DE102020121980B3 - Motor vehicle with at least one radar sensor and method for operating a motor vehicle - Google Patents

Motor vehicle with at least one radar sensor and method for operating a motor vehicle Download PDF

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Abstract

Kraftfahrzeug (1), aufweisend Räder (2), wenigstens einen auf das seitliche Umfeld des Kraftfahrzeugs (1) gerichteten Radarsensor (3) zur Umfelderfassung und wenigstens eine wenigstens einem des wenigstens einen Radarsensors (3) zugeordnete Steuereinrichtung, wobei jeder Radarsensor (3) eine Antennenanordnung (5) mit mehreren, zum Senden und/oder Empfangen nutzbaren Antennenelementen (13, 14) aufweist, wobei, dass wenigstens ein Antennenelement (13, 14) der Antennenanordnung (5) des wenigstens einen Radarsensors (3) in einem von der Drehachse (10) beabstandeten Abschnitt (15) eines der Räder (2) angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Steuereinrichtung zur Ermittlung von Radardaten des Radarsensors (3) mit einer synthetisch vergrößerten Apertur unter Berücksichtigung von unterschiedlichen Drehpositionen des wenigstens einen mit dem Abschnitt (15) bewegten Antennenelements (13, 14) ausgebildet ist.Motor vehicle (1), having wheels (2), at least one radar sensor (3) directed towards the lateral environment of the motor vehicle (1) for detecting the environment and at least one control device assigned to at least one of the at least one radar sensor (3), each radar sensor (3) an antenna arrangement (5) with several antenna elements (13, 14) that can be used for transmitting and / or receiving, wherein at least one antenna element (13, 14) of the antenna arrangement (5) of the at least one radar sensor (3) is in one of the A section (15) of one of the wheels (2) spaced apart from the axis of rotation (10), the at least one control device for determining radar data from the radar sensor (3) with a synthetically enlarged aperture taking into account different rotational positions of the at least one with the section (15 ) moving antenna element (13, 14) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, aufweisend Räder, wenigstens einen auf das seitliche Umfeld des Kraftfahrzeugs gerichteten Radarsensor zur Umfelderfassung und eine wenigstens einem Radarsensors zugeordnete Steuereinrichtung, wobei jeder Radarsensor eine Antennenanordnung mit mehreren, zum Senden und/oder Empfangen nutzbaren Antennenelementen aufweist. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kraftfahrzeugs.The invention relates to a motor vehicle, having wheels, at least one radar sensor directed at the lateral environment of the motor vehicle for environment detection and a control device assigned to at least one radar sensor, each radar sensor having an antenna arrangement with several antenna elements that can be used for transmitting and / or receiving. The invention also relates to a method for operating such a motor vehicle.

Der Einsatz von Radarsensoren in Kraftfahrzeugen, um die Umfeldwahrnehmung zu verbessern, ist im Stand der Technik bereits seit längerem bekannt. Dabei wurden Radarsensoren zunächst häufig eingesetzt, um das Vorfeld und/oder den Rückraum des Kraftfahrzeugs mittels entsprechend ausgerichteter Radarsensoren zu überwachen, beispielsweise im Hinblick auf längsführende Fahrerassistenzsysteme, z. B. ACC-Systeme. Es wurde jedoch auch der Wunsch laut, das seitliche Umfeld des Kraftfahrzeugs mit Radarsensoren überwachen zu können, beispielsweise, um Funktionen wie eine Totwinkelüberwachung, Kollisionsschutzsysteme und dergleichen weiter zu verbessern. Insbesondere wurde auch bereits vorgeschlagen, durch um den Außenumfang des Kraftfahrzeugs verteilte, das Umfeld des Kraftfahrzeug in einem 360°-Radius abdeckende Radarsensoren Radardaten derart zu erfassen, dass eine radarbasierte Umfeldkarte des gesamten Umfelds des Kraftfahrzeugs erstellt werden kann.The use of radar sensors in motor vehicles in order to improve the perception of the surroundings has been known in the prior art for a long time. Radar sensors were initially often used to monitor the area in front of and / or the rear area of the motor vehicle by means of appropriately aligned radar sensors, for example with regard to longitudinal driver assistance systems, e.g. B. ACC systems. However, there has also been a desire to be able to monitor the lateral surroundings of the motor vehicle with radar sensors, for example in order to further improve functions such as blind spot monitoring, collision protection systems and the like. In particular, it has also already been proposed to use radar sensors distributed around the outer circumference of the motor vehicle and covering the surroundings of the motor vehicle in a 360 ° radius to acquire radar data in such a way that a radar-based map of the surroundings of the entire surroundings of the motor vehicle can be created.

Radardaten von Radarsensoren werden, beispielsweise für Funktionen von Fahrerassistenzsystemen, insbesondere zur Erfassung von dynamischen und statischen Objekten im Umfeld des eigenen Kraftfahrzeugs ausgewertet. Abhängig von den erkannten Umfeld-Objekten wird eine Bewertung der Verkehrssituation durchgeführt, was die Auslösung verschiedener Maßnahmen für Aktoren, beispielsweise bei Erfüllung entsprechender Maßnahmenkriterien, zur Folge haben kann. Derartige Maßnahmen umfassen beispielsweise Fahreingriffe, die Anpassung von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs und/oder die Ausgabe von Warnungen/Informationen. Objekte können beispielsweise als punktuelle Hindernisse und/oder ausgedehnte Objekte zur Weiterverarbeitung, beispielsweise durch einen Algorithmus eines Fahrerassistenzsystems, in ein Steuergerät übertragen werden. Um Falsch- oder Fehlauslösungen von Maßnahmen in komplexeren Verkehrssituationen zu vermeiden, wurde auch vorgeschlagen, in einer Vorstufe eine Situationsanalyse (SITA) der aktuellen Verkehrssituation durchzuführen. Bei der SITA werden viele Parameter herangezogen, um eine gute Bewertung an den Algorithmus des Fahrerassistenzsystems, allgemein eine Fahrzeugfunktion, zu geben.Radar data from radar sensors are evaluated, for example for functions of driver assistance systems, in particular for the detection of dynamic and static objects in the vicinity of one's own motor vehicle. An assessment of the traffic situation is carried out as a function of the recognized objects in the surroundings, which can result in the triggering of various measures for actuators, for example when corresponding measure criteria are met. Such measures include, for example, driving interventions, the adaptation of operating parameters of the motor vehicle and / or the output of warnings / information. Objects can, for example, be transferred to a control device as punctual obstacles and / or extended objects for further processing, for example by an algorithm of a driver assistance system. In order to avoid false or incorrect triggering of measures in more complex traffic situations, it was also proposed to carry out a situation analysis (SITA) of the current traffic situation in a preliminary stage. With SITA, many parameters are used to give a good evaluation of the algorithm of the driver assistance system, generally a vehicle function.

Die Integration von Radarsensoren im seitlichen Bereich des Kraftfahrzeugs gestaltet sich im Hinblick auf das äußere Erscheinungsbild des Kraftfahrzeugs und die Aufrechterhaltung der Funktionalität der Radarsensoren schwierig. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, die Enden des vorderen und hinteren Stoßfängers zu nutzen, um Eck-Radarsensoren zu integrieren, welche jedoch an diesem Ort leider nur eine Teilabdeckung des seitlichen Umfelds liefern, weil die Enden der Stoßfänger keine optimale Positionierung der Radarsensoren zur seitlichen Überwachung ermöglichen. Die Verwendung einer verdeckten Radarsensorik im seitlichen Bereich des Kraftfahrzeugs gestaltet sich durch die metallische Kontur des Kraftfahrzeugs als schwierig. Wird der Unterschweller beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet, ist es denkbar, Radarsensoren dort verdeckt zu verbauen, allerdings ist die tiefe Lage im Unterschweller für die Radarerfassung des seitlichen Umfelds nicht gut geeignet.The integration of radar sensors in the lateral area of the motor vehicle turns out to be difficult with regard to the external appearance of the motor vehicle and the maintenance of the functionality of the radar sensors. For example, it was proposed to use the ends of the front and rear bumpers to integrate corner radar sensors, which unfortunately only provide partial coverage of the surrounding area at this location because the ends of the bumpers do not allow the radar sensors to be optimally positioned for lateral monitoring. The use of a concealed radar sensor system in the lateral area of the motor vehicle turns out to be difficult due to the metallic contour of the motor vehicle. If the lower sill is made of plastic, for example, it is conceivable to conceal radar sensors there, but the deep position in the lower sill is not well suited for radar detection of the surrounding area to the side.

