DE102021134196B3

DE102021134196B3 - Verfahren zum Erfassen wenigstens eines Teilbereichs eines Umfelds eines Kraftfahrzeugs mit einer Sensoreinrichtung, Sensoreinrichtung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021134196B3
Application number: DE102021134196.5A
Authority: DE
Inventors: Esther Tesfagiorgis
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2041-12-23

Abstract

Verfahren zum Erfassen wenigstens eines Teilbereichs (6) eines Umfelds eines Kraftfahrzeugs (1) mit einer Sensoreinrichtung (2), wobei die Sensoreinrichtung (2) wenigstens einen Radarsensor (3) und wenigstens einen magnetoresistiven Sensor (4, 5) umfasst, wobei mittels des Radarsensors (3) wenigstens ein Radarsignal (8) zumindest in den Teilbereich (6) des Umfelds des Kraftfahrzeugs (1) gesendet wird, wobei wenigstens ein aus dem Teilbereich (6) an einem Objekt (10) reflektiertes Radarsignal (11) mit dem magnetoresistiven Sensor (4, 5) erfasst wird und in Abhängigkeit einer an dem magnetoresistiven Sensor (4, 5) bei Erfassen des reflektierten Radarsignals ermittelten Sensorantwort wenigstens eine den Teilbereich (6) des Umfelds des Kraftfahrzeugs (1) beschreibende Umfeldinformation ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen wenigstens eines Teilbereichs eines Umfelds eines Kraftfahrzeugs mit einer Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung wenigstens einen Radarsensor und wenigstens einen magnetoresistiven Sensor umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Sensoreinrichtung sowie ein Kraftfahrzeug.
In Kraftfahrzeugen werden unterschiedliche Sensoreinrichtungen eingesetzt, welche jeweils einen Teil des Umfelds des Kraftfahrzeugs überwachen können. Dabei können beispielsweise Radarsensoren, Lidarsensoren, Kameras oder Ultraschallsensoren eingesetzt werden. Diese Sensoren erfassen Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs und ermöglichen insbesondere, die relative Position und/oder Bewegung dieser Objekte zum Kraftfahrzeug zu bestimmen. Die durch die Sensoren ermittelten Umfeldinformationen können beispielsweise zum Betrieb von Fahrerassistenzsystemen und/oder während eines autonomen oder teilautonomen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Die unterschiedlichen Arten von Sensoren können jedoch individuelle Nachteile aufweisen. Zum Beispiel ist mittels eines Radarsensors die tangentiale Komponente eines in einem geringen Abstand vorbeifahrenden Fremdfahrzeugs nicht in allen Fällen mit einer ausreichenden Genauigkeit zu bestimmen. Außerdem können auf Laser oder Kameras basierende Systeme eine eingeschränkte Umfelderfassbarkeit bei bestimmten Wetterbedingungen, beispielsweise bei Nebel oder Regen, aufweisen.
Es ist bekannt, dass für Sensoreinrichtungen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mehrere unterschiedliche Typen von Sensoren eingesetzt werden können, um ihre unterschiedlichen Funktionalitäten zu ergänzen und/oder einen Ausgleich der individuellen Nachteile einzelner Sensoren zu ermöglichen. Dazu sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt.
In DE 102 12 483 A1 wird eine Vorrichtung zur Erfassung der Umgebung eines Kraftfahrzeugs mit einem Magnetfeldsensor beschrieben. Über diesen Sensor sowie eine zur Verarbeitung der Magnetfelder ausgebildete Signalverarbeitungseinrichtung erfolgt eine Detektion der Magnetfelder von Objekten im Umfeld des Kraftfahrzeugs. Als Magnetfeldsensor wird dabei ein Riesenmagnetowiderstands-Sensor (GMR-Sensor) verwendet, um die Magnetfelder von Gegenständen, die das Kraftfahrzeug umgeben oder sich relativ zum Kraftfahrzeug bewegen, aufzunehmen. Die in den Sensoren gemessenen Magnetfelder werden anschließend herangezogen, um korrelative Erkennungsverfahren zur Identifikation von einzelnen Fahrzeugtypen und/oder Differenzbildauswertungen über zwischengespeicherte Signale zur Detektion von Umgebungsänderungen durchzuführen.
EP 2 370 965 B1 beschreibt eine Verkehrsinformationseinheit mit einem Sensorsystem, welches mehrere Sensorknoten zum Erkennen von Fahrzeugen umfasst. Die Sensoren geben jeweils für ein einzelnes Gebiet eine die Anwesenheit eines Kraftfahrzeugs beschreibende Besetzungsinformation aus, so dass in einfacher Weise eine Kraftfahrzeugverfolgung innerhalb eines vorgegebenen Gebiets ermöglicht wird.
In DE 10 2011 080 511 A1 werden eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Plausibilisierung von Sensorsignalen beschrieben. Die Sensorsignale werden dabei von mindestens zwei separaten Sensorelementen erzeugt und mit mindestens einer Auswerte- und Steuereinheit ausgewertet. Dabei empfängt eine erste Auswerte- und Steuereinheit die Sensorsignale eines ersten Sensorelements und eine weite erste Auswerte- und Steuereinheit entsprechend die Sensorsignale eines zweiten Sensorelements, wobei die jeweils erzeugten Sensordaten miteinander verglichen und auf Plausibilität überprüft werden.
