischen Auswerteeinrichtung verarbeitet werden können,
und wenigstens eine elektronischen Auswerteeinrichtung zur Zuordnung wenigstens eines Teils der Signale zu wenigstens einem Signalblock und zur Ermittlung von Informationen über den wenigstens einen Überwachungsbereich aus wenigstens einem Teil der Empfangssignale.
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Stand der Technik
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Aus der
US 2016/0327633 A1 ist ein FMCW-Radarsystem (Frequency Modulated Continuous Wave) bekannt, das eine Chirp-Profil-Speicherkomponente enthält, die so konfiguriert ist, dass sie ein Chirp-Profil für jedes Chirp eines Chirp-Blocks speichert, und eine Zeitsteuerungsmaschine, die mit der Chirp-Profil-Speicherkomponente gekoppelt ist, um jedes Chirp-Profil in der Übertragungsreihenfolge während der Übertragung des Chirp-Blocks zu empfangen, wobei die Zeitsteuerungsmaschine jedes Chirp-Profil verwendet, um ein entsprechendes Chirp zu konfigurieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine berührungslose Detektionsvorrichtung und ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen die Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs verbessert werden kann, insbesondere die Signalverarbeitung der Empfangssignale verbessert werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass
wenigstens ein Teil von zeitlich hintereinander folgenden Empfangssignalen auf der Empfangsseite der Detektionsvorrichtung wenigstens einem Empfangs-Signalblock zugeordnet wird, wobei die Zuordnung unabhängig von etwaigen Zuordnungen von Sendesignalen auf der Sendeseite der Detektionsvorrichtung ist,
wenigstens ein Teil der Empfangssignale wenigstens eines Teils der Empfangs-Signalblöcke blockweise einer Signalverarbeitung unterzogen wird, mit der Information über den wenigstens einen Überwachungsbereich ermittelt werden.
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Erfindungsgemäß werden die Empfangssignale auf der Empfangsseite entsprechenden Empfangs-Signalblöcken zugeordnet. Die Empfangssignale werden blockweise, also für jeden oder zumindest einen Teil der Empfangs-Signalblöcke signaltechnisch verarbeitet. Die Signalverarbeitung erfolgt also von Empfangs-Signalblock zu Empfangs-Signalblock. Dadurch, dass die Zuordnung der Empfangssignale zu den entsprechenden Empfangs-Signalblöcken erst auf der Empfängerseite an etwaigen Zuordnungen auf der Senderseite erfolgt, können die Empfangs-Signalblöcke flexibler strukturiert werden. Eine Anpassung der Empfangs-Signalblöcke an eine etwaige Zuordnung auf der Sendeseite ist nicht erforderlich. Insbesondere können die Sendesignale einfach kontinuierlich in gleicher Weise gesendet werden. Vorteilhafterweise wird auf der Senderseite keine Zuordnung von Sendesignalen zu Signalblöcken durchgeführt. Insgesamt kann die Signalverarbeitung so flexibler durchgeführt werden. Die Signalverarbeitung kann parallel zu dem Empfang der reflektierten Sendesignale und gegebenenfalls deren Umwandlung in eine geeignete Signalform erfolgen. Es ist nicht erforderlich, dass die Empfangs-Signalblöcke feste Größen, insbesondere Zeitfenster mit festen zeitlichen Längen, aufweisen. Die Empfangssignale können kontinuierlich mit einer bestimmten definierten Übertragungsrate übertragen und den Empfangs-Signalblöcken zugeordnet werden. Die Empfangs-Signalblöcke können auf der Empfangsseite bedarfsgerecht definiert werden.
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Mit der Detektionsvorrichtung können die reflektierten Sendesignale, sofern erforderlich, in eine Form gebracht werden, die mit einer Auswerteeinrichtung verarbeitet werden können. Falls die reflektierten Sendesignale bereits eine Form aufweisen, die mit der Auswerteeinrichtung verarbeitet werden können, können die reflektierten empfangenen Sendesignale direkt als Empfangssignale weiterverarbeitet werden. Anderenfalls werden die reflektierten Sendesignale in eine Form umgewandelt, die mit der Auswerteeinrichtung verarbeitet werden können.
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Vorteilhafterweise können die reflektierten empfangenen Sendesignale in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden, welche mit einer entsprechenden elektrischen Auswerteeinrichtung verarbeitet werden können. Auf diese Weise können auch Sendesignale in einer Form verwendet werden, welche nicht direkt elektrisch verarbeitet werden können. Vorteilhafterweise können als Sendesignale elektromagnetische Signale, insbesondere Radarsignale oder optische Signale, oder Schallsignale oder dergleichen, eingesetzt werden und auf der Empfangsseite in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden.
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Vorteilhafterweise können mithilfe der Detektionsvorrichtung Entfernungen und/oder Geschwindigkeiten und/oder Richtungen von Objekten relativ zu der Detektionsvorrichtung ermittelt werden. Dabei können die Empfangs-Signalblöcke auf der Empfangsseite sehr flexibel angepasst werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann
wenigstens eines der Empfangssignale wenigstens zwei zeitlich überlappenden Empfangs-Signalblöcken zugeordnet werden
und/oder wenigstens ein Empfangssignal kann einer zeitlichen Lücke zwischen wenigstens zwei zeitlich nacheinander folgenden Empfangs-Signalblöcken zugeordnet werden.