Bei auf das seitliche Umfeld des Kraftfahrzeugs bezogenen Radardaten ist häufig eine hohe Winkelauflösung gewünscht, insbesondere sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung (Azimut und Elevation), was weitere designtechnische Herausforderungen stellt. Insbesondere erfordert eine höhere Winkelauflösung des Radarsensors eine größere Apertur und somit insbesondere eine größere Antennenanordnung, die nicht leicht, beispielsweise im Schweller, zu integrieren ist. Bezüglich der Winkelauflösung wurde auch für Kraftfahrzeuge im Stand der Technik bereits vorgeschlagen, das Konzept des „Synthetic Aperture Radar“ (SAR), deutsch etwa „Radar mit synthetisch vergrößerter Apertur“, einzusetzen. Dieses Prinzip ist immer dann anwendbar, wenn ein Radarsensor senkrecht zur Strahlrichtung bewegt wird. Beim SAR wird nicht eine bestimmte Messung zu einem bestimmten, festen Zeitpunkt betrachtet, sondern es werden viele Aufnahmen einer kleinen, bewegten Antennenanordnung kombiniert, um Objekte im Erfassungsbereich unter verändertem Blickwinkel abtasten zu können. Ist der Verlauf der Bewegung bekannt, können mithin die verschiedenen Positionen der Antennenelemente der Antennenanordnung zu den Einzelmessungen bestimmt werden, sodass sich eine synthetisch vergrößerte Apertur für den überstrichenen Positionsbereich ergibt. Bei einem Kraftfahrzeug bedeutet diese Lösung eine Verlängerung der Antenne in Fahrzeuglängsrichtung, nachdem sich Kraftfahrzeuge lediglich in horizontaler Richtung bewegen. Dies hat jedoch zur Folge, dass die Winkelauflösung in vertikaler Richtung, also in der Elevation, beschränkt bzw. sehr niedrig bleibt.In the case of radar data relating to the lateral environment of the motor vehicle, a high angular resolution is often desired, in particular both in the horizontal and in the vertical direction (azimuth and elevation), which poses further design challenges. In particular, a higher angular resolution of the radar sensor requires a larger aperture and thus in particular a larger antenna arrangement which is not easy to integrate, for example in the sill. With regard to the angular resolution, it has already been proposed for motor vehicles in the state of the art to use the concept of “Synthetic Aperture Radar” (SAR), in German for example “Radar with a synthetically enlarged aperture”. This principle can always be used when a radar sensor is moved perpendicular to the direction of the beam. With SAR, a specific measurement is not considered at a specific, fixed point in time, but many recordings from a small, moving antenna arrangement are combined in order to be able to scan objects in the detection area from a different angle of view. If the course of the movement is known, the various positions of the antenna elements of the antenna arrangement can therefore be determined for the individual measurements, so that a synthetically enlarged aperture results for the swept position area. In the case of a motor vehicle, this solution means an extension of the antenna in the longitudinal direction of the vehicle, since motor vehicles only move in the horizontal direction. However, this has the consequence that the angular resolution in the vertical direction, that is to say in the elevation, remains limited or very low.

Radarsensoren wurden auch bereits für kraftfahrzeuginterne Messungen vorgeschlagen. So beschreibt beispielsweise US 2017/0361662 A1 die Integration von Radarsensoren in das Innere von Reifen, um eine Abnutzung des Reifens in Submillimeterauflösung feststellen zu können. Ähnlich offenbart EP 3 584 094 A1 ein Radarsensorsystem zur Überwachung von Reifen, wobei innerhalb des Reifens vermessene Signale zur Ermittlung von Eigenschaften des Reifens ausgewertet werden sollen.Radar sensors have also already been proposed for in-vehicle measurements. For example, describes US 2017/0361662 A1 the integration of radar sensors into the interior of tires to prevent wear and tear on the tire To be able to determine submillimeter resolution. Revealed similarly EP 3 584 094 A1 a radar sensor system for monitoring tires, with signals measured within the tire to be evaluated to determine properties of the tire.

DE 39 22 086 C1 offenbart ein Radargerät mit synthetischer Apertur auf der Basis rotierender Antennen gemäß dem ROSAR-Prinzip, wobei zumindest eine Antenne zum Senden und Empfangen von Radarimpulsen am Ende eines rotierenden Armes angeordnet ist. DE 39 22 086 C1 discloses a radar device with synthetic aperture based on rotating antennas according to the ROSAR principle, wherein at least one antenna for transmitting and receiving radar pulses is arranged at the end of a rotating arm.

DE 10 2019 210 506 A1 betrifft ein Verfahren, wobei ein Umfeld mittels mindestens eines bewegten Radarsensors erfasst wird. Zum Bereitstellen eines Umfeldabbildes auf Grundlage von erfassten Radardaten und Positionsinformationen des mindestens einen Radarsensors wird eine virtuelle Apertur des mindestens einen Radarsensors synthetisiert. Seitlich ausgerichtete Radarsensoren können dem Erfassen einer Parklücke dienen. DE 10 2019 210 506 A1 relates to a method in which an environment is detected by means of at least one moving radar sensor. A virtual aperture of the at least one radar sensor is synthesized to provide an image of the surroundings on the basis of captured radar data and position information from the at least one radar sensor. Laterally aligned radar sensors can be used to detect a parking space.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausgestaltung eines Radarsensors zur Überwachung des seitlichen Umfelds eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die bei guter Integrierbarkeit verbesserte Messeigenschaften liefert.The invention is based on the object of specifying an embodiment of a radar sensor for monitoring the lateral surroundings of a motor vehicle, which provides improved measurement properties while being easy to integrate.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Antennenelement der Antennenanordnung des wenigstens einen Radarsensors in einem von der Drehachse beabstandeten Abschnitt eines der Räder angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Steuereinrichtung zur Ermittlung von Radardaten des Radarsensors mit einer synthetisch vergrößerten Apertur unter Berücksichtigung von unterschiedlichen Drehpositionen des wenigstens einen mit dem Abschnitt bewegten Antennenelements ausgebildet ist.To achieve this object, it is provided according to the invention in a motor vehicle of the type mentioned at the outset that at least one antenna element of the antenna arrangement of the at least one radar sensor is arranged in a section of one of the wheels spaced from the axis of rotation, the at least one control device for determining radar data from the radar sensor a synthetically enlarged aperture is formed taking into account different rotational positions of the at least one antenna element moved with the section.

Mithin wird vorgeschlagen, wenigstens Teile der Antennenanordnung des Radarsensors derart in ein Rad des Kraftfahrzeugs, welches sich bei dessen Betrieb dreht und mithin eine Drehachse aufweist, zu integrieren, dass das wenigstens eine Antennenelement in einem von der Drehachse beabstandeten Abschnitt des Rades angeordnet ist und mit diesem mitbewegt wird. In einem Bezugssystem, in dem die Drehachse des Rades nicht translatorisch bewegt wird, bedeutet dies, dass der Abschnitt und somit auch das wenigstens eine Antennenelement, die radial weiter außen liegen, sich entlang einer Kreisbahn bewegen. Das bedeutet, im Ruhesystem des nicht insgesamt translatorisch bewegten Rades führt die Drehbewegung des Rades zu einer Translationsbewegung des wenigstens einen Antennenelements in dem wenigstens einen Abschnitt. Um diese periodische Versetzung des wenigstens einen Antennenelements möglichst groß zu gestalten, bietet es sich an, das wenigstens eine Antennenelement möglichst weit radial außen an dem Rad anzuordnen, beispielsweise am äußeren Rand der Felge und/oder sogar im oder/am Reifen.It is therefore proposed to integrate at least parts of the antenna arrangement of the radar sensor into a wheel of the motor vehicle, which rotates during its operation and therefore has an axis of rotation, that the at least one antenna element is arranged in a section of the wheel spaced from the axis of rotation and with this is moved with it. In a reference system in which the axis of rotation of the wheel is not moved in a translatory manner, this means that the section and thus also the at least one antenna element, which are located radially further outward, move along a circular path. This means that in the rest system of the wheel, which is not moved in an overall translatory manner, the rotational movement of the wheel leads to a translational movement of the at least one antenna element in the at least one section. In order to make this periodic offset of the at least one antenna element as large as possible, it is advisable to arrange the at least one antenna element as far radially outward as possible on the wheel, for example on the outer edge of the rim and / or even in or / on the tire.

