DE102022117706A1

DE102022117706A1 - Verfahren und Assistenzsystem zur radarbasierten Größeneinstufung von Objekten und entsprechend eingerichtetes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022117706A1
Application number: DE102022117706.8A
Authority: DE
Inventors: Ralph Helmar Rasshofer; Stefan Holzknecht; Erwin Biebl; Felix Rutz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-07-15
Filing date: 2022-07-15
Publication date: 2024-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur radarbasierten Größeneinstufung von Objekten (12). Dabei wird ein von einem Objekt (12) reflektiertes Radarsignal einer FMCW-Radareinrichtung (10, 32) erfasst. Weiter wird das erfasste Radarsignal dann automatisch hinsichtlich einer Amplitudenmodulation ausgewertet und darauf basierend das Objekt (12) hinsichtlich seiner Größe eingestuft. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechend eingerichtetes Assistenzsystem (10, 34) sowie ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug (30).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Assistenzsystem zur radarbasierten Größeneinstufung von Objekten. Die Erfindung betrifft weiter ein entsprechend eingerichtetes Kraftfahrzeug.
Eine radarbasierte Objektdetektion kann für vielerlei Anwendungen nützlich sein, beispielsweise für automatisierte Funktionen eines Kraftfahrzeugs. Dort wird eine sichere Erkennung von Objekten im Fahrschlauch des Kraftfahrzeugs benötigt, um Kollisionen oder ein Überfahren von Hindernissen zu vermeiden. Beispielsweise beschreibt die WO 2012 / 116 876 A1 eine Fahrerassistenzeinrichtung für ein Fahrzeug, welche ein Radargerät zum Bestimmen einer auf ein fahrzeugexternes Objekt bezogenen Messgröße aufweist. Das Radargerät ist dabei dazu ausgelegt, aus Testsignalen eine Korrekturgröße für die Korrektur der Messgröße als frequenzabhängige Größe zu bestimmen. Damit soll die Messgröße noch genauer bei unterschiedlichsten relativen Geschwindigkeiten des fahrzeugexternen Objektes bezüglich des Fahrzeugs bestimmt werden können.
Jedoch kann nicht nur das reine Detektieren von Objekten, sondern auch ein Bestimmen von deren Größe nützlich sein. So ist beispielsweise in der DE 198 06 150 C1 ein Fahrzeug mit einer Objekterfassungseinrichtung mit Mitteln zur strahlungsbasierten Abtastung eines Beobachtungsbereiches beschrieben. Die Objekterfassungseinrichtung kann in einen Parklückenerkennungsmodus geschaltet werden. Darin können Parklücken zwischen stehenden Fahrzeugen, an denen das Fahrzeug vorbeifährt, erkannt und die Größe solcher Parklücken mittels einer entsprechenden Auswerteeinheit bestimmt werden.
Herkömmliche Radarsysteme können jedoch die physikalische Größe von Objekten unterhalb ihrer Winkelauflösung nicht einschätzen, zumal die physikalische, also geometrische Größe von Objekten oft nicht mit einem messbaren Radarquerschnitt (RCS, Radar Cross Section) korreliert. Dies kann problematisch sein, da beispielsweise auch physikalisch bzw. geometrisch relativ kleine Objekte, die kein tatsächliches Hindernis für ein Fahrzeug darstellen, einen relativ großen Radarquerschnitt aufweisen können. In einem solchen Fall kann das relativ kleine Objekt dann zu falschen bzw. unangemessenen automatischen Fahrmanövern oder Eingriffen in die Fahrzeugführung, wie etwa einem letztlich grundlosen Bremsen, oder aber zum Übersehen von tatsächlich sicherheitsrelevanten Objekten aufgrund entsprechend angehobener Entscheidungsschwellen führen.
