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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Richtungsgrößen, die Richtungen von Objektzielen relativ zu wenigstens einem definierten Bezugsbereich charakterisieren, mit einer Detektionsvorrichtung, bei dem Sendesignale in wenigstens einen Überwachungsbereich gesendet werden, an wenigstens einem Objektziel reflektierte Sendesignale mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung empfangen und entsprechende Empfangssignale in mehreren Sende-Empfangs-Kanälen verarbeitet werden, aus den Empfangssignalen wenigstens eine Richtungsgröße ermittelt wird.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objektzielen in wenigstens einem Überwachungsbereich, mit wenigstens einer Sendeeinrichtung zum Senden von Sendesignalen in den wenigstens einen Überwachungsbereich, mit wenigstens einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von reflektierten Sendesignalen aus dem wenigstens einen Überwachungsbereich, wobei die wenigstens eine Sendeeinrichtung und die wenigstens eine Empfangseinrichtung mehrere Sende-Empfangs-Kanäle zur Verarbeitung von Empfangssignalen realisieren, wobei die Empfangssignale aus den reflektierten empfangenen Sendesignalen ermittelt werden, und mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung, welche Mittel aufweist zur Ermittlung wenigstens von Richtungsgrößen, die Richtungen von erfassten Objektzielen relativ zu wenigstens einem Bezugsbereich charakterisieren, aus wenigstens ein Teil der Empfangssignale.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objektzielen in wenigstens einem Überwachungsbereich, mit wenigstens einer Sendeeinrichtung zum Senden von Sendesignalen in den wenigstens einen Überwachungsbereich, mit wenigstens einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von reflektierten Sendesignalen aus dem wenigstens einen Überwachungsbereich, wobei die wenigstens eine Sendeeinrichtung und die wenigstens eine Empfangseinrichtung mehrere Sende-Empfangs-Kanäle zur Verarbeitung von Empfangssignalen realisieren, wobei die Empfangssignale aus den reflektierten empfangenen Sendesignalen ermittelt werden, und mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung, welche Mittel aufweist zur Ermittlung wenigstens von Richtungsgrößen, die Richtungen von erfassten Objektzielen relativ zu wenigstens einem Bezugsbereich charakterisieren, aus wenigstens ein Teil der Empfangssignale.
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Stand der Technik
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Aus der
US 2017/0117946 A1 ist ein Gerät zur Abschätzung des Ankunftswinkels eines Empfangssignals und ein Strahlformungsgerät in einem Funkwellenempfänger, wie z.B. Radar, bekannt. Genauer gesagt, ein Gerät zur genauen Schätzung des Ankunftswinkels eines Empfangssignals oder ein Gerät zur Durchführung der Strahlformung eines Empfangssignals unter Verwendung einer Mehrfach-Empfangsgruppenantenne unter Verwendung eines Referenzwertes, der durch Berechnung des Verzerrungsgrades der Größe und Phase eines Signals für jeden Empfangswinkel erhalten wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Detektionsvorrichtung und ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen die Ermittlung der Richtungsgrößen mit geringerem Aufwand, insbesondere Bauteilaufwand und/oder Rechenaufwand und/oder Kostenaufwand, realisiert werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass aus wenigstens einem Teil der Empfangssignale Mess-Phasengrößen ermittelt werden, welche Phasenbeziehungen zwischen den Empfangssignalen wenigstens eines Teils der Sende-Empfangs-Kanäle charakterisieren, wenigstens ein Teil der Phasengrößen in definierter Reihenfolge bezüglich der jeweiligen Sende-Empfangs-Kanäle in wenigstens einem Mess-Phasengrößen-Tupel angeordnet wird, wenigstens ein Teil der Mess-Phasengrößen des wenigstens einen Mess-Phasengrößen-Tupels in definierter Reihenfolge mit wenigstens einem Teil von bezüglich der Reihenfolge entsprechenden Kalibrations-Phasengrößen aus Kalibrations-Phasengrößen-Tupeln wenigstens einer Kalibrations-Lookup-Tabelle verglichen wird, wobei ab dem Vergleich der bezüglich der definierten Reihenfolge zweiten Mess-Phasengröße für die weiteren Mess-Phasengrößen lediglich die Kalibrations-Phasengrößen-Tupel verwendet werden, bei denen die Mess-Phasengrößen aus den vorherigen Vergleichen mit den bezüglich ihrer Reihenfolge entsprechenden Kalibrations-Phasengrößen des wenigstens einen Mess-Phasengrößen-Tupels übereinstimmen, für das wenigstens eine Kalibrations-Phasengrößen-Tupel, bei dem alle Kalibrations-Phasengrößen mit dem bezüglich ihrer Reihenfolge entsprechenden Mess-Phasengrößen des wenigstens einen Mess-Phasengrößen-Tupels übereinstimmen, aus der wenigstens einen Kalibrations-Lookup-Tabelle die Richtungsgröße für das wenigstens eine Mess-Phasengrößen-Tupel entnommen wird.
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Erfindungsgemäß werden bei einer Messung über mehrere Sende-Empfangs-Kanäle jeweils Empfangssignale aus Reflexionen von Sendesignalen an wenigstens einem Objektziel erfasst. Aus den Phasenbeziehungen zwischen den Empfangssignalen der unterschiedlichen Sende-Empfangs-Kanäle werden jeweilige Mess-Phasengrößen ermittelt. Jede Mess-Phasengröße charakterisiert eine Richtung des wenigstens einen Objektziels bezüglich der beiden beteiligten Sende-Empfangs-Kanäle, aus deren Phasenbeziehung die Mess-Phasengröße stammt. Die Mess-Phasengrößen aus den Phasenbeziehungen der betrachteten Paarungen aus Sende-Empfangs-Kanälen werden in definierter Reihenfolge in wenigstens einem Mess-Phasengrößen-Tupel angeordnet.
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Die definierte Reihenfolge der Mess-Phasengrößen in dem wenigstens einem Mess-Phasengrößen-Tupel entspricht der Reihenfolge von Kalibrations-Phasengrößen in Kalibrations-Phasengrößen-Tupeln, welche im Rahmen von Kalibrationsmessungen generiert werden. Bei den Kalibrationsmessungen werden mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung Objektziele in unterschiedlichen durch entsprechende Richtungsgrößen charakterisierte Richtungen relativ zu dem wenigstens einen Bezugsbereich erfasst und die entsprechenden Kalibrations-Phasengrößen ermittelt. Die Richtungen können in einer Kalibrations-Anlage vorgegeben werden oder bei der Kalibration direkt vermessen werden.
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Vorteilhafterweise können die Kalibrationsmessungen an Objektzielen in möglichst vielen unterschiedlichen Positionen, insbesondere Richtungen und/oder Entfernungen, in dem wenigstens einen Überwachungsbereich durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Kalibrations-Lookup-Tabelle für eine Vielzahl von Positionen im Überwachungsbereich Kalibrations-Phasengrößen-Tupel mit den entsprechenden Kalibrations-Phasengrößen enthalten.
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Vorteilhafterweise können mehrere 100 bis mehrere 1000 Positionen, insbesondere Richtungen und/oder Entfernungen, insbesondere in Form von Richtungsgrößen mit entsprechenden Kalibrations-Phasenindex-Tupeln ermittelt und in der Kalibrations-Lookup-Tabelle angeordnet werden. Auf diese Weise können Positionen von Objektzielen im Überwachungsbereich mit einer entsprechend großen Auflösung ermittelt werden.