Der Radarsensor weist zur Erfassung des seitlichen Umfelds des Kraftfahrzeugs mithin wenigstens ein Antennenelement auf, das zum einen der horizontal-translatorischen Bewegung aufgrund der Bewegung des gesamten Kraftfahrzeugs unterworfen ist, aber auch zusätzlich in vertikaler Richtung sozusagen oszillierend bewegt wird, wenn sich die Räder drehen, was bei bewegten Kraftfahrzeugen üblicherweise der Fall ist. Mit anderen Worten führt das wenigstens eine Antennenelement bei fahrendem/rollendem Kraftfahrzeug eine zweidimensionale Bewegung in der Ebene senkrecht zur seitlichen Abstrahlrichtung des Radarsensors aus, was es ermöglicht, die zumindest teilweise Integration des Radarsensors in dem Rad und die Drehbewegung der Räder im Rahmen einer SAR-Auswertung zu nutzen, um Radardaten mit synthetisch vergrößerter Apertur zu erzeugen. Hierzu ist der Steuereinrichtung selbstverständlich nicht nur die Position, insbesondere radial, des wenigstens einen Antennenelements an dem Rad bekannt, sondern auch eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bzw. entsprechend eine Drehgeschwindigkeit/Stellung des Rades.The radar sensor therefore has at least one antenna element for detecting the lateral surroundings of the motor vehicle, which is on the one hand subjected to the horizontal-translational movement due to the movement of the entire motor vehicle, but is also moved in an oscillating manner in the vertical direction, so to speak, when the wheels are turning, which is usually the case with moving motor vehicles. In other words, when the motor vehicle is moving / rolling, the at least one antenna element performs a two-dimensional movement in the plane perpendicular to the lateral direction of radiation of the radar sensor, which enables the at least partial integration of the radar sensor in the wheel and the rotational movement of the wheels as part of an SAR Use evaluation to generate radar data with a synthetically enlarged aperture. For this purpose, the control device of course not only knows the position, in particular radially, of the at least one antenna element on the wheel, but also a current speed of the motor vehicle or, accordingly, a rotational speed / position of the wheel.

Mit anderen Worten wird vorgeschlagen, durch Integration wenigstens eines Teils der Antennenanordnung des Radarsensors in das Rad und die Nutzung der Drehbewegung des Rades eine rotierende Radarantenne als hochauflösende 3D-Antenne zur Seite des Kraftfahrzeugs zu nutzen. Die Drehbewegung des Rades in Kombination mit der Fortbewegung des gesamten Kraftfahrzeugs ermöglicht durch das SAR-Konzept eine deutlich erhöhte Winkelauflösung zum seitlichen Umfeld des Kraftfahrzeugs hin, wobei eine Verbesserung auch in vertikaler Richtung, also in der Elevation, erzielt wird. Hierbei kann insbesondere eine einfache Antennenanordnung mit wenigen Antennenkanälen/Antennenelementen verwendet werden, weil durch die rotatorische und translatorische Bewegung die (synthetische) Apertur der Antennenanordnung automatisch vergrößert wird. Diese Apertur ist jedoch für die Winkelauflösung maßgebend. Letztlich wird daher das SAR-Konzept zur seitlichen Überwachung des Umfelds des Kraftfahrzeugs um die Nutzung der Drehbewegung des Rades ergänzt. Dabei sei darauf hingewiesen dass dies selbstverständlich bedeutet, dass die Steuereinrichtung ferner zur Berücksichtigung der horizontalen Translationsbewegung des insgesamt bewegten Kraftfahrzeugs bei der Ermittlung der auf die synthetisch vergrößerte Apertur bezogenen Radardaten ausgebildet ist.In other words, it is proposed to use a rotating radar antenna as a high-resolution 3D antenna on the side of the motor vehicle by integrating at least part of the antenna arrangement of the radar sensor into the wheel and using the rotational movement of the wheel. The rotational movement of the wheel in combination with the movement of the entire motor vehicle enables a significantly increased angular resolution to the lateral surroundings of the motor vehicle through the SAR concept, with an improvement also being achieved in the vertical direction, i.e. in elevation. In particular, a simple antenna arrangement with a few antenna channels / antenna elements can be used because the (synthetic) aperture of the antenna arrangement is automatically enlarged by the rotational and translational movement. However, this aperture is decisive for the angular resolution. Ultimately, therefore, the SAR concept for lateral monitoring of the surroundings of the motor vehicle is supplemented by the use of the rotational movement of the wheel. It should be pointed out here that this of course means that the control device is also designed to take into account the horizontal translational movement of the motor vehicle that is moving as a whole when determining the radar data related to the synthetically enlarged aperture.

Während herkömmliche SAR-Konzepte zur Seite eines Kraftfahrzeugs lediglich eine sozusagen virtuelle Verlängerung der Antennenanordnung in der Horizontalen erreichen konnten, die durch diese translatorische Bewegung des Kraftfahrzeugs in horizontaler Richtung erzielt wurde, erlaubt die vorliegende Erfindung nun auch eine Steigerung der Winkelauflösung in vertikaler Richtung, nachdem die Räderrotation genutzt wird, die eine vertikale und eine horizontale Bewegung kombiniert, nachdem ein Abschnitt verwendet wird, der nicht auf der Drehachse liegt. Das bedeutet, die insbesondere kleine und einfache Antennenanordnung vergrößert sich durch die Drehbewegung des Rades in allen Richtungen, was die Winkelauflösung in allen Richtungen erhöht. Maßgebend für die so erzeugte Antennengröße bzw. synthetische Apertur ist diesbezüglich die Radialposition des Abschnitts und somit des wenigstens einen Antennenelements am Rad. Nachdem die Rotation des Rades und die translatorische Bewegung des gesamten Kraftfahrzeugs kombiniert betrachtet werden, folgt eine weitere Erhöhung der Winkelauflösung.While conventional SAR concepts on the side of a motor vehicle were only able to achieve a so-to-speak virtual extension of the antenna arrangement in the horizontal, which was achieved by this translatory movement of the motor vehicle in the horizontal direction, the present invention now also allows an increase in the angular resolution in the vertical direction after wheel rotation is used, which combines vertical and horizontal movement, after using a section that is not on the axis of rotation. This means that the particularly small and simple antenna arrangement is enlarged by the rotational movement of the wheel in all directions, which increases the angular resolution in all directions. The radial position of the section and thus of the at least one antenna element on the wheel is decisive for the antenna size or synthetic aperture generated in this way.

Beispielsweise dann, wenn der gedrehte Anteil der Antenennanordnung an dem Rad eine Kreisbahn eines Durchmessers von 0,5 Metern beschreibt, ist eine Winkelauflösung von etwa 0,4° denkbar. Beziehen sich zur synthetischen Vergrößerung der Apertur herangezogene Messergebnisse auf eine Fahrtstrecke von 2 Metern (mithin in horizontaler Richtung), ist diesbezüglich sogar eine Winkelauflösung von 0,1° oder besser erreichbar.For example, when the rotated portion of the antenna arrangement on the wheel describes a circular path with a diameter of 0.5 meters, an angular resolution of approximately 0.4 ° is conceivable. If the measurement results used for the synthetic enlargement of the aperture relate to a distance of 2 meters (i.e. in the horizontal direction), an angular resolution of 0.1 ° or better can even be achieved in this regard.

