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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen und Klassifizieren von mittels Radarstrahlen erfassten Objekten in der Nähe einer Tür oder Klappe eines Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug-Türsystem.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Moderne Kraftfahrzeuge verfügen über diverse Sensoren, die einen automatisierten Verstellvorgang von Fahrzeugteilen, wie etwa Seitentüren, Kofferraumdeckel, Heckklappen und dergleichen, überwachen. Derartige Sensoren werden zum Beispiel bei der Überwachung des Öffnungsvorgangs motorisch bewegter Klappen oder Türen eingesetzt, wie etwa der Heckklappe eines Kombifahrzeugs (engl.: station wagon), bei der der Öffnungsvorgang manuell durch eine Fernbedienung oder etwa nur eine Fußbewegung (so genannter „hands-free access“) eingeleitet wird. Ein solcher berührungsloser Heckklappenschalter ist beispielsweise in der
DE 10 2010 049 400 A1 beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die Kollisionsvermeidung beim automatisierten Öffnen von Fahrzeugseitentüren erläutert, ohne die Erfindung jedoch auf diese Anwendung zu beschränken.
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Für die Kollisionsvermeidung beim automatisierten Öffnen von z.B. Fahrzeugtüren werden spezielle Sensoren eingesetzt. Diese Sensoren scannen die Umgebung der sich öffnenden Fahrzeugtür auf potentielle Objekte oder Hindernisse im Öffnungsbereich der Fahrzeugtür. Sofern Objekte im Öffnungsbereich erfasst werden, wird deren genaue Position an ein Steuergerät weitergegeben. Das Steuergerät kann dann den Antrieb des automatischen Türöffnungsmechanismus entsprechend so ansteuern, dass eine Kollision der automatisch sich öffnenden Fahrzeugtür mit dem erfassten Objekt vermieden wird.
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Wesentlich für die Erkennung der Objekte bzw. Hindernisse ist jedoch, dass die genaue Position des Objektes erfassbar ist. Diese Erfassung gestaltet sich bisweilen schwierig, sodass die Objekterkennung bisweilen nicht oder zumindest nicht eindeutig möglich ist. Dies liegt im Wesentlichen an der Art, Form und Beschaffenheit der zu erfassenden Objekte. Insbesondere bei inhomogen Zielen, wie etwa einer Hecke, Sträucher oder allgemein sich bewegenden Teilen und/oder bei hervorstehenden Teilen, wie etwa ein Fahrradlenker, aus einer Wand herausstehende Teile, etc., ist eine eindeutige Objekterfassung bisweilen nicht möglich oder zumindest mit großem Fehler behaftet. Dadurch bedingt kann es beim automatisierten Öffnen der Seitentür zu einer Kollision der Seitentür mit Teilen des zu erfassenden Objektes kommen.
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Dies ist ein Zustand, den es zu verbessern gilt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte sensorgesteuerte Überwachung eines automatisierten Öffnungsvorgangs eine beweglichen Fahrzeugteils zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Fahrzeug-Türsystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 12.
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Demgemäß ist vorgesehen:
- - Ein Verfahren zum Erkennen und Klassifizieren von mittels Radarstrahlen erfassten Objekten in der Nähe einer Tür oder Klappe eines Fahrzeugs, mit den Schritten: Aussenden von Radarsignalen in Richtung eines Objektes unter Verwendung eines Radarsensors; Aufnehmen eines Echosignals, welche durch Reflexion des Radarsignals an dem Objekt erzeugt werden, durch den Radarsensor; Erstellen einer Zielliste auf der Basis der aufgenommenen Echosignale; Auswertung der Zielliste, indem die jeweiligen Positionen der verschiedenen Ziellistenpunkt innerhalb der Zielliste ermittelt werden und daraus eine Streuung der Ziellistenpunkte innerhalb der Zielliste errechnet wird; und Klassifizieren des Objektes abhängig von der errechneten Streuung.
