DE102022116524A1

DE102022116524A1 - Verfahren zur Detektion eines Objektes, Radarsystem und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102022116524A1
Application number: DE102022116524.8A
Authority: DE
Inventors: Tobias Breddermann; Christian Westhues; Andreas von Rhein; Christopher Grimm; Tai Fei; Ernst Warsitz
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2022-07-01
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2024-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radarsystem (1) und ein Verfahren zur Detektion eines Objektes (Obj). Das Objekt (Obj) kann dabei sowohl von einem ersten Radarmodul (5a) als auch von zumindest einem weiteren Radarmodul (5b) detektiert werden. Um ein besseres Signal-zu-Rauschverhältnis, insbesondere bei einer Winkelauflösung zu erhalten, werden Radarsignale (7a, 7b) der Empfangsantennen (Rx) des ersten und des zumindest eines weiteren Radarmoduls (5a, 5b) gemeinsam ausgewertet. Eine Auswertung der digitalisierten Signale (9a, 9b) erfolgt gemeinsam mit Hilfe einer Recheneinheit (RE).

Description

In Fahrzeugen werden heute regelmäßig eine Mehrzahl von Radarmodule eingebaut, insbesondere um Fahrassistenz-Funktionen zu realisieren.
Nachteilhaft sind die Radarsignale jedoch rauschbehaftet, so dass Fahrassistenz-Funktionen nicht immer einwandfrei funktionieren oder zumindest mit weiteren Systemen wie Kamera-Funktionen abgeglichen werden müssen.
Insbesondere umfasst ein Radarsystem eines Fahrzeugs eine Mehrzahl von Radarmodulen. Oft umfasst ein Radarsystem ein Radarmodul, welches etwa mittig an der Vorderseite des Fahrzeugs positioniert ist (Center-Radarmodul) und weitere Radarmodule an den jeweiligen Ecken des Fahrzeugs (Eck-Radarmodule).
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Detektion von Radarsystemen zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiter wird die Aufgabe durch ein Radarsystem nach Anspruch 11 gelöst. Schließlich wird die Aufgabe durch ein Fahrzeug mit einem solchen Radarsystem gelöst.
Das Verfahren dient zur Detektion eines Objektes mit einer Mehrzahl von Radarmodulen, wobei ein erstes Radarmodul und zumindest ein weiteres Radarmodul zur Detektion des Objektes vorgesehen sind, wobei ein Radarsignal von dem ersten Radarmodul bereitgestellt und nach Reflexion an dem Objekt wieder durch das erste Radarmodul empfangen wird, wobei jeweils ein weiteres Radarsignal von dem jeweiligen weiteren Radarmodul bereitgestellt wird und nach Reflexion von dem weiteren Radarmodul empfangen wird, wobei das jeweilig empfangenen erste und zweite Radarsignal jeweils als erstes und zweites digitalisierte Signal bereitgestellt wird, wobei das erste digitalisierte Signal und das zweite digitalisierte Signal gemeinsam mit Hilfe einer Recheneinheit ausgewertet werden.
Mit Vorteil stellt das jeweilige Radarmodul jeweils ein digitalisiertes Signal pro Empfangsantenne bereit. Optional stellt das jeweilige Radarmodul jeweils ein normiertes digitalisiertes Signal bereit pro Empfangsantenne bereit.
Durch die Kombination der digitalisierten (Radar-) Signale kann insbesondere das Rauschen durch nicht direkt einkommende Radarwellen minimiert werden.
Die Erfindung gründet auf der Erkenntnis, dass der Abstand des jeweiligen Radarmoduls und dem Objekt erheblich größer ist als der Abstand der Radarmodule untereinander. Das heißt, dass der die Abweichung des Abstandes des jeweiligen Radarmoduls von dem Objekt vernachlässigbar ist. Das bedeutet, dass die genaue Position des Radarsensors an der Vorderseite eines Fahrzeugs weitgehend unerheblich ist und das empfangene Radarsignal im Wesentlichen gleich ist. Mit anderen Worten sind die von weit entfernten Objekten reflektierte Radarwellen für beide Radarmodule im Wesentlichen gleich, ungeachtet der Position des jeweiligen Radarmoduls an der Vorderseite des Fahrzeugs.
Ein Objekt kann ein Hindernis oder ein weiterer Verkehrsteilnehmer, insbesondere ein vorausfahrendes Fahrzeug, sein.