Dabei sind verschiedene konkrete Ausgestaltungen bezüglich der Anordnung des wenigstens einen Antenennelements an dem Rad denkbar. So kann vorgesehen sein, dass alle Sende-Antennenelemente und/oder alle Empfangs-Antennenelemente, insbesondere alle Antennenelemente, der Antennenanordnung in dem wenigstens ein Abschnitt des Rades angeordnet sind. Denkbar ist es in diesem Zusammenhang beispielsweise auch, zwei Abschnitte des Rades zu verwenden, einen für die Sende-Antennenelemente und einen für die Empfangs-Antennenelemente. Soll wenigstens ein Antennenelement trotz einer Platzierung an bzw. im Rad möglichst wenig von der Drehbewegung des Rades beeinflusst sein, kann auch vorgesehen sein, wenigstens ein Antennenelement der Antennenanordnung an der Drehachse des Rades, insbesondere symmetrisch zu dieser, anzuordnen.Various specific configurations with regard to the arrangement of the at least one antenna element on the wheel are conceivable. It can thus be provided that all transmitting antenna elements and / or all receiving antenna elements, in particular all antenna elements, of the antenna arrangement are arranged in the at least one section of the wheel. In this context, it is also conceivable, for example, to use two sections of the wheel, one for the transmitting antenna elements and one for the receiving antenna elements. If at least one antenna element is to be influenced as little as possible by the rotational movement of the wheel despite being placed on or in the wheel, provision can also be made to arrange at least one antenna element of the antenna arrangement on the axis of rotation of the wheel, in particular symmetrically to it.

Denkbar ist es selbstverständlich auch, wenigstens ein nicht rotatorisch bewegtes Antennenelement an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs, insbesondere an einem Radhaus (Radkasten des Rades) anzuordnen. In einer solchen Ausgestaltung ist es beispielsweise denkbar, wenigstens ein Sende-Antennenelement rotatorisch und translatorisch bewegt in dem Abschnitt des Rades anzuordnen, während wenigstens eine Reihe translatorisch mit dem gesamten Kraftfahrzeug bewegte Empfangs-Antennenelemente entlang der dem Rad zugewandten Kante der Karosserie, insbesondere am Radhaus, angeordnet sind.It is of course also conceivable to arrange at least one non-rotationally moved antenna element on a body of the motor vehicle, in particular on a wheel house (wheel house of the wheel). In such a configuration, it is conceivable, for example, to arrange at least one transmitting antenna element moved in a rotational and translatory manner in the section of the wheel, while at least one row of receiving antenna elements moved in a translatory manner with the entire motor vehicle along the edge of the body facing the wheel, in particular on the wheel arch , are arranged.

Je nachdem, ob Antennenelemente der Antennenanordnung räumlich voneinander getrennt positioniert sind oder nicht, können ein oder mehrere Träger für die Antennenelemente verwendet werden, insbesondere ein oder mehrere Leiterplatten. Beispielsweise ist es denkbar, für Sende-Antennenelemente und Empfangs-Antennenelemente, die in unterschiedlichen Abschnitten angeordnet sind, getrennte Leiterplatten zu verwenden. Wie bereits erwähnt, befindet sich der Abschnitt vorzugsweise wenigstens teilweise in und/oder an einem Reifen und/oder wenigstens teilweise in und/oder an der Felge des Rades. Bevorzugte Ausgestaltungen in diesem Kontext können beispielsweise vorsehen, dass das wenigstens eine Antennenelement in einem radialen Abstand von wenigstens 20 Zentimetern zur Drehachse des Rades, beispielsweise von 25 Zentimetern von der Drehachse des Rades, angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine größere Variation der Position, insbesondere auch in vertikaler Richtung, erreicht.Depending on whether or not antenna elements of the antenna arrangement are spatially separated from one another, one or more supports can be used for the antenna elements, in particular one or more printed circuit boards. For example, it is conceivable to use separate circuit boards for transmitting antenna elements and receiving antenna elements which are arranged in different sections. As already mentioned, the section is preferably at least partially in and / or on a tire and / or at least partially in and / or on the rim of the wheel. Preferred configurations in this context can for example provide that the at least one antenna element is arranged at a radial distance of at least 20 centimeters from the axis of rotation of the wheel, for example 25 centimeters from the axis of rotation of the wheel. In this way, a greater variation in the position, in particular also in the vertical direction, is achieved.

Nachdem die hohe Winkelauflösung erfindungsgemäß durch die Ausbildung als SAR erreicht wird, kann, wie bereits erwähnt, eine einfach ausgestaltete Antennenanordnung verwendet werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Antennenanordnung weniger als zehn Antennenelemente, insbesondere weniger als fünf Antennenelemente, aufweist.After the high angular resolution is achieved according to the invention through the design as SAR, a simply configured antenna arrangement can, as already mentioned, be used. For example, it can be provided that the antenna arrangement has fewer than ten antenna elements, in particular fewer than five antenna elements.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine dem wenigstens einen Antennenelement des Abschnitts zugeordnete Steuereinheit des Radarsensors, insbesondere der komplette Radarsensor, in dem jeweiligen Rad angeordnet ist und/oder jedes Rad des Kraftfahrzeugs insbesondere jeweils unterschiedlichen Radarsensoren zugehörige Antennenelemente aufweist. Beispielsweise kann also vorgesehen sein, bei einem Kraftfahrzeug mit vier Rädern in jedem dieser Räder einen Radarsensor komplett oder zumindest teilweise zu verbauen, sodass eine hervorragende Abdeckung des seitlichen Umfelds des Kraftfahrzeugs erzielt wird. Dabei ist es grundsätzlich zweckmäßig, den Radarsensor insgesamt in dem wenigstens einen Rad zu verbauen, oder zumindest bei Anteilen des Radarsensors sicherzustellen, dass bereits innerhalb des Rades eine möglichst weitgehende Digitalisierung der nach außen zu übertragenden bzw. der von außen zu empfangenden Inhalte gegeben ist. Eine kompakte Ausgestaltung des Radarsensors ermöglicht kurze Leitungslängen für zu sendende und/oder zu empfangende Radarsignale und somit insbesondere auch ein höheres Signal-zu-Rauschverhältnis. Beispielsweise ist es in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft denkbar, kleinbauende Radarsensortechnologie zu verwenden, insbesondere Elektronikkomponenten des Radarsensors, beispielsweise die Steuereinheit, in Halbleitertechnologie, insbesondere CMOS-Technologie, bereitzustellen. Beispielsweise kann also vorgesehen sein, dass die Steuereinheit als ein einen Radartransceiver und/oder eine digitale Signalverarbeitungskomponente realisierender Halbleiterchip ausgebildet ist. Dieser kann platzsparend im Rad verbaut werden, insbesondere auch benachbart der Antennenanordnung bzw. der in dem Anteil angeordneten Elemente, beispielsweise auch durch eine Ausbildung des Halbleiterchips und der Antennenanordnung als ein Package. In konkreten Ausführungsbeispielen kann ein neben den Reifen des Rades zu integrierendes Antennenelement, insbesondere auch ein derartiges Package, in den Reifen eingegossen werden. Bei Verbau in einer Felge des Rades kann vorgesehen sein, dass dieser verdeckt hinter einem aus Kunststoff bestehenden Anteil der Felge erfolgt. Auch andere Ausgestaltungen sind selbstverständlich denkbar, beispielsweise die Verwendung eines Oberflächenmaterials der Felge als Substrat für wenigstens eines des wenigstens einen Antennenelements und/oder das Vorsehen radardurchlässiger Fenster, was aufgrund der möglichen kleinen und einfachen Ausgestaltung der Antennenanordnung bzw. ihres in dem Rad zu verbauenden Anteils problemlos möglich ist. Auch Techniken, die bei der internen Vermessung von Rädern eingesetzt wurden, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.In a particularly advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that at least one control unit of the radar sensor assigned to the at least one antenna element of the section, in particular the complete radar sensor, is arranged in the respective wheel and / or each wheel of the motor vehicle has antenna elements associated with different radar sensors . For example, in a motor vehicle with four wheels, a radar sensor can be installed completely or at least partially in each of these wheels, so that excellent coverage of the lateral surroundings of the motor vehicle is achieved. It is basically expedient to install the radar sensor as a whole in the at least one wheel, or at least to ensure that parts of the radar sensor are digitized as much as possible of the content to be transmitted or received from the outside within the wheel. A compact design of the radar sensor enables short line lengths for radar signals to be transmitted and / or received and thus especially a higher signal-to-noise ratio. For example, it is particularly advantageously conceivable in this context to use small-sized radar sensor technology, in particular to provide electronic components of the radar sensor, for example the control unit, in semiconductor technology, in particular CMOS technology. For example, it can therefore be provided that the control unit is designed as a semiconductor chip realizing a radar transceiver and / or a digital signal processing component. This can be installed in the wheel in a space-saving manner, in particular also adjacent to the antenna arrangement or the elements arranged in the portion, for example also by designing the semiconductor chip and the antenna arrangement as a package. In specific exemplary embodiments, an antenna element to be integrated next to the tire of the wheel, in particular also such a package, can be cast into the tire. In the case of installation in a rim of the wheel, it can be provided that this is done concealed behind a portion of the rim made of plastic. Other configurations are of course also conceivable, for example the use of a surface material of the rim as a substrate for at least one of the at least one antenna element and / or the provision of radar-permeable windows, which is due to the possible small and simple configuration of the antenna arrangement or its part to be installed in the wheel is possible without any problems. Techniques that were used in the internal measurement of wheels can also be used within the scope of the present invention.