- - Ein Fahrzeug-Türsystem, mit einer Tür oder Klappe, die insbesondere automatisiert öffnenbar oder schließbar ist, mit einem Radarsensor, der eine Sendeeinrichtung und eine Empfangseinrichtung aufweist, sowie einer Auswerteeinrichtung, welche dazu ausgebildet sind, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht in der Klassifikation von Hindernissen oder Objekten im Umfeld eines sich zum Beispiel automatisch öffnenden Teils eines Kraftfahrzeugs, wie etwa einer Heckklappe oder einer Fahrzeugtüre. Im allgemeinsten Fall sollen die Hindernisse bzw. Objekte zumindest in zwei Kategorien eingeteilt werden, zum Beispiel in ein vergleichsweise homogenes (oder unkritisches) Ziel und in ein vergleichsweise inhomogenes (oder kritisches) Ziel.
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Bei einem homogenen Hindernis handelt es sich um ein vergleichsweise „einfaches“ Hindernis mit im Wesentlichen regelmäßiger, ebener oder flacher Oberfläche, bei dem zum Beispiel keine großen, langen oder schwierig zu detektierenden Teile herausstehen, wie etwa im Falle einer glatten Wand oder einer Seitenfläche eines anderen Fahrzeugs. Im Fall eines homogenen Hindernisses kann das automatisch bewegte Teil, wenn das Hindernis im kritischen Bereich detektiert wurde, bis kurz vor diesem Hindernis automatisiert geöffnet werden. Homogene Ziele sind daher im Hinblick auf den automatisierten Öffnungsvorgang eher unkritisch zu behandeln, da keine unbeabsichtigte Kollision zu befürchten ist.
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Bei einem inhomogenen Hindernis handelt es sich um ein vergleichsweise „schwierigeres“ Hindernis mit im Wesentlichen unregelmäßiger, unebener Oberfläche, bei dem z.B. herausstehende Teile vorhanden sind, wie etwa im Falle einer Hecke, eines Fahrradlenkers, etc. Diese inhomogenen Hindernisse können nicht oder nicht mit ausreichender Sicherheit detektiert werden, vor allem wenn sie noch dazu beweglich, also nicht ortsfest sind. Inhomogene Ziele sind daher im Hinblick auf den automatisierten Öffnungsvorgang eher kritisch zu behandeln. Aufgrund der Unschärfe der sich aus der Messung ergebenden Zielpunkte kann diese nicht für einen automatisierten Öffnungsvorgang verwendet werden, ohne eine unbewusste Kollision befürchten zu müssen. Im Fall eines solchen inhomogenen Hindernisses müsste zumindest ein Sicherheitsabstand vorgehalten werden oder der automatisierte Öffnungsvorgang muss sogar ganz unterbleiben. Zusätzlich kann dem Nutzer ein entsprechendes Warn- oder Statussignal, akustisch und/oder optisch und/oder haptisch, etc., übermittelt werden.
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Allein schon durch die Unterscheidung von zumindest zweier strukturell unterschiedlichen Hindernissen können unnötige und für den Benutzer unangenehme Kollisionen mit schwer detektierbaren Hindernissen vermieden werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein erfasstes Objekt als unkritisch (oder auch schwierig, problematisch, eben) klassifiziert, sofern die errechnete Streuung unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt. Zusätzlich oder alternativ kann das erfasste Objekt auch als kritisch klassifiziert werden, sofern die errechnete Streuung oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt. Unter Verwendung dieser Art der Klassifizierung der Objekte kann zumindest eine Unterscheidung in die Kategorien „Objekt mit regelmäßiger Oberfläche“ und „Objekt mit unregelmäßiger Oberfläche“ vorgenommen werden. Die Klassifizierung der zumindest zwei Fälle kann zum Beispiel durch die Signalverläufe der einzelnen Objekte oder Hindernisse und entsprechender Algorithmen realisiert werden.
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Bevorzugterweise kann im Falle eines als kritisch klassifizierten Objekts eine zusätzliche Verifikation des Objektes vorgenommen werden. Beispielsweise kann unter Verwendung einer anderen, also nicht-radarbasierten Sensortechnologie ebenfalls noch eine Klassifizierung vorgenommen werden. Die andere Sensortechnologie basiert zum Beispiel auf Ultraschall, reflektiertem Licht oder verwendet eine Kamera, beispielsweise in einem Seitenspiegel oder der Rückfahrkamera, zur Aufnahme von Bildern oder Videosequenzen von dem zu erfassenden Hindernis bzw. Objekt. Im Falle der Kamera werden die aufgenommenen Bilder und Videosequenzen ausgewertet, um zusätzlich auch für die Klassifizierung herangezogen zu werden. Damit lässt sich gewissermaßen eine Redundanz für die Klassifikation bereitstellen, sodass die Klassifizierung noch verlässlicher ist.