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Mit der Zuordnung von wenigstens einem der Empfangssignale gleichermaßen zu wenigstens zwei zeitlich überlappenden Empfangs-Signalblöcken kann eine Aktualisierungsrate bei der Detektion vergrößert werden. So können längere Messzeiten und höhere Auflösungen, insbesondere Geschwindigkeitsauflösung, im Besonderen Dopplerauflösung, ermöglicht werden. Höhere Aktualisierungsraten bei der Detektion können eine bessere und zuverlässigere Verfolgung von Zielobjekten ermöglichen.
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Überlappende Empfangs-Signalblöcke können insbesondere verwendet werden bei Detektionsvorrichtungen, die in Verbindung mit Fahrerassistenzsystemen von Fahrzeugen verwendet werden. So kann insbesondere eine Umfelderfassung in einem Überwachungsbereich im Umfeld des Fahrzeugs verbessert werden.
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Mit der Zuordnung von wenigstens einem Empfangssignal zu einer zeitlichen Lücke zwischen wenigstens zwei zeitliche nacheinander folgenden Empfangs-Signalblöcken kann die Zeit in der zeitlichen Lücke zur Signalverarbeitung genutzt werden. Ferner kann so Speicherplatz bei der Signalverarbeitung eingespart werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens zwei Empfangs-Signalblöcken die gleiche Anzahl von Empfangssignalen zugeordnet werden
und/oder wenigstens zwei Empfangs-Signalblöcken kann die gleiche zeitliche Länge zugewiesen werden,
und/oder wenigstens zwei Empfangs-Signalblöcken kann eine unterschiedliche Anzahl von Empfangssignalen zugeordnet werden
und/oder wenigstens zwei Empfangs-Signalblöcken können unterschiedliche zeitliche Längen zugewiesen werden.
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Durch die Zuordnung der gleichen Anzahl von Empfangssignalen zu den Empfangs-Signalblöcken können die Empfangs-Signalblöcke insgesamt gleichmäßig ausgestaltet werden.
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Vorteilhafterweise können die Empfangs-Signalblöcke die gleiche zeitliche Länge aufweisen. Auf diese Weise können die Empfangs-Signalblöcke bezüglich ihres zeitlichen Verlaufs einfacher verglichen werden. Falls die Empfangssignale gleiche zeitliche Länge aufweisen, kann bei der gleichen zeitlichen Länge der Empfangs-Signalblöcke jedem Empfangs-Signalblock die gleiche Anzahl von Empfangssignalen zugeordnet werden.
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Durch die Zuordnung einer unterschiedlichen Anzahl von Empfangssignalen zu den wenigstens zwei Empfangs-Signalblöcken können die Empfangs-Signalblöcke flexibler ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise können wenigstens zwei der Empfangs-Signalblöcke unterschiedliche zeitliche Längen zugewiesen werden. Auf diese Weise können je nach Erfordernis längere oder kürzere Messungen durchgeführt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens einem Empfangs-Signalblock wenigstens ein Teil der Empfangssignale zugeordnet werden, die auch wenigstens einem anderen Empfangs-Signalblock zugeordnet werden, welcher eine zeitliche Länge aufweist, die kürzer ist als die Länge des wenigstens einen erstgenannten Empfangs-Signalblocks. Vorteilhafterweise kann wenigstens einem Empfangs-Signalblock wenigstens ein Teil der Empfangssignale zugeordnet werden, die auch wenigstens zwei anderen Empfangs-Signalblöcken zugeordnet werden, welche eine zeitliche Länge aufweisen, die kürzer ist als die Länge des wenigstens einen erstgenannten Empfangs-Signalblocks. Auf diese Weise kann ein zeitlich längerer Empfangs-Signalblock wenigstens einen, insbesondere wenigstens zwei, zeitlich kürzere Empfangs-Signalblöcke überlappen. So können mit zeitlich unterschiedlich langen Empfangs-Signalblöcken unterschiedliche Auflösungen bei der Verarbeitung der entsprechend zugeordneten Empfangssignale erreicht werden.
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Je größer die zeitliche Länge der Empfangs-Signalblöcke, umso höher ist die Auflösung bei der Verarbeitung der entsprechend zugeordneten Empfangssignalen. Durch entsprechende Überlappungen von zeitlich kurzen und zeitlich langen Empfangs-Signalblöcken können gleichzeitig mit den zugeordneten Empfangssignalen in den zeitlich kürzeren Empfangs-Signalblöcken kürzere Messungen durchgeführt werden und mit den zugeordneten Empfangssignalen in den zeitlich längeren Empfangs-Signalblöcken eine höhere Auflösung erreicht werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können lückenlos alle Empfangssignale, welche sich in einem Zeitfenster wenigstens eines Empfangs-Signalblocks befinden, diesem wenigstens einen Empfangs-Signalblock zugeordnet werden - und/oder wenigstens ein Teil der Empfangssignale, welche sich in einem Zeitfenster wenigstens eines Empfangs-Signalblocks befinden, können bei der Zuordnung zu diesem wenigstens einen Empfangs-Signalblock ausgelassen werden.