Aus DE 10 2004 035 842 A1 ist ein duales, ungleichartiges erfassendes Objektdetektions- und Zielerfassungssystem bekannt. Dabei werden ein Objektdetektionssignal und ein Bilddetektionssignal erzeugt, wobei Reflexionszentren und Intensitätszentren als Reaktion auf das Objektdetektionssignal und das Bilddetektionssignal ermittelt werden. Für unterschiedliche Bilder werden Sensordifferenzsignale erzeugt, auf deren Grundlage ein detektiertes Objekt klassifiziert wird.
US 2018/0143646 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Objekterfassung, welche mehrere Sensoren umfasst. Durch die Sensoren können Signale ausgesendet und die an Objekten reflektierten Signale erfasst werden. Die erfassten Sensorsignale können dabei zum Betrieb eines autonomen Fahrvorgangs verwendet werden.
Aus US 2020/0307380 A1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Anzeige bekannt. Auf dem Display wird dazu eine Begrenzungslinie einer Fahrspur in linearer Form angezeigt. Die Begrenzungslinie wird dabei in Abhängigkeit einer erfassten Umgebung des Kraftfahrzeugs dargestellt, wobei zur Erfassung der Umgebung eine Kamera und ein Radarsensor verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Erfassen wenigstens eines Teilbereichs eines Umfelds eines Kraftfahrzeugs mit einer Sensoreinrichtung anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels des Radarsensors wenigstens ein Radarsignal in zumindest einen Teilbereich des Umfelds des Kraftfahrzeugs gesendet wird, wobei wenigstens ein aus dem Teilbereich an einem Objekt reflektiertes Radarsignal mit dem magnetoresistiven Sensor erfasst wird und in Abhängigkeit einer an dem magnetoresistiven Sensor bei Erfassen des reflektierten Radarsignals ermittelten Sensorantwort wenigstens eine den Teilbereich des Umfelds des Kraftfahrzeugs beschreibende Umfeldinformation ermittelt wird.
Die Sensoreinrichtung umfasst also neben wenigstens einem Radarsensor auch wenigstens einen magnetoresistiven Sensor, welcher die von dem Radarsensor ausgestrahlten und dem Umfeld des Kraftfahrzeugs an wenigstens einem Objekt reflektierten Radarsignale empfängt. Dies ermöglicht es, dass auch der magnetoresistive Sensor zur Erfassung eines reflektierten Signals und somit für die Detektion eines Objekts im Umfeld des Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Vorteilhaft kann auf diese Weise die Detektion durch den Radarsensor durch eine weitere Detektionsmöglichkeit ergänzt werden. Als Umfeldinformation kann zum Beispiel eine die Anwesenheit eines oder mehrerer Objekte in dem Teilbereich und/oder eine wenigstens eine Eigenschaft dieser Objekte beschreibende Information ermittelt werden.
Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass über einen magnetoresistiven Sensor auch elektromagnetische Wechselfelder detektiert werden können. Solche Wechselfelder werden von verschiedenen Geräten, beispielsweise von Mobiltelefonen, ausgesandt und bewirken bei Auftreffen auf dem magnetoresistiven Sensor eine messbare Änderung seiner Sensorantwort. Auch ein Radarsensor sendet als Radarsignal eine elektromagnetische Welle aus, welche mittels des magnetoresistiven Sensors detektiert werden kann. Dabei können verschiedene Arten von magnetoresistiven Sensoren, zum Beispiel Riesenmagnetowiderstands-Sensoren (giant magnetoresistance sensors, GMR-Sensoren), anisotrope magnetoresistive Sensoren (anisotropic magneto resistance sensors, AMR-Sensoren), tunnelmagnetoresistive Sensoren (tunneling magneto resistance, TMR-Sensoren) oder Ähnliches, als Teil der Sensoreinrichtung verwendet werden.
Der elektrische Widerstand eines magnetoresistiven Sensor ist abhängig von einem Magnetfeld, dem der Sensor ausgesetzt ist. Je nach Art des verwendeten Typs von magnetoresistivem Sensor können dabei unterschiedliche Effekte ausgenutzt werden, welche zu einer Änderung des elektrischen Widerstands des Sensors führen. Beispielsweise können eine magnetische Anisotropie eines Materials und/oder die relative Ausrichtungen der Magnetisierungen zweier paralleler Schichten eine Änderung des elektrischen Widerstands eines Sensors erzeugen. Als Sensorantwort kann beispielsweise der elektrische Widerstand direkt gemessen werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann als Sensorantwort auch wenigstens eine von dem elektrischen Widerstand abhängige Größe, insbesondere eine Spannung und/oder ein Strom, als Sensorantwort verwendet werden.
Es ist möglich, dass der magnetoresistive Sensor mehrere magnetoresistive Sensorelemente umfasst, welche in unterschiedlichen Orientierungen zueinander angeordnet sind, insbesondere um Feldkomponenten eines magnetischen Felds bzw. des reflektierten Radarsignals in allen drei Raumrichtungen zu erfassen. Um die Temperatureinflüsse in den Widerständen zu minimieren, können der magnetoresistive Sensor bzw. dessen einzelne Sensorelemente zu Wheatstone-Brücken verschaltet sein. Der magnetoresistive Sensor bzw. die einzelnen Sensorelemente können Barberpole-Strukturen aufweisen, um die Empfindlichkeit der magnetoresistiven Sensoren im Magnetfeld zu erhöhen.