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Typischerweise wird im Falle eines als kritisch klassifizierten Objekts ein Warnsignal ausgegeben. Das Warnsignal kann beispielsweise akustisch, zum Beispiel als Warnton oder als Textansage, oder optisch, zum Beispiel durch ein Blinklicht, ausgegeben sein. Sollte der Nutzer trotz Warnung den Öffnungsvorgang z.B. durch Betätigen einer Taste auf der Fernbedingung oder durch Bestätigung auf einer Eingabeschnittstelle (zum Beispiel einer HMI = Human-Machine-Interface) fortsetzen, kann sich die Tür weiterhin öffnen. Die Verantwortung würde in diesem Fall jedoch auf den Nutzer übergehen. Dadurch kann auch die Akzeptanz eines solchen Systems sowohl beim Hersteller als auch beim Nutzer erhöht werden.
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Bevorzugt wird eine Vielzahl von Ziellisten zum Beispiel unter Verwendung von aufeinanderfolgenden Messzyklen (Frames des reflektierten Echosignals) erstellt. Eine Zielliste stellt die Zusammenstellung aller im Sichtbereich vorhandenen Objekte dar. Bei einer FM-CW Radartechnologie wird die Zielliste dabei aus einer Range-Doppler-Matrix bestimmt. Dabei werden die einzelnen Amplituden mit einem Schwellwert verglichen, wobei der Schwellwert nach verschiedenen Verfahren bestimmt werden kann. Zielliste beinhalten meistens folgende Parameter: radialer Abstand zum Ziel, Azimut-Winkel zum Ziel, Elevationswinkel zum Ziel, Signalstärke des einzelnen gemessenen Ziels. Die Angabe der Ziele kann variieren, ja nach dem in welchem Koordinatensystem die Angabe ist z.B.: kartesische- oder Kugelkoordinaten. Darüber hinaus kann eine Zielliste auch weitere und/oder andere Parameter beinhalten. Für die Berechnung der Streuung der Ziellistenpunkte wird dann eine Auswertung der Vielzahl von Ziellisten vorgenommen. Durch Sammeln der Informationen aus dem zu erfassenden Hindernis über die Zeit, d.h. unter Verwendung mehrerer Messzyklen nacheinander, und durch Ermittlung und Auswertung deren Streuung im Raum kann auf diese Weise noch besser auf die Eigenschaften und damit die Charakteristik des Hindernisses geschlossen werden.
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In einer Ausgestaltung wird eine statische Auswertung der Objekte oder Hindernisse vorgenommen wird. Das bedeutet, dass die Ziellisten jeweils im Stand eines Fahrzeugs und zudem ohne Bewegung des Radarsensors, also statisch, aufgenommen worden sind.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine 3-dimensionale Zielliste erstellt. Bei der 3-dimensionalen Zielliste werden jedem Ziellistenpunkt drei Koordinaten (X, Y, Z) zugewiesen. Die Gesamtheit der Ziellistenpunkte der Zielliste bildet dann gewissermaßen eine Ziellistenwolke, welche das zu detektierende Objekt charakterisiert. Aus der 3-dimensionalen Zielliste kann dann automatisiert ein definierter Raumbereich, vorzugsweise ein projizierter Objektwürfel, erstellt oder gebildet werden. Für die automatisierte Erstellung des Raumbereichs bzw. Objektwürfels werden für jede Koordinate, also jeweils für die X-, Y- und Z-Koordinate, die beiden Ziellistenpunkte mit dem bezogen auf die jeweilige Koordinate maximalen und minimalen Koordinatenwert herangezogen. Für die beiden so ermittelten Ziellistenpunkte einer jeweiligen Koordinate werden anschließend jeweils eine erste Ebene mit dem minimalen Koordinatenwert und eine zweite Ebene mit dem maximalen Koordinatenwert aufgespannt. Der Raumbereich bzw. Objektwürfel ergibt sich dabei aus dem von den insgesamt sechs Ebenen (jeweils zwei pro Koordinate des Koordinatensystems) eingeschlossenen Raum.