Andere Sensoren können zur Größenbestimmung besser geeignet sein. Beispielsweise beschreibt die DE 101 33 945 A1 ein Verfahren zur Verarbeitung von Sensordaten, die von Sensoren generiert werden, zu Fusionsdaten. Die Fusionsdaten werden dabei in einem Assoziationsschritt generiert, wobei die Sensordaten entweder mit bestehenden Fusionsdaten assoziiert oder zu neu generierten Fusionsdaten assoziiert werden. Es können dort auch Objektattribute, wie etwa die Größe von Sensorobjekten berücksichtigt werden. Beispielsweise bei einer Anwendung in einem Fahrzeug kann es jedoch problematisch sein, dass das Radarsystem der zur möglichst frühzeitigen, also langreichweitigen Objektdetektion grundsätzlich zuverlässigste Sensor sein kann und eine möglichst frühe objektabhängig angemessene automatische Reaktion wünschenswert wäre.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte, an die geometrische Größe von radarbasiert detektierten Objekten angepasste, insbesondere automatische, Reaktion zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur radarbasierten Größeneinstufung von Objekten. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein von einem Objekt reflektiertes Radarsignal einer FMCW-Radareinrichtung (FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave) erfasst. Die Radareinrichtung kann also ein Ausgangs- oder Sendesignal aussenden und das korrespondierende von einem Objekt reflektierte Radarsignal empfangen. Das erfasste Radarsignal kann dementsprechend als empfangenes Signal oder Eingangssignal bezeichnet werden. Dessen Erfassen kann Empfangen an einer Empfangsantenne der Radareinrichtung oder ein Erfassen oder Abgreifen an einer nachgeordneten Stelle in einer entsprechenden Signalverarbeitungskette oder über eine Schnittstelle oder ein Abrufen von einem Datenspeicher oder dergleichen bedeuten oder umfassen.
Weiter wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren das erfasste Radarsignal automatisch hinsichtlich einer darin enthaltenen Amplitudenmodulation ausgewertet, insbesondere hinsichtlich einer Amplitudenmodulation, die in dem zugehörigen ursprünglichen Sendesignal nicht enthalten war. Basierend auf dieser Auswertung der gegebenenfalls in dem erfassten Radarsignal enthaltenen Amplitudenmodulation wird das Objekt dann automatisch hinsichtlich seiner Größe eingestuft, also klassifiziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere für Objekte, also zur Größeneinstufung oder Erkennung von Objekten angewendet werden, deren Ausdehnung, also Breite und/oder Höhe, kleiner als die entsprechende Azimutwinkelauflösung bzw. Elevationsauflösung der verwendeten Radareinrichtung ist. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann basierend auf der Amplitudenmodulation des erfassten Radarsignals also ein Objekt beispielsweise als entsprechend kleines oder größeres bzw. größeres Objekt, etwa bezogen auf die Auflösung der verwendeten Radareinrichtung und/oder gemessen an der Wellenlänge der verwendeten Radarstrahlung, eingestuft werden.
Gemäß einer der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis kann die bzw. eine Amplitudenmodulation in dem erfassten reflektierten Radarsignal abhängig von der Objektgröße des jeweiligen detektierten Objekts bzw. charakteristisch für entsprechend kleine Objekte sein. „Klein“ kann im vorliegenden Sinne beispielsweise eine Objektausdehnung, also insbesondere eine Breite und/oder Höhe einer der jeweiligen Radareinrichtung zugewandten bzw. das Radarsignal reflektierenden Seite des jeweiligen Objekts, im Bereich oder in der Größenordnung von etwa 10 Wellenlängen bis etwa 100 Wellenlängen des Sendesignals, also des ausgesendeten Radarsignals bedeuten. Für ein Radarsignal mit einer Frequenz von 77 GHz kann dies also beispielsweise eine Größe oder Ausdehnung im Bereich von etwa 3 cm bis etwa 40 cm bedeuten. Bei einer derartigen Größe oder Ausdehnung kann ein Objekt im vorliegenden Sinne dann also als kleines Objekt gelten bzw. eingestuft werden. Entsprechende Grenzen oder Schwellenwerte können je nach Anwendungsfall oder Anforderungen bedarfsgerecht bestimmt oder festgelegt werden.
Die Größeneinstufung kann je nach Anwendungsfall beispielsweise ausgegeben oder bereitgestellt werden, etwa zur internen Weiterverarbeitung und/oder an eine weitere Assistenzfunktionen oder ein weiteres Assistenzsystem oder dergleichen und/oder beispielsweise in einem vorgegebenen Datenspeicher oder einer vorgegebenen Datenbank oder dergleichen gespeichert werden.