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Gemäß der Erfindung werden die Mess-Phasengrößen des wenigstens einen Mess-Phasengrößen-Tupels aus einer Betriebsmessung, insbesondere in einer Fahrsituation eines Fahrzeugs mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung, in definierter Reihenfolge mit den entsprechenden Kalibrations-Phasengrößen jedes der Kalibrations-Phasengrößen-Tupel der wenigstens ein Kalibrations-Lookup-Tabelle aus Kalibrationsmessungen verglichen. Dabei werden ab dem Vergleich der zweiten Mess-Phasengröße für die weiteren Mess-Phasengrößen lediglich die Kalibrations-Phasengrößen-Tupel verwendet, bei denen die Kalibrations-Phasengrößen und die Mess-Phasengrößen aus den vorherigen Vergleichen übereinstimmen. Auf diese Weise wird mit jeder Mess-Phasengröße die Anzahl der noch infrage kommenden Kalibrations-Phasengrößen-Tupel verringert. So kann der Rechenaufwand insgesamt verringert werden, ohne dass die Genauigkeit bei der Bestimmung der Richtungsgrößen vermindert wird. So können die Anforderungen an Prozessoren, mit welchen das Verfahren durchgeführt wird, insbesondere in Bezug auf deren Geschwindigkeit, verringert werden. So können einfachere und/oder kostengünstigere Prozessoren verwendet werden.
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Mit dem Verfahren können Richtungsgrößen, die Richtungen von Objektzielen relativ zu wenigstens einem Bezugsbereich charakterisieren, ermittelt werden. Bei den Richtungsgrößen kann es sich vorteilhafterweise um Winkel handeln.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Bezugsbereich ein Bezugspunkt, eine Bezugslinie, insbesondere eine Bezugsachse, und/oder eine Bezugsfläche, insbesondere eine Bezugsebene, sein. Auf diese Weise können die Richtungen von Objektzielen nachvollziehbar angegeben werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Bezugsbereich relativ zu der Detektionsvorrichtung und/oder gegebenenfalls zu einem Fahrzeug, welches die Detektionsvorrichtung aufweist, definiert sein. Auf diese Weise können die Richtungsgrößen auf die Detektionsvorrichtung und/oder das Fahrzeug bezogen werden. Bei der Verwendung mit einem Fahrzeug können so die Richtungsgrößen einer Steuereinrichtung, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem, zugeführt werden. Auf diese Weise können Funktionen des Fahrzeugs auf Basis der Richtungsgrößen beeinflusst werden.
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Vorteilhafterweise können als Bezugsbereich eine Längsachse, eine Querachse und/oder eine Vertikalachse des Fahrzeugs verwendet werden, welches die wenigstens eine Detektionsvorrichtung aufweist. Auf diese Weise können die Richtungsgrößen auf definierte Achsen des Fahrzeugs bezogen werden.
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Vorteilhafterweise können mit dem Verfahren und der Detektionsvorrichtung Richtungen, insbesondere Winkel, in einer Dimension oder in zwei Dimensionen ermittelt werden. Vorteilhafterweise kann es sich bei den Winkeln um Azimut und/oder Elevation handeln.
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Die reflektierten Sendesignale werden mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung empfangen und entsprechende Empfangssignale werden in mehreren Sende-Empfangs-Kanälen verarbeitet. Ein Sende-Empfangs-Kanal wird durch die Kombination einer Sendeeinrichtung und einer Empfangseinrichtung realisiert. Bei der Verwendung von mehreren Sendeeinrichtungen können die Sendesignale so ausgestaltet sein, insbesondere codiert sein, dass sie auf der Seite der Empfangseinrichtungen voneinander unterschieden werden können. Auf diese Weise können auf der Seite der Empfangseinrichtungen die reflektierten Sendesignale der jeweiligen Sendeeinrichtung zugeordnet werden.
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Eine Sendeeinrichtung kann durch eine Sendeantenne und eine Empfangseinrichtung durch eine Empfangsantenne realisiert werden. Die Position einer jeweiligen Antenne kann durch ihr jeweiliges Phasenzentrum definiert werden. Auf diese Weise können die Positionen der Sendeeinrichtungen und Empfangseinrichtungen klar definiert werden
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Die Detektionsvorrichtung kann eine Vielzahl von Sendeeinrichtungen und/oder Empfangseinrichtungen aufweisen. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Sende-Empfangs-Kanälen realisiert werden. Falls die Detektionsvorrichtung eine Sendeeinrichtung und zwei Empfangseinrichtungen werden zwei Sende-Empfangs-Kanäle realisiert. Falls die Detektionsvorrichtung zwei Sendeeinrichtungen und 3 Empfangseinrichtungen aufweist, werden sechs Sende-Empfangs-Kanäle realisiert.
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Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als Radarsystem, insbesondere als Nahfeld-Radarsystem (Near-Field-Sensing Radarsystem), realisiert sein. Mit dem Nahfeld-Radarsystem können Objektziele in verhältnismäßig geringen Entfernungen von einigen Zentimetern bis zu wenigen Metern mit hoher Entfernungsauflösung und gegebenenfalls Geschwindigkeitsauflösung erfasst werden. Derartige Nahfeld-Radarsysteme können insbesondere bei Fahrzeugen genutzt werden. Mit einem erfindungsgemäßen Nahfeld-Radarsystem können Funktionen übernommen werden, die bisher insbesondere aus Kostengründen nicht von Radarsensoren sondern von anderen Sensoren, insbesondere Ultraschall-Sensoren oder dergleichen, ausgeführt werden.
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Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als MIMO-Detektionsvorrichtung, insbesondere MIMO-Radarsystem, ausgestaltet sein. Auf diese Weise können Entfernungen, Geschwindigkeiten und Richtungen von Objektzielen relativ zu der Detektionsvorrichtung genauer ermittelt werden. Eine MIMO-Detektionsvorrichtung weist mehrere Sende-Empfangs-Kanäle auf.
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Vorteilhafterweise kann die Erfindung 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, insbesondere Drohnen, und/oder einem Wasserfahrzeug verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf Fahrzeuge. Sie kann auch im stationären Betrieb, in der Robotik und/oder bei Maschinen, insbesondere Bau- oder Transportmaschinen, wie Kränen, Baggern oder dergleichen, eingesetzt werden.
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Die Detektionsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrzeugs oder einer Maschine, 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 wenigstens ein Teil der Funktionen des Fahrzeugs oder der Maschine autonom oder teilautonom betrieben werden.
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Mit der Detektionsvorrichtung können stehende oder bewegte Objekte, insbesondere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, oder Kalibrations-Objekte, erfasst werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können die Kalibrations-Phasengrößen-Tupel, bei denen die Mess-Phasengrößen aus den vorherigen Vergleichen mit den bezüglich ihrer Reihenfolge entsprechenden Kalibrations-Phasengrößen des wenigstens einen Mess-Phasengrößen-Tupels übereinstimmen, für weitere Vergleiche in wenigstens einer reduzierten Kalibrations-Lookup-Tabelle hinterlegt werden. Auf diese Weise kann auf die noch verbleibenden Kalibrations-Phasengrößen-Tupel schneller zugegriffen werden.