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Durch die lückenlose Zuordnung aller Empfangssignale in dem entsprechenden Zeitfenster kann eine größere Genauigkeit bei der Ermittlung der Information über den wenigstens ein Überwachungsbereich erreicht werden. Durch das Auslassen eines Teils der Empfangssignale bei der Zuordnung zu dem wenigstens einen Empfangs-Signalblock kann bei der Signalverarbeitung Speicherplatz eingespart werden.
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Vorteilhafterweise kann bei der Zuordnung von Empfangssignalen zu wenigstens einem Empfangs-Signalblock wenigstens ein Teil der Empfangssignale in dem Zeitfenster des wenigstens einen Empfangs-Signalblocks regelmäßig oder unregelmäßig ausgelassen werden. Auf diese Weise können die Empfangssignale noch flexibler den entsprechenden Empfangs-Signalblöcken zugeordnet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein Teil der Sendesignale in Form von elektromagnetischen Signalen ausgesendet werden. Mit elektromagnetischen Signalen kann ein Überwachungsbereich berührungslos überwacht werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Teil der Sendesignale in Form von Radarsignalen ausgesendet werden. Dabei können die Radarsignale in Form von sogenannten Chips ausgesendet werden. Als Chirp wird bekanntermaßen ein Signal bezeichnet, dessen Frequenz sich zeitlich ändert. Der Frequenzverlauf eines Chirps kann als Frequenzrampe dargestellt werden.
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Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung ein frequenzmoduliertes Dauerstrichradar (FMCW-Radar) sein. Auf diese Weise kann der Überwachungsbereich kontinuierlich überwacht werden.
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Die Erfindung kann statt in Verbindung mit Radarsystemen auch mit andersartigen berührungslosen Detektionsvorrichtungen verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei andersartigen elektromagnetischen Detektionsvorrichtungen, im Besonderen optischen Detektionsvorrichtungen, oder Ultraschall-Detektionsvorrichtungen oder dergleichen Verwendung finden. Die Sendesignale und die entsprechenden Empfangssignale können als entsprechende Signalsequenzen, Pulse oder dergleichen realisiert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können gleiche Sendesignale zeitlich gleichmäßig ausgesendet werden und/oder gleiche Sendesignale zeitlich ungleichmäßig ausgesendet werden und/oder ungleiche Sendesignale zeitlich gleichmäßig ausgesendet werden und/oder ungleiche Sendesignale zeitlich ungleichmäßig gesendet werden.
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Auf diese Weise können flexibel Formen von Sendesignalen und Sendemustern erzeugt werden. So können insbesondere die Sendesignale auch codiert werden. So können gleichzeitig unterschiedliche Sendesignale mit einer oder mehreren Sendeeinrichtungen ausgesendet werden, welche auf der Empfangsseite mit einer oder mehreren Empfangseinrichtungen empfangen voneinander unterschieden werden können. Auf diese Weise kann die Erfindung auch beim sogenannten MIMO-Radarsystem eingesetzt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein Teil der Empfangssignale entsprechend der Empfangs-Signalblöcke blockweise wenigstens einer Fourier-Transformation unterzogen werden.
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Vorteilhafterweise können die Empfangssignale Empfangs-Signalblock für Empfangs-Signalblock wenigstens einer diskreten Fourier-Transformation unterzogen werden.
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Vorteilhafterweise können die Ergebnisse einer ersten diskreten Fourier-Transformation für die Empfangs-Signalblöcke einer weiteren diskreten Fourier-Transformation unterzogen werden. Auf diese Weise können die Empfangssignale insgesamt einer zweidimensionalen diskreten Fourier-Transformation unterzogen werden.
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Aus dem Ergebnis der wenigstens einen zweidimensionalen diskreten Fourier-Transformation können Entfernungen, Geschwindigkeiten und/oder Richtungen von Objektzielen relativ Detektionsvorrichtung als Information über den Überwachungsbereich ermittelt werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens eine diskrete Fourier-Transformation als schnelle Fourier-Transformationen durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Fourier-Transformation effizienter berechnet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Detektionsvorrichtung zur Überwachung eines Innenraums eines Fahrzeugs eingesetzt werden und/oder die Detektionsvorrichtung kann zur Erfassung eines Umfeldes eines Fahrzeugs eingesetzt werden.
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Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung für eine Innenraumüberwachung eines Fahrzeugs ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Detektionsvorrichtung für eine Umfelderfassung eines Fahrzeugs ausgestaltet sein.
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Mit der Detektionsvorrichtung können stehende oder bewegte Objektziele, insbesondere Objektziele von Fahrzeugen, Personen, Tieren, Hindernissen, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Freiräume, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, erfasst werden. Ein Objektziel können dabei Teile eines Objekts, insbesondere Körperteile eine Person, sein, an denen die Sendesignale reflektiert werden können.