Durch die gemeinsame Auswerteng können also digitalisierte Signale von mehreren Radarmodulen gemeinsam ausgewertet werden. Durch die gemeinsame Auswertung kann die Genauigkeit der Auswertung gesteigert werden, da grob gesagt, die Anzahl der Empfangsantennen sich addiert und damit die Genauigkeit erhöht wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgen, insbesondere im Rahmen der Signalauswertung, weiter folgende Schritte:

- eine Normierung des jeweiligen digitalisierten Signals auf ein erstes digitalisierte Signal einer ersten Empfangsantenne des ersten Radarmoduls,
- Gemeinsame Auswertung der normierten digitalisierten Signale der Empfangsantennen des ersten und des zumindest einen weiteren Radarmoduls

Sei die das digitalisiert Signal s_i von folgender Form gegeben: $s_{i} = a_{i} e^{j (k \cdot x_{i} - φ_{i})}$
(i=1,...,N, Wobei N die Anzahl der Empfangsantennen der Radarmodule entspricht, a_i ist die Amplitude des jeweiligen Radarsignals, k = Wellenzahl, j ist die imaginäre Einheit, φ_i ist die jeweilige Phase und x ist die Ortsvariable) als Welle dargestellt ist. Dann gilt ${\tilde{s}}_{l} = \frac{s_{i}}{s_{i = 1}}; S = \sum_{k} {\tilde{s}}_{i, k}$
Durch die Bildung der Summe der jeweils normierten Signale werden zufällige Störungen bei der Auswertung ausgeglichen. Das Verfahren wird dient insbesondere zur Verminderung von Winkel-abhängigen Störungen bei der Auswertung eines Radarsignals. Mit Vorteil erfolgt eine weitere Auswertung des jeweiligen digitalisierten Signals auf Grundlage der Summe S oder eine Detektion des Objektes erfolgt vorteilhaft mit Hilfe der Summe S. Mit Vorteil ist die Summe eine Funktion der Phasen φ der digitalisierten Signale der jeweiligen Empfangsantenne.
Durch die Normierung der digitalisierten Signale erfolgt eine virtuelle Verschiebung der Radarantennen auf eine Position in einem virtuellen Radarmodul. So können zwei Radarsensoren mit unterschiedlichen Abständen zwischen den Empfangsantennen wie ein einzelner Radarsensor mit einer höheren Anzahl von Empfangsantennen angesehen werden. Durch die höhere Anzahl von Empfangsantennen ist eine verbesserte Winkelauflösung des Radarsystems möglich.
Eine solche gemeinsame Auswertung mehrerer Signale von mehreren Radarmodulen wird auch als Joint-Signal-Processing-Verfahren bezeichnet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das jeweilige digitalisierte Signal durch das Normieren eine jeweilige Phase zueinander auf, wobei ein gemeinsames Auswerten der digitalisierten Signale insbesondere anhand der Phasen φ_i erfolgt.
Entsprechend der Abstände der Empfangsantennen zueinander sind die Phasen φ_i der jeweils empfangenen Radarsignale unterschiedlich. Mit Vorteil sind ist anhand der jeweiligen Phase sowie einer jeweiligen Position der jeweiligen Empfangsantenne eine verbesserte Auswertung der Position des jeweiligen Objektes möglich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das zumindest eine weitere Radarmodul eine Mehrzahl von Empfangsantennen auf.
Vorteilhaft weist insbesondere das weitere Radarmodul eine höhere Anzahl an Empfangsantennen als das erste Radarmodul auf. Mit Vorteil sind die Anstände der jeweiligen Empfangsantennen untereinander jeweils unterschiedlich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Radarmodul bis zu drei Sendeantennen, vorzugsweise eine Sendeantenne, und bis zu fünf Empfangsantennen, vorzugsweise eine oder zwei Empfangsantennen, auf.
Vorteilhaft ist das erste Radarmodul besonders einfach und kostengünstig mit lediglich einer Empfangsantenne ausgestaltet. Vorzugsweise dient das erste Radarmodul zur Bestimmung des Abstandes zwischen dem Objekt und dem jeweiligen Radarsensor.
Da insbesondere die Winkelauflösung durch die gemeinsame Ausgestaltung des ersten und des zumindest einen weiteren Radarmoduls erfolgt, kann durch den Einsatz eines einfach ausgebildeten ersten Radarmoduls die Bereitstellung eines hier beschriebenen Radarsystems besonders kostengünstig erfolgen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das jeweilige weitere Radarmodul zumindest zwei Empfangsantennen, vorzugsweise vier Empfangsantennen, auf.
Mit der Mehrzahl von Empfangsantennen ist eine besonders gute Winkelauflösung möglich. Vorteilhaft kann durch den Einsatz mehrerer Empfangsantennen auch das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des jeweiligen digitalisierten Signals und somit die Genauigkeit einer Erkennung des Objektes verbessert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Radarmodul und das zweite Radarmodul jeweils unterschiedliche Abstände zwischen den jeweiligen Empfangsantennen auf. Unterschiedliche Abstände der jeweiligen Empfangsantennen sind vorteilhaft durch unterschiedliche Empfangsantennen-Arrays ausgebildet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das zumindest eine weitere Radarmodul eine Mehrzahl von Empfangsantennen auf, wobei das jeweilige Radarmodul jeweils unterschiedliche Abstände zwischen den jeweiligen Empfangsantennen aufweisen.