Zweckmäßigerweise kann in jedem Rad, das einen Abschnitt mit wenigstens einem Antennenelement aufweist, eine Batterie zum Betrieb des Radarsensors und/oder der Steuereinheit angeordnet sein. Das bedeutet, die elektrische Leistungsversorgung der Antennenelemente oder, allgemein gesagt, Radarelemente im Rad kann lokal durch eine Batterie sichergestellt werden. Auf diese Weise wird eine komplizierte Verkabelung von Bestandteilen des Radarsensors in dem Rad und bezüglich des Rades statischen Elementen (Spannungsversorgung aus der Fahrzeugbatterie) vermieden. Entsprechend ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch besonders zweckmäßig, wenn der Radarsensor und/oder die Steuereinheit eine Kommunikationseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation, insbesondere über WLAN, mit wenigstens einem außerhalb des Rades angeordneten Kommunikationspartner des Kraftfahrzeugs aufweist. Somit wird auch eine Verkabelung, beispielsweise zu Steuergeräten im Kraftfahrzeug, vermieden.A battery for operating the radar sensor and / or the control unit can expediently be arranged in each wheel that has a section with at least one antenna element. This means that the electrical power supply of the antenna elements or, generally speaking, radar elements in the wheel can be ensured locally by a battery. In this way, complicated cabling of components of the radar sensor in the wheel and static elements with respect to the wheel (voltage supply from the vehicle battery) is avoided. Accordingly, it is also particularly expedient within the scope of the present invention if the radar sensor and / or the control unit has a communication device for wireless communication, in particular via WLAN, with at least one communication partner of the motor vehicle arranged outside the wheel. This also avoids cabling, for example to control devices in the motor vehicle.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die als wenigstens ein Teil der Steuereinrichtung ausgebildete Steuereinheit zur Ermittlung der Radardaten mit synthetisch vergrößerter Apertur ausgebildet ist. Das bedeutet, dass gesamte Prozessieren der Radarsignale und Radardaten kann lokal in den Rädern durch die Steuereinheit, beispielsweise also einen lokalen Prozessor, durchgeführt werden. Auf diese Weise müssen keine (analogen) Radarsignale oder dergleichen übertragen werden, sondern nur niederfrequente, bevorzugt bereits digitalisierte Radardaten bzw. Auswertungsergebnisse. Denn in besonders vorteilhafter Weiterbildung in diesem Kontext sieht die vorliegende Erfindung vor, dass die Steuereinheit ferner zur Auswertung der Radardaten im Rahmen wenigstens einer Fahrzeugfunktion, insbesondere zur Herleitung wenigstens einer Maßnahme eines Aktors, ausgebildet ist, wobei insbesondere nur das Auswertungsergebnis drahtlos über die Kommunikationseinrichtung übertragen wird. Mithin kann auch die Applikation, beispielsweise ein Warnalgorithmus eines Fahrerassistenzsystems, der sich auf die Überwachung des seitlichen Umfelds bezieht, lokal in der Steuereinheit im Rad durchgeführt werden. Als Ergebnis kann eine Maßnahme für einen Aktor abgeleitet werden, beispielsweise die Ausgabe einer Warnung über eine entsprechende Ausgabeeinrichtung als Aktor. Das Auswertungsergebnis kann dann drahtlos an einen Kommunikationspartner im Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Steuergerät, kommuniziert werden, sodass in diesem Fall keine Radardaten übertragen werden müssen, sondern lediglich die Auswertungsergebnisse.In a particularly advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the control unit designed as at least one part of the control device for determining the radar data is designed with a synthetically enlarged aperture. This means that the entire processing of the radar signals and radar data can be carried out locally in the wheels by the control unit, for example a local processor. In this way, no (analog) radar signals or the like have to be transmitted, but only low-frequency, preferably already digitized, radar data or evaluation results. In a particularly advantageous development in this context, the present invention provides that the control unit is also designed to evaluate the radar data in the context of at least one vehicle function, in particular to derive at least one measure of an actuator, in particular only transmitting the evaluation result wirelessly via the communication device will. The application, for example a warning algorithm of a driver assistance system, which relates to the monitoring of the lateral environment, can therefore also be carried out locally in the control unit in the wheel. As a result, a measure for an actuator can be derived, for example the output of a warning via a corresponding output device as an actuator. The evaluation result can then be communicated wirelessly to a communication partner in the motor vehicle, for example a control device, so that in this case no radar data have to be transmitted, only the evaluation results.

Nichtsdestotrotz sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn die drahtlose Übertragung breitbandig konzipiert ist, es selbstverständlich im Allgemeinen auch denkbar ist, die Radardaten drahtlos zu übertragen und beispielsweise eine seitliche Umfeldkarte in einem zentralen Steuergerät im Kraftfahrzeug zu berechnen. Dabei wird allgemein für die drahtlose Übertragung zwischen Rad und Kraftfahrzeug, insbesondere einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs als Kommunikationspartner, eine WLAN-Technologie, insbesondere eine P/N-WLAN-Technologie, die auch bei Anwendungen zur Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation verwendet wird, eingesetzt werden. Die konkrete Ausgestaltung einer drahtlosen Kommunikationsverbindung aus dem Rad kann dabei selbstverständlich von der tatsächlich zu übertragenden Datenmenge abhängen.Nevertheless, it should be noted that if the wireless transmission is designed to be broadband, it is of course generally also conceivable to transmit the radar data wirelessly and, for example, to calculate a lateral environment map in a central control unit in the motor vehicle. In general, a WLAN technology, in particular a P / N WLAN technology, which is also used in applications for vehicle-to-vehicle communication, is generally used for wireless transmission between the wheel and the motor vehicle, in particular a control unit of the motor vehicle as a communication partner, can be used. The specific configuration of a wireless communication link from the wheel can of course depend on the amount of data actually to be transmitted.

Neben dem Kraftfahrzeug betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs der erfindungsgemäßen Art, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Steuereinrichtung unter Berücksichtigung unterschiedlicher Positionen der bewegten Antennenelemente, insbesondere unter Berücksichtigung sowohl der Drehbewegung eines wenigstens einen Teil der Antennenelemente tragenden Rades und der insbesondere durch die Drehbewegung der Räder herbeigeführten Translationsbewegung des gesamten Kraftfahrzeugs, Radardaten einer synthetisch vergrößerten Apertur ermittelt. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, sodass auch bei diesem die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.In addition to the motor vehicle, the invention also relates to a method for operating a motor vehicle of the type according to the invention, which is characterized in that the control device, taking into account different positions of the moving antenna elements, in particular taking into account both the rotational movement of a wheel carrying at least a part of the antenna elements and in particular the brought about by the rotation of the wheels Translational movement of the entire motor vehicle, radar data of a synthetically enlarged aperture determined. All statements relating to the motor vehicle according to the invention can be applied analogously to the method according to the invention, so that the advantages already mentioned can also be obtained with this.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

  • 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
  • 2 eine erste Möglichkeit zur Anordnung von Antennenelementen,
  • 3 eine zweite Möglichkeit zur Anordnung von Antennenelementen,
  • 4 eine dritte Möglichkeit zur Anordnung von Antennenelementen,
  • 5 eine das Prinzip der vorliegenden Erfindung erläuternde Zeichnung, und
  • 6 ein möglicher funktionaler Aufbau bezüglich eines seitlich ausgerichteten Radarsensors.
Further advantages and details of the present invention emerge from the exemplary embodiments described below and with reference to the drawings. Show:
  • 1 a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention,
  • 2 a first possibility for the arrangement of antenna elements,
  • 3 a second possibility for the arrangement of antenna elements,
  • 4th a third possibility for the arrangement of antenna elements,
  • 5 a drawing explaining the principle of the present invention, and
  • 6th a possible functional structure with regard to a laterally aligned radar sensor.