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In einer weiterhin besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die Größe des Raumbereichs bzw. die Würfelgröße für das Klassifizieren des Objektes herangezogen. Nachdem die Größe des Raumbereichs bzw. die Würfelgröße ein Maß für die Streuung der Ziellistenpunkte ist, können die rechnerisch aus dem Objektwürfel ermittelten Parameter, wie etwa Würfelvolumen, Umfangsfläche, etc., für die Klassifizieren des Objektes herangezogen werden. Beispielsweise erzeugt ein vergleichsweise inhomogenes Ziel, wie etwa eine Hecke, eine sehr breit verteilte Zielwolke in der Zielliste. Eine vergleichsweise homogene Wand hingegen erzeugt nur sehr wenige Zielpunkte in der Zielliste, welche auch wenig in ihrer Position streuen.
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Für die Erstellung der Zielliste und damit der Positionen der jeweiligen Ziellistenpunkte werden anhand der Abstände ermittelt. Ein Abstand eines die Radarstrahlung aussendenden Radarsensors zu dem zu detektierenden Objekt wird dabei typischerweise durch die Berechnung des euklidischen Abstandes bestimmt, insbesondere eines gewichteten euklidischen Abstandes.
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Bei der Tür oder Klappe handelt es sich um eine automatisch zu öffnende Tür bzw. Klappe. In einer bevorzugten Weiterbildung wird in diesem Fall das erfindungsgemäße Verfahren jedes Mal neu gestartet und vollständig durchlaufen, bevor eine Öffnungsanfrage zum automatisierten Öffnen der Tür bzw. der Klappe ausgeführt wird. Damit wird die automatisch sich öffnende Tür bzw. Klappe noch effizienter geschützt.
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Im Falle eines als kritisch klassifizierten Objekts können Schutzmaßnehmen eingeleitet werden. Als Schutzmaßnahmen kommen beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen in Betracht: ein automatisiertes Öffnen der Tür (22) bzw. der Klappe (28) unterbleibt;
- - ein bereits eingeleiteter Öffnungsvorgang wird verlangsamt oder sogar ganz gestoppt;
- - ein Sicherheitsabstand zu dem zu erfassenden Objekt oder Hindernis wird vergrößert;
- - dem Öffnungsvorgang zugrunde liegende Parametern werden geändert;
- - ein Warnsignal, zum Beispiel optisch, akustisch, haptisch oder dergleichen, wird ausgegeben.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeug-Türsystems ist der Radarsensor als MIMO-Radarsensor (MIMO = Multiple-Input Multiple-Output) ausgebildet. Der verwendete MI-MO-Radarsensor kann Ziele in Azimut und Elevation mit jeweiliger Winkelangabe messen. Bei diesem MIMO-Radarsensor handelt es sich um einen auf Radar basierten Nahbereichssensor, der für diese Zwecke sowohl eine Sendeantenne zur Aussendung von vorzugsweise frequenzmodulierter oder gepulster Radarstrahlung und mehrere Empfangsantennen aufweist, welche die von einem im näheren Umfeld befindlichen Objekt reflektierte Echostrahlung aufnimmt. Sende- und Empfangsantennen können auch im selben Bauteil integriert sein. Dabei ist der MIMO-Radarsensor insbesondere in einer Betätigungseinrichtung für eine schlüssellose Zugangsberechtigung (keyless entry) integriert. Dies ist insbesondere aus Synergiegründen bevorzugt, da ein und derselbe Radarsensor dann sowohl für den schlüssellosen Zugang als auch für die Detektion von Hindernissen verwendet werden kann. Wesentlich für die Funktion des Radarsensors ist jedoch, dass der Radarsensor nicht hinter einem metallischen Bauteil angeordnet ist.
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Die Tür des Türsystems des Fahrzeugs kann als Seitentür und/oder die Klappe kann als Heckklappe oder Kofferraumdeckel ausgebildet sein. Denkbar wäre natürlich auch die Anwendung bei anderen klappenartig oder schiebetürartig sich öffnenden und schließenden Fahrzeugkomponenten.
