DE102021003673A1 - Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Umgebungsobjekts - Google Patents

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Julius Tilly
Ole Schumann
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Umgebungsobjekts (O) mittels genau eines Digital-Beamforming-Radars (1). Erfindungsgemäß wird mittels Abtasten eines Reflexionsmusters (M) des Umgebungsobjekts (O) und mittels einer räumlich-zeitlichen Analyse eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente (vt) eines realen Geschwindigkeitsvektors des Umgebungsobjekts (O) bestimmt und Bewegungen minimaler und/oder maximaler Reflexionsintensitäten werden in einem zeitlichen Verlauf über Positionen (POS) von Empfänger-Antennenelementen (1.2 bis 1.n) des Digital-Beamforming-Radars (1) ausgewertet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Umgebungsobjekts mittels genau eines Digital-Beamforming-Radars.
  • Aus der DE 10 2018 202 293 A1 ist ein Verfahren zum Schätzen einer Geschwindigkeit eines Radarziels mit einem Radarsensor für Kraftfahrzeuge bekannt. Dabei werden anhand von Signalen, die in jeweiligen Auswertungskanälen, die unterschiedlichen mittleren Antennenpositionen betreffender sendender und empfangender Antennen in einer Richtung entsprechen, erhalten. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
    • - Bestimmen, für die unterschiedlichen Auswertungskanäle, einer dem jeweiligen Auswertungskanal zugeordneten, jeweiligen individuellen Radialgeschwindigkeit des Radarziels und
    • - Schätzen einer Geschwindigkeit des Radarziels, basierend auf den bestimmten individuellen Radialgeschwindigkeiten des Radarziels, wobei die Geschwindigkeit Information über eine Tangentialgeschwindigkeit umfasst.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Umgebungsobjekts mittels genau eines Digital-Beamforming-Radars.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • In dem Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Umgebungsobjekts mittels genau eines Digital-Beamforming-Radars wird mittels Abtasten eines Reflexionsmusters des Umgebungsobjekts und mittels einer räumlich-zeitlichen Analyse, beispielsweise einer so genannten spatio-temporalen Analyse, eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente eines realen Geschwindigkeitsvektors des Umgebungsobjekts bestimmt. Weiterhin werden Bewegungen minimaler und/oder maximaler Reflexionsintensitäten in einem zeitlichen Verlauf über Positionen von Empfänger-Antennenelementen des Digital-Beamforming-Radars ausgewertet.
  • Das Verfahren ermöglicht die Ermittlung eines vollständigen Bewegungsvektors für ein Umgebungsobjekt, was insbesondere aus einem stark betrachtungswinkelabhängigen Reflexionsverhalten, wie beispielsweise bei großen Flächen resultiert. Gegenüber einem üblichen Radar, bei welchem in den reflektierten Radarstrahlen nur eine radiale Geschwindigkeitskomponente messbar ist, wodurch in einem Fahrzeug eingesetzte Trackingalgorithmen erst über einen längeren Zeitraum in der Lage dazu sind, einen tatsächlichen Bewegungsvektor zu schätzen, kann mittels des vorliegenden Verfahrens ein vollständiger zweidimensionaler Bewegungsvektor mit radialer und tangentialer Geschwindigkeitskomponente sehr kurzfristig bestimmt werden. Somit kann ein Tracking von Objekten in der Fahrzeugumgebung verbessert und beschleunigt werden und beispielsweise ein Betrieb von Fahrerassistenzsystemen, welche diese Trackingdaten nutzen, verbessert werden.
  • Weiterhin ergeben sich gegenüber dem Stand der Technik die Vorteile, dass lediglich ein quasi-monostatisches System zur Ausführung des Verfahrens erforderlich ist. Eine komplizierte und kostenintensive Ausbildung als so genanntes Synthetic Aperture Radar oder verteiltes multistatisches System ist nicht erforderlich. Auch sind bei Verwendung des Verfahrens insbesondere gegenüber so genannten Off-the-Shelf-Sensoren Anforderungen an eine Doppler-Genauigkeit reduziert.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • 1 schematisch ein Digital-Beamforming-Radar, ein mittels desselben empfangenes Reflexionsmuster und ein sich bewegendes Umgebungsobjekt zu unterschiedlichen Zeitpunkten,
    • 2 schematisch Amplituden des mittels unterschiedlicher Empfänger-Antennenelemente des Digital-Beamforming-Radars gemäß 1 empfangenen Reflexionsmusters zu unterschiedlichen Zeitpunkten,
    • 3 schematisch Amplituden mittels unterschiedlicher Empfänger-Antennenelemente des Digital-Beamforming-Radars empfangener Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten in Abhängigkeit von Positionen der Empfänger-Antennenelemente und