1 zeigt eine prinzipielle Seitenansicht eines erfindungsgemäßen, vorliegend als Personenkraftfahrwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs 1. Dieses weist vier Räder 2 auf, von denen aufgrund der Seitenansicht vorliegend nur zwei zu sehen sind. In jedes der Räder 2 ist vorliegend wenigstens teilweise ein Radarsensor 3 zur seitlichen Umfeldüberwachung des Kraftfahrzeugs 1 integriert. Dabei werden die in das jeweilige Rad 2 integrierten Anteile des Radarsensors 3 durch eine ebenso im Rad 2 verbaute, lokale Batterie 4 mit elektrischer Energie versorgt. 1 shows a basic side view of a motor vehicle according to the invention, in the present case designed as a passenger vehicle 1 . This has four wheels 2 on, of which only two can be seen due to the side view. In each of the wheels 2 is in the present case at least partially a radar sensor 3 for lateral monitoring of the surroundings of the motor vehicle 1 integrated. The in the respective wheel 2 integrated parts of the radar sensor 3 by an equally in the wheel 2 built-in, local battery 4th supplied with electrical energy.

Die Radarsensoren 3 weisen nun jeweils Antennenanordnungen 5 mit mehreren Antennenelementen zum Senden/Empfangen auf, wobei die Strahlungsrichtung der Fahrzeugquerrichtung entspricht, mithin durch die Radarsignale das seitliche Umfeld in einem Erfassungsbereich ausgeleuchtet wird. Es ist nun vorgesehen, dass wenigstens eines der Antennenelemente der Antennenanordnungen 5 jedes Radarsensors 3 in einem Abschnitt des Rades 2 angeordnet ist, der radial von der Drehachse entfernt ist, sodass bei einer Drehbewegung des Rades 2 das entsprechende wenigstens eine Antennenelement eine Bewegung entlang eines Kreises in einem auf die Gesamttranslation bezogenden Ruhesystem des jeweiligen Rades 2 vollzieht. Diese Bewegung gemeinsam mit der translatorischen Gesamtbewegung des Kraftfahrzeugs 1 und somit der Räder 2 wird nun durch eine bevorzugt als in die jeweiligen Radarsensoren 3 integrierte Steuereinheit und/oder solche Steuereinheiten umfassende Steuereinrichtung genutzt, um Radardaten einer synthetisch vergrößerten Apertur zu erzeugen, nachdem die jeweiligen Positionen aller Antennenelemente für jede Teilmessung nachvollzogen werden können. Entsprechende Radardaten oder Auswertungsergebnisse einer weiteren Auswertung können an ein Steuergerät 6 des Kraftfahrzeugs über eine hier nur angedeutete drahtlose Kommunikationsverbindung 7 gesendet werden.The radar sensors 3 now each have antenna arrangements 5 with a plurality of antenna elements for transmitting / receiving, the direction of radiation corresponding to the transverse direction of the vehicle, and consequently the lateral surroundings in a detection area being illuminated by the radar signals. It is now provided that at least one of the antenna elements of the antenna arrangements 5 any radar sensor 3 in a section of the wheel 2 is arranged, which is radially removed from the axis of rotation, so that when the wheel rotates 2 the corresponding at least one antenna element moves along a circle in a system of rest of the respective wheel related to the overall translation 2 accomplishes. This movement together with the overall translational movement of the motor vehicle 1 and thus the wheels 2 is now preferred by a than in the respective radar sensors 3 integrated control unit and / or control device comprising such control units is used to generate radar data of a synthetically enlarged aperture after the respective positions of all antenna elements can be traced for each partial measurement. Corresponding radar data or evaluation results of a further evaluation can be sent to a control device 6th of the motor vehicle via a wireless communication link, which is only indicated here 7th be sent.

Die 2 bis 4 zeigen mögliche Ausgestaltungen zur Anordnung von Antennenelementen der Antennenanordnung 5. Dabei zeigen alle 2 bis 4 ein Rad 2, welches aus einer Felge 8 mit aufgezogenem Reifen 9 besteht. Auch die Drehachse 10 ist jeweils gezeigt. In 4 ist zusätzlich noch das Radhaus 11 als Teil der Karosserie 12 dargestellt.the 2 until 4th show possible configurations for the arrangement of antenna elements of the antenna arrangement 5 . All show 2 until 4th a wheel 2 , which consists of a rim 8th with the tire on 9 consists. Also the axis of rotation 10 is shown in each case. In 4th is also the wheel house 11 as part of the body 12th shown.

Gemäß der Ausgestaltung in 2 ist wenigstens ein erstes, dem Senden dienendes Antennenelement 13 an dem Rad 2 symmetrisch um die Drehachse 10 angeordnet, sodass es seine Position aufgrund der Drehbewegung des Rades 2 in dessen translatorischem Ruhesystem effektiv nicht verändert. Am äußeren Rand der Felge 8 ist wenigstens ein weiteres, dem Empfangen von Radarsignalen dienendes Antennenelement 14 in einem Abschnitt 15 angeordnet, der von der Drehachse 10 beabstandet ist. Zweckmäßigerweise können hierbei die Antennenelemente 13 und 14 auf unterschiedlichen Trägern, insbesondere unterschiedlichen Leiterplatten angeordnet sein. Zweckmäßigerweise ist jedoch der Radarsensor 3 insgesamt mit zumindest noch einer Steuereinheit in das Rad 2 integriert.According to the configuration in 2 is at least a first antenna element serving for transmission 13th on the wheel 2 symmetrical about the axis of rotation 10 arranged so that it's position due to the rotating movement of the wheel 2 effectively not changed in its translational rest system. On the outer edge of the rim 8th is at least one further antenna element serving to receive radar signals 14th in one section 15th arranged by the axis of rotation 10 is spaced. The antenna elements can expediently in this case 13th and 14th be arranged on different carriers, in particular different circuit boards. However, the radar sensor is expedient 3 overall with at least one more control unit in the wheel 2 integrated.

3 zeigt eine Ausgestaltung, in der die Sende-Antennenelemente 13 und die Empfangs-Antennenelemente 14 gemeinsam, insbesondere auf einem gemeinsamen Träger, beispielsweise einer gemeinsamen Leiterplatte, in einem äußeren Abschnitt 15 der Felge 8 angeordnet. Auch hier ist der Radarsensor 3 bevorzugt vollständig in dem Rad 2 integriert verbaut. 3 shows an embodiment in which the transmitting antenna elements 13th and the receiving antenna elements 14th together, in particular on a common carrier, for example a common printed circuit board, in an outer section 15th the rim 8th arranged. Here, too, is the radar sensor 3 preferably completely in the wheel 2 built in integrated.

Im Ausführungsbeispiel der 4 ist wenigstens ein Antennenelement 13, welches beispielsweise wieder dem Senden dienen kann, in einem Abschnitt 15, in diesem Fall am Reifen 9, angeordnet. Weitere Antennenelemente 14, die beispielsweise dem Empfangen dienen können, sind an dem Radhaus 11 hinsichtlich der Drehbewegung des Rades 2 statisch angeordnet.In the embodiment of 4th is at least one antenna element 13th , which can be used for sending again, for example, in one section 15th , in this case on the tire 9 , arranged. Other antenna elements 14th that can be used for receiving, for example, are on the wheel housing 11 regarding the rotational movement of the wheel 2 statically arranged.