Herkömmliche FMCW-Radareinrichtungen können eine relativ große Bandbreite aufweisen. Zudem kann die Reflektivität von Objekten für Radarstrahlung abhängig sein von der Radarsignalfrequenz und dem Einstrahl- oder Auftreffwinkel des Radarsignals bzw. der Radarstrahlung auf das jeweilige Objekt, beispielsweise aufgrund von sich ausbildenden Oberflächenströmen und/oder dergleichen mehr. Prinzipiell könnte dies eine radarbasierte Größenbestimmung ermöglichen. In der Praxis kommt es aber zu einer Vielzahl von komplexen und sich überlagernden Effekten, die eine zuverlässige radarbasierte Größenbestimmung zumindest anhand eines einzelnen bzw. von einem einzigen Punkt stammenden reflektierten Radarsignals erschweren oder effektiv unmöglich machen können. Die vorliegende Erfindung beruht jedoch auf der Erkenntnis, dass kleine Objekte einem reflektierten Radarsignal eine Amplitudenmodulation aufprägen bzw. zu einer Amplitudenmodulation, also einer frequenzabhängigen Schwankung der Stärke oder Signalintensität des reflektierten Radarsignals führen können. Dabei kann beispielsweise eine relativ große Auffächerung über die Frequenz und/oder eine relativ große Winkelabhängigkeit der Stärke oder Signalintensität des reflektierten Radarsignals als Indiz für ein kleines Objekt aufgefasst oder verwendet werden. Es können also in reflektierten Radarsignalen für kleine Objekte oder für große Objekte typische Muster auftreten, die hier ausgewertet werden können, um ein detektiertes Objekt hinsichtlich seiner Größe, zumindest im vorliegenden Sinne als kleines Objekt oder als großes Objekt einstufen zu können. Dazu kann beispielsweise ein Vergleich mit einem entsprechenden vorgegebenen Signalmuster, ein einem vorgegebenen Vergleichs- oder Referenzwert und/oder dergleichen mehr durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann etwa im Anwendungsfall eines Kraftfahrzeugs ermöglichen, beispielsweise eine metallene Getränkedose oder dergleichen von einer sehr viel größeren metallischen Mülltonne oder dergleichen zu unterscheiden, kann also eine entsprechend angepasste bzw. jeweils objektangemessene weitere Reaktion ermöglichen. Damit kann die vorliegende Erfindung also beispielsweise zu einem verbesserten Komfort und/oder einer verbesserten Sicherheit im Straßenverkehr beitragen. Ebenso kann die vorliegende Erfindung aber ebenso in anderen Bereichen angewendet werden, etwa um Objekte zuverlässiger identifizieren oder mittels einer Radareinrichtung größenbasiert beispielsweise als für den jeweiligen Anwendungsfall relevant oder nicht relevant einschätzen zu können oder dergleichen.
In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird aus dem erfassten Radarsignal zunächst ein Signalteil oder Signalanteil ermittelt, der einen durch das Objekt bzw. die Reflektionen des gesendeten Radarsignals an dem Objekt verursachten frequenzabhängigen Amplitudenverlauf angibt oder beinhaltet. Zur Größeneinstufung des Objekts wird dann nur dieser Signalteil hinsichtlich der Amplitudenmodulation ausgewertet. Das erfasste Radarsignal kann also ein vollständiges Radarrohsignal sein, von dem beispielweise zunächst bekannte Störeffekte oder sonstige Einflüsse abgezogen oder abgetrennt werden können. Dies kann die durch das Objekt verursachte bzw. das Objekt charakterisierende Amplitudenmodulation einfacher und eindeutiger oder zuverlässiger erkennbar oder auswertbar machen. Dadurch kann die Größeneinstufung entsprechend zuverlässiger und genauer durchgeführt werden.
In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden zum Ermitteln des Signalteils Einflüsse der jeweils zum Senden des zugrundeliegenden Sendesignals und zum Empfangen bzw. Erfassen des reflektierten Radarsignals verwendeten Radareinrichtung auf die Amplitudenmodulation von dem erfassten Radarsignal abgezogen. Derartige Einflüsse können beispielsweise durch eine verwendete Radarantenne, ein Radom der Radareinrichtung, signalverarbeitende oder signalweiterleitende Einrichtungen oder Komponenten, wie beispielsweise einen Mischer, einen Koppler oder dergleichen, die als HF-Frontend (HF: Hochfrequenz) zusammengefasst werden können, und/oder dergleichen mehr verursacht werden bzw. bedingt sein. Solche Einflüsse, also entsprechende Frequenzgänge der Geräte oder Komponenten oder dergleichen können sich dem durch das Objekt verursachten