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Alternativ oder zusätzlich können in der ursprünglichen Kalibrations-Lookup-Tabelle die noch verbleibenden Kalibrations-Phasengrößen-Tupel und/oder die bereits ausgeschiedenen Kalibrations-Phasengrößen-Tupel entsprechend markiert werden. Auf diese Weise sind keine weiteren Veränderungen in der Kalibrations-Lookup-Tabelle erforderlich.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann zur Ermittlung einer Kalibrations-Lookup-Tabelle eine Mehrzahl von Kalibrations-Phasengrößen-Tupel mit zugehörigen Richtungsgrößen ermittelt und die Kalibrations-Phasengrößen-Tupel mit ihren jeweiligen Richtungsgröße in der Kalibrations-Lookup-Tabelle abgelegt werden, wobei zur Ermittlung jedes Kalibrations-Phasengrößen-Tupels ein Objektziel in einer definierten Richtung erfasst wird, welche durch eine Richtungsgröße charakterisiert wird, aus wenigsten einem Teil der bei der Erfassung des Objektziels ermittelten Empfangssignale Kalibrations-Phasengrößen, welche Phasenbeziehungen zwischen den jeweiligen Empfangssignalen wenigstens eines Teils der Sende-Empfangs-Kanäle charakterisieren, ermittelt werden, wenigstens ein Teil der Kalibrations-Phasengrößen in einer bezüglich der Sende-Empfangs-Kanäle definierten Reihenfolge in dem Kalibrations-Phasengrößen-Tupel angeordnet wird.
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Auf diese Weise kann durch Erfassung von Objektzielen in unterschiedlichen Richtungen eine Mehrzahl von Kalibrations-Phasengrößen-Tupeln ermittelt werden, welche den Überwachungsbereich charakterisieren. Vorteilhafterweise können die definierten Richtungen über den Überwachungsbereich verteilt sein. Auf diese Weise können möglichst große Teile des Überwachungsbereichs erfasst werden.
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Vorteilhafterweise kann bei der Ermittlung der Kalibrations-Lookup-Tabelle ein Kalibrations-Objektziel in unterschiedlichen Richtungen angeordnet werden. Alternativ können mehrere Kalibrations-Objektziele, insbesondere in Form eines Rasters, fest in definierten Richtungen relativ zu dem wenigstens einen Bezugsbereich angeordnet sein. Auf diese Weise können entsprechend viele unterschiedliche Kalibrations-Phasengrößen-Tupel aufgenommen werden, ohne dass die Kalibrations-Objektziele zwischen den Messungen bewegt werden müssen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können Phasendifferenzen als Phasenbeziehungen zwischen wenigstens einem Teil der Sende-Empfangs-Kanäle ermittelt werden, die Phasendifferenzen definierten Phasenabschnitten zugeordnet werden, welche durch jeweilige Phasenabschnitts-Indices als Phasengrößen charakterisiert werden, wenigstens ein Teil der Phasenabschnitts-Indices in definierter Reihenfolge bezüglich der Sende-Empfangs-Kanäle in wenigstens einem Phasenabschnitts-Tupel angeordnet werden.
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Phasenabschnitts-Indices können einfacher, insbesondere mit einem geringeren Rechenaufwand, miteinander verglichen werden als die Phasendifferenzen selbst. Die Phasendifferenzen können als komplexe Zahlen vorliegen. Es kann vorkommen, dass nicht alle Mess-Phasendifferenzen aus einer Betriebsmessung genau mit einer Kalibrations-Phasendifferenz aus der Kalibrationsmessung übereinstimmen. Für manche Mess-Phasendifferenzen können daher nur die Kalibrations-Phasendifferenzen ermittelt werden, welche am nächsten liegenden. Die Phasenabschnitte hingegen definieren jeweils einen Phasendifferenz-Bereich. Die Phasenabschnitte sind jeweils mit einem eindeutigen Phasenabschnitts-Index bezeichnet. So kann jeder Phasendifferenz der Phasenabschnitts-Index des Phasenabschnitts zugeordnet werden, innerhalb dem sich die Phasendifferenz befindet.
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Jeder Phasenabschnitt kann als ein definierter Bereich von Phasendifferenzen innerhalb einer Spannweite der möglichen Phasendifferenzen vorgegeben werden. Die Spannweite der Phasendifferenzen kann durch eine minimale Phasendifferenz und eine maximale Phasendifferenz definiert werden. Die minimale Phasendifferenz und die maximale Phasendifferenz kann fest vorgegeben werden oder insbesondere im Rahmen einer Kalibrationsmessung ermittelt werden. Vorteilhafterweise kann bei einer Angabe der Phasendifferenzen als Winkel die minimale Phasendifferenz 0° und die maximale Phasendifferenz 360° sein. Die Spannweite der möglichen Phasendifferenzen beträgt diesem Fall 360°.
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Vorteilhafterweise kann die Spannweite der Phasendifferenzen in eine Anzahl von Phasenabschnitten unterteilt werden. Auf diese Weise können die Phasendifferenzen entsprechend lückenlos jeweiligen Phasenabschnitten zugeordnet werden.
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Vorteilhafterweise können die Phasenabschnitte gleichen Umfang aufweisen. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Gewichtung der Phasenabschnitte erreicht werden.
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Vorteilhafterweise kann eine Spannweite der Phasendifferenz 360° betragen und in acht Phasenabschnitte mit je 45° unterteilt sein. Auf diese Weise kann ein gutes Verhältnis zwischen Rechenaufwand und Winkelauflösung erreicht werden.
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Vorteilhafterweise können bei wenigstens einer Betriebsmessung und/oder wenigstens einer Kalibrationsmessung die Phasendifferenzen ermittelt und definierten Phasenabschnitten zugeordnet werden, welche durch jeweilige Phasenabschnitts-Indices charakterisiert werden. Bei wenigstens einer Betriebsmessung können die entsprechenden Mess-Phasenabschnitts-Indices wenigstens einem Mess-Phasenabschnitts-Tupel zugeordnet werden. Entsprechend können bei einer Kalibrationsmessung die entsprechenden Kalibrations-Phasenabschnitts-Indices wenigstens einem Kalibrations-Phasenabschnitts-Tupel zugeordnet werden. Die Kalibrations-Phasenabschnitts-Tupel können entsprechend in der Kalibrations-Lookup-Tabelle zugeordnet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann eine der Phasenbeziehungen aus einer Betriebsmessung auf einen definierten Standardwert gesetzt und alle anderen Phasenbeziehungen um die Differenz zwischen der auf den Standardwert gesetzten Phasenbeziehung und dem definierten Standardwert reduziert werden und jeweils eine Phasenbeziehung aus einer Kalibrationsmessung für eine Richtungsgröße, welche der entsprechenden aus denselben Sende-Empfangs-Kanälen herrührt, wie die auf den Standardwert gesetzte Phasenbeziehung aus der Betriebsmessung, auf einen definierten Standardwert gesetzt werden und alle anderen Phasenbeziehungen aus der Kalibrationsmessung für dieselbe Richtungsgrößen um die Differenz zwischen der auf den Standardwert gesetzten Phasenbeziehung und dem definierten Standardwert reduziert werden.
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Auf diese Weise können die Phasentupel standardisiert werden. So kann auf die Vergleiche der Mess-Phasengrößen aus der Betriebsmessung, deren Phasenbeziehungen auf den definierten Standardwert gesetzt wurde, mit der Kalibrations-Phasengröße aus der Kalibrationsmessung auf der gleichen definierten Position, deren Phasenbeziehungen ebenfalls auf den definierten Standardwert gesetzt wurde, verzichtet werden. So kann insgesamt die Anzahl der Vergleiche verringert werden, wodurch der Rechenaufwand verkleinert wird.