Diese Ausgestaltungen der 2 bis 4 sind als beispielhaft zu bewerten, sodass es beispielsweise auch denkbar sein kann, die Antennenelemente 13, 14 der 2 und 3 in den Reifen 9 statt an und/oder in der Felge 8 zu integrieren. Auch können beispielsweise zusätzlich zu den Antennenelementen 13, 14 der 2 und 3 bezüglich der Drehbewegung des Rades 2 statische Antennenelemente außerhalb des Rades 2 vorgesehen sein. Wesentlich ist nur, dass über wenigstens eines der Antennenelemente 13, 14 die Drehbewegung des Rades 2 genutzt werden kann, um auch eine vertikale Positionsveränderung über die Zeit zu erreichen.These refinements of the 2 until 4th are to be assessed as exemplary, so that it may also be conceivable, for example, that the antenna elements 13th , 14th the 2 and 3 in the tire 9 instead of on and / or in the rim 8th to integrate. For example, in addition to the antenna elements 13th , 14th the 2 and 3 with respect to the rotation of the wheel 2 static antenna elements outside the wheel 2 be provided. It is only essential that at least one of the antenna elements 13th , 14th the rotation of the wheel 2 can be used to achieve a vertical change in position over time.

5 erläutert diesbezüglich das allgemeine Konzept der vorliegenden Erfindung nochmals genauer. Für die in Abschnitten 15 angeordneten Antennenelemente 13, 14 ergeben sich letztlich zwei Anteile, die über die Zeit bei bewegtem Kraftfahrzeug 1 für eine Positionsveränderung sorgen. Zum einen führt die Drehbewegung des Rades 2, angedeutet durch den Pfeil 16, bezogen auf das translatorische Ruhesystem des Rades 2 zu einer Bewegung des jeweiligen Antennenelements 13, 14 entlang eines Kreises 17, dessen Durchmesser durch die radiale Ablage von der Drehachse 10 bestimmt wird. Beträgt der Durchmesser des Kreises 17 bei einer radialen Ablage von 25 Zentimetern beispielsweise 0,5 Meter, variiert die Position des Antennenelements 13, 14 sowohl in der Vertikalen, Pfeil 18, als auch in der Horizontalen, Pfeil 19 um diese 0,5 Meter, was beispielsweise bei einer entsprechenden synthetisch vergrößerten Apertur zu einer Winkelauflösung von etwa 0,4° führen würde. Gleichzeitig bewegt sich jedoch das gesamte Kraftfahrzeug 1 in seinem Betrieb translatorisch, Pfeil 20, woraus eine von der Geschwindigkeit und dem Gesamtmesszeitraum abhängige Längsverschiebung aller Antennenelemente 13, 14 der Antennenanordnung 5, egal ob bezüglich der Drehbewegung des Rades 2 statisch oder mitbewegt, um eine gewisse Strecke folgt, die durch den Doppelpfeil 21 angedeutet ist und beispielsweise 2 Meter betragen kann, was zu einer ungefähren Winkelauflösung von 0,1 ° bezüglich der Horizontalen (Azimut) führt. Gemäß dem Symbol 22 berücksichtigt die Steuereinrichtung im vorliegenden Fall beide Effekte im Rahmen des SAR-Konzepts, um Radardaten 23 einer synthetisch vergrößerten Apertur mit hervorragender Winkelauflösung sowohl in der Vertikalen als auch in der Horizontalen zu erhalten, vgl. Schritt 24. 5 explains the general concept of the present invention in more detail in this regard. For those in sections 15th arranged antenna elements 13th , 14th Ultimately, there are two components that occur over time when the vehicle is moving 1 ensure a change in position. On the one hand, the rotation of the wheel leads 2 , indicated by the arrow 16 , related to the translational rest system of the wheel 2 to a movement of the respective antenna element 13th , 14th along a circle 17th whose diameter is due to the radial offset from the axis of rotation 10 is determined. Is the diameter of the circle 17th with a radial offset of 25 centimeters, for example 0.5 meters, the position of the antenna element varies 13th , 14th both in the vertical, arrow 18th , as well as in the horizontal, arrow 19th by this 0.5 meters, which, for example, with a corresponding synthetically enlarged aperture would lead to an angular resolution of approximately 0.4 °. At the same time, however, the entire motor vehicle moves 1 in its operation translational, arrow 20th , resulting in a longitudinal displacement of all antenna elements depending on the speed and the total measurement period 13th , 14th the antenna arrangement 5 regardless of whether it relates to the rotational movement of the wheel 2 static or moved, a certain distance is followed by the double arrow 21 is indicated and can be, for example, 2 meters, which leads to an approximate angular resolution of 0.1 ° with respect to the horizontal (azimuth). According to the symbol 22nd In the present case, the control device takes into account both effects within the framework of the SAR concept for radar data 23 a synthetically enlarged aperture with excellent angular resolution both in the vertical and in the horizontal, see step 24 .

6 zeigt schematisch die funktionale Struktur des Radarsensors 3 sowie eines mit diesem zusammenarbeitenden Fahrzeugsystems 25, beispielsweise eines Fahrerassistenzsystems. Der beispielhaft in das Rad integrierte Radarsensor 3 umfasst, wie bereits beschreiben, die Antennenanordnung 5 mit den Antennenelementen 13, 14. Eine Steuereinheit 26 des Radarsensors 3 kann beispielsweise hochintegriert als ein Halbleiterchip, insbesondere ein CMOS-Chip, realisiert sein und umfasst vorliegend einen Radartransceiver 27, beispielsweise für den Radar-Frequenzbereich von 76-81 Gigahertz (77 Gigaherz-Band). Ferner umfasst die Steuereinheit 26 auch eine digitale Signalverarbeitungskomponente 28, insbesondere einen digitalen Signalprozessor (DSP). Die Steuereinheit 26 kann auch weitere Komponenten/Einheiten enthalten, beispielsweise eine Batterie- und Powermanagementeinheit und dergleichen. Der Betrieb des Radarsensors 3 wird dabei aus der Batterie 4 des jeweiligen Rades 2 gesteuert. 6th shows schematically the functional structure of the radar sensor 3 as well as a vehicle system that works together with this 25th , for example a driver assistance system. The example of the radar sensor integrated in the wheel 3 comprises, as already described, the antenna arrangement 5 with the antenna elements 13th , 14th . A control unit 26th of the radar sensor 3 can for example be implemented in a highly integrated manner as a semiconductor chip, in particular a CMOS chip, and in the present case includes a radar transceiver 27 , for example for the radar frequency range of 76-81 gigahertz (77 gigahertz band). The control unit also includes 26th also a digital signal processing component 28 , especially a digital signal processor (DSP). The control unit 26th can also contain further components / units, for example a battery and power management unit and the like. The operation of the radar sensor 3 becomes from the battery 4th of the respective wheel 2 controlled.

Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 26 nicht nur dazu ausgebildet, die SAR-Auswertung zu erzielen, mithin die Radardaten der synthetisch vergrößerten Apertur zu ermitteln, sondern auch, wenigstens teilweise eine Auswertung der Radardaten für eine Fahrzeugfunktion des Fahrzeugsystems 25 bereits vorzunehmen, sodass auch entsprechend Auswertungsergebnisse, beispielsweise durch einen Aktor 29 durchzuführende Maßnahmen, vorliegen können.In the exemplary embodiment shown here, the control unit is 26th not only designed to achieve the SAR evaluation, and consequently to determine the radar data of the synthetically enlarged aperture, but also, at least in part, to evaluate the radar data for a vehicle function of the vehicle system 25th already to be carried out, so that corresponding evaluation results, for example by an actuator 29 measures to be carried out may exist.