    • 4 schematisch eine Verkehrsszene mit einem sich bewegenden, als Fahrzeug ausgebildeten Umgebungsobjekt.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist ein Digital-Beamforming-Radar 1, ein mittels desselben empfangenes Reflexionsmuster M und ein sich bewegendes Umgebungsobjekt O zu unterschiedlichen Zeitpunkten t1 bis t3 dargestellt. 2 zeigt Amplituden A des mittels unterschiedlicher Empfänger-Antennenelemente 1.2 bis 1.n des Digital-Beamforming-Radars 1 gemäß 1 empfangenen Reflexionsmusters M zu den unterschiedlichen Zeitpunkten t1 bis t3.
  • Die Empfänger-Antennenelemente 1.2 bis 1.n des Digital-Beamforming-Radars 1 sind dabei insbesondere in einem so genannten Array angeordnet und empfangen mittels eines Transmitters 1.1 des Digital-Beamforming-Radars 1 ausgesendete und von dem Umgebungsobjekt O reflektierte Radarstrahlung. Aus den empfangenen Radarsignalen wird das Reflexionsmuster M erzeugt.
  • Insbesondere größere Flächen weisen eine starke Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel des Digital-Beamforming-Radars 1 bezüglich einer Reflexionsintensität auf. Solche Flächen sind beispielsweise bei dem als Fahrzeug, insbesondere Transporter oder Lastkraftwagen, ausgebildeten Objekt O vorhanden.
  • Bei einer Querbewegung des Objekts O relativ zum Digital-Beamforming-Radar 1 bewegen sich minimale und maximale Reflexionsintensitäten im zeitlichen Verlauf über in 3 näher dargestellten Positionen POS der Empfänger-Antennenelemente 1.2 bis 1.n, wie dies durch das Reflexionsmuster M verdeutlicht ist.
  • In 3 sind Amplituden A mittels unterschiedlicher Empfänger-Antennenelemente 1.2 bis 1.n des Digital-Beamforming-Radars 1 empfangener Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten t1 bis tm in Abhängigkeit von Positionen der Empfänger-Antennenelemente 1.2 bis 1.n dargestellt. Dabei sind die Amplituden A in einem Bereich B1 am höchsten und in einem Bereich B3 am geringsten ausgebildet. In einem Bereich B2 befinden sich Werte der Amplituden A zwischen Werten der in den Bereichen B1, B3 befindlichen Amplituden A. 4 zeigt eine Verkehrsszene mit einem sich bewegenden, als Fahrzeug ausgebildeten Umgebungsobjekt O, aus dessen Erfassung mit Digital-Beamforming-Radar 1 die in 3 dargestellten Ergebnisse resultieren.
  • Eine Ermittlung einer tangentialen Geschwindigkeitskomponente vt eines realen Geschwindigkeitsvektors des Umgebungsobjekts O erfolgt über eine Nachverfolgung der minimalen und/oder maximalen Reflexionsintensitäten über die Zeit, vorliegend der maximalen Amplituden A im Bereich B1. Eine Ermittlung einer nicht näher dargestellten radialen Geschwindigkeitskomponente erfolgt insbesondere über eine Auswertung des Doppler-Effekts. Somit kann ein vollständiger zweidimensionaler Bewegungsvektor mit radialer Geschwindigkeitskomponente und tangentialer Geschwindigkeitskomponente vt bestimmt werden.
  • Für Fälle, in welchen abweichend von der Darstellung keine orthogonale Kreuzung und/oder eine schräge Bewegung des Objekts O vorliegen/vorliegt, enthält die Geschwindigkeit des Objekts O auch radiale Komponenten, so dass über den DopplerEffekt erst eine Kompensation auf eine rein tangentiale Komponente vorgenommen werden muss oder beides gleich zu einer Vektorinformation verrechnet wird. Das heißt, über die Nachverfolgung der minimalen und/oder maximalen Reflexionsintensitäten über die Zeit wird in Verbindung mit einer in ihrer Ermittlung nicht näher dargestellten radialen Komponente der vollständige zweidimensionale Bewegungsvektor bestimmt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018202293 A1 [0002]

Claims (1)

  1. Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Umgebungsobjekts (O) mittels genau eines Digital-Beamforming-Radars (1), dadurch gekennzeichnet, dass - mittels Abtasten eines Reflexionsmusters (M) des Umgebungsobjekts (O) und mittels einer räumlich-zeitlichen Analyse eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente (vt) eines realen Geschwindigkeitsvektors des Umgebungsobjekts (O) bestimmt wird und - Bewegungen minimaler und/oder maximaler Reflexionsintensitäten in einem zeitlichen Verlauf über Positionen (POS) von Empfänger-Antennenelementen (1.2 bis 1.n) des Digital-Beamforming-Radars (1) ausgewertet werden.
DE102021003673.5A 2021-07-16 2021-07-16 Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Umgebungsobjekts Withdrawn DE102021003673A1 (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018202293A1 (de) 2018-02-15 2019-08-22 Robert Bosch Gmbh Schätzung von Quergeschwindigkeiten oder kartesischen Geschwindigkeiten von Punktzielen mit einem Radarsensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018202293A1 (de) 2018-02-15 2019-08-22 Robert Bosch Gmbh Schätzung von Quergeschwindigkeiten oder kartesischen Geschwindigkeiten von Punktzielen mit einem Radarsensor

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