Da bei einem magnetoresistiven Sensor der elektrische Widerstand des Sensors abhängig von der Richtung eines auf ihn einwirkenden Magnetfelds ist, kann vorteilhaft neben einer reinen Detektion des reflektierten Signals auch eine Richtungsinformation des reflektierten Radarsignals gewonnen werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass aus der Sensorantwort eine Einfallsrichtung des reflektierten Radarsignals auf den magnetoresistiven Sensor ermittelt wird, wobei die Einfallsrichtung und/oder eine aus der Einfallsrichtung abgeleitete Größe als Umfeldinformation verwendet wird. Die Einfallsrichtung kann dabei beispielsweise als ein Winkel zu einer Senkrechten auf einer Sensorfläche des magnetoresistiven Sensors ausgedrückt werden. Beispielsweise kann durch den magnetoresistiven Sensor die Richtung des einfallenden Radarstrahls in einem Einfallswinkel von -45 bis 45 °C wahrgenommen werden. Je nach Bauform des Sensors sind auch andere Winkelbereiche möglich.
Die Einfallsrichtung hängt von der Vorzugsrichtung des am Objekt reflektierten Radarsignals und somit von der relativen Orientierung des Objekts bzw. einer relativen Orientierung einer Oberfläche des Objekts zum Kraftfahrzeug ab. Die Vorzugsrichtung des ausgesendeten Radarsignals kann sich zum Beispiel aus der Abstrahlcharakteristik des Radarsensors ergeben, beispielsweise als Summe der Vektoren von einzelnen Antennenelementen des Radarsensors ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen. Die Vorzugsrichtung des reflektierten Signals ändert sich entsprechend aufgrund der Reflektion an einer Oberfläche des Objekts. Die als Radarsignal verwendete elektromagnetische Radarwelle kann nach der Reflektion eine beispielsweise lineare Polarisierung aufweist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass aus der Einfallsrichtung und einer die relative Anordnung des magnetoresistiven Sensors zu dem Radarsensor beschreibenden Anordnungsinformation eine die relative Orientierung einer Oberfläche des Objekts zum Kraftfahrzeug beschreibende Orientierungsinformation ermittelt wird.
Durch die Anordnungsinformation kann die relative Orientierung des magnetoresistiven Sensors zu dem Radarsensor beschreiben werden, da diese Einfluss auf die Abhängigkeit zwischen der Einfallsrichtung des reflektierten Radarsignals und der Richtung, in der die Radarsignale ausgesendet werden, hat. Unter der Annahme, dass bei der Reflektion des Radarsignals an dem Objekt der Einfallswinkel gleich dem Ausfallswinkel ist, kann somit aus dem Einfallswinkel des Radarsignals an dem magnetoresistiven Sensor sowie durch Berücksichtigung der Anordnungsinformation zwischen der Orientierung des Radarsensors beziehungsweise der von ihm ausgesendeten Radarwelle und dem magnetoresistiven Sensor die Orientierung einer Oberfläche des Objekts, an der das Radarsignal reflektiert wird, ermittelt werden. Dies ermöglicht beispielsweise, eine Senkrechte dieser Oberfläche zu dem die Sensoreinrichtung aufweisenden Kraftfahrzeug als Orientierungsinformation zu ermitteln. Wenn es sich bei dem Objekt, an welchem das Radarsignal reflektiert wird, um ein weiteres Kraftfahrzeug handelt, ermöglicht es dieses Vorgehen, die Orientierung des weiteren Kraftfahrzeugs zu dem die Sensoreinrichtung aufweisenden Kraftfahrzeug zu bestimmen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass fortlaufend zu verschiedenen Zeitpunkten jeweils eine Einfallsrichtung eines reflektierten Radarsignals ermittelt wird, wobei aus den Einfallsrichtungen als Umfeldinformation eine Bewegungsrichtung des Objekts, der Verlauf einer Bewegungstrajektorie des Objekts und/oder eine Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Kraftfahrzeug ermittelt wird. Die Bewegungsrichtung, der Verlauf der Bewegungstrajektorie des Objekts und/oder die Differenzgeschwindigkeit können dazu beispielsweise aus der zeitlichen Änderung der Einfallsrichtung, welche sich aus den zu verschiedenen Zeitpunkten erfassten Einfallsrichtungen ergibt, ermittelt werden. Dazu kann zum Beispiel der zeitliche Verlauf bzw. die zeitliche Änderung eines als Einfallsrichtung ermittelten Winkels betrachtet werden.
Die erfasste zeitliche Änderung der Einfallsrichtung geht dabei auf eine Änderung der Orientierung der Oberfläche des Objekts, an dem die Radarwelle reflektiert wird, zurück, so dass beispielsweise ein unmittelbar vor dem Kraftfahrzeug einscherendes Fremdfahrzeug als Objekt detektiert werden kann. Vorteilhaft kann dabei insbesondere die Bewegungsrichtung beziehungsweise die Bewegungstrajektorie dieses Fahrzeugs ermittelt und/oder vorhergesagt bzw. prädiziert werden. Die Verwendung des magnetoresistiven Sensors bietet dabei den Vorteil, dass die tangentiale Komponente der Bewegung des Objekts auf diese Weise mit einer guten Genauigkeit bestimmt werden kann.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Sensorantwort durch eine Messung eines Signals an dem magnetoresistiven Sensor und/oder durch Filterung und/oder Transformation eines am Sensor gemessenen Signals ermittelt wird. Bei dem am Sensor gemessenen Signal kann es sich beispielsweise um eine Spannung handeln, welche sich bei konstantem Stromfluss aufgrund der Widerstandsänderung im magnetoresistiven Sensor bei Empfang des reflektierten Radarsignals ergibt.