Mit Vorteil weisen die Empfangsantennen jeweils voneinander verschiedene Abstände zwischen den Empfangsantennen auf. Insbesondere weist das zumindest eine weitere Radarmodul unterschiedliche Abstände zwischen den Empfangsantennen im Vergleich mit dem zumindest einen Abstand des ersten Radarmoduls.
Durch die unterschiedlichen Abstände kann aus einer Mehrzahl von Radarmodulen ein virtuelles Radarmodul simuliert werden, wobei das virtuelle Radarmodul eine um Eins reduzierte Anzahl der Summe der Empfangsantennen der Radarmodule umfasst.
Ein solches virtuelle Radarmodul bzw. eine solches Radarsystem weist eine sehr hohe Winkelauflösung auf.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das jeweiligen Radarsignale, welches durch die jeweilige Empfangsantenne empfangen wird, durch einen Filter, insbesondere einen Bandpass-Filter, gefiltert und durch einen Mischer herabgemischt und mit Hilfe eines AD-Wandlers (Analog/Digital-Wandler) digitalisiertes Radarsignal gewandelt. Vorzugsweise ist der Filter, der Mischer und/oder der AD-Wandler in einem Radar-Chip integriert, wobei der Radarchip das digitalisierte Signal bereitstellt. Mit Vorteil weist das jeweilige Radarmodul einen Radarchip auf.
Vorteilhaft erfolgt die Filterung mit Hilfe einem Bandpassfilter und/oder einem Tiefpassfilter. Weiter vorteilhaft erfolgt das Herabmischen des Radarsignals durch ein Mischen des Radarsignal mit dem Signal, welches der Sendeantenne des jeweiligen Radarmoduls zugeführt wird. Die Wandlung des Radarsignals zu dem digitalisierten Signal erfolgt vorteilhaft mit Hilfe eines bekannten Digital-Analog-Wandlers.
Insbesondere durch die Filterung kann das Signal-zu-Rausch-Verhältnis bei der Auswertung erheblich verbessert werden.
Mit Vorteil erfolgt der Austausch der digitalisierten Signale über die technische Datenverbindung, mit der auch die jeweiligen Radarmodule miteinander verbunden sind. Mit Vorteil ist die Recheneinheit in zumindest einem der Radarmodule integriert.
Durch die Nutzung der bereits vorhandenen technischen Datenverbindung zur Bereitstellung des jeweiligen digitalisierten Signals erfolgt die Übertragung besonders effizient zwischen den Radarmodulen. Die Übertragung der zuvor digitalisierten Signale dient zur weiteren Reduktion des Signal-zu-Rausch Verhältnisses.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Radarmodul im Wesentlichen mittig an der Vorderseite eines Fahrzeugs befestigt.
Mit Vorteil ist das erste Radarmodul als sogenanntes Center-Radarmodul ausgebildet. Ein Center-Radarmodul ist vorzugsweise durch eine hohe Reichweite ausgezeichnet. Oft umfasst ein Center-Radarmodul nur einer oder zwei Empfangsantennen. Durch die Anordnung des Radarmoduls in der Mitte der Vorderseite des Fahrzeugs erfolgt bei jeweils einem weiteren Radarmodul in dem jeweiligen Seitenbereich der Vorderseite des Fahrzeugs (Ecke) eine besonders symmetrische Möglichkeit der Erfassung des Objektes.
Mit Vorteil kann das erste Radarmodul im Bereich +/- 10% der Breite des Fahrzeugs um die Mitte der Vorderseite angeordnet sein.
Mit Vorteil ist das weitere Radarmodul an einem Randbereich der Vorderseite des Fahrzeugs, insbesondere an der jeweiligen Ecke des Fahrzeugs, positioniert. Als weiteres Radarmodul wird vorzugsweise ein sogenanntes Eck-Radarmodul oder Corner-Radarmodul verwendet.
Beispiel
Ein erstes Radarmodul umfasst eine erste und eine zweite Empfangsantenne, wobei die erste und die zweite Empfangsantenne einen ersten Abstand d₁₂ aufweisen. Das zweite Radarmodul umfasst eine dritte, eine vierte und eine fünfte Empfangsantenne, wobei der jeweilige Abstand entsprechen d₃₄ und d₃₅ jeweils unterschiedlich und unterschiedlich zu d₁₂ ist. Mit anderen Worten gilt vorteilhaft: $d_{i j} \neq d_{j k} \forall i, j, k .$
Dann erfolgt vorteilhaft eine Normalisierung des jeweiligen digitalisierten Signals der zweiten bis fünften Empfangsantenne auf das digitalisiertes Signal der ersten Empfangsantenne.
Möglich ist auch eine Normierung der digitalisierten Signale auf ein jeweiliges digitalisiertes Signal von einer Empfangsantenne eines des zumindest einen weiteren Radarmoduls.