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Bei einer Innenraumüberwachung kann eine Insassenerkennung, eine Bewegungserkennung, insbesondere eine Atemfrequenzerkennung und/oder eine Atemprofilerkennung, oder dergleichen durchgeführt werden. Bei der Innenraumüberwachung können insbesondere Bewegungen von Personen, insbesondere eines Fahrers, erfasst werden. So können insbesondere atembedingte Brustbewegungen, Bewegung der Arme, des Kopfes oder dergleichen überwacht werden. Dabei kann die Detektionsvorrichtung, insbesondere die Zuordnung von Empfangs-Signalblöcken, flexibel an die Erfordernisse angepasst werden. Insbesondere atembedingte Brustbewegungen können im Vergleich zu Armbewegungen langsam sein und benötigen daher eine höhere Auflösung bezüglich der Aktualisierungsrate. Um sowohl langsame Brustbewegungen als auch schnelle Armbewegungen mit der Detektionsvorrichtung erfassten zu können, können die Empfangssignale unterschiedlichen Empfangs-Signalblocks mit unterschiedlichen zeitlichen Längen zugeordnet werden. Die Erfindung kann ferner in Verbindung mit Mitteln für eine Anschnall-Erinnerung verwendet werden.
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Die Erfindung kann bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei einem Landfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, einem Lastkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder dergleichen, einem Luftfahrzeug und/oder einem Wasserfahrzeug verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonomen oder wenigstens teilautonom betrieben werden können.
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Alternativ kann die Erfindung in Verbindung von Detektionsvorrichtungen im stationären Betrieb verwendet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein Teil der ermittelten Information über den Überwachungsbereich einer Steuereinrichtung eines Fahrzeugs übermittelt werden, welchem die Detektionsvorrichtung zugeordnet ist. Auf diese Weise können die ermittelten Informationen zum Betrieb des Fahrzeugs verwendet werden.
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Die Detektionsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung des Fahrzeugs, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer-Informationseinrichtung und/oder einem Parkassistenzsystem und/oder einer Gestenerkennung oder dergleichen, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann ein wenigstens teilweise autonomer Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht werden.
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Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Detektionsvorrichtung dadurch gelöst, dass die Detektionsvorrichtung Mittel aufweist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auf diese Wiese kann die Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs verbessert werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Teil der Mittel der Detektionsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf softwaremäßigem und/oder hardwaremäßigem Wege realisiert sein. Auf diese Weise können die Mittel entsprechend an die Erfordernisse angepasst werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Teil der Mittel der Detektionsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der wenigstens einen Auswerteeinrichtung realisiert sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Sendeeinrichtung, mit der elektromagnetische Sendesignale gesendet werden können, und wenigstens einer Empfangseinrichtung, mit der reflektierte elektromagnetische Sendesignale empfangen und gegebenenfalls umgewandelt werden können, aufweisen. Mit elektromagnetischen Sendesignalen kann ein Überwachungsbereich berührungslos überwacht werden.
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Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung ein Radarsystem sein. Ein Radarsystem kann insbesondere bei Fahrzeugen Verwendung finden. Alternativ kann die Detektionsvorrichtung eine optische Detektionsvorrichtung, eine Ultraschall-Detektionsvorrichtung oder dergleichen sein.
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Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass das Fahrzeug wenigstens eine erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung aufweist.
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Vorteilhafterweise kann das Fahrzeug mehrere, auch unterschiedlich berührungslos arbeitende Detektionsvorrichtungen aufweisen. Auf diese Weise können unterschiedliche Überwachungsbereiche außerhalb und/oder innerhalb des Fahrzeugs überwacht werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Detektionsvorrichtung eine Umfelderfassungs-Vorrichtung sein und/oder eine Detektionsvorrichtung kann wenigstens eine Innenraumüberwachungs-Vorrichtung sein. Mit einer Umfelderfassungs-Vorrichtung kann das Umfeld des Fahrzeugs überwacht werden. Mit einer InnenraumÜberwachungs-Vorrichtung kann ein Innenraum des Fahrzeugs überwacht werden.
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Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
- 1 einen Personenkraftwagen, der ein Umfelderfassungs-Radarsystem, ein Innenraumüberwachungs-Radarsystem und ein Fahrerassistenzsystem aufweist;
- 2 in einem Frequenz-Zeit-Diagramm Innenraum-Sendesignale, welche mit dem Innenraumüberwachungs-Radarsystem in den Innenraum des Personenkraftwagens aus der 1 gesendet werden;
- 3 in einem Frequenz-Zeit-Diagramm Innenraum-Empfangssignale, welche von Innenraum-Sendesignalen aus der 2 herrühren, die an einer Person im Innenraum des Personenkraftwagens aus der 1 reflektiert werden, wobei die Innenraum-Empfangssignale Empfangs-Signalblöcken zugeordnet sind;
- 4 in einem Frequenz-Zeit-Diagramm Umfeld-Empfangssignale, welche von Umfeld-Sendesignalen herrühren, die an Objekten im Umfeld des Personenkraftwagens aus der 1 reflektiert werden, wobei die Umfeld-Empfangssignale Empfangs-Signalblöcken zugeordnet sind.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In der 1 ist ein Fahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens schematisch in einer Seitenansicht gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst beispielhaft zwei berührungslos arbeitende Detektionsvorrichtungen in Form von Radarsystemen, nämlich ein Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 und ein Umfelderfassungs-Radarsystem 14. Ferner umfasst das Fahrzeug 10 ein Fahrerassistenzsystem 16.