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Bevorzugterweise ist ferner eine Kamera vorgesehen. Diese Kamera kann dabei aus Synergiegründen eine in einem Seitenspiegel einer fahrerseitigen oder beifahrerseitigen Seitentür integrierte Rückkamera oder eine im Kofferraumdeckel oder in der Heckklappe integrierte Rückfahrkamera sein. Diese Kamera ist dazu ausgebildet, Bilddaten oder Videosequenzen aufzunehmen, welche von der Auswerteeinrichtung dann zusätzlich zur Klassifikation des Objektes herangezogen werden kann.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- 1 anhand einer Draufsicht, einer frontalen Draufsicht und einer seitliche Ansicht einer 3D-Darstellung einer Zielliste für eine Hecke;
- 1A ein Objektwürfel, der sich aus der Zielliste aus 1 ergibt;
- 2 anhand einer Draufsicht, einer frontalen Draufsicht und einer seitliche Ansicht einer 3D-Darstellung einer Zielliste für eine Wand;
- 2A ein Objektwürfel, der sich aus der Zielliste aus 2 ergibt;
- 3 anhand eines Ablaufdiagramms ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erkennen und Klassifizieren von Objekten;
- 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Fahrzeugs, welches mit einem Fahrzeug-Türsystem ausgestattet ist;
- 5A eine Abstands-Geschwindigkeits-Matrix und eine Abstands-Signalstärke-Diagramm im Falle einer Wand;
- 5B eine Abstands-Geschwindigkeits-Matrix und eine Abstands-Signalstärke-Diagramm im Falle einer Hecke.
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts Anderes ausführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Draufsicht (Top View; oben links), eine frontale Draufsicht (Front View; unten links) und eine seitliche Ansicht (Side View; unten rechts). Diese drei Ansichten repräsentieren und visualisieren dabei jeweils eine 3-dimensionale Zielliste 10 für ein Hindernis, welches durch Ausstrahlung von Radarstrahlung und Reflexion an einem Hindernis detektiert wurde. Die Radarstrahlung wurde dabei von einem geeigneten Radarsensor eines Kraftfahrzeugs ausgesendet und es wurde ferner die durch Reflexion dieser Strahlung an einem in näherer Umgebung stehenden Hindernis erzeugten Echostrahlen aufgenommen. Daraus wurde die Zielliste generiert. Dies erfolgt im Stand des Fahrzeugs, also statisch.
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Die während jeweils eines Messzyklus empfangenen Messdaten aus den Echosignalen bilden eine 3-dimensionale Momentaufnahme, die so genannte Zielliste. Als Ziele werden dabei detektierte Objekte bezeichnet. Eine Zielliste 10 umfasst dabei eine Vielzahl von Ziellistenpunkte 11, die je nach Art des Hindernisses bzw. des Objektes unterschiedlich in der Zielliste 10 verteilt sind. Je nach Art des Hindernisses bzw. des Objektes ergibt sich damit eine mehr oder weniger verteilte bzw. gestreute Ziellistenwolke 12.
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Im gezeigten Beispiel der 1 ist eine Zielliste 10 für ein in 40 cm Entfernung vom Radarsensor vorhandene Hecke dargestellt.
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Im gezeigten Beispiel der 2 ist eine Zielliste 10 für ein in 40 cm Entfernung vom Radarsensor gelegene Wand dargestellt.
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Es zeigt sich hier sehr deutlich, dass die Zielliste 10 bei einem eher „schwierigen“, unebenen Hindernis eine deutlich größere Streuung der einzelnen Ziellistenpunkte 11 aufweist als bei einem vergleichsweise „einfachen“ Hindernis mit ebener, flacher Oberfläche.
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Um derartige Hindernisse automatisiert aus der Zielliste 10 bewerten zu können und damit eine Klassifizierung vornehmen zu können, wird aus jeder Zielliste 10 ein Objektwürfel 13 erstellt. Bei diesem Objektwürfel 13 handelt es sich gewissermaßen um einen Quader, der gerade so groß gewählt wird, dass alle Ziellistenpunkt in seinem Inneren eingeschlossen sind. Dabei sind die seitlichen Würfelebenen jeweils parallel zu einer der drei Ebenen, welche von jeweils zwei Koordinaten X, Y, Z aufgespannt wird.
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Die 1A und 2A zeigen jeweilige, aus den Ziellisten der 1 bzw. 2 abgeleitete Objektwürfel 13. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass diese beiden Objektwürfel 13 jeweils sehr unterschiedlich zueinander ausgebildet sind, obgleich sie beide in derselben Entfernung zum Hindernis stehen. Die Form und Größe dieser Objektwürfel 13 ist somit ein Maß für das jeweilige Hindernis.