Möglich ist auch die Anwendung des Gedankens der Erfindung auf ein einzelnes Radarmodul mit einer Mehrzahl (N) von Empfangsantennen. Hierbei wird das jeweilige digitalisierte Signal der zweiten, dritten,... bis N-ten Empfangsantenne des jeweiligen Radarmoduls auf das digitalisierte Signal der ersten Empfangsantenne des jeweiligen Radarmoduls normiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Normierung sämtlicher digitalisierter Signale auf das digitalisierte Signal einer Empfangsantenne des ersten Radarmoduls.
Eine Auswertung des jeweiligen normierten digitalisierten Signals erfolgt vorteilhaft auf Grundlage einer Phasenbeziehung, insbesondere der Phasendifferenz, der normierten digitalisierten Signale zueinander. Durch eine Auswertung der Phasenbeziehung der digitalisierten Signale kann zum einen eine besonders einfache Auswertung der digitalisierten Signale erfolgen als auch eine besonders einfache Übertragung der wesentlichen Informationen zwischen den Radarmodulen.
Es ist auch möglich, unterschiedliche Radarmodule mit unterschiedlichen Empfangsantennen zu verwenden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Auswertung der digitalisierten Signale, insbesondere die Auswertung der Phasenbeziehungen der digitalisierten Signale, von dem ersten und dem zumindest einem weiteren Radarmodule mit Hilfe einer gemeinsamen genutzten Recheneinheit. Mit Vorteil erfolgt die Auswertung in einer zentralen Recheneinheit, wobei die Recheneinheit mit einer technischen Datenverbindung mit dem ersten Radarmodul und dem zumindest einen weiteren Radarmodul verbunden ist. Mit Vorteil ist die Recheneinheit in einem der Radarmodule integriert. Mit Hilfe der technischen Datenverbindung wird vorteilhaft das jeweilige digitalisierte Signal an die Recheneinheit bereitgestellt. Die Recheneinheit kann auch in die zentrale Steuerung eines Fahrzeugs integriert sein.
Mit Vorteil erfolgt mit Hilfe der vorstehend ausgeführten Erfindung eine Auswertung der Radarsignale über eine Mehrzahl von Radarmodulen hinweg, so dass große Abstände von jeweils benachbarten Empfangsantennen hinweg in der Auswertung berücksichtigt werden können.
Durch eine gemeinsame Normierung kann aus einem ersten und zumindest einem weiteren Radarmodul ein virtuelles gemeinsames Radarmodul mit erheblich verbesserten Eigenschaften bezüglich dem Signal-zu-Rausch Verhältnis erfolgen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das jeweilige weitere Radarmodul zumindest zwei Empfangsantennen, vorzugsweise vier Empfangsantennen oder fünf Empfangsantennen, auf.
Durch den Einsatz von einer Mehrzahl von Empfangsantennen wird vorzugsweise die Winkelauflösung des Radarsystems verbessert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das jeweiligen Radarsignale durch einen Filter, insbesondere durch einen Bandpass-Filter, gefiltert, durch einen Mischer herabgemischt und in ein digitalisiertes Signal gewandelt.
Mit Vorteil erfolgt ist der Filter, der Mischer und/oder der AD-Wandler zur Bereitstellung des digitalisierten Signals in einem integrierten Schaltkreis, auch als Radar-Chip bezeichnet, integriert. Durch die Verwendung eines solchen handelsüblichen integrierten Schaltkreis kann ein die hier beschriebene Erfindung besonders einfach realisiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die jeweils digitalisierten Signale über eine technische Datenverbindung, vorzugsweise über einen Fahrzeug-BUS wie Ethernet oder CAN-BUS, an die Recheneinheit übertragen wird.
Mit Vorteil verbindet die technische Datenverbindung das erste Radarmodul mit dem jeweiligen weiteren Radarmodul. Mit Vorteil verbindet die technische Datenverbindung die jeweils dem jeweiligen Radarmodul zugeordneten Recheneinheiten miteinander.
Mit Vorteil wird eine technische Datenverbindung genutzt, welche in einem Fahrzeug bereits vorhanden ist. Vorteilhaft kann die technische Datenverbindung auch zur Ansteuerung des jeweiligen Radarmoduls dienen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Radarmodul im Wesentlichen mittig an der Vorderseite eines Fahrzeugs befestigt und/oder das jeweilige weitere Radarmodul ist an einer der jeweiligen Ecke des Fahrzeugs befestigt.
Mit Vorteil dient die Erfindung zur Kopplung eines sogenannten Center-Radarmoduls mit zumindest einem Eck-Radarmoduls. Durch diese Anordnung kann mit geringem technischem Aufwand ein weiter Bereich vor dem Fahrzeug mit einer gleichzeitig hohen Winkelauflösung überwacht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist basiert die jeweilige Sendeantenne und/oder die jeweilige Empfangsantenne auf Grundlage einer Wellen-Hohlleiter Technologie.