Der Radarsensor kann beispielsweise in einem Frequenzbereich bei 24 GHz oder bei 77 GHz betrieben werden. Bei Einfall auf den magnetoresistiven Sensor führen diese Radarsignale zu einer Signalveränderung, welche an dem magnetoresistiven Sensor als Signalantwort gemessen werden kann. Das Verwenden einer Filterung und/oder einer Transformation eines gemessenen Signals, beispielsweise einer Fourier-Transformierten oder Laplace-Transformierten, als Sensorantwort führt dabei zu einer besseren Bewertbarkeit der Sensorantwort und somit zu einer verbesserten Ermittlung einer Einfallsrichtung der reflektierten Welle und/oder einer daraus abgeleiteten Größe als Umfeldinformation. In bestimmten Frequenzbereichen kann es zu Überlagerungen der Signale der Radarwelle zur Umwelt kommen. Um diese vom magnetoresistiven Sensor empfangenen Signale zu differenzieren, können insbesondere eine Fourier-Transformation und/oder eine Laplace-Transformation verwendet werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das reflektierte Radarsignal auch mit dem Radarsensor erfasst wird, wobei in Abhängigkeit des erfassten Radarsignals eine weitere Umfeldinformation ermittelt wird. Da die am Objekt reflektierte Radarwelle auf die gesamte Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs zurückfällt, kann das reflektierte Radarsignal auch durch den Radarsensor erfasst werden. Dies ermöglicht es, eine weitere Umfeldinformation durch Auswertung der durch den Empfang des reflektierten Radarsignals im Radarsensor erzeugten Sensorantwort zu ermitteln.
Die weitere Umfeldinformation kann erfindungsgemäß einen Abstand des Objekts zu dem Kraftfahrzeug und/oder eine Objektklasse des Objekts beschreiben. Beispielsweise kann die Umfeldinformation einen Abstand des Objekts zu dem Kraftfahrzeug beschreiben, so dass auch der Abstand einer Bewegungstrajektorie beziehungsweise der Bewegungsrichtung eines als Objekt erfassten Fremdfahrzeugs zu dem eigenen Kraftfahrzeug ermittelt werden kann.
Die weitere Umfeldinformation kann auch bei der Ermittlung der mithilfe des magnetoresistiven Sensors ermittelten Umfeldinformation verwendet werden. Beispielsweise kann ein Abstand des Objekts bzw. eines Fremdfahrzeugs bei der Auswertung der Sensorantwort des magnetoresistiven Sensors bzw. der Ermittlung der Umfeldinformation aus der Sensorantwort des magnetoresistiven Sensors berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine bei zunehmendem Abstand des Objekts abnehmende Signalamplitude des reflektierten Radarsignals bzw. der aus diesem Radarsignal erzeugten Sensorantwort berücksichtigt werden.
Auch eine Ermittlung der Objektklasse des Objekts, an dem die Radarsignale reflektiert werden, kann mittels des Radarsensors erfolgen. Somit können beispielsweise unbewegliche Objekte und/oder verschiedene Arten von Verkehrsteilnehmern, beispielsweise unterschiedliche Typen von Kraftfahrzeugen, unterschieden werden. Eine ermittelte Objektklasse des Objekts kann als weitere Umfeldinformation verwendet werden und beispielsweise zusammen mit der über den magnetoresistiven Sensor ermittelten Umfeldinformation bei Betrieb des Kraftfahrzeugs und/oder eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Sensoreinrichtung verwendet wird, welche einen Radarsensor und wenigstens zwei, jeweils versetzt zu dem Radarsensor angeordnete, magnetoresistive Sensoren umfasst und/oder dass eine Sensoreinrichtung verwendet wird, welche an dem Kraftfahrzeug zur Erfassung eines seitlich und/oder vor dem Kraftfahrzeug liegenden Teilbereichs angeordnet ist. Die magnetoresistiven Sensoren können zum Beispiel jeweils in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Richtung einer Höhe des Fahrzeugs versetzt zu dem Radarsensor angeordnet sein. Die magnetoresistiven Sensoren können dabei jeweils unterschiedlich weit und/oder in unterschiedlichen Richtungen versetzt zu dem Radarsensor angeordnet sein, so dass über sie unterschiedliche Umfeldinformationen gewonnen werden können. Es ist möglich, dass aus mehreren Umfeldinformationen gleichen Typs eine gemittelte Umfeldinformation ermittelt wird.