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Das Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 ist in einen Innenraum-Überwachungsbereich 18a im Innenraum des Fahrzeugs 10 gerichtet. Mit dem Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 kann der Innenraum-Überwachungsbereich 18a überwacht werden. Mit dem Innenraumüberwachung-Radarsystem 12 können Insassen des Fahrzeugs 10 erkannt werden. Beispielhaft können Bewegungen einer im Innenraum-Überwachungsbereich 18a befindlichen Person 20a, beispielsweise atembedingte Bewegungen des Brustkorbs, oder Bewegungen des Kopfes oder der Arme, erfasst werden. Mittels der Erfassung der Bewegung des Brustkorbs kann beispielsweise eine Atemfrequenzerkennung erfolgen. Zusätzlich oder alternativ zu dem gezeigten Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 können andere, auch anders ausgerichtete, Innenraumüberwachungs-Radarsysteme vorgesehen sein.
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Das Umfelderfassungs-Radarsystem 14 ist in einen Umfeld-Überwachungsbereich 18b in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 vor dem Fahrzeug 10 gerichtet. Mit dem Umfelderfassungs-Radarsystem 14 kann der Umfeld-Überwachungsbereich 18b auf Objekte 20b hin überwacht werden.
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Mit dem Umfelderfassungs-Radarsystem 14 können stehende oder bewegte Objekte 18b, beispielsweise Fahrzeuge, Personen, Tiere, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Freiräume, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, erfasst werden.
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Beispielhaft sind das Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 und das Umfelderfassungs-Radarsystem 14 jeweils mit dem Fahrerassistenzsystem 16 verbunden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 16 kann das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden. Ferner können mit dem Fahrerassistenzsystem 16 unterschiedliche Funktionen des Fahrzeugs 10 beeinflusst werden. So kann das Fahrerassistenzsystem 16 beispielsweise auch Mittel für eine Insassenerkennung und eine Atemfrequenzerkennung auf Basis von Informationen über den Innenraum-Überwachungsbereich 18a aufweisen. Statt mit dem Fahrerassistenzsystem 16 kann das Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 mit einer anderen Steuereinrichtung verbunden sein, welche Mittel für eine Insassenerkennung und eine Atemfrequenzerkennung aufweisen kann.
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Das Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 und das Umfelderfassungs-Radarsystem 14 sind jeweils als frequenzmoduliertes Dauerstrichradar ausgestaltet. Frequenzmodulierte Dauerstrichradare werden in Fachkreisen auch als FMCW (Frequency modulated continuous wave) Radare bezeichnet.
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Das Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 weist beispielhaft eine Innenraum-Sendeeinrichtung 22a auf. Mit der Innenraum-Sendeeinrichtung 22a werden Innenraum-Sendesignale 22a in Form von sogenannten Chirps in den Innenraum-Überwachungsbereich 18a gesendet. Die Innenraum-Sendesignale 22a sind beispielhaft gleich und werden gleichmäßig gesendet.
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In der 2 ist beispielhaft ein Frequenz-Zeit-Diagramm der Innenraum-Sendesignale 24a gezeigt, die mit der Innenraum-Sendeeinrichtung 22a des Innenraumüberwachungs-Radarsystems 12 ausgesendet werden. Die Innenraum-Sendesignale 24a sind als Frequenzrampen gezeigt.
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Das Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 verfügt ferner beispielhaft über eine Innenraum-Empfangseinrichtung 28a. Mit der Innenraum-Empfangseinrichtung 28a werden Innenraum-Sendesignale 24a, welche in dem Innenraum-Überwachungsbereich 18a beispielsweise an der Person 20a reflektiert werden, empfangen und in elektrische Innenraum-Empfangssignale 26a umgewandelt. Die elektrischen Innenraum-Empfangssignale 26a werden an eine elektronische Innenraum- Steuer- und Auswerteeinrichtung 30a des Innenraumüberwachungs-Radarsystems 12 übermittelt.
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Mit der Innenraum- Steuer- und Auswerteeinrichtung 30a werden die Innenraum-Empfangssignale 26a signaltechnisch verarbeitet. Die Innenraum- Steuer- und Auswerteeinrichtung 30a weist hierzu Mittel in softwaremäßiger und hardwaremäßiger Form auf. Mit der Innenraum- Steuer- und Auswerteeinrichtung 30a werden aus den Empfangssignalen 26a Innenraum-Informationen über den Innenraum-Überwachungsbereich 18a ermittelt. Beispielsweise kann so die Person 20a im Innenraum des Fahrzeugs 10 erkannt werden. Ferner können als Innenraum-Informationen Bewegungen beispielsweise des Brustkorbs der Person 20a ermittelt und daraus eine Atemfrequenz bestimmt werden.
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Die Innenraum-Informationen über den Innenraum-Überwachungsbereich 18a werden dem Fahrerassistenzsystem 16 übermittelt. Mit dem Fahrerassistenzsystem 16 werden auf Basis der Innenraum-Informationen entsprechende Funktionen des Fahrzeugs 10, beispielsweise Fahrfunktionen, Warnhinweise oder dergleichen, beeinflusst.