Solche Wellen-Hohlleiter-Antennen sind beispielhaft in EP 2 862 227 A1 oder SE 544 295 C2 beschrieben, wobei auf deren Inhalt hier Bezug genommen wird und der jeweilige Offenbarungsgehalt Teil der vorliegenden Beschreibung sein soll.
Besonders vorteilhaft dient die Wellen-Hohlleiter Technologie zur Übertragung von Radarwellen von der jeweiligen Empfangsantenne zu dem jeweiligen Radarchip.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die gemeinsame Auswertung der digitalisierten Signale mit Hilfe einer zentral angeordneten Recheneinheit, insbesondere einer zentralen Steuerung eines Fahrzeugs.
Mit Vorteil kann mit Hilfe einer zentralen Recheneinheit die jeweilig in dem Radarmodul integrierten Recheneinheit eingespart werden. Vorteilhaft kann die Normierung des jeweiligen digitalisierten Signals mit Hilfe einer jeweilig in dem Radarmodul integrierten Recheneinheit erfolgen.
Das Radarsystem umfasst ein erstes Radarmodul und zumindest ein weiteres Radarmodul sowie eine Recheneinheit, wobei das erste Radarmodul und das zumindest eine weitere Radarmodul mit der Recheneinheit über eine technische Datenverbindung verbunden sind, wobei die Radarmodule zur Bereitstellung von digitalisierten Signalen vorgesehen sind, wobei die Recheneinheit zur gemeinsamen Auswertung der digitalisierten Signale des ersten Radarmoduls und des zumindest einen weiteren Radarmoduls vorgesehen ist.
Mit Hilfe des Radarsystems kann vorteilhaft der Abstand eines Objektes, die Geschwindigkeit des Objektes und/oder der Winkel des Objektes (beispielhaft in Bezug zu einer Fahrrichtung) bestimmt werden.
Das Radarsystem ist vorteilhaft an der Vorderseite eines Fahrzeugs positioniert. Vorteilhaft ist das jeweilige Radarmodul an der Stoßstange des Fahrzeugs integriert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Recheneinheit in einem der Radarmodule integriert.
Vorteilhaft weisen sowohl das erste als auf das weitere Radarmodul eine Recheneinheit auf. Vorteilhaft erfolgt die gemeinsame Auswertung der digitalisierten Signale mit Hilfe der Recheneinheit des ersten Radarmoduls.
Mit Vorteil kann die gemeinsame Auswertung der digitalisierten Signale auch mit Hilfe einer zentralisierten Recheneinheit erfolgen. Beispielhaft kann eine Recheneinheit einer Steuerung eines Fahrzeugs zur gemeinsamen Auswertung der (Radar) Signale vorgesehen sein. Mit Vorteil kann auch eine gesonderte Recheneinheit für das Radarsystem die gemeinsame Auswertung der digitalisierten Signale vorgesehen sein.
Vorteilhaft wird durch die Nutzung einer bereits vorhandenen Recheneinheit in dem jeweiligen Radarmodul oder einer zentralisierten Recheneinheit die Kosten des Radarsystems reduziert. Bei Einsatz einer zentralen Recheneinheit kann diese vorteilhaft auf die Bedürfnisse der Auswertung der digitalisierten Signale ausgebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Radarsystem dazu vorgesehen und ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß vorstehender Beschreibung auszuführen.
Mit Vorteil dienen die Empfangsantennen zum Empfang des Radarsignals, welches von der jeweiligen Sendeantenne des Radarmoduls ausgesandt worden ist.
Weiter dient zumindest die Recheneinheit des ersten und/oder des weiteren Radarmodul zur gemeinsamen Auswertung des jeweiligen digitalisierten Signals. Mit Vorteil ist eine Auswerteeinheit, insbesondere ein Radarchip, zur Bereitstellung des jeweiligen digitalisierten Signals vorgesehen
Durch das vorstehend vorgestellte Verfahren kann eine besonders genaue Detektion eines Objekts von einem Fahrzeug aus erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Radarmodul als Center-Radarmodul ausgebildet. Ein solches Center-Radarmodul ist derart ausgestaltet, dass es eine hohe Reichweite von 100 bis 300 Metern aufweist. Ein solches Center-Radarmodul umfasst vorteilhaft lediglich eine oder zwei Empfangsantennen.
Das Fahrzeug ist insbesondere als Automobil oder als Schienenfahrzeug ausgebildet. Das Fahrzeug umfasst ein Radarsystem gemäß vorstehender Beschreibung.