frequenzabhängigen Amplitudenverlauf, also der erfindungsgemäß als Kriterium oder Basis für die Größeneinstufung verwendeten Amplitudenmodulation, überlagern. Durch das Abziehen dieser Einflüsse, also entsprechender Störsignalteile kann auf besonders einfache und zuverlässige Weise die von dem jeweiligen detektierten Objekt stammende Amplitudenmodulation zuverlässiger erkennbar und robuster auswertbar gemacht werden. Dies ist insbesondere der Fall, da die hier von dem erfassten Radarsignal abgezogenen Einflüsse bzw. Störsignalteile zumindest im Wesentlichen exakt bekannt sein können. Zum Ermitteln dieser Einflüsse oder Störsignalteile kann die jeweilige Radareinrichtung zunächst an einem vorgegebenen idealen Reflektor bzw. mittels eines solchen idealen Reflektors, der keine Frequenzabhängigkeit in der von ihm reflektierten Amplitude bzw. in seinem Radarquerschnitt aufweist oder verursacht, kalibriert werden. Dies kann generische, also vom jeweiligen detektierten bzw. reflektierenden Objekt unabhängige Amplitudenschwankungen, die durch die Radareinrichtung selbst verursacht werden, als Ergebnis liefern. Diese Amplitudenschwankungen bzw. entsprechende Störsignalteile können dann von dem erfassten Radarsignal, also etwa dem von dem jeweils im Produktiveinsatz detektierten Objekt stammenden Mess- oder Radarrohsignal oder einem daraus erzeugten bereits vorverarbeiteten Radarsignal abgezogen werden, um den zu dem detektierten Objekte korrespondierenden Signalteil, der gegebenenfalls die das Objekt charakterisierende Amplitudenmodulation enthält oder angibt, zu ermitteln.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird zum Auswerten der Amplitudenmodulation der frequenzabhängige Radarquerschnitt des jeweiligen detektierten Objekts bestimmt und eine digitale Signalverarbeitung angewendet. Die Amplitudenmodulation kann dann also über frequenzabhängige Schwankungen des Radarquerschnitts ausgewertet werden. Die hier vorgeschlagene Verwendung des Radarquerschnitts als Zwischen- oder Arbeitsgröße kann eine besonders einfache, einfach zu interpretierende und mit bekannten Verfahren und Einrichtungen kompatible Auswertung bzw. Signalverarbeitung ermöglichen. Die Verwendung der digitalen Signalverarbeitung ermöglicht dabei eine besonders einfache und flexible Signalverarbeitung bzw. Auswertung. Somit kann durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung diese besonders einfach, effektiv und effizient angewendet bzw. implementiert oder in bestehende Systeme und Verfahren integriert werden. Es sei aber angemerkt, dass grundsätzlich ebenso eine analoge Signalverarbeitung verwendet werden kann.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Größeneinstufung mit des jeweiligen Objekts mit einer jeweiligen Wahrscheinlichkeit bestimmt. Die Größeneinstufung kann also beispielsweise mit einem oder als ein Wahrscheinlichkeits- oder Konfidenzwert bestimmt bzw. ausgegeben werden. Beispielsweise kann das jeweilige Objekt also mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit als kleines Objekt eingestuft werden. Dies kann dem Umstand geschuldet sein, dass aufgrund der an anderer Stelle angesprochenen Komplexität und Überlagerungen der Effekte und Einflüsse auf das reflektierte Radarsignal bzw. dessen Eigenschaften ebenso auf wie aufgrund der unterschiedlichen Reflexionseigenschaften, die auch Objekte gleicher Größe aufweisen können, ein vollständig zuverlässiges und eindeutiges Ablesen der Objektgröße aus dem reflektierten Radarsignal nicht oder nicht immer möglich ist. Die vorliegend vorgeschlagene wahrscheinlichkeitsbasierte Größeneinstufung kann entsprechende Unsicherheiten besonders einfach und konsistent darstellen und für weitere Datenverarbeitungsschritte und/oder auf der Größeneinstufung basierende Entscheidungen nutzbar bzw. berücksichtigbar machen. So kann beispielsweise nicht nur die Größeneinstufung, sondern auch deren Wahrscheinlichkeit oder Konfidenz in einen nachfolgenden Entscheidungsalgorithmus einfließen, beispielsweise bei einer Anwendung in einem Kraftfahrzeug. Die Größeneinstufung kann dann beispielsweise entsprechend der Wahrscheinlichkeit gewichtet werden. Damit kann die hier vorgeschlagene Wahrscheinlichkeit also ein besonders flexibles bzw. situationsangepasstes Vorgehen ermöglichen. So können beispielsweise entsprechend abgestufte Entscheidungen getroffen werden, was zu einem verbesserten Komfort und/oder zu einer verbesserten Sicherheit beitragen kann.