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Das Umfelderfassungs-Radarsystem 14 weist beispielhaft eine Umfeld-Sendeeinrichtungen 22b auf. Mit der Umfeld-Sendeeinrichtung 22b werden Umfeld-Sendesignale 24b in Form von Radarsignalen, beispielsweise Chirps, in den Umfeld-Überwachungsbereich 18b gesendet. Die Umfeld-Sendesignale 24b haben beispielhaft die gleiche Form und Anordnung wie die Innenraum-Sendesignale 24a. Alternativ können mit dem Umfelderfassungs-Radarsystem 14 und mit dem Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 auch unterschiedliche Sendesignale verwendet werden.
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Ferner weist das Umfelderfassungs-Radarsystem 14 beispielhaft eine Umfeld-Empfangseinrichtung 28b auf. Mit der Umfeld-Empfangseinrichtung 28b werden die Umfeld-Sendesignale 24b, welche in dem Umfeld-Überwachungsbereich 18b beispielsweise an einem Objekt 20b reflektiert werden, empfangen und in elektrische Umfeld-Empfangssignale 26b umgewandelt. Die elektrischen Umfeld-Empfangssignale 26b werden an eine Umfeld- Steuer- und Auswerteeinrichtung 30b des Umfelderfassungs-Radarsystems 14 übermittelt.
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Mit der Umfeld- Steuer- und Auswerteeinrichtung 30b werden die Umfeld-Empfangssignale 26 b signaltechnisch verarbeitet. Die Umfeld- Steuer- und Auswerteeinrichtung 30b weist hierzu Mittel in softwaremäßiger und hardwaremäßiger Form auf. Aus den Umfeld-Empfangssignalen 26b werden Umfeld-Informationen über den Umfeld-Überwachungsbereich 18b ermittelt und an das Fahrerassistenzsystem 16 übermittelt. Bei den Umfeld-Informationen handelt es sich beispielhaft um Objektinformationen des Objekts 20b, beispielsweise eine Entfernung, eine Geschwindigkeit und/oder eine Richtung des Objekts 20b relativ zur Umfelderfassungs-Radarsystem 14.
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Mit dem Fahrerassistenzsystem 16 kann auf Basis der Umfeld-Informationen entsprechende Funktionen, des Fahrzeugs 10, beispielsweise Fahrfunktionen, Warnhinweise oder dergleichen, beeinflusst werden.
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Zur Verarbeitung der elektrischen Innenraum-Empfangssignale 26a mit der Innenraum-Steuer- und Auswerteeinrichtung 30a werden die Innenraum-Empfangssignale 26a, wie in der 3 gezeigt, beispielhaft drei Arten von Empfangs-Signalblöcken, nämlich ersten Empfangs-Signalblöcken 32a, zweiten Empfangs-Signalblöcken 32b und dritten Empfangs-Signalblöcken 32c, zugeordnet.
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Die ersten Empfangssignal-Blöcke 32a umfassen jeweils ein Zeitfenster 34a mit der gleichen zeitlichen Länge. Jedes Innenraum-Empfangssignal 26a, welches sich in dem Zeitfenster 34a eines entsprechenden ersten Empfangs-Signalblocks 32a befindet, wird diesem ersten Empfangs-Signalblock 32a zugeordnet. In den Zeitfenstern 34a der ersten Empfangs-Signalblöcke 32a liegen beispielhaft jeweils drei der Innenraum-Empfangssignale 26a.
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Zwischen den ersten Empfangs-Signalblöcken 32a wird jeweils eine optionale Lücke 36a eingehalten. Beispielhaft kann die zeitliche Länge der Lücken 36a der zeitlichen Länge eines Innenraum-Empfangssignals 26a entsprechen. Die Innenraum-Empfangssignale 26a in den Lücken 36a zwischen zwei zeitlich nacheinander folgenden ersten Empfangs-Signalblöcken 32a können beispielsweise keinem der beiden besagten Empfangs-Signalblöcke 32a zugeordnet werden.
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Die zeitliche Länge der zweiten Empfangs-Signalblöcke 32b entspricht einem Zeitfenster 34b. Die zeitliche Längen der zweiten Zeitfenster 34b entsprechen beispielhaft der gesamten zeitlichen Länge von zwei der ersten Empfangs-Signalblöcken 32a, also der zeitlichen Länge von zwei ersten Zeitfenstern 34a, zuzüglich der dazwischenliegenden Lücke 36a. Beispielhaft liegen in den Zeitfenstern 34b der zweiten Empfangs-Signalblöcke 32b jeweils sieben der Innenraum-Empfangssignale 26a.
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Jeder der zweiten Empfangs-Signalblöcke 32b überlappt zeitlich zwei der ersten Empfangs-Signalblöcke 32a. Ferner überlappen sich jeweils zwei zeitlich direkt einander folgende zweite Empfangssignal-Blöcke 32b in einer zeitlichen Länge, welche der zeitlichen Länge der Zeitfenster 34a der ersten Empfangs-Signalblöcke 32a entspricht.