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Vorteilhafterweise können die jeweiligen Phasenbeziehungen jeweils auf Null gesetzt werden. Auf diese Weise können die entsprechend anderen Phasenbeziehungen einfach um den ursprünglichen Wert der Phasenbeziehung an der definierten Stelle reduziert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Rauschkompensation durchgeführt werden, bei der für die Vergleiche der Mess-Phasengrößen des wenigstens einen Mess-Phasengrößen-Tupels mit den Kalibrations-Phasengrößen der Kalibrations-Phasengrößen-Tupel wenigstens eine der Mess-Phasengrößen um eine vorgegebene Toleranzgröße verringert wird und/oder für den Vergleich der Mess-Phasengrößen des wenigstens einen Mess-Phasengrößen-Tupels mit den Kalibrations-Phasengrößen der Kalibrations-Phasengrößen-Tupel wenigstens eine Mess-Phasengrößen um eine vorgegebene Toleranzgröße vergrößert wird. Auf diese Weise können zu dem Mess-Phasengrößen benachbarte Bereiche berücksichtigt werden.
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Vorteilhafterweise können die bei der wenigstens einen Rauschkompensation mit den benachbarten ermittelten Richtungsgrößen können gemittelt werden. Auf diese Weise kann ein Signal-Rausch-Verhältnis verbessert werden.
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Falls die Mess-Phasengrößen und die Kalibrations-Phasengrößen als Phasenabschnitts-Indices vorliegen, können für die wenigstens eine Rauschkompensation die Phasenabschnitts-Indices in ihrer Wertigkeit, welche die Position des entsprechenden Phasenabschnitts innerhalb der Spannweite der Phasendifferenzen charakterisiert, entsprechend erhöht oder verringert werden. Dabei ist die Toleranzgröße an die Stufen der Phasenabschnitts-Indices angepasst.
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Falls die Phasenabschnitts-Indices in diskreten Angaben, insbesondere ganzen Zahlen, Buchstaben oder dergleichen, angegeben werden entspricht die Toleranzgröße der Stufe zu der jeweils benachbarten diskreten Angabe, insbesondere der benachbarten ganzen Zahl, die benachbarten Buchstaben oder dergleichen.
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Falls sich der entsprechende Phasenabschnitt an einem Rand der Spannweite der Phasendifferenzen befindet, kann für die wenigstens eine Rauschkompensation der Phasenabschnitts-Index des Phasenabschnitts an dem anderen Rand verwendet werden.
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Falls bei einer Spannweite der Phasendifferenzen von 0° bis 360° der Phasenabschnitts-Index für den Phasenabschnitt oberhalb von 0°, welcher am unteren Rand der Spannweite der Phasendifferenzen liegt, ermittelt wurde, kann für die entsprechende Rauschkompensation der Phasenabschnitts-Index für den Phasenabschnitt unterhalb von 360°, welcher am oberen Rand der Spannweite der Phasendifferenzen liegt, verwendet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das wenigstens eine Kalibrations-Phasengrößen-Tupel, bei dem alle Kalibrations-Phasengrößen mit dem bezüglich ihrer Reihenfolge entsprechenden Mess-Phasengrößen des wenigstens einen Mess-Phasengrößen Tupels übereinstimmen, einer Detailüberprüfung unterzogen werden. Dabei kann eine mathematische Korrelation zwischen den Phasendifferenzen und den standardisierten Phasendifferenzen aus der zuletzt reduzierten Kalibrations-Lookup-Tabelle realisiert werden. Falls die zuletzt reduzierten Kalibrations-Lookup-Tabelle mehrere Kalibrations-Phasenindex-Tupel enthält, kann so aus den verbleibenden Kalibrations-Phasenindex-Tupel dasjenige ermittelt werden, welches am besten passt. So kann die Genauigkeit der ermittelten Richtungsgrößen verbessert werden. Auf diese Weise können Richtungsgrößen, welche nah beieinander liegen, in der Detailprüfung validiert und/oder weiter aufgelöst werden.
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Vorteilhafterweise kann eine Detailüberprüfung durchgeführt werden, falls mehr als eine vorgegebene Anzahl von identischen Mess-Phasengrößen in wenigstens einem Mess-Phasengrößen-Tupel ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Detailprüfung durchgeführt werden, falls mehr als eine vorgegebene Anzahl von identischen Kalibrations-Phasengrößen in einem Kalibrations-Phasengrößen-Tupel ermittelt wird.
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Vorteilhafterweise kann alternativ oder zusätzlich eine Detailüberprüfung durchgeführt werden, falls mehr als ein vorgegebener Anteil von identischen Mess-Phasengrößen im Verhältnis zur Gesamtzahl der Mess-Phasengrößen in wenigstens einem Mess-Phasengrößen-Tupel identisch sind. Alternativ oder zusätzlich kann eine Detailüberprüfung durchgeführt werden, falls mehr als ein vorgegebener Anteil von identischen Kalibrations-Phasengrößen im Verhältnis zur Gesamtzahl der Kalibrations-Phasengrößen in wenigstens einem Kalibrations-Phasengrößen-Tupel identisch sind.