Die Sensoreinrichtung mit den magnetoresistiven Sensoren kann bevorzugt derart am Kraftfahrzeug angeordnet sein, dass sie einen Teilbereich seitlich und/oder vor dem Kraftfahrzeug erfasst, so dass insbesondere Naheinscherer, welche vor dem eigenen Kraftfahrzeug einscheren und sich dazu in geringem Abstand seitlich beziehungsweise tangential zu dem eigenen Kraftfahrzeug bewegen, erfasst werden können. Dazu kann beispielsweise eine Sensoreinrichtung den Bereich links vor dem Kraftfahrzeug und eine weitere Sensoreinrichtung in dem Bereich rechts vor dem Kraftfahrzeug erfassen. Dazu können die Sensoreinrichtungen vorne links und vorne rechts am Kraftfahrzeug angeordnet sein und jeweils einen sich seitlich und vor dem Kraftfahrzeug erstreckenden Erfassungsbereich abdecken.
Das Kraftfahrzeug kann insbesondere auch weitere derartige Sensoreinrichtungen aufweisen, welche z. B. entlang des Umfangs des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Dies ermöglicht, dass eine Erfassung des Umfelds, insbesondere in einem Winkelbereich von 360°, um das gesamte Kraftfahrzeug möglich ist.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass, insbesondere während eines teilautonomen oder autonomen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs, in Abhängigkeit der Umfeldinformation wenigstens ein Steuerbefehl ermittelt wird und wenigstens eine Fahreinrichtung, eine Lenkeinrichtung und/oder eine Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs zur Umsetzung des Steuerbefehls angesteuert wird. Vorteilhaft wird es somit ermöglicht, die Sensoreinrichtung beziehungsweise die mit Hilfe des magnetoresistiven Sensors erzeugte Umfeldinformation zur Verbesserung eines Fahrerassistenzsystems oder eines automatisierten oder teilautomatisierten Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs heranzuziehen.
Für eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung zur Erfassung wenigstens eines Teilbereichs eines Umfelds eines Kraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung eine Steuereinrichtung, wenigstens einen Radarsensor und wenigstens einen magnetoresistiven Sensor umfasst, wobei mittels des Radarsensors wenigstens ein Radarsignal zumindest in den Teilbereich des Umfelds aussendbar sind und wenigstens ein aus dem Teilbereich an einem Objekt reflektiertes Radarsignal mit dem magnetoresistiven Sensor erfassbar ist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer an dem magnetoresistiven Sensor bei Erfassen des reflektierten Radarsignals ermittelten Sensorantwort wenigstens eine den Teilbereich des Umfelds beschreibende Umfeldinformation zu ermitteln.
Die Steuereinrichtung kann erfindungsgemäß dazu eingerichtet sein, aus der Sensorantwort eine Einfallsrichtung des reflektierten Radarsignals auf den magnetoresistiven Sensor zu ermitteln und die Einfallsrichtung und/oder eine aus der Einfallsrichtung abgeleitete Größe als Umfeldinformation zu verwenden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, aus der Einfallsrichtung und eine die relative Anordnung des magnetoresistiven Sensors zu dem Radarsensor beschreibenden Anordnungsinformation eine die relative Orientierung einer Oberfläche des Objekts zum Kraftfahrzeug beschreibende Orientierungsinformation zu ermitteln.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, fortlaufend zu verschiedenen Zeitpunkten jeweils wenigstens eine Einfallsrichtung zu ermitteln und aus den Einfallsrichtungen eine Bewegungsrichtung, den Verlauf einer Bewegungstrajektorie des Objekts und/oder eine Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Kraftfahrzeug als Umfeldinformation zu ermitteln.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Sensorantwort durch Messung eines Signals an dem magnetoresistiven Sensor und/oder durch Filterung und/oder Transformation eines an dem Sensor gemessenen Signals zu ermitteln.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das reflektierte Radarsignal auch mit dem Radarsensor erfassbar ist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des erfassten Radarsignals eine weitere Umfeldinformation zu ermitteln.
Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die weitere Umfeldinformation einen Abstand des Objekts zu dem Kraftfahrzeug und/oder eine Objektklasse des Objekts beschreibt.
Erfindungsgemäß kann die Sensoreinrichtung einen Radarsensor und wenigstens zwei, jeweils versetzt zu dem Radarsensor angeordnete, magnetoresistive Sensoren umfassen.
Für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug ist vorgesehen, dass es eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung umfasst.
Erfindungsgemäß kann die Sensoreinrichtung an dem Kraftfahrzeug zur Erfassung eines seitlich und/oder vor dem Kraftfahrzeug liegenden Teilbereichs angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug zur Durchführung eines teilautonomen oder autonomen Fahrbetriebs ausgebildet ist, wobei in Abhängigkeit der Umfeldinformation wenigstens ein Steuerbefehl ermittelbar und wenigstens eine Fahreinrichtung, eine Lenkeinrichtung und/oder eine Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs zur Umsetzung des Steuerbefehls ansteuerbar ist.
Sämtliche vorangehend in Bezug zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Ausgestaltungen und Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt. Entsprechend gelten auch die für die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs umfassend ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung,
2 eine beispielhafte Verkehrssituation zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
3 eine weitere Verkehrssituation zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs 1 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Sensoreinrichtung 2 zur Erfassung wenigstens eines Teils eines Umfelds des Kraftfahrzeugs 1. Die Sensoreinrichtung 2 umfasst einen Radarsensor 3 sowie zwei magnetoresistive Sensoren 4, 5. Die magnetoresistiven Sensoren 4, 5 der Sensoreinrichtung 2 sind jeweils zum Beispiel in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs 1 versetzt zu dem Radarsensor 3 angeordnet. Die Sensoreinrichtung 2 kann an Stelle von zwei magnetoresistiven Sensoren 4, 5 auch nur einen einzelnen magnetoresistiven Sensor 4, 5 oder mehr als zwei magnetoresistive Sensoren 4, 5 umfassen.