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Jedes zweite der Innenraum-Empfangssignale 26a, welche sich innerhalb des zweiten Zeitfensters 34b eines der der zweiten Empfangs-Signalblöcke 32b befinden, wird diesem zweiten Empfangs-Signalblock 32b zugeordnet. Dabei werden den zweiten Empfangs-Signalblöcken 32b die Innenraum-Empfangssignale 26a, welche auch den überlappenden ersten Empfangs-Signalblöcke 32a zugeordnet werden, und die Innenraum-Empfangssignale 26a in den Lücken 36a zugeordnet.
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Durch die Überlappung der zweiten Empfangs-Signalblöcke 32b wird eine Aktualisierungsrate bei der Detektion vergrößert. Dadurch, dass nur jedes zweite Innenraum-Empfangssignal 26a dem jeweiligen zweiten Empfangs-Signalblock 32b zugeordnet wird, wird der Speicherbedarf bei der Signalverarbeitung mit der Innenraum- Steuer- und Auswerteeinrichtung 30a reduziert.
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Die dritten Empfangs-Signalblöcke 32c haben jeweils die zeitliche Länge eines dritten Zeitfensters 34c. Die dritten Empfangs-Signalblöcke 32c beginnen beispielhaft mit dem Beginn eines zweiten Empfangs-Signalblocks 32b und enden mit dem Ende des nachfolgenden zweiten Empfangs-Signalblocks 32b. Jeder der dritten Empfangs-Signalblöcke 32c überlappt auf diese Weise zwei der zweiten Empfangs-Signalblöcke 32b.
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Jedem der dritten Empfangs-Signalblöcken 32c jedes vierte der Innenraum-Empfangssignale 26a zugeordnet, die auch den beiden zweiten Empfangs-Signalblöcken 32b zugeordnet werden, welche von dem entsprechenden dritten Empfangs-Signalblock 32c überlappt werden. Dadurch, dass den dritten Empfangs-Signalblöcken 32c jeweils nur jedes vierte Innenraum-Empfangssignal 26a zugeordnet wird, wird der Speicherbedarf bei der Signalverarbeitung reduziert. Durch die entsprechenden Überlappungen der dritten Empfangs-Signalblöcke 32c wird die Aktualisierungsrate bei der Detektion vergrößert.
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Im Ergebnis werden den ersten Empfangs-Signalblöcke 32a, den zweiten Empfangs-Signalblöcke 32b und den dritten Empfangs-Signalblöcke 32c etwa dieselbe Anzahl von Empfangssignalen 26a zugeordnet, wobei die Empfangs-Signalblöcke 32a, 32b und 32c unterschiedlich lange Zeitfenster 34a, 34b und 34c überspannen.
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Durch die unterschiedlich langen Zeitfenster 34a, 34b und 34c werden unterschiedliche Auflösungen erreicht. Auf diese Weise können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren parallel sowohl schnelle als auch langsame Bewegungen ermittelt werden. Mit den langen Zeitfenstern 34c der dritten Empfangs-Signalblöcke 32c wird die höchste Auflösung erreicht. Mit dieser Auflösung können langsame Bewegungen erfasst werden. So können beispielsweise Brustbewegungen der Person 20a zur Atemfrequenzmessung erfasst werden. Mit den kürzeren ersten Empfangs-Signalblöcken 32a können schnelle Bewegungen, beispielsweise schnelle Armbewegungen der Person 22a, erfasst werden.
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Bei dem Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 werden hin und wieder Empfangs-Signalblöcke 32a mit entsprechend längeren Zeitfenstern 32c aktiviert, um die Atemfrequenz der Person 20a zu überwachen, wofür eine entsprechend hohe Auflösung erforderlich ist. Parallel dazu werden fortwährend kurze und überlappende Empfangs-Signalblöcke 32b mit kürzeren Zeitfenstern 34b zur Überwachung des Innenraums des Fahrzeugs 10, beispielsweise zur Insassenerkennung, herangezogen.
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Die Innenraum-Empfangssignale 26a werden blockweise für alle ersten Empfangs-Signalblöcke 32a, alle zweiten Empfangs-Signalblöcke 32b und alle dritten Empfangs-Signalblöcke 32c jeweils einer schnellen Fourier-Transformation unterzogen. Die Ergebnisse der schnellen Fourier-Transformationen für die ersten Empfangs-Signalblöcke 32a werden anschließend einer weiteren schnellen Fourier-Transformation unterzogen. Ferner werden die Ergebnisse der schnellen Fourier-Transformation für die zweiten Empfangs-Signalblöcke 32b einer entsprechenden weiteren schnellen Fourier-Transformation unterzogen. Außerdem werden die Ergebnisse der schnellen Fourier-Transformation für die dritten Empfangs-Signalblöcke 32c einer entsprechenden weiteren schnellen Fourier-Transformation unterzogen.
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Die Ergebnisse der zweiten schnellen Fourier-Transformationen werden zur Ermittlung der Innenraum-Information über den Innenraum-Überwachungsbereich 18a, respektive zur Ermittlung von Bewegungen der Person 20a, verwendet.