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Ferner wird die Aufgabe bei der Detektionsvorrichtung dadurch gelöst, dass die Detektionsvorrichtung Mittel aufweist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Außerdem wird die Aufgabe bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass das Fahrzeug wenigstens eine Detektionsvorrichtung nach dem vorigen Anspruch aufweist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Fahrzeug wenigstens ein Fahrerassistenzsystem aufweisen. Mit dem Fahrerassistenzsystem können Funktionen des Fahrzeugs autonom oder teilautonom betrieben werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Detektionsvorrichtung mit wenigstens einem Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs verbunden sein. Auf diese Weise können Informationen, welche mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung aus dem wenigstens Überwachungsbereich gewonnen werden, von dem Fahrerassistenzsystem verwendet 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 ein Fahrzeug in der Draufsicht, mit einem Fahrerassistenzsystem und einem Radarsystem zu Überwachung eines Überwachungsbereichs in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug;
- 2 eine Seitenansicht des Fahrzeugs aus der 1;
- 3 eine Funktionsdarstellung des Fahrzeugs mit dem Fahrerassistenzsystem und dem Radarsystem aus den 1 und 2;
- 4 eine Vorderansicht auf eine Antennenanordnung mit Sendeantennen und Empfangsantennen des Radarsystems aus den 1 bis 3;
- 5 ein Kalibrations-Objekt mit einer definierten Anordnung von Kalibrations-Objektzielen zur Kalibration des Radarsystems aus den 1 bis 4;
- 6 eine Zuordnung von Empfangssignalen und Phasendifferenzen zu jeweiligen Sende-Empfangs-Kanälen der Antennenanordnung des Radarsystems aus den 1 bis 4;
- 7 eine Zuordnung der Phasendifferenzen aus der 6 zu standardisierten Phasendifferenzen;
- 8 eine Darstellung einer Spannweite von 360° für Phasendifferenzen und deren Unterteilung in vier Phasenabschnitte je 90°;
- 9 eine Zuordnung der standardisierten Phasendifferenzen aus der 7 zu Phasenindices der jeweiligen Phasenabschnitte aus der 8;
- 10 eine Anordnung der Phasenindices aus der 9 in einem Phasenindex-Tupel;
- 11 eine Kalibrations-Lookup-Tabelle in allgemeiner Darstellung, die eine Mehrzahl von Kalibrations-Phasenindex-Tupeln aus analog zu 10 und jeweilige Richtungsgrößen aufweist;
- 12 eine Kalibrations-Lookup-Tabelle für eine beispielhafte Kalibrationsmessung, bei der die Kalibrations-Phasen-Tupel mit jeweiligen standardisierten Phasendifferenzen und die jeweiligen Richtungsgrößen dargestellt sind;
- 13 eine Kalibrations-Lookup-Tabelle für die Kalibrationsmessung, die aus der Kalibrations-Lookup-Tabelle aus 12 realisiert ist, wobei die standardisierten Phasendifferenzen entsprechenden Phasenabschnitten zugeordnet und mit den entsprechenden Phasenindices angegeben sind;
- 14 ein Ablaufschema eines Verfahrens zu Ermittlung von Richtungsgrößen von Objektzielen;
- 15 ein Mess-Phasenindex-Tupel, der bei einem Messbeispiel bei einer Betriebsmessung in einer Fahrsituation des Fahrzeugs aus den 1 bis 3 ermittelt wurde;
- 16 die Kalibrations-Lookup-Tabelle aus der 13, wobei hier die Kalibrations-Phasenindices an den ersten Stellen der Kalibrations-Phasenindex-Tupel markiert sind, welche mit dem Mess-Phasenindex an der ersten Stelle des Mess-Phasenindex-Tupel aus der 15 übereinstimmen;
- 17 bis 21 reduzierte Kalibrations-Lookup-Tabellen, welche jeweils in einer Vergleichsphase des Verfahrens aus der 14 aus einer vorherigen Kalibrations-Lookup-Tabelle gebildet werden, bei der nur die Kalibrations-Phasenindex-Tupel erhalten bleiben, deren Kalibrations-Phasenindices, die in den vorherigen Vergleichsphasen verglichen wurden, mit den entsprechenden Mess-Phasenindices des Mess-Phasenindex-Tupels aus der 15 übereinstimmen.
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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 in der Draufsicht gezeigt. 2 zeigt das Fahrzeug 10 in einer Seitenansicht.
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Das Fahrzeug 10 verfügt über ein Radarsystem 12. Das Radarsystem 12 ist beispielhaft in der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 10 angeordnet. Mit dem Radarsystem 12 kann ein Überwachungsbereich 14 in Fahrtrichtung 16 vor dem Fahrzeug 10 auf Objekte 18 hin überwacht werden. Das Radarsystem 12 kann auch an anderer Stelle am Fahrzeug 10 angeordnet und anders ausgerichtet sein. Mit dem Radarsystem 12 können Objektinformationen, beispielsweise Entfernungen r und Richtungen, beispielsweise in Form des Azimut φ und der Elevation Θ, von Objektzielen 19 von Objekten 18 relativ zum Fahrzeug 10, respektive zum Radarsystem 12, ermittelt werden. Optional können auch Geschwindigkeiten von Objektzielen 19 relativ zum Fahrzeug 10 ermittelt werden. Objektziele 19 sind Bereiche eines Objekts 18, an denen Radarstrahlen reflektiert und als Radarechos zurückgesendet werden können.
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Bei den Objekten 18 kann es sich um stehende oder bewegte Objekte, beispielsweise um andere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, beispielsweise Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, Beispielweise Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, handeln.
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Um das Radarsystem 12 zu kalibrieren, kann ein 18 in Form eines Kalibrations-Objekts 18 eingesetzt werden, wie in den 3 und 5 gezeigt ist. 3 zeigt die Funktionsdarstellung des Fahrzeugs 10 mit dem Radarsystem 12 in der Draufsicht. Dabei sind unterschiedliche Positionen des Kalibrations-Objekts 18 gestrichelt angedeutet. 5 zeigt das Kalibrations-Objekt 18 in der Vorderansicht vom Radarsystem 12 aus betrachtet in unterschiedlichen Positionen.
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Das Kalibrations-Objekt 18 weist beispielhaft ein für Radarsignale stark reflektierendes Kalibrations-Objektziel 19. das Kalibrations-Objekt 18 mit dem Kalibrations-Objektziel 19 wird zur Kalibration in unterschiedlichen definierten Positionen relativ zum Radarsystem 12 in dem Überwachungsbereich 14 angeordnet. Die in den 3 und 5 gezeigten Positionen des Kalibrations-Objektziels 19 sind in Richtung des Azimut φ, in Richtung der Elevation Θ und in der Entfernung r verteilt angeordnet.
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Bei der Kalibration werden Richtungsgrößen RG, welche die Richtungen der Positionen des Kalibrations-Objektziels 19 relativ zu Bezugsbereichen beispielhaft des Fahrzeugs 10 charakterisieren, entsprechenden Messergebnissen aus Kalibrationsmessungen mit dem Radarsystem 12 zugeordnet. Bei den Bezugsbereichen handelt es sich beispielhaft um die Fahrzeuglängsachse und die Fahrzeug-Vertikalachse des Fahrzeugs 10. Die Richtungsgrößen RG umfassen beispielhaft den Azimut φ relativ zur Fahrzeuglängsachse und die Elevation relativ zur Fahrzeug-Vertikalachse.
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Der besseren Orientierung wegen sind in den 1 bis 5 die entsprechenden Koordinatenachsen eines kartesischen x-y-z-Koordinatensystems eingezeichnet. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen erstreckt sich die x-Achse parallel zur Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs 10, die y-Achse erstreckt sich parallel zur Fahrzeugquerachse und die z-Achse erstreckt sich senkrecht zur x-y-Ebene, parallel zur Fahrzeug-Vertikalachse nach räumlich oben. Wenn das Fahrzeug 10 sich betriebsgemäß auf einer horizontalen Fahrbahn befindet, erstrecken sich die x-Achse und die y-Achse räumlich horizontal und die z-Achse räumlich vertikal.
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Das Radarsystem 12 ist als sogenanntes Near-Field-Sensing-Radarsystem (NFR) ausgestaltet, mit dem extrem präzise zweidimensionale Richtungsmessungen, beispielsweise in Form von Winkelmessungen, beispielsweise des Azimut φ und der Elevation Θ, mit vergleichsweise geringem Bauteil- und Kostenaufwand durchgeführt werden können. Mit dem NFS-Radarsystem können mit einem verringerten Aufwand an Sende-Empfangs-Kanälen Nahfelder beispielsweise in Entfernungen r von einigen Metern mit sehr hoher Auflösung überwacht werden.
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Das Radarsystem 12 ist beispielhaft als frequenzmoduliertes Dauerstrichradar ausgestaltet. Frequenzmodulierte Dauerstrichradare werden in Fachkreisen auch als FMCW (Frequency modulated continuous wave) Radare bezeichnet.
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Das Radarsystem 12 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 20 verbunden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 können Funktionen des Fahrzeugs 10 autonom oder teilautonom betrieben werden.
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Das Radarsystem 12 umfasst eine in den 3 und 4 gezeigte Antennenanordnung 22 und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 24. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 kann auf softwaremäßigem und hardwaremäßigem Wege realisiert sein. Die Mittel der Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 können zentral oder dezentral ausgestaltet sein.