Es ist möglich, dass die magnetoresistiven Sensoren 4, 5 jeweils mehrere magnetoresistive Sensorelemente umfasst, welche in unterschiedlichen Orientierungen zueinander angeordnet sind, insbesondere um Feldkomponenten eines magnetischen Felds bzw. des reflektierten Radarsignals in allen drei Raumrichtungen zu erfassen. Um die Temperatureinflüsse in den Widerständen zu minimieren, können die magnetoresistiven Sensoren 4, 5 bzw. dessen einzelne Sensorelemente jeweils zu Wheatstone-Brücken verschaltet sein. Die magnetoresistiven Sensoren 4, 5 bzw. deren einzelne Sensorelemente können zum Beispiel Barberpole-Strukturen aufweisen, um die Empfindlichkeit der magnetoresistiven Sensoren 4, 5 im Magnetfeld zu erhöhen.
Die Sensoreinrichtung 2 ist in einem vorderen, linken Bereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet, so dass über sie in einem schematisch dargestellten Teilbereich 6 des Fahrzeugumfelds, welcher sich seitlich und vor dem Kraftfahrzeug 1 erstreckt, eine Umfelderfassung vorgenommen werden kann. Der Teilbereich 6 ist also der Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung 2, wobei in diesem Teilbereich 6 befindliche Objekte, insbesondere andere Verkehrsteilnehmer und/oder unbewegliche Infrastrukturobjekte, detektiert werden.
Durch den Radarsensor 3 können Radarsignale in den Teilbereich 6 des Umfelds des Kraftfahrzeugs 1 gesendet werden. Wenn diese Radarsignale an einem Objekt, beispielsweise einem Fremdfahrzeug, innerhalb des Teilbereichs 6 reflektiert werden, so fallen diese zumindest teilweise wieder auf die Sensoreinrichtung 2 zurück. Dort werden die reflektierten Radarsignale über den Radarsensor 3 erfasst. Zusätzlich werden die reflektierten Radarsignale auch mittels der magnetoresistiven Sensoren 4, 5 erfasst.
Der Radarsensor 3 sowie die magnetoresistiven Sensoren 4, 5 sind mit einer Steuereinrichtung 7 der Sensoreinrichtung 2 verbunden. Die Steuereinrichtung 7 ist dazu ausgebildet, an den magnetoresistiven Sensoren 4, 5 jeweils eine Sensorantwort zu ermitteln. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 7 dazu eingerichtet, aus den ermittelten Sensorantworten der magnetoresistiven Sensoren 4, 5 wenigstens eine den Teilbereich 6 des Umfelds des Kraftfahrzeugs 1 beschreibende Umfeldinformation zu ermitteln.
In 2 ist eine beispielhafte Verkehrssituation zur Erläuterung eines Verfahrens zum Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 mit der Sensoreinrichtung 2 dargestellt. Der Radarsensor 3 sendet dabei das Radarsignal 8 aus. Dieses wird an einer Oberfläche 9 eines Objekts 10, vorliegend eines Fremdfahrzeugs, reflektiert. Das reflektierte Radarsignal 11 ist schematisch als Pfeil dargestellt. Das reflektierte Radarsignal 11 ist eine elektromagnetische Welle, welche eine Vorzugsrichtung 12 aufweist. Der Radarsensor 3 kann beispielsweise in einem Frequenzband bei 24 GHz oder bei 77 GHz betrieben werden.
Die Steuereinrichtung 7 misst die Sensorantworten der magnetoresistiven Sensoren 4, 5, welche diese auf Grundlage des auf sie einfallenden reflektierten Radarsignals 11 erzeugen. Bei der Sensorantwort kann es sich beispielsweise um eine elektrische Spannung handeln, welche sich bei einer konstanten Bestromung des magnetoresistiven Sensors in Abhängigkeit eines elektrischen Widerstands des magnetoresistiven Sensors 4, 5 ändert.
Da bei einem magnetoresistiven Sensor der elektrische Widerstand abhängig von der Richtung eines auf ihn einfallenden magnetischen Felds ist, wird durch die Vorzugsrichtung der reflektierten Radarsignale 11, welche als elektromagnetische Wellen eine Magnetfeldkomponente enthalten, ein bestimmter Widerstand eingestellt, welcher eine am jeweiligen magnetoresistiven Sensor 4, 5 als Sensorantwort messbare Spannung beeinflusst. Diese Spannung kann beispielsweise durch die Steuereinrichtung 7 gemessen und als Sensorantwort herangezogen werden, wobei aus der Sensorantwort auf den Einfallswinkel der reflektierten Radarsignale 11 an dem jeweiligen magnetoresistiven Sensor 4, 5 geschlossen werden kann. Dabei ist der Einfallswinkel des reflektierten Radarsignals 11 auf den magnetoresistiven Sensor 4 mit α₁ bezeichnet und der Einfallswinkel des reflektierten Radarsignals 11 auf den zweiten magnetoresistiven Sensor 5 entsprechend mit α₂.