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird hinsichtlich der Amplitudenmodulation ein Seitenbandspektrum des erfassten Radarsignals ausgewertet. Mit anderen Worten kann also beispielsweise dieses Seitenbandspektrum isoliert bzw. als Input für einen entsprechenden Auswerte- oder Einstufungsalgorithmus oder dergleichen verwendet werden. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass durch das jeweilige Objekt verursachte oder bedingte Einflüsse auf das reflektierte Radarsignal, die eine Größeneinstufung des jeweiligen Objekts, insbesondere eine Erkennung von im vorliegenden Sinne kleinen Objekten, ermöglichen können, zumindest primär in dem Seitenbandspektrum auftreten bzw. dort besonders robust und zuverlässig detektierbar sind.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das erfasste Radarsignal oder ein daraus erzeugtes vorverarbeitetes Radarsignal einer vorgegebenen, dafür trainierten Einrichtung des maschinellen Lernens, insbesondere einem trainierten künstlichen neuronalen Netz, als Input bereitgestellt oder zugeführt und damit ausgewertet. Als Output gibt die Einrichtung des maschinellen Lernens dann eine korrespondierende Größeneinstufung aus. Diese kann gegebenenfalls, wie an anderer Stelle erläutert, mit einem oder als ein Wahrscheinlichkeits- oder Konfidenzwert ausgegeben werden. Das neuronale Netz kann also beispielsweise eine Wahrscheinlichkeitsverteilung über verschiedene, insbesondere vordefinierte, Größen oder Größenklassen für das jeweilige Objekt basierend auf dem jeweiligen Input als zugehörigen Output ausgeben. Das vorverarbeitete Radarsignal kann beispielsweise der an anderer Stelle genannte Signalteil, der von dem vollständigen erfassten Radarsignal nach Abzug der Einflüsse der verwendeten Radareinrichtung verbleibt, oder dergleichen sein. Die Größeneinstufung anhand des Radarsignals kann aufgrund der Vielzahl und Komplexität der das reflektierte Radarsignal beeinflussenden Effekte und Überlagerungen ein komplexes Problem sein. Dies kann eine manuelle Definition und Vorgabe von aussagekräftigen und verlässlichen Kriterien für die Größeneinstufung entsprechend schwierig machen. Solche Kriterien können aber durch die Einrichtung des maschinellen Lernens automatisch auch ohne deren genaue Kenntnis oder explizite Formulierung gelernt werden. Somit kann die hier vorgeschlagene Verwendung einer entsprechend trainierten Einrichtung des maschinellen Lernens besonders einfach eine besonders genaue und zuverlässige radarbasierten Größeneinstufung insbesondere kleiner Objekte ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Assistenzsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das zur automatischen radarbasierten Größeneinstufung von radarbasiert detektierten Objekten mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Dazu weist das erfindungsgemäße Assistenzsystem eine Schnittstelle zum Erfassen von Radarsignalen und eine Signalverarbeitungseinrichtung zum Auswerten der Radarsignale, insbesondere hinsichtlich einer durch das jeweilige Objekt verursachten oder bedingten Amplitudenmodulation auf. Das erfindungsgemäße Assistenzsystem kann einige oder alle der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Eigenschaften, Merkmale und/oder Komponenten aufweisen. Das erfindungsgemäße Assistenzsystem kann die Radareinrichtung umfassen oder, beispielsweise über die genannte Schnittstelle, mit der Radareinrichtung koppelbar sein. Ebenso kann das erfindungsgemäße Assistenzsystem dazu eingerichtet sein, eine jeweilige Größeneinstufung, beispielsweise ebenfalls über die Schnittstelle oder eine separate Ausgabeschnittstelle, auszugeben oder bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, das eine FMCW-Radareinrichtung zum Detektieren von Objekten in einer jeweiligen Umgebung des Kraftfahrzeugs und ein erfindungsgemäßes Assistenzsystem aufweist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann insbesondere das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Assistenzsystem genannte Kraftfahrzeug sein oder diesem entsprechen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann also zum, insbesondere automatischen, Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sein.