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Die Antennenanordnung 22 verfügt beispielhaft über zwei Sendeantennen Tx1 und Tx2 und drei Empfangsantennen Rx1, Rx2 und Rx3. Beispielhaft sind die Phasenzentren der Empfangsantennen Rx1, Rx2 und Rx3 und die Sendeantenne Tx1 wie in den 3 und 4 gezeigt entlang einer Geraden parallel zur y-Achse angeordnet. Das Phasenzentrum der Sendeantenne Tx2 ist in Richtung der z-Achse versetzt auf Höhe des Phasenzentrums der Sendeantenne Tx1 angeordnet. Auf diese Weise ergibt sich eine Verteilung der Phasenzentren der Sendeantennen Tx1, Tx2 und der Empfangsantennen Rx1, Rx2, Rx3 in der y-z-Ebene. Dies ermöglicht eine Richtungsbestimmung in zwei Dimensionen, nämlich in Azimut φ und in der Elevation Θ. Alternativ können auch mehr oder weniger Antennenelemente auch in anderer Anordnung vorgesehen sein. Falls das Radarsystem 12 nach einem MIMO-Verfahren betrieben wird, können zusätzlich zu realen Empfangsantennen virtuelle Empfangsantennen realisiert werden. Auf diese Weise kann eine Richtungsauflösung verbessert werden.
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Mit der Sendeantenne Tx1 werden Radarsignale RS1 in den Überwachungsbereich 14 gesendet. Mit der Sendeantenne Tx2 werden Radarsignale RS2 in den Überwachungsbereich 14 gesendet. Im Überwachungsbereich 14 werden die Radarsignale RS1 und RS2 an Objektzielen 19 reflektiert und als Radarechos RE1 und RE2 zurückgesendet. Dabei erzeugt jedes Objektziel 19 jeweilige Radarechos RE1 und RE2, welche auf der Empfängerseite in hier nicht weiter interessierender Weise voneinander unterschieden werden können. So können die Objektziele 19 getrennt voneinander erfasst werden.
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Die Radarechos RE1 und RE2 werden mit drei Empfangsantennen Rx1, Rx2 und Rx3 empfangen. Die Radarsignale RS1 und RS2 sind so ausgestaltet, dass von ihnen stammende Radarechos RE1 und RE2 auf der Empfängerseite voneinander unterschieden werden können. Auf diese Weise können die die Radarechos RE1 und RE2 den jeweiligen Sendeantennen Tx1 und Tx2 zugeordnet werden.
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Die Radarechos RE1 und RE2 werden in elektrische Empfangssignale ES1, ES2, ES3, ES4, ES5 und ES6 umgewandelt. Die elektrischen Empfangssignale ES1, ES2, ES3, ES4, ES5 und ES6 für unterschiedliche Objektzielen 19 werden voneinander getrennt weiterverarbeitet. Der einfachen Verständlichkeit wegen werden im Folgenden nur die Empfangssignale ES1, ES2, ES3, ES4, ES5 und ES6 für ein Objektziel 19 beschrieben. Die elektrischen Empfangssignale ES1, ES2, ES3, ES4, ES5 und ES6 und deren jeweiligen Phasendifferenzen P1, P2, P3, P4, P5, P6 werden jeweiligen Sende-Empfangs-Kanälen SEK1, SEK2, SEK3, SEK4, SEK5 und SEK6 zugeordnet. In der 6 ist die Zuordnung der Empfangssignale ES und der Phasendifferenzen P zu den jeweiligen Sende-Empfangs-Kanälen SEK für die beispielhafte Antennenanordnung 22 bei der Erfassung eines Objektziels 19 grafisch dargestellt. Die Reihenfolge der Zuordnung ist definiert. Es kann auch eine andere als die dargestellte Reihenfolge der Zuordnung definiert vorgegeben werden.
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Das Empfangssignal ES1 entspricht dem Radarsignal RS1, welches von der Sendeantenne Tx1 kommt, mit der Empfangsantenne Rx1 empfangen und der Sende-Empfangs-Kanal SEK1 zugeordnet wird. Das Empfangssignal ES2 entspricht dem Radarsignal RS1, welches von der Sendeantenne Tx1 kommt, mit der Empfangsantenne Rx2 empfangen und der Sende-Empfangs-Kanal SEK2 zugeordnet wird. Das Empfangssignal ES3 entspricht dem Radarsignal RS2, welches von der Sendeantenne Tx2 kommt, mit der Empfangsantenne Rx1 empfangen und dem Sende-Empfangs-Kanal SEK3 zugeordnet wird. Das Empfangssignal ES4 entspricht dem Radarsignal RS2, welches von der Sendeantennen Tx2 kommt, mit der Empfangsantenne Rx2 empfangen und dem Sende-Empfangs-Kanal SEK4 zugeordnet wird. Das Empfangssignal ES5 entspricht dem Radarsignal RS1, welches von der Sendeantennen Tx1 kommt, mit der Empfangsantenne Rx3 empfangen und dem Sende-Empfangs-Kanal SEK5 zugeordnet wird. Das Empfangssignal ES6 entspricht dem Radarsignal RS2, welches von der Sendeantennen Tx2 kommt, mit der Empfangsantenne Rx3 empfangen und dem Sende-Empfangs-Kanal SEK6 zugeordnet wird.
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Die Phasendifferenzen P1, P2, P3, P4, P5 und P6 charakterisieren jeweils Richtungen des erfassten Objektziels 19 bezogen auf die jeweilige Paarung von Sende-Empfangs-Kanälen SEK1, SEK2, SEK3, SEK4, SEK5 und SEK6.
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Anschließend werden die Phasendifferenzen P1, P2, P3, P4, P5 und P6 standardisiert. Hierzu wird jeder Phasendifferenz P1, P2, P3, P4, P5 und P6 eine jeweilige standardisierte Phasendifferenz Ps1, Ps2, Ps3, Ps4, Ps5 und Ps6 zugewiesen. Beispielhaft werden standardisierten Phasendifferenzen Ps1, Ps2, Ps3, Ps4, Ps5 und Ps6 als Differenz aus der jeweiligen Phasendifferenz P1, P2, P3, P4, P5 und P6 abzüglich der ersten Phasendifferenz P1. Bei jeder Kombination von Phasendifferenzen Ps1, Ps2, Ps3, Ps4, Ps5 und Ps6 wird der Wert der Phasendifferenz Ps1 auf 0 gesetzt. In der 7 sind die standardisierten Phasendifferenzen Ps1, Ps2, Ps3, Ps4, Ps5 und Ps6 dargestellt.
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Danach wird jede Phasendifferenz Ps2, Ps3, Ps4, Ps5 und Ps6 wird einem Phasenabschnitt 26 zugeordnet. Die Zuordnung der Phasendifferenz Ps1 ist nicht erforderlich, da diese den Wert 0 aufweist und daher ohnehin definiert ist.
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Jeder Phasenabschnitt 26 umfasst einen definierten Phasendifferenz-Umfang innerhalb der Spannweite 28. Beispielhaft umfasst die Spannweite 28, wie in der 8 gezeigt, 360° für Phasendifferenzen, welche in Grad angegeben sind. Beispielhaft ist der einfacheren Erklärung wegen die Spannweite 28 in vier gleich große Phasenabschnitte 26 unterteilt, die jeweils 90° umfassen. Der Phasenabschnitt 26 zwischen 0° und 90° wird mit dem Phasenindex PI = 1, der Phasenabschnitt 26 zwischen 90° und 180° mit dem Phasenindex PI = 2, der Phasenabschnitt 26 zwischen 180° und 270° mit dem Phasenindex PI = 3 und der Phasenabschnitts 26 zwischen 270° und 360° mit dem Phasenindex PI = 4 bezeichnet.