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Für eine Klassifikation eines Hindernisses müssen nun die jeweiligen Objektwürfel 13 entsprechend analysiert werden. Dies kann im einfachsten Fall dadurch geschehen, dass die Größe eines Objektwürfels 13 ermittelt wird. Die Größe kann beispielsweise anhand der Umfangsfläche oder anhand des Volumens des Objektwürfels 13 errechnet werden.
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Schließlich wird die ermittelte Größe, also die errechnete Umfangsfläche oder das errechnete Volumen, mit einer Referenzgröße, die einen Grenzwert definiert, verglichen. Beispielweise wird im Falle eines vergleichsweise kleinen Objektwürfels 13, dessen Größe unterhalb des Grenzwerts liegt, das Hindernis als „einfaches“, unproblematisches Hindernis mit ebener Oberfläche klassifiziert. Im Falle eines vergleichsweise großen Objektwürfels 13, dessen Größe oberhalb des Grenzwerts liegt, wird hingegen das Hindernis als „schwieriges“, eher problematisches Hindernis mit nicht klarer oder unebener Oberfläche klassifiziert.
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Wie mit diesen Informationen umgegangen wird, hängt vom jeweiligen Anwendungsfall und/oder dem jeweiligen Kollisionsvermeidungssystem ab. Im einfachsten Fall könnte dieses System quasi als Redundanz für ein ohnehin bereits vorhandenes Mittel zur Kollisionsvermeidung fungieren, welche z.B. optisch oder durch Ultraschall arbeitet. Auch der umgekehrte Fall wäre denkbar.
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Im Falle eines als kritisch klassifizierten Hindernisses kann das Kollisionsvermeidungssystems entsprechende Maßnahmen einleiten, beispielsweise durch Aussenden eines Warnsignals (optisch und/oder akustisch), durch Stoppen oder Blockieren eines bereits begonnenen bzw. eingeleiteten Öffnungsvorgangs einer Fahrzeugtür oder einer entsprechenden Klappe.
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3 zeigt anhand eines Ablaufdiagramms ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erkennen und Klassifizieren von mittels Radarstrahlen erfassten Objekten in der Nähe einer Tür oder Klappe eines Fahrzeugs. Für diese Zwecke sind ein Radarsensor und eine Auswerteeinrichtung vorgesehen.
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In einem ersten Schritt S1 wird mittels eines Radarsensors eine Radarstrahlung, beispielsweise ein gepulstes HF-Signal, in Richtung eines Objektes ausgestrahlt.
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In einem nachfolgenden Schritt S2 werden von dem Radarsensor Echosignale aufgenommen. Die Echosignale entstehen durch Reflexion des Radarsignals an einer Oberfläche des Objekts.
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Mittels einer Auswerteeinrichtung wird im Schritt S3 anhand der aufgenommenen Echosignale eine Zielliste erstellt.
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Im Schritt S4 wird die Zielliste ausgewertet. Dies erfolgt, indem die jeweiligen Positionen der verschiedenen Ziellistenpunkte innerhalb der Zielliste ermittelt werden. Aus den so gewonnenen Positionen wird eine Streuung der Ziellistenpunkte innerhalb der Zielliste errechnet wird und beispielsweise mittels einer entsprechenden Ziellistenwolke oder einem Objektwürfel visualisiert.
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Schließlich kann im abschließenden Schritt S5 dann eine Klassifizierung des Objektes anhand dieser Informationen, insbesondere abhängig von der errechneten Streuung, vorgenommen werden.
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Dieses Verfahren kann jedes Mal neu durchlaufen werden, wenn eine Öffnungsanfrage zum automatisierten Öffnen der Tür bzw. der Klappe vorliegt.
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4 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Fahrzeugs 20, welches mit einem oder mehreren Fahrzeug-Türsystemen ausgestattet ist. Das mit Bezugszeichen 21 bezeichnete Fahrzeug-Türsystem umfasst eine Tür 22 und/oder eine Klappe 28, einen Radarsensor 23 sowie eine Auswerteeinrichtung 24.
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Bei der Tür 22 kann es sich um eine Seitentür 22 (z.B. mit Rücksichtkamera) oder eine Hecktür handeln. Bei der Klappe 28 kann es sich um einen Kofferraumdeckel, einer Heckklappe 28, einem Heckklappenfenster oder dergleichen handeln.