In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug auch ein Fahrzeugführungssystem zur zumindest assistierten oder zumindest teilautomatisierten Längsführung, also insbesondere zur entsprechenden Geschwindigkeitsregelung oder auch zur zumindest assistierten oder teilautomatisierten Querführung des Kraftfahrzeugs auf. Das Fahrzeugführungssystem ist dabei dazu eingerichtet, seine Reaktion in der Längsführung auf ein, insbesondere jeweils bisher nur, mittels der FMCW-Radareinrichtung, insbesondere im Fahrschlauch des Kraftfahrzeugs, detektiertes Objekt zu verzögern und/oder abzuschwächen, wenn die Größeneinstufung des Objekts durch das Assistenzsystem unterhalb eines vorgegebenen Größenschwellenwertes liegt oder in eine vordefinierte Klassifikation eines kleinen Objekts fällt. Diese vordefinierte Klassifikation kann kleine Objekte beispielsweise als Objekte mit einer Ausdehnung, also insbesondere einer Höhe und/oder Breite einer der Radareinrichtung zugewandten Seite, im Bereich von etwa 10 Wellenlängen bis etwa 100 Wellenlängen der von der FMCW-Radareinrichtung verwendeten Radarstrahlung definieren. Das Verzögern und/oder Abschwächen der Reaktion des Fahrzeugführungssystems kann dabei im Vergleich zu einer Reaktion des Fahrzeugführungssystems auf eine Detektion eines tatsächlichen Hindernisses, also etwa eines Fremdfahrzeugs im Fahrschlauch des Kraftfahrzeugs, gegeben sein bzw. erfolgen. Eine Abschwächung kann im vorliegenden Sinne eine teilweise Reduktion der Reaktion, also beispielsweise einer Eingriffsstärke, oder eine Abschwächung bzw. Reduktion bis auf null bedeuten. In letzterem Fall erfolgt dann also keine Reaktion der Längsführung durch das Fahrzeugführungssystem bezüglich des Objekts. So kann beispielsweise eine automatische Bremsung des Kraftfahrzeugs auf ein detektiertes Objekt hin verzögert, zumindest zunächst abgeschwächt oder vollständig vermieden werden, wenn das detektierte Objekt als kleines Objekt eingestuft wurde. Das Verzögern und/oder Abschwächen der Reaktion kann insbesondere oder zumindest dann erfolgen bzw. durchgeführt werden, wenn die Größeneinstufung mit wenigstens einer vorgegebenen Mindestwahrscheinlichkeit oder Mindestkonfidenz erfolgt bzw. vorliegt. Wird also beispielsweise ein detektiertes Objekt mit einer entsprechend ausreichenden, etwa oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegenden Wahrscheinlichkeit als kleines Objekt, beispielsweise als Getränkedose oder sonstige entsprechend kleine Lebensmittelverpackung oder dergleichen, erkannt oder eingestuft, so kann ermittelt oder davon ausgegangen werden, dass das detektierte Objekt durch das Kraftfahrzeug schadlos überfahren werden kann. Dadurch können entsprechend unnötige Bremsungen vermieden und somit ein verbesserter Komfort erreicht werden. Eine Verzögerung oder Abschwächung der Reaktion kann beispielsweise bedeuten, dass später und/oder schwächer gebremst wird als dies bei einem detektierten größeren Objekt, beispielsweise einem Vorausfahrzeug der Fall wäre. Es kann bei einer Einstufung eines detektierten Objekts als kleines Objekt bzw. bei einer unterhalb des vorgegebenen Größenschwellenwertes liegender Größeneinstufung eines detektierten Objekts beispielsweise zunächst eine zweite Detektion des Objekts durch einen anderen Sensor oder eine andere Erfassungsmethode bzw. eine entsprechende anderweitige Identifizierung oder eine zweite Größenbestimmung des Objekts abgewartet werden, um zu entscheiden, ob oder in welchem Maße die oder eine Reaktion des Fahrzeugführungssystems bzw. der Längsführung ausgeführt oder weiter angepasst wird.
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Darstellung eines Radarassistenzsystems zur radarbasierten Größeneinstufung von Objekten; und
2 eine schematische Darstellung eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Radarassistenzsystems 10, mittels dessen hier beispielsweise ein Objekt 12 detektiert werden kann. Dazu verwendet das Radarassistenzsystem 10 eine FMCW- oder SFCW-Technik (SFCW: Stepped Frequency Continuous Wave) mit einer Frequenzsteuerung 14 und einem dadurch angesteuerten, insbesondere spannungsgesteuerten, Oszillator 16. Damit wird ein Ausgangs- oder Sendesignal erzeugt, das über eine Abstrahleinrichtung 18 abgestrahlt wird. Nachdem dieses Ausgangs- oder Sendesignal von dem Objekt 12 reflektiert wurde, kann ein resultierendes reflektiertes Radarsignal über einen Empfänger 20 des Radarassistenzsystems 10 empfangen werden.
Zur Verarbeitung des empfangenen Radarsignals kann das Radarassistenzsystem 10 weitere Einrichtungen, Komponenten oder Schaltungen aufweisen, wie beispielsweise einen Mischer 22, einen Tiefpass 24 und/oder dergleichen mehr.
Insbesondere weist das Radarassistenzsystem 10 hier eine digitale Signalverarbeitung 26 auf, die zur Größeneinstufung des jeweiligen Objekts 12 basierend auf dem erfassten reflektierten Radarsignal eingerichtet ist.
Herkömmliche Radarsysteme sind typischerweise nicht in der Lage, die geometrische Größe speziell von kleinen Objekten 12 zu schätzen, sofern diese nicht so groß sind, dass sie aufgrund der gegebenen Azimutwinkelauflösung des jeweiligen Radarsystems in ihrer Breite und/oder aufgrund der gegebenen Elevationsauflösung des Radarsystems in ihrer Höhe bestimmt werden können. Daher wird dieser Weg für das Problem der Erkennung und Größenklassifikation von entsprechend kleinen Objekten 12, beispielsweise auf einer Fahrbahn, bisher nicht verwendet.