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Alternativ kann die Spannweite 28 auch in mehr oder weniger als vier Phasenabschnitte 26 unterteilt werden. Umfangreiche Tests haben ergeben, dass die Unterteilung der Spannweite 28 in acht gleichgroße Phasenabschnitte mit einem Umfang von jeweils 45° einen guten Kompromiss darstellen.
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In der 9 ist die Zuordnung der Phasendifferenzen Ps2, Ps3, Ps4, Ps5 und Ps6 zu den entsprechenden Phasenindices PI2, PI3, PI4, PI5 und PI6 gezeigt.
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Die Phasenindices PI2, PI3, PI4, PI5 und PI6 werden in der definierten Reihenfolge, welche der Reihenfolge der standardisierten Phasendifferenzen Ps in der 7 entspricht, in einem Phasenindex-Tupel PIT angeordnet. In der 10 ist beispielhaft das entsprechende Phasenindex-Tupel PIT gezeigt. Der Phasenindex PI2 entspricht dabei der standardisierten Phasendifferenz Ps2. Der Phasenindex PI3 entspricht der standardisierten Phasendifferenz Ps3. Der Phasenindex PI4 entspricht der Phasendifferenz Ps4. Der Phasenindex PI5 entspricht der standardisierten Phasendifferenz Ps5. Der Phasenindex PI6 entspricht der standardisierten Phasendifferenz Ps6. Auf einen Phasenindex für die standardisierte Phasendifferenz Ps1 kann verzichtet werden, da diese definiert 0 beträgt und so ohnehin bekannt ist.
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Das oben beschriebene Verfahren zur Ermittlung von Phasenindex-Tupel PIT kann im Rahmen von Kalibrationsmessungen, beispielsweise auf einem Kalibrations- Messstand, und im Rahmen von Betriebsmessungen während des regulären Betriebs, beispielsweise in einer Fahrsituation des Fahrzeugs 10, durchgeführt werden.
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Mithilfe von Kalibrationsmessungen kann eine Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT1 ermittelt werden, welche in allgemeiner Form für die Erfassung von k Kalibrations-Objektzielen 19 für die sechs Sende-Empfangs-Kanäle SEK1 bis SEK6 beispielhaft in der 11 gezeigt ist. Mittels der Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT1 können Mess-Phasenindex-Tupel PIT_mess bezüglich der Bezugsbereiche des Fahrzeugs 10, nämlich bezüglich der Fahrzeuglängsachse und der Fahrzeug-Vertikalachse, kalibriert werden und so Richtungsgrößen RG für Mess-Objektziele 19 ermittelt werden, welche während des regulären Betriebs erfasst werden.
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Die Größen, welche im Folgenden im Rahmen von Kalibrationsmessungen ermittelt werden, beispielsweise die Kalibrations-Phasenindex-Tupel PIT, die Phasenindices PI und die standardisierten Kalibrations-Phasen-Tupel PTs, sind der einfacheren Unterscheidbarkeit wegen jeweils mit dem Zusatz „_cal“ versehen. Die entsprechenden Größen, welche bei Betriebsmessungen im regulären Betrieb ermittelt werden, sind mit dem Zusatz „_mess“ versehen.
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Zur Realisierung der Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT1 werden beispielhaft sechs Kalibrationsmessungen durchgeführt, bei denen das Kalibrations-Objektziel 19 jeweils eine andere definierte Position hat.
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Bei der Kalibrationsmessung wird das Kalibrations-Objektziel 19 in unterschiedlichen definierten Positionen mit den jeweiligen definierten bekannten Richtungen erfasst. Die Richtungen der Positionen des Kalibrations-Objektziels 19 werden mit einer jeweiligen Richtungsgröße RG charakterisiert. Die Richtungsgrößen RG enthalten jeweils den Azimut φ und die Elevation Θ.
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Nach dem oben beschriebenen Verfahren wird zunächst für jedes Kalibrations-Objektziel 19 ein standardisiertes Phasentupel PTs_cal mit standardisierten Phasendifferenzen Ps ermittelt. Die standardisierten Phasendifferenzen Ps werden anschließend den jeweiligen Phasenindices PI der entsprechenden Phasenabschnitte zugeordnet. Die entsprechenden Phasenindices PI werden in Kalibrations-Phasenindex-Tupeln PIT_cal für die Kalibrations-Objektziele 19 in der Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT1 angeordnet. Die Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT1 enthält die Phasenindices PI_cal2,i , PI_cal3,i, PI_cala4,i , PI_cal5,i und PI_cal6,i und die entsprechenden Richtungsgrößen RG1 bis RGk. Dabei ist „i“ der Laufindex für das jeweilige Kalibrations-Objektziel 19 zwischen 1 und k. Dabei repräsentiert jedes Kalibrations-Objektziel 19 eine entsprechende Richtungsgröße RG1 bis RGk.
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Der besseren Übersichtlichkeit wegen wird das Verfahren lediglich am Beispiel von sechs unterschiedliche Richtungen unter Verwendung der beispielhaft sechs Positionen des Kalibrations-Objektziels 19 erläutert. In der praktischen Anwendung werden stattdessen mehrere 100 bis mehrere 1000 Richtungen in Form von Richtungsgrößen RG mit entsprechenden Kalibrations-Phasenindex-Tupeln PIT_cal ermittelt und in der Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT angeordnet.
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Eine beispielhafte Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT0 mit den standardisierten Phasentupeln PTs_cal auf Basis von einer Kalibrationsmessung an den sechs Positionen des Kalibrations-Objektziels 19 aus den 3 und 5 ist in der 12 gezeigt. Die jeweiligen Phasendifferenzen Ps sind dabei in Grad angegeben. Die entsprechende Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT1, in der die entsprechenden Phasenindices PI zwischen 1 und 4 angegeben sind, ist in der 13 gezeigt.
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Im Folgenden wird anhand der 14 bis 21 das Verfahren zur Ermittlung der Richtungsgrößen RG für eine beispielhafte Betriebsmessung in einer Fahrsituation des Fahrzeugs 10 an beispielhaft einem Objektziel 19 unter Verwendung der mit der Kalibrationsmessung beispielhaft ermittelten Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT1 aus der 13 näher erläutert.
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In der 14 sind die Phasen des Verfahrens zu Ermittlung von Richtungsgrößen RG, nämlich Azimut φ und Elevation Θ, beispielhaft eines Objektziels 19 relativ zu den Bezugsbereichen, nämlich der Fahrzeuglängsachse und der Fahrzeug-Vertikalachse, als Ablaufschema dargestellt.
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In einem Schritt 30 wird mit dem Radarsystem 12 eine Betriebsmessung in einer Fahrsituation des Fahrzeugs 10 durchgeführt, in der sich ein Objekt 18 mit dem Objektziel 19 im Überwachungsbereich 14 befindet. Dabei werden die entsprechenden Empfangssignale ES1, ES2, ES3, ES4, ES5, ES6 und die Phasendifferenzen P1, P2, P3, P4, P5, P6 in den entsprechenden Sende-Empfangs-Kanälen SEK1, SEK2, SEK3, SEK4, SEK5, SEK6 ermittelt.