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Zur Verarbeitung der Umfeld-Empfangssignale 26b mit der Umfeld- Steuer- und Auswerteeinrichtung 30b, werden die Umfeld-Empfangssignale 26b, wie in der 4 gezeigt, jeweils Empfangs-Signalblöcken 32d zugeordnet. Die Empfangs-Signalblöcke 32d, die bei dem Umfelderfassungs-Radarsystem 14 verwendet werden, umfassen jeweils ein Zeitfenster 34d. Die Zeitfenster 34d der Empfangs-Signalblöcke 32d haben die gleiche zeitliche Länge.
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Zeitlich einander folgende Empfangs-Signalblöcke 32d überlappen sich beispielhaft jeweils über einen Teil ihrer zeitlichen Länge. Ferner überlappen sich beispielhaft jeder Empfangs-Signalblock 32d jeweils mit dem vorvorigen Empfangs-Signalblock 32d. Außerdem überlappt sich beispielhaft jeder Empfangs-Signalblock 32d jeweils mit einem Empfangs-Signalblock 32d vor dem vorvorigen Empfangs-Signalblock 32d. Bei der beispielhaften Struktur der Empfangs-Signalblöcke 32d überlappen sich also jeweils vier zeitlich auf einander folgende Empfangs-Signalblöcke 32d.
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Jedes Empfangssignal 26b, welches in einem Zeitfenster 34d eines der Empfangs-Signalblöcke 32d liegt, wird diesem Empfangs-Signalblock 32d zugeordnet. Auf diese Weise werden einige Empfangssignale 26b beispielhaft bis zu vier Empfangs-Signalblöcken 32d zugeordnet.
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Die Empfangssignale 36b werden blockweise von Empfangs-Signalblock 32d zu Empfangs-Signalblock 32d jeweils einer schnellen Fourier-Transformation unterzogen.
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Anschließend werden die Ergebnisse der schnellen Fourier-Transformation der Empfangs-Signalblöcke 32d einer weiteren schnelle Fourier-Transformation unterzogen.
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Aus dem Ergebnis der zweidimensionalen schnellen Fourier-Transformation werden Umfeld-Informationen über den Umfeld-Überwachungsbereich 18b, beispielsweise über das Objekt 20b, ermittelt. Beispielhaft können als Objektinformationen ein Abstand, eine Geschwindigkeit und eine Richtung des erfassten Objekts 20b relativ zum Fahrzeug 10 ermittelt werden. Die Relativgeschwindigkeit kann dabei aus einer Dopplerverschiebung bei den Umfeld-Empfangssignal 26b ermittelt werden.
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Durch die Mehrfachüberlappung der Empfangs-Signalblöcke 32d des Umfelderfassungs-Radarsystems 14 wird eine deutliche Erhöhung der Aktualisierungsraten bei der Detektion erreicht. So kann die Auflösung der Dopplerverschiebung verbessert werden und die Geschwindigkeit des Objekts 20b relativ zum Fahrzeug 10 genauer ermittelt werden. Mit der Erhöhung der Aktualisierungsraten bei der Detektion kann ferner ein Tracking von Objekten verbessert werden. Außerdem werden aufgrund der zeitlichen Länge der Empfangs-Signalblöcke 32d entsprechend lange Messzeiten erreicht. Je länger die Empfangs-Signalblöcke 32 sind, also je länger das Zeitfenster 34d ist, umso größer wird die Auflösung der Dopplerverschiebung.
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Bei dem Innenraumüberwachungs-Radarsystem 12 und bei dem Umfelderfassungs-Radarsystem 14 können zur Signalbearbeitung auch andere als die beschriebenen, auch unterschiedlich lange Empfangs-Signalblöcke 32 in unterschiedlichen Überlappungen und/oder Abständen vorgegeben werden. Dadurch, dass die Sendesignale 24 auf der Sendeseite kontinuierlich ausgesendet werden und die Zuordnung zu den Empfangs-Signalblöcken 32 lediglich auf der Empfangsseite erfolgt, können die Empfangs-Signalblöcke 32 bedarfsgerecht angepasst werden. So können Empfangs-Signalblöcke 32 mit langen Zeitfenstern 34 eingesetzt werden, um eine entsprechend gute Auflösung in Bezug auf die Dopplerverschiebung zu erreichen. Außerdem können die Empfangssignale 26 parallel in einem oder mehreren anderen Empfangs-Signalblöcken 32 verarbeitet werden.
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Das entsprechende Radarsystem 12, 14 kann zur Auswertung der Empfangssignale 26 verhältnismäßig lange Empfangs-Signalblöcke 32 verwenden, beispielsweise, um ein erfasstes Objekt genauer zu betrachten. Parallel dazu können die Empfangssignale 26 mit anderen Empfangs-Signalblöcken 32, welche kürzere Zeitfenster 34 aufweisen, verarbeitet werden. Mithilfe der kürzeren Empfangs-Signalblöcke 32 können die Empfangssignale 26 parallel mit geringerer Auflösung verarbeitet werden, ohne Zeit zu verlieren. Längere Empfangs-Signalblöcke 32 können bei Bedarf aktiviert und danach, beispielsweise wenn keine hohe Auflösung erforderlich ist, deaktiviert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016/0327633 A1 [0004]