Es kann jedoch beobachtet werden, dass es bei von einem Radarsignal erfassten Objekten 12, zumindest wenn es sich um ein kleines Objekt, beispielsweise mit einer Größe oder Ausdehnung bis zu etwa 100 Wellenlängen oder bis zu einigen 100 Wellenlängen der jeweiligen Radarstrahlung, handelt, zu einer signifikanten Frequenzabhängigkeit des Radarquerschnitts des jeweiligen Objekts 12 kommen kann. Bei Verwendung eines FMCW-Radarsystems kommt es dann bei entsprechend kleinen Objekten 12 zu einer Amplitudenmodulation des reflektierten Signals, also eines von dem jeweiligen Objekt 12 zurückgeworfenen Rückstreusignals während das Radarsystems seine Messung durchführt, also innerhalb eines Chips, also einer Frequenzrampe. Diese Amplitudenmodulation bzw. ein entsprechendes charakteristisches Amplitudenmodulationssignal kann hier durch eine, insbesondere digitale, Signalverarbeitung 26 ausgewertet, also zur Schätzung oder Einstufung der Größe des jeweiligen Objekts 12 herangezogen, also verarbeitet werden.
Um dies zu vereinfachen kann durch die Signalverarbeitung 26 zunächst eine Störamplitudenmodulation, die durch den Frequenzgang der Einrichtungen des Radarassistenzsystems 10, beispielsweise durch den Empfänger 20, den Mischer 22 und/oder dergleichen mehr, entsteht, von dem erfassten reflektierten Radarsignal oder einem daraus erzeugten vorverarbeiteten Radarsignal subtrahiert werden. Dadurch kann dann anschließend die Signalverarbeitung 26 nur den frequenzabhängigen - und damit hier auch zeitabhängigen - Verlauf des Radarquerschnitts des jeweiligen Objekts 12 hinsichtlich der durch das jeweilige Objekt 12 verursachten Amplitudenmodulation auswerten.
Entsprechende Frequenzgänge des Radarassistenzsystems 10 selbst können also durch entsprechende Kalibration kompensiert werden, sodass dann nur der Frequenzgang des Radarquerschnitts des jeweiligen Objekts 12 sichtbar wird bzw. zur Weiterverarbeitung, also zur Auswertung für die Größeneinstufung zur Verfügung steht. Dazu kann beispielsweise eine geeignete Spektraltransformation angewendet und/oder eine direkte Größeneinstufung durch eine entsprechend trainierte Einrichtung des maschinellen Lernens, insbesondere ein künstliches neuronales Netz, durchgeführt werden.
Ein entsprechendes Ergebnis, also eine, gegebenenfalls mit einem jeweiligen Wahrscheinlichkeitswert oder einer jeweiligen Konfidenz versehene Größeneinstufung für das jeweilige Objekt 12 kann dann beispielsweise über eine Schnittstelle 28 des Radarassistenzsystems 10 bereitgestellt oder ausgegeben werden.
Die Signalverarbeitung 26 kann hier auch zur Kontrolle oder Steuerung der Linearität der Frequenzsteuerung 14 eingerichtet sein.
Ein möglicher Anwendungsfall für die beschriebene radarbasierte Größeneinstufung ist im Bereich der Fahrzeugtechnik gegeben. Dazu zeigt 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 30. Das Kraftfahrzeug 30 ist hier mit einer Radareinrichtung 32 zur Umgebungserfassung und einem Assistenzsystem 34 zum Verarbeiten von der Radareinrichtung 32 bereitgestellter Signale ausgestattet. Die Radareinrichtung 32 und das Assistenzsystem 34 können gemeinsam zumindest funktionell dem Radarassistenzsystem 10 entsprechenden bzw. dieses bilden. Das Assistenzsystem 34 ist über die Schnittstelle 28, beispielsweise über ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs 30, mit der Radareinrichtung 32 gekoppelt. Darüber hinaus weist das Assistenzsystem 34 hier beispielhaft einen Prozessor 36, also beispielsweise einen Mikrochip, Mikrocontroller oder Mikroprozessor oder eine entsprechende Schaltung, sowie einen damit gekoppelten computerlesbaren Datenspeicher 38 auf, die hier beispielsweise stellvertretend für die digitale Signalverarbeitung 26 stehen können. Beispielsweise kann in dem Datenspeicher 38 ein vorgegebenes Auswertungsprogramm und/oder ein künstliches neuronales Netz, das zur radarbasierten Größeneinstufung von Objekten 12 trainiert ist, und/oder dergleichen mehr gespeichert sein. Damit können die beschriebenen Verfahrensschritte, Abläufe oder Maßnahmen dann durch den Prozessor 36 bzw. das Assistenzsystem 34 ausgeführt werden.