Mit Vorteil weist das Fahrzeug am Bereich der Front ein erstes Radarmodul auf, welches im Wesentlichen mittig positioniert ist. Ein solches, mittig an der Vorderseite
Weiter weist das Fahrzeug zumindest an einer vorderen Ecke ein weiteres Radarmodul auf. Das jeweilige weitere Radarmodul ist vorteilhaft als Eckradarmodul (Corner-Radarmodul) ausgebildet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Auswertung der (digitalisierten) (Radar-) Signale mit Hilfe eines vorstehend beschriebenen Verfahrens.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Recheneinheit in einem der Radarmodule integriert.
Mit Vorteil ist die Recheneinheit in demjenigen Radarmodul integriert, welches die meisten Empfangsantennen aufweist.
Durch die Integration der Recheneinheit in einem der Radarmodule kann eine zentrale Recheneinheit entlastet werden. Insofern die Recheneinheit in demjenigen Radarmodul integriert ist, welches die meisten Empfangsantennen umfasst, müssen vorteilhaft am wenigsten Daten über die technische Datenverbindung übertragen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Radarsystem dazu eingerichtet und ausgebildet, digitalisierte Signale gemäß dem vorstehend ausgeführten Verfahren gemeinsam auszuwerten.
Die Auswertung der digitalisierten Signale erfolgt vorteilhaft mit Hilfe von der vorstehend beschriebenen Verfahren: Hierbei dient mit Vorteil eine Empfangsantenne zum
Empfang des jeweiligen Radarsignals, welches von dem Objekt reflektiert worden ist. Eine Auswerteeinheit, insbesondere ein Radarchip dient zur Bereitstellung jeweils eines digitalisierten Signals pro Empfangsantenne. Eine Recheneinheit dient zur Normierung des jeweiligen digitalisierten Signals auf ein erstes digitalisiertes Signal. Mit Vorteil dient die Recheneinheit zum Bilden einer Summe der jeweiligen digitalisierten Signale. Mit Vorteil dient die Recheneinheit weiter zu einer weiteren Auswertung der Summe. Mit Vorteil dient eine technische Datenverbindung zur Bereitstellung des jeweiligen digitalisierten Signals an eine Recheneinheit und/oder an ein Radarmodul.
Die hier beschriebene Erfindung, insbesondere das Radarsystem, kann in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Automobil oder einem Schienenfahrzeug, Einsatz finden.
Mit Vorteil kann das Radarsystem und/oder das hier vorgestellte Verfahren in einem Fahrassistenzsystem verwendet werden. Durch die erhöhte Genauigkeit bei der Bestimmung des Winkels zwischen der Fahrtrichtung und der Verbindungslinie zwischen dem Radarsystem und dem Objekt kann ein besonders genaue Fahrassistenzsystem bereitgestellt werden.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Radarsystem und ein Verfahren zur Detektion eines Objektes. Das Objekt kann dabei sowohl von einem ersten Radarmodul als auch von zumindest einem weiteren Radarmodul detektiert werden. Um ein besseres Signal-zu-Rauschverhältnis, insbesondere bei einer Winkelauflösung, werden Radarsignale der Empfangsantennen des ersten und des zumindest eines weiteren Radarmoduls gemeinsam ausgewertet. Eine Auswertung der Radarsignale erfolgt gemeinsam mit Hilfe einer Recheneinheit. Vorteilhaft erfolgt durch jeweils eine Auswerteeinheit, die dem jeweiligen Radarmodul zugeordnet ist, eine Digitalisierung des jeweiligen Radarsignals, so dass der Recheneinheit digitalisierte Signale bereitgestellt werden. Mit Vorteil erfolgt eine Auswertung durch eine Normierung jeglicher Radarsignale der einzelnen Empfangsantennen auf ein digitalisiertes Signal einer ersten Empfangsantenne eines ersten Radarmoduls.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben und erläutert. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungen sind lediglich beispielhaft und schränken die Erfindung keinesfalls ein.
Es zeigen

1 ein beispielhaftes Radarsystem und ein Objekt,
2 ein beispielhaftes Radarsystem,
3 ein Fahrzeug mit einem beispielhaften Radarsystem sowie
4 drei Empfangsantennen.

1 zeigt ein beispielhaftes Radarsystem 1 und ein Objekt Obj. Das Objekt wird von einem ersten Radarmodul 5a und einem weiteren Radarmodul 5b erfasst. Der Abstand R1, R2 des jeweiligen Radarmoduls 5a, 5b zu dem Objekt Obj ist etwa gleich. Da der jeweilige Abstand R1, R2 groß im Vergleich zu dem Abstand der Radarmodule 5a, 5b zueinander ist, erfassen beide Radarmodule 5a, 5b das Objekt Ojb etwa unter demselben Winkel oder and der etwa gleichen Position. Das jeweilige Radarmodul 5a, 5b sendet Radarwellen RW aus und empfängt die von dem Objekt Obj reflektierten Radarwellen RW wieder, wie durch den Doppelpfeil angedeutet.