Zur Weitergabe der Radardaten und/oder der Auswertungsergebnisse weist der Radarsensor 3 ferner eine Kommunikationseinrichtung 30 auf, vorliegend einen beispielsweise im Frequenzbereich von 5-6 Gigahertz arbeitenden WLAN-Transceiver. Dieser kann die Kommunikationsverbindung 7 zu einer seitens des Steuergeräts 6 vorgesehenen Kommunikationseinrichtung 31, die entsprechend der Kommunikationseinrichtung 30 ausgestaltet ist, herstellen, sodass eine dortige Steuereinheit 32 die empfangenen Radardaten und/oder Auswertungsergebnisse entsprechend weiterverarbeiten kann, beispielsweise auch zur Ermittlung eines auf die Radardaten aller vier Radarsensoren 3 bezogenen seitlichen Umfeldmodells. Selbstverständlich können im Rahmen einer Sensorfusion auch beispielsweise auf das Vorfeld und/oder den Rückraum gerichtete Radarsensoren, genauer deren Radardaten, berücksichtigt werden.To pass on the radar data and / or the evaluation results, the radar sensor 3 furthermore a communication device 30th on, in the present case a WLAN transceiver working, for example, in the frequency range of 5-6 gigahertz. This can be the communication link 7th to one on the part of the control unit 6th intended communication device 31 corresponding to the communication facility 30th is designed to produce, so that a control unit there 32 can further process the received radar data and / or evaluation results accordingly, for example also to determine an on the radar data of all four radar sensors 3 related lateral environment model. Of course, within the scope of a sensor fusion, radar sensors directed towards the apron and / or the rear area, more precisely their radar data, can also be taken into account.

Claims (10)

Kraftfahrzeug (1), aufweisend Räder (2), wenigstens einen auf das seitliche Umfeld des Kraftfahrzeugs (1) gerichteten Radarsensor (3) zur Umfelderfassung und wenigstens eine wenigstens einem des wenigstens einen Radarsensors (3) zugeordnete Steuereinrichtung, wobei jeder Radarsensor (3) eine Antennenanordnung (5) mit mehreren, zum Senden und/oder Empfangen nutzbaren Antennenelementen (13, 14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antennenelement (13, 14) der Antennenanordnung (5) des wenigstens einen Radarsensors (3) in einem von der Drehachse (10) beabstandeten Abschnitt (15) eines der Räder (2) angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Steuereinrichtung zur Ermittlung von Radardaten des Radarsensors (3) mit einer synthetisch vergrößerten Apertur unter Berücksichtigung von unterschiedlichen Drehpositionen des wenigstens einen mit dem Abschnitt (15) bewegten Antennenelements (13, 14) ausgebildet ist.Motor vehicle (1), having wheels (2), at least one radar sensor (3) directed towards the lateral environment of the motor vehicle (1) for detecting the environment and at least one control device assigned to at least one of the at least one radar sensor (3), each radar sensor (3) an antenna arrangement (5) with several antenna elements (13, 14) which can be used for transmitting and / or receiving, characterized in that at least one antenna element (13, 14) of the antenna arrangement (5) of the at least one radar sensor (3) is in one of the axis of rotation (10) spaced section (15) of one of the wheels (2) is arranged, wherein the at least one control device for determining radar data of the radar sensor (3) with a synthetically enlarged aperture taking into account different rotational positions of the at least one with the section ( 15) moving antenna element (13, 14) is formed. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Sende-Antennenelemente (13, 14) und/oder alle Empfangs-Antennenelemente (13, 14), insbesondere alle Antennenelemente (13, 14), der Antennenanordnung (5) an dem wenigstens einen Abschnitt (15) des Rades (2) angeordnet sind und/oder wenigstens ein Antennenelement (13, 14) der Antennenanordnung (5) an der Drehachse (10) des Rades (2), insbesondere symmetrisch zu dieser, angeordnet sind und/oder wenigstens ein nicht rotatorisch bewegtes Antennenelement (13, 14) an einer Karosserie (12) des Kraftfahrzeugs (1), insbesondere an einem Radhaus (11) des Rades (2), angeordnet ist.Motor vehicle (1) according to Claim 1 , characterized in that all transmitting antenna elements (13, 14) and / or all receiving antenna elements (13, 14), in particular all antenna elements (13, 14), of the antenna arrangement (5) are arranged on the at least one section (15) of the wheel (2) and / or at least one antenna element (13, 14) of the antenna arrangement (5 ) are arranged on the axis of rotation (10) of the wheel (2), in particular symmetrically to this, and / or at least one non-rotationally moved antenna element (13, 14) on a body (12) of the motor vehicle (1), in particular on a wheel house (11) of the wheel (2) is arranged. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschnitt (15) wenigstens teilweise in und/oder an einem Reifen (9) und/oder wenigstens teilweise in und/oder an der Felge (8) befindet.Motor vehicle (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the section (15) is at least partially in and / or on a tire (9) and / or at least partially in and / or on the rim (8). Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (5) weniger als zehn Antennenelemente (13, 14), insbesondere weniger als fünf Antennenelemente (13, 14), aufweist.Motor vehicle (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna arrangement (5) has fewer than ten antenna elements (13, 14), in particular fewer than five antenna elements (13, 14). Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine dem wenigstens einen Antennenelement (13, 14) des Abschnitts (15) zugeordnete Steuereinheit (26) des Radarsensors (3), insbesondere der komplette Radarsensor (3), in dem jeweiligen Rad (2) angeordnet ist und/oder jedes Rad (2) des Kraftfahrzeugs (1) insbesondere jeweils unterschiedlichen Radarsensoren (3) zugehörige Antennenelemente (13, 14) aufweist.Motor vehicle (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least one antenna element (13, 14) of the section (15) associated control unit (26) of the radar sensor (3), in particular the complete radar sensor (3), in the respective wheel (2) is arranged and / or each wheel (2) of the motor vehicle (1) in particular has antenna elements (13, 14) associated with different radar sensors (3). Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Rad (2), das einen Abschnitt (15) mit wenigstens einem Antennenelement (13, 14) aufweist, eine Batterie (4) zum Betrieb des Radarsensors (3) und/oder der Steuereinheit (26) angeordnet ist und/oder der Radarsensor (3) und/oder die Steuereinheit (26) eine Kommunikationseinrichtung (30) zur drahtlosen Kommunikation, insbesondere über WLAN, mit wenigstens einem außerhalb des Rades (2) angeordneten Kommunikationspartner des Kraftfahrzeugs (1) aufweist.Motor vehicle (1) according to Claim 5 , characterized in that a battery (4) for operating the radar sensor (3) and / or the control unit (26) is arranged in each wheel (2) which has a section (15) with at least one antenna element (13, 14) and / or the radar sensor (3) and / or the control unit (26) has a communication device (30) for wireless communication, in particular via WLAN, with at least one communication partner of the motor vehicle (1) arranged outside the wheel (2). Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die als wenigstens ein Teil der Steuereinrichtung ausgebildete Steuereinheit (26) zur Ermittlung der Radardaten mit synthetisch vergrößerter Apertur ausgebildet ist.Motor vehicle (1) according to Claim 5 or 6th , characterized in that the control unit (26) designed as at least a part of the control device for determining the radar data is designed with a synthetically enlarged aperture. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (26) ferner zur Auswertung der Radardaten im Rahmen wenigstens einer Fahrzeugfunktion, insbesondere zur Herleitung wenigstens einer Maßnahme eines Aktors (29), ausgebildet ist, wobei insbesondere nur das Auswertungsergebnis drahtlos über die Kommunikationseinrichtung (30) übertragen wird.Motor vehicle (1) according to Claim 7 , characterized in that the control unit (26) is further designed to evaluate the radar data in the context of at least one vehicle function, in particular to derive at least one measure of an actuator (29), in particular only the evaluation result being transmitted wirelessly via the communication device (30) . Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (26) als ein einen Radartransceiver (27) und eine digitale Signalverarbeitungskomponente (28) realisierender Halbleiterchip ausgebildet ist.Motor vehicle (1) according to one of the Claims 5 until 8th , characterized in that the control unit (26) is designed as a semiconductor chip realizing a radar transceiver (27) and a digital signal processing component (28). Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung unter Berücksichtigung unterschiedlicher Positionen der bewegten Antennenelemente (13, 14), insbesondere unter Berücksichtigung sowohl der Drehbewegung eines wenigstens einen Teil der Antennenelemente (13, 14) tragenden Rades (2) und der insbesondere durch die Drehbewegung der Räder (2) herbeigeführten Translationsbewegung des gesamten Kraftfahrzeugs (1), Radardaten einer synthetisch vergrößerten Apertur ermittelt.Method for operating a motor vehicle (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device, taking into account different positions of the moving antenna elements (13, 14), in particular taking into account both the rotational movement of at least some of the antenna elements (13, 14) bearing wheel (2) and the translational movement of the entire motor vehicle (1) brought about in particular by the rotational movement of the wheels (2), radar data of a synthetically enlarged aperture are determined.
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