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Der Radarsensor 23, der zum Beispiel ein MIMO-Radarsensor ist, umfasst eine Sendeeinrichtung 25 und eine Empfangseinrichtung 26. Der Radarsensor 23 ist im gezeigten Beispiel in einem Türgriff 27, einer Türklinke oder dergleichen integriert und wird vorzugsweise auch als Näherungssensor für den berührungslosen Fahrzeugzugang verwendet. Die Sendeeinrichtung 25 des Radarsensors 23 ist dazu ausgelegt, Radarstrahlung, beispielsweise ein gepulstes HF-Signal, auszusenden und die die Empfangseinrichtung 25 des Radarsensors 23 ist dazu ausgelegt, von dem zu detektierenden Hindernis reflektierte Echosignale aufzunehmen. Ein Radarsensor 23 kann dabei mehrere frequenz-modulierte Rampen im Bereich von 77-81GHz (FMCW-Sägezahnsignal) so genannte Chirps senden. Die Anzahl und Dauer dieser Chirps hängt von der Einsatzanwendung ab, beispielsweise von der maximalen Geschwindigkeit, der Auflösungsgeschwindigkeit, dem maximalen Abstand, dem Auflösungsabstand und dergleichen. Die Zykluszeit beträgt vorzugsweise 40msec, kann jedoch auch davon abweichen.
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Die Auswerteeinrichtung 24 kann Bestandteil eines Steuergeräts für ein Kollisionsvermeidungssystem sein. Insbesondere ist die Auswerteeinrichtung 24 z.B. in einer programmgesteuerten Einrichtung, wie etwa einem Microcomputer, Mikroprozessor, etc., vorgesehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, wie es oben unter Bezug auf die 1 bis 3 erläutert wurde, wird vornehmlich von dem Radarsensor 23 und der Auswerteeinrichtung 24 ausgeführt, wobei der Radarsensor 23 vornehmlich die Verfahrensschritte S1, S2 und die Auswerteeinrichtung 24 vornehmlich die Verfahrensschritte S3 - S5 ausführt.
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Die 5A und 5B zeigen eine Abstands-Geschwindigkeits-Matrix und eine Abstands-Signalstärke-Diagramm im Falle einer Wand bzw. einer Hecke.
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In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurde für das Verfahren zum Erkennen und Klassifizieren stets auf der Zielliste abgestellt. Geht man indes einen Schritt in der Signalverarbeitungskette zurück, ergibt sich folgende weitere Konstellation: Betrachtet man die nach der Abtastung verarbeiteten Parameter (z.B. Berechnung nach Abstand, Geschwindigkeit und Bestimmung des Azimut- und Elevationswinkels) über eine gewisse Zeit, ist erkennbar, dass die Signalstreuung in Abstand, Signalstärke und (hier nicht dargestellt) in beiden Winkelebenen beispielhaft bei einer Wand (5A) geringer ist als bei einer Hecke (5B). Die Größe der Streuung (siehe Rahmen 30, 31) wird zur Objektbestimmung herangezogen. Je größer der Rahmen ist, zum Bespiel ist der Rahmen 31 für die Hecke größer als der Rahmen 30 für die Wand, desto „schwieriger“ ist das Objekt.
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Bei einer Hecke gibt es sogar eine leichte Streuung in der Geschwindigkeitsebene. Diese ist auf leichte Bewegungen, z.B. der einzelnen Blätter und Zweige, zurückzuführen. Diese ist jedoch in der realen Umgebung nicht immer anzutreffen, kann aber als zusätzlicher Parameter in die Bestimmungslogik einbezogen werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zielliste
- 11
- Ziellistenpunkte
- 12
- Ziellistenwolke
- 13
- Objektraum, Objektwürfel
- 20
- (Kraft-)Fahrzeug
- 21
- Fahrzeug-Türsystem
- 22
- Tür
- 23
- Radarsensor, MIMO-Radarsensor
- 24
- Auswerteeinrichtung
- 25
- Sendeeinrichtung
- 26
- Empfangseinrichtung
- 27
- Türgriff
- 28
- Heckklappe
- 30
- Größe der Streuung für eine Wand
- 31
- Größe der Streuung für eine Hecke
- S1 - S5
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010049400 A1 [0002]