Das jeweilige Radarmodul 5a, 5b stellt ein digitalisiertes Signal 9a, 9b der Recheneinheit RE bereit. Die Recheneinheit RE ist zur gemeinsamen Auswertung der jeweils bereitgestellten digitalisierten Signale 9a, 9b eingerichtet und ausgebildet.
2 zeigt ein beispielhaftes Radarsystem 1. Das gezeigte Radarsystem 1 umfasst ein erstes Radarmodul 5a und ein weiteres Radarmodul 5b. Das jeweilige Radarmodul 5a, 5b ist über eine technische Datenverbindung 10 mit einer Recheneinheit RE verbunden.
Das erste Radarmodul umfasst eine Sendeantenne Tx und eine Empfangsantenne Rx. Die Sendeantenne Tx dient zum Senden von Radarwellen RW (siehe z.B. 3).
Die jeweilig ausgesandte und reflektierte Radarwelle RW wird von der Empfangsantenne Rx des ersten Radarmoduls 5a empfangen. Die empfangene Radarwelle wird von der Empfangsantenne Rx als Radarsignal 7a an eine Auswerteeinrichtung 31 bereitgestellt. Die Auswerteeinrichtung 31 dient insbesondere zur Bereitstellung des digitalisierte Signals 9a an die technische Datenverbindung 10 und somit an die Recheneinheit RE.
Das weitere Radarmodul 5b umfasst ebenfalls eine Sendeantenne Tx sowie eine Mehrzahl von Empfangsantennen Rx. Die Empfangsantennen Rx stellen die jeweils empfangene Radarwelle RW an die Auswerteeinrichtung 30 bereit. Die Auswerteeinrichtung 30 ist zur Digitalisierung des jeweiligen Radarsignals 7b und zur Bereitstellung des jeweils digitalisierten Signals 9b vorgesehen.
Mit Vorteil umfasst die jeweilige Auswerteeinrichtung 30, 31 einen Mischer, zumindest einen Frequenzfilter sowie einen Analog-Digital-Wandler (nicht explizit abgebildet). Mit anderen Worten ist die jeweilige Auswerteeinheit vorzugsweise durch einen Radarchip ausgestaltet. Mit Vorteil umfasst die jeweilige Auswerteeinheit 30, 31 eine Recheneinheit RE
3 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einem beispielhaften Radarsystem 1. Das Fahrzeug 100 umfasst an einer Seite (vorzugsweise die Vorderseite) ein erstes Radarmodul 5a sowie zwei weitere Radarmodule 5b. Das erste Radarmodul ist mittig an der Seite des Fahrzeugs 100 angeordnet. Das jeweilige weitere Radarmodul 5b ist and der jeweiligen Ecke des Fahrzeugs 100 angeordnet und jeweils neben dem ersten Radarmodul 5b positioniert.
Gezeigt ist weiter eine mögliche Richtung der Radarwellen RW als Linie. Das jeweilige Radarmodul 5a, 5b umfasst in der Regel einen Erfassungsbereich eine Breite von einem Winkel von 10 bis 240 Grad auf. Hierbei weist das jeweilige weitere Radarmodul 5b einen breiteren Erfassungsbereich als der erste Radarsystem 5a auf.
4 zeigt ein drei Empfangsantennen Rx. Die jeweilige Empfangsantenne Rx ist von der jeweils daneben angeordneten Empfangsantenne Rx jeweils mit einer Distanz d beabstandet. Hierbei weist die rechts angeordnete Empfangsantenne einen ersten Abstand d01 zu der links benachbarten Empfangsantenne auf. Weiter weist die in der Mitte angeordnete Empfangsantenne Rx eine Distanz d12 zu der links angeordneten Empfangsantenne Rx auf. Die Distanzen d01 und d12 sind unterschiedlich.
Oberhalb der jeweiligen Empfangsantenne Rx ist mit einer dicken Linie die eintreffende Radarwelle RW gezeigt. Die jeweilige Radarwelle RW ist von dem jeweils selben Objekt Obj reflektiert worden.
Durch die Distanzen d01, d12 der jeweiligen Empfangsantennen Rx zueinander sind die jeweils leicht schräg eintreffenden Radarwellen RW in ihrer jeweiligen Phase verschoben. Die Phasenverschiebung tritt wegen den unterschiedlichen Abständen der jeweiligen Empfangsantenne Rx zu dem Objekt Obj (nicht gezeigt) auf.
Die unterschiedlichen Abstände und die daraus entstehenden Phasenverschiebungen sind durch die jeweils gestrichelte Verbindungslinie zwischen den Radarwellen RW angedeutet.