Eine resultierende Größeneinstufung des jeweiligen Objekts 12 oder eine Erkennung oder Einstufung des Objekts 12 als vordefiniertes kleines Objekt kann dann durch das Assistenzsystem 34 über die Schnittstelle 28 ausgegeben oder bereitgestellt werden, etwa an einen Fahrzeugführungssystem 40 des Kraftfahrzeugs 30. Dieses Fahrzeugführungssystem 40 kann zur zumindest assistierten oder zumindest teilautomatisierten Längsführung des Kraftfahrzeugs 30 eingerichtet sein und dazu die von dem Assistenzsystem 34 bereitgestellte Größeneinstufung eines radarbasiert, also mittels der Radareinrichtung 32 detektierten Objekts 12 berücksichtigen.
Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie eine radarbasierte Klassifikation der physikalischen Größe von Objekten 12 realisiert werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Radarassistenzsystem
12: Objekt
14: Frequenzsteuerung
16: Oszillator
18: Abstrahleinrichtung
20: Empfänger
22: Mischer
24: Tiefpass
26: Signalverarbeitung
28: Schnittstelle
30: Kraftfahrzeug
32: Radareinrichtung
34: Assistenzsystem
36: Prozessor
38: Datenspeicher
40: Fahrzeugführungssystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012116876 A1 [0002]
DE 19806150 C1 [0003]
DE 10133945 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur radarbasierten Größeneinstufung von Objekten (12), wobei - ein von einem Objekt (12) reflektiertes Radarsignal einer FMCW-Radareinrichtung (10, 32) erfasst wird, - das erfasste Radarsignal automatisch hinsichtlich einer Amplitudenmodulation ausgewertet wird und darauf basierend das Objekt (12) hinsichtlich seiner Größe eingestuft wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem erfassten Radarsignal zunächst ein Signalteil ermittelt wird, der einen durch das Objekt (12) verursachten frequenzabhängigen Amplitudenverlauf angibt, und dann zur Größeneinstufung des Objekts (12) nur dieser Signalteil hinsichtlich der Amplitudenmodulation ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des Signalteils Einflüsse einer verwendeten Radareinrichtung (10, 22, 24, 32) auf die Amplitudenmodulation von dem erfassten Radarsignal abgezogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auswerten der Amplitudenmodulation der frequenzabhängige Radarquerschnitt des jeweiligen Objekts (12) bestimmt und eine digitale Signalverarbeitung (26) angewendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größeneinstufung mit einer jeweiligen Wahrscheinlichkeit bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich der Amplitudenmodulation ein Seitenbandspektrum des erfassten Radarsignals ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erfasste Radarsignal oder ein daraus erzeugtes vorverarbeitetes Radarsignal einem vorgegebenen, einer dafür trainierten Einrichtung des maschinellen Lernens, insbesondere einem künstlichen neuronalen Netz, als Input zugeführt und damit ausgewertet wird, wobei das neuronale Netz als Output die Größeneinstufung ausgibt.
Assistenzsystem (10, 34), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Schnittstelle zum Erfassen von Radarsignalen und eine Signalverarbeitungseinrichtung (26, 36, 38) zum Auswerten der Radarsignale, wobei das Assistenzsystem (10, 34) zur automatischen radarbasierten Größeneinstufung von radarbasiert detektierten Objekten (12) mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
Kraftfahrzeug (30), aufweisend eine FMCW-Radareinrichtung (32) zum Detektieren von Objekten (12) in einer jeweiligen Umgebung und ein Assistenzsystem (10, 34) nach Anspruch 8.
Kraftfahrzeug (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (30) ein Fahrzeugführungssystem (40) zur zumindest assistierten Längsführung des Kraftfahrzeugs (30) aufweist, wobei das Fahrzeugführungssystem (40) dazu eingerichtet ist, eine Reaktion der Längsführung auf ein, insbesondere nur, mittels der FMCW-Radareinrichtung (32) detektiertes Objekt (12) im Vergleich zu einer Reaktion auf eine Detektion eines Hindernisses zu verzögern und/oder abzuschwächen, wenn die Größeneinstufung des Objekts (12) durch das Assistenzsystem (10, 34) unterhalb eines vorgegebenen Größenschwellenwertes liegt oder in eine vordefinierte Klassifikation eines kleinen Objekts (12) fällt.