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In einem Schritt 32 werden aus den Phasendifferenzen P1, P2, P3, P4, P5, P6, wie oben in Verbindung der 7 beschrieben, die standardisierten Phasendifferenzen Ps1, Ps2, Ps3, Ps4, Ps5, Ps6 ermittelt.
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In einem Schritt 34 werden die standardisierten Phasendifferenzen Ps2, Ps3, Ps4, Ps5, Ps6, wie oben in Verbindung mit den 8 bis 10 beschrieben, den jeweiligen Phasenabschnitten zugeordnet und die entsprechenden Phasenindices PI2, PI3, PI4, PI5, PI6 ermittelt. Die Phasenindices PI2, PI3, PI4, PI5, PI6 werden einem Mess-Phasen-Tupel PIT_mess für das eine Objektziel 19 zugeordnet. In der 15 ist das Mess-Phasen-Tupel PIT_mess für die beispielhafte Betriebsmessung mit darin ermittelten beispielhaften Mess-Phasenindices PI_mess2 = 3, PI_mess3 = 2, PI_mess4 = 1, PI_mess5 = 3 und PI_mess6 =3 dargestellt.
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In einem Schritt 36 werden die Mess-Phasenindices Pl_mess des Mess-Phasen-Tupels PIT_mess in ihrer Reihenfolge mit den in der Reihenfolge entsprechenden Kalibrations-Phasenindices Pl_mess der Kalibrations-Phasen-Tupel PIT_cal der Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT1 aus der 13 verglichen.
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Beim ersten Durchgang des Schritts 36 wird der Mess-Phasenindex PI_mess2 = 3 mit den jeweiligen Kalibrations-Phasenindices PI_cal2 der Kalibrations-Phasen-Tupel PIT_cal1 bis PIT_cal6 der Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT1 verglichen. In der 16 ist die Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT1 aus der 13 gezeigt, bei der die entsprechenden übereinstimmenden Kalibrations-Phasenindices PI_cal2,3, PI_cal2,4 und PI_ca2,5 markiert sind.
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Die Kalibrations-Phasen-Tupel PIT_cal und ihre jeweiligen Richtungsgrößen, bei denen der Kalibrations-Phasenindex PI_cal dem Mess-Phasenindex PI_mess2 = 3 entspricht, im vorliegenden Beispiel die Kalibrations-Phasen-Tupel PIT_Cal3, PIT_cal4 und PIT_cal5, werden einer reduzierten Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT2 zugeordnet, welche in der 17 gezeigt ist.
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In einem Schritt 38 wird geprüft, ob in dem Schritt 36 der letzte Mess-Phasenindex PI_mess des Mess-Phasen-Tupels PIT_mess, nämlich PI_messs, verglichen wurde. Falls dies nicht der Fall ist, wird 36 wiederholt.
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Bei jeder nächstfolgenden Wiederholung des Schritts 36 werden der jeweils nächstfolgende Mess-Phasenindex PI_mess mit den entsprechenden nächstfolgenden Kalibrations-Phasenindices PI_cal der zuletzt reduzierten Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT verglichen. Die Kalibrations-Phasen-Tupel PIT_cal und ihre jeweiligen Richtungsgrößen RG, bei denen der Kalibrations-Phasenindex PI_cal dem aktuell zu vergleichenden Mess-Phasenindex Pl_mess entspricht, werden einer weiter reduzierten Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT zugeordnet. Beispielhaft sind die reduzierten Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT3, LUT4, LUT5 und LUT6 für die weiteren Durchgänge dem Schritt 36 in den 18 bis 21 gezeigt, wobei jeweils die mit dem jeweiligen Mess-Phasenindex PI_mess übereinstimmenden Kalibrations-Phasenindices Pl_cal markiert sind.
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Falls in dem Schritt 38 ermittelt wird, dass im zuletzt durchgeführten Durchgang der Phase 38 der letzte Mess-Phasenindex PI_mess, nämlich PI_messs, des Mess-Phasen-Tupels PIT_mess verglichen wurde, wird das Verfahren mit einem Schritt 40 fortgesetzt.
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In dem Schritt 40 wird aus der zuletzt reduzierten Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT, beispielhaft der Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT6, welche bei dem beschriebenen Beispiel nur noch ein Kalibrations-Phasenindex-Tupel PIT_cal, beispielhaft PIT_cal4, umfasst, die entsprechende Richtungsgröße RG, beispielhaft RG4, entnommen. Die Richtungsgröße RG charakterisiert die Richtung des erfassten Objekts 18 relativ zu den Bezugsbereichen des Fahrzeugs 10. Die ermittelte Richtungsgröße RG, beispielhaft RG4, wird in einem Speicher 42 zur Weiterverarbeitung abgelegt.
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Ferner wird der Kalibrations-Phasenindex-Tupel PIT_cal der zuletzt reduzierten Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT einer Detailüberprüfung unterzogen. Dabei wird eine mathematische Korrelation zwischen den Phasendifferenzen P1 bis P6 und den standardisierten Phasendifferenzen PS1 bis PS6 aus der zuletzt reduzierten Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT realisiert. Falls die zuletzt reduzierte Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT mehrere Kalibrations-Phasenindex-Tupel PIT_cal enthält, kann so aus den verbleibenden Kalibrations-Phasenindex-Tupel PIT_cal dasjenige ermittelt werden, welches am besten passt. So kann die Genauigkeit der ermittelten Richtungsgrößen RG verbessert werden.
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In einem Schritt 44 kann eine optionale Rauschkompensation durchgeführt werden. Anschließend kann das Verfahren beginnend mit dem Schritt 30 für die nächste Betriebsmessung wiederholt werden.
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Bei der Rauschkompensation in dem Schritt 44 wird das Verfahren beginnend mit der Phase 36 für Nachbar-Phasenindex-Tupel PIT_nachb wiederholt, welche zu dem ursprünglichen Mess-Phasenindex-Tupel PIT_mess benachbart sind. Bei den Nachbar-Phasenindex-Tupeln PIT_nachb ist wenigstens einer der Nachbar-Phasenindices PI_nachb gegenüber dem Mess-Phasenindex PI_mess an der gleichen Stelle um den Wert 1 erhöht oder um den Wert 1 verringert.
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Beispielsweise ist bei einem der Nachbar-Phasenindex-Tupel PIT_nachb der erste Nachbar-Phasenindex PI_nachb1 gegenüber dem ersten Mess-Phasenindex PI-mess1 = 3 um 1 verringert, also 2. Der Nachbar-Phasenindex-Tupel PIT_nachb ist demnach [1 | 2 | 1 |3 | 3].
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Bei der Rauschkompensation in dem Schritt 44 werden Nachbar-Phasenindex-Tupel PIT_nachb analog zu dem Mess-Phasenindex-Tupel PIT_mess in den Phasen 36 bis 40 mit Kalibrations-Lookup-Tabelle LUT verglichen und jeweils eine Nachbar-Richtungsgröße RG_nachb ermittelt. Die so ermittelten Nachbar-Richtungsgrößen RG_nachb und die aus der ursprünglichen Betriebsmessung ermittelte Richtungsgröße RG können gemittelt werden. Auf diese Weise kann ein Rauschen kompensiert werden.
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Zur Rauschkompensation können alle möglichen zu dem Mess-Phasenindex-Tupel PIT_mess benachbarten Nachbar-Phasenindex-Tupel PIT_nachb oder nur ein Teil davon verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2017/0117946 A1 [0004]