Aus der Einfallsrichtung des reflektierten Radarsignals 11, welche beispielsweise durch die Einfallswinkel α₁ und/oder α₂ beschrieben wird, kann unter Berücksichtigung einer die relative Anordnung des jeweiligen magnetoresistiven Sensors 4, 5 zu dem Radarsensor 3 beschreibenden Anordnungsinformation eine die relative Orientierung der Oberfläche 9 des Fremdfahrzeugs beschreibende Orientierungsinformation ermittelt werden. Es ist dabei möglich, dass für jeden der Winkel α₁ und α₂ jeweils eine Orientierungsinformation als eine aus der Einfallsrichtung abgeleitete Umfeldinformation ermittelt wird oder dass eine Orientierungsinformation als Umfeldinformation ausbeiden Winkeln α₁ und α₂ bestimmt wird.
Wie in 3 dargestellt ist, kann dazu aus den Einfallswinkeln α₁ und α₂ sowie aus der Annahme, dass der Einfallswinkel des ausgesendeten Radarsignals 8 auf der Oberfläche 9 gleich dem Ausfallwinkel des ausgesendeten Radarsignals 8 an der Oberfläche 9 ist, die Orientierung der Oberfläche 9 des Fremdfahrzeugs zum eigenen Fahrzeug 1 ermittelt werden. Beispielsweise kann die Senkrechte 14 der Oberfläche 9 in Bezug zu dem Kraftfahrzeug 1 als eine die relative Orientierung der Oberfläche 9 in Bezug zum Kraftfahrzeug 1 beschreibende Orientierungsinformation ermittelt werden.
Weiterhin wird durch die Steuereinrichtung 7 fortlaufend zu verschiedenen Zeitpunkten jeweils auf Grundlage der Sensorantworten der magnetoresistiven Sensoren 4, 5 eine Einfallsrichtung ermittelt. Dazu sendet der Radarsensor fortlaufend Radarsignale in den Teilbereich 6 aus, so dass fortlaufend reflektierte Radarsignale auf die magnetoresistiven Sensoren 4, 5 einfallen und entsprechende Sensorantworten, aus denen jeweils eine Einfallsrichtung ermittelt werden kann, erzeugen.
Aus den zeitabhängigen Einfallsrichtungen können entsprechend auch der zeitabhängige Verlauf der Winkel α₁ und α₂ bestimmt werden. Dies ermöglicht es, auch entsprechend die Orientierung der Oberfläche 9 des fremden Kraftfahrzeugs, an der die ausgesendeten Radarsignale 8 reflektiert werden, zu bestimmen. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine Bewegungsrichtung v_F des Fremdfahrzeugs als eine Zusatzinformation ermittelt werden.
Weiterhin ist es möglich, aus den Einfallswinkeln α₁, α₂ beziehungsweise den zeitabhängigen Änderungen dα₁/dt und dα₂/dt den Verlauf einer Bewegungstrajektorie 13 des Fremdfahrzeugs zu ermitteln. Ferner kann auch eine Ermittlung der Geschwindigkeit, mit der sich das Kraftfahrzeug entlang der Bewegungsrichtung v_F bewegt, bestimmt werden. Dies ermöglicht es, bei bekannter Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs 1, mit welcher sich dies in der Bewegungsrichtung v_E bewegt, eine Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Fremdfahrzeug und dem eigenen Fahrzeug 1 zu bestimmen.
Weiterhin wird das reflektierte Radarsignal 11 auch von dem Radarsensor 3 empfangen, wobei entsprechend das Sensorsignal des Radarsensors 3 von der Steuereinrichtung 7 ausgewertet werden kann. Die Steuereinrichtung 7 kann dabei insbesondere aus den von den Radarsensor 3 empfangenen Radarsensoren einen Abstand des Fremdfahrzeugs zum eigenen Fahrzeug 1 und/oder eine Objektklasse eines detektierten Objekts 10, beispielsweise dass es sich bei dem detektierten Objekt 10 um das Fremdfahrzeug handelt, als eine weitere Umfeldinformation ermittelt werden.
Von der Steuereinrichtung 7 wird in Abhängigkeit der wenigstens einen Umfeldinformation wenigstens ein Steuerbefehl ermittelt. Dieser Steuerbefehl wird an eine Fahreinrichtung, eine Lenkeinrichtung und/oder eine Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs 1 übermittelt, wobei entsprechend die Fahreinrichtung, die Lenkeinrichtung und/oder die Bremseinrichtung den Steuerbefehl umsetzt, insbesondere während eines teilautonomen oder autonomen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs 1 und/oder im Rahmen eines Fahrerassistenzsystems.
Wie durch die Bewegungstrajektorie 13 schematisch dargestellt ist, ermöglicht es die Sensoreinrichtung 2 vorteilhaft ein vor dem eigenen Kraftfahrzeug 1 einscherendes Fremdfahrzeug zu erkennen und die Bewegung des Fremdfahrzeugs auszuwerten. Auf Grundlage der ermittelten Umfeldinformationen ist auch die Ermittlung einer eine prädizierte Bewegung des Fremdfahrzeugs beschreibenden Prädiktionsinformation möglich.