Bezugszeichenliste:

1: Radarsystem
10: technische Datenverbindung
100: Fahrzeug
5a: erstes Radarmodul
5b: weiteres Radarmodul
7a, 7b: Radarsignal
9a, 9b: digitalisiertes Signal
30,31: Auswerteeinheit
Obj: Objekt
Tx: Sendeantenne
Rx: Empfangsantenne
Obj: Objekt
RE: Recheneinheit
RW: Radarwelle
d01, d12: Distanz (der Empfangsantennen voneinander)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2862227 A1 [0060]

Claims

Verfahren zur Detektion eines Objektes (Obj) mit einer Mehrzahl von Radarmodulen (5a, 5b), wobei ein erstes Radarmodul (5a) und zumindest ein weiteres Radarmodul (5b) zur Detektion des Objektes (Obj) vorgesehen sind, wobei ein Radarsignal (7) von dem ersten Radarmodul (5a) bereitgestellt und nach Reflexion an dem Objekt (Obj) wieder durch das erste Radarmodul (5a) empfangen wird, wobei jeweils ein weiteres Radarsignal (7b) von dem jeweiligen weiteren Radarmodul (5b) bereitgestellt wird und nach Reflexion von dem weiteren Radarmodul (5b) empfangen wird, wobei das jeweilige Radarsignal (7a, 7b) durch zumindest eine Empfangsantenne (Rx) des ersten Radarmoduls (5a) und durch zumindest eine Empfangsantenne (Rx) des jeweiligen weiteren Radarmoduls (5b) empfangen wird und mit Hilfe des ersten Radarmoduls (5a) als erstes digitalisierte Signal (9a) und mit Hilfe des jeweiligen weiteren Radarmodul als zweites digitalisierte Signal (9b) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das erste digitalisierte Signal (9a) und das zweite digitalisierte Signal (9b) gemeinsam mit Hilfe einer Recheneinheit (RE) ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem jeweiligen Radarmodul (5a, 5b) weiter folgende Schritte erfolgten: - eine Normierung des jeweiligen digitalisierten Signals (9a, 9b) auf ein erstes digitalisiertes Signal (9a) einer ersten Empfangsantenne (Rx) des ersten Radarmoduls (5a, 5b), - Gemeinsame Auswertung der normierten digitalisierten Signale (9a, 9b) des ersten und des zumindest einen weiteren Radarmoduls (5a, 5b).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das jeweilige digitalisierte Signal (9a, 9b) durch die Normierung eine jeweilige Phase (φ) zueinander aufweist, wobei ein gemeinsames Auswerten der digitalisierten Signale anhand der Phasen (φ) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das zumindest eine weitere Radarmodul (5b) eine Mehrzahl von Empfangsantennen (Rx) aufweist und wobei das jeweilige Radarmodul (5b) jeweils unterschiedliche Abstände (d01, d12) zwischen den jeweiligen Empfangsantennen (Rx) aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche, wobei der jeweilige weitere RadarSensor zumindest zwei Empfangsantennen (Rx), vorzugsweise vier Empfangsantennen (Rx), aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das jeweiligen Radarsignale (7a, 7b) durch einen Filter gefiltert, durch einen Mischer herabgemischt und in ein digitalisiertes Signal (9a, 9b) gewandelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die jeweils digitalisierten Signale (9a, 9b) über eine technische Datenverbindung (10), vorzugsweise über einen Fahrzeug-BUS wie Ethernet oder CAN-BUS, an die Recheneinheit (RE) übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Radarmodul (5a) im Wesentlichen mittig an der Vorderseite eines Fahrzeugs (100) befestigt ist und/oder das jeweilige weitere Radarmodul (5b) an einer der jeweiligen Ecke des Fahrzeugs (100) befestigt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die jeweilige Sendeantenne (Tx) und/oder die jeweilige Empfangsantenne (Rx) auf Grundlage einer Wellen-Hohlleiter Technologie basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die gemeinsame Auswertung der digitalisierten Signale (9a, 9b) mit Hilfe einer zentral angeordneten Recheneinheit (RE), insbesondere einer zentralen Steuerung eines Fahrzeugs (100), erfolgt.
Radarsystem (1), umfassend ein erstes Radarmodul (5a) und zumindest ein weiteres Radarmodul (5b) sowie eine Recheneinheit (RE), wobei das erste Radarmodul und das zumindest eine weitere Radarmodul mit der Recheneinheit (RE) über eine technische Datenverbindung (10) verbunden sind, wobei die Radarmodule zur Bereitstellung von digitalisierten Signalen (9a, 9b) vorgesehen sind, wobei die Recheneinheit (RE) zur gemeinsamen Auswertung der digitalisierten Signale (9a, 9b) des ersten Radarmoduls (5a) und des zumindest einen weiteren Radarmoduls (5b) vorgesehen ist.
Radarsystem (1) nach Anspruch 11, wobei die Recheneinheit (RE) in einem der Radarmodule (5a, 5b) integriert ist.
Radarsystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Radarsystem dazu vorgesehen und ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
Fahrzeug (100), insbesondere ein Automobil, ein Landmaschinenfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug, aufweisend ein Radarsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13