Verglichen mit einer Detektion, welche nur über den Radarsensor 3 erfolgt, ermöglicht es die Verwendung der magnetoresistiven Sensoren 4, 5 vorteilhaft eine tangentiale Bewegungskomponente eines erfassten Objekts 10 beziehungsweise des Fremdfahrzeugs genauer zu bestimmen, insbesondere wenn sich dieses in einem vergleichsweise geringen Abstand zum Kraftfahrzeug 1 bewegt. Insbesondere für Fahrzeuge, welche in einem geringen räumlichen Abstand eine tangentiale Bewegungskomponente zu dem eigenen Kraftfahrzeug 1 aufweisen, kann somit eine verbesserte Detektion ermöglicht werden. Neben einem fremden Kraftfahrzeug können auch andere Arten von Objekten, beispielsweise andere Typen von Fahrzeugen wie Fahrräder oder Ähnliches und/oder unbewegliche Objekte, zum Beispiel Teile einer Infrastruktur, über die Sensoreinrichtung 2 bzw. mit Hilfe der magnetoresistiven Sensoren 4, 5 erfasst werden.

Claims

Verfahren zum Erfassen wenigstens eines Teilbereichs (6) eines Umfelds eines Kraftfahrzeugs (1) mit einer Sensoreinrichtung (2), wobei die Sensoreinrichtung (2) wenigstens einen Radarsensor (3) und wenigstens einen magnetoresistiven Sensor (4, 5) umfasst, wobei mittels des Radarsensors (3) wenigstens ein Radarsignal (8) zumindest in den Teilbereich (6) des Umfelds des Kraftfahrzeugs (1) gesendet wird, wobei wenigstens ein aus dem Teilbereich (6) an einem Objekt (10) reflektiertes Radarsignal (11) mit dem magnetoresistiven Sensor (4, 5) erfasst wird und in Abhängigkeit einer an dem magnetoresistiven Sensor (4, 5) bei Erfassen des reflektierten Radarsignals ermittelten Sensorantwort wenigstens eine den Teilbereich (6) des Umfelds des Kraftfahrzeugs (1) beschreibende Umfeldinformation ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Sensorantwort eine Einfallsrichtung (α₁, α₂) des reflektierten Radarsignals (11) auf den magnetoresistiven Sensor (4, 5) ermittelt wird, wobei die Einfallsrichtung (α₁, α₂) und/oder eine aus der Einfallsrichtung (α₁, α₂) abgeleitete Größe als Umfeldinformation verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Einfallsrichtung (α₁, α₂) und einer die relative Anordnung des magnetoresistiven Sensors (4, 5) zu dem Radarsensor (3) beschreibenden Anordnungsinformation eine die relative Orientierung einer Oberfläche (9) des Objekts (10) zum Kraftfahrzeug (1) beschreibende Orientierungsinformation ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass fortlaufend zu verschiedenen Zeitpunkten jeweils wenigstens eine Einfallsrichtung (α₁, α₂) eines reflektierten Radarsignals (11) ermittelt wird, wobei aus den Einfallsrichtungen (α₁, α₂) als Umfeldinformation eine Bewegungsrichtung (v_F) des Objekts (10), der Verlauf einer Bewegungstrajektorie (13) des Objekts (10) und/oder eine Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Objekt (10) und dem Kraftfahrzeug (1) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorantwort durch eine Messung eines Signals an dem magnetoresistiven Sensor (4, 5) und/oder durch Filterung und/oder Transformation eines am Sensor gemessenen Signals ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierte Radarsignal (11) auch mit dem Radarsensor (3) erfasst wird, wobei in Abhängigkeit des erfassten reflektierten Radarsignals (11) eine weitere Umfeldinformation ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Umfeldinformation einen Abstand des Objekts (10) zu dem Kraftfahrzeug (1) und/oder eine Objektklasse des Objekts (10) beschreibt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (2) verwendet wird, welche einen Radarsensor (3) und wenigstens zwei, jeweils versetzt zu dem Radarsensor (3) angeordnete, magnetoresistive Sensoren (4, 5) umfasst und/oder dass eine Sensoreinrichtung (2) verwendet wird, welche an dem Kraftfahrzeug (1) zur Erfassung eines seitlich und/oder vor dem Kraftfahrzeug (1) liegenden Teilbereichs (6) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere während eines teilautonomen oder autonomen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs (1), in Abhängigkeit der Umfeldinformation wenigstens ein Steuerbefehl ermittelt wird und wenigstens eine Fahreinrichtung, eine Lenkeinrichtung und/oder eine Bremseinrichtung des Kraftfahrzeugs (1) zur Umsetzung des Steuerbefehls angesteuert wird.
Sensoreinrichtung zur Erfassung wenigstens eines Teilbereichs (6) eines Umfelds eines Kraftfahrzeugs (1) umfassend eine Steuereinrichtung (7), wenigstens einen Radarsensor (3) und wenigstens einen magnetoresistiven Sensor (4, 5), wobei mittels des Radarsensors (3) wenigstens ein Radarsignal (8) zumindest in den Teilbereich (6) des Umfelds aussendbar ist und wenigstens ein aus dem Teilbereich (6) an einem Objekt (10) reflektiertes Radarsignal (11) mit dem magnetoresistiven Sensor (4, 5) erfassbar ist, wobei die Steuereinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer an dem magnetoresistiven Sensor (4, 5) bei Erfassen des reflektierten Radarsignals (11) ermittelten Sensorantwort wenigstens eine den Teilbereich (6) des Umfelds beschreibende Umfeldinformation zu ermitteln.
Kraftfahrzeug umfassend wenigstens eine Sensoreinrichtung nach Anspruch 10.