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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Überwachung des Umfeldes eines Fahrzeuges
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Moderne Fahrzeuge, insbesondere autonom fahrende Fahrzeuge sind auf eine umfassende Umfeldsensorik angewiesen, um ein möglichst umfassendes Bild der unmittelbaren Umgebung zu erhalten. Beispielsweise weisen die Fahrzeuge hierzu aktive Umfeldsensoren auf, die einen Signalsender und einen Signalempfänger aufweisen. Der Signalsender sendet ein Signal, beispielsweise ein optisches oder ein akustisches Signal aus, dass von einem Hindernis reflektiert wird. Das reflektierte Signal wird von dem Signalempfänger erfasst. Aus der Charakteristik des reflektierten Signals, beispielsweise aus der Lauflänge des Signals, dem Reflexionswinkel oder einer Frequenzänderung, können Aussagen über Hindernisse oder andere Verkehrsteilnehmer gewonnen werden.
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Darüber hinaus gibt es auch optische Sensoren, beispielsweise Kameras, die ein Bild der Umgebung erstellen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Überwachung des Umfeldes eines Fahrzeugs zu verbessern.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zur Überwachung des Umfeldes eines Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug zumindest einen Signalempfänger sowie eine Auswerteschaltung aufweist, mit folgenden Schritten:
- - Empfangen eines Signals eines aktiven Umfeldsensors eines anderen Verkehrsteilnehmers, wobei der aktive Umfeldsensor einen Signalsender und einen Signalempfänger aufweist,
- - Analyse des Signals durch die Auswerteschaltung, wobei die Analyse eine Prüfung umfasst, ob das Signal von einem aktiven Umfeldsensor eines anderen Verkehrsteilnehmers stammt, und
- - Ausgabe eines Erkennungssignals durch die Auswerteschaltung, wenn das Signal von einem aktiven Umfeldsensor eines anderen Verkehrsteilnehmers stammt.
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Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, ein passives System bereitzustellen, dass die Signale von aktiven Umfeldsensoren anderer Fahrzeuge erfassen und erkennen kann und hieraus die Anwesenheit eines weiteren Verkehrsteilnehmers erkennen kann. Es ist also kein Signalsender erforderlich, sondern lediglich ein Signalempfänger.
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Sobald sich anderes Fahrzeug mit einem aktiven Umfeldsensor näher und das Signal des aktiven Umfeldsensors dieses anderen Fahrzeugs das eigene Fahrzeug erreicht und von den Sensoren erfasst wird, kann bereits das andere Fahrzeug detektiert werden. Dies kann bereits vor dem Erfassen des anderen Fahrzeugs mit den eigenen aktiven Umfeldsensoren erfolgen, beispielsweise, wenn die Signalreichweite des anderen Fahrzeugs größer ist als die Reichweite des eigenen aktiven Umfeldsensors.
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Die Information, dass sich ein anderes Fahrzeug in der Nähe befindet, kann beispielsweise verwendet werden, um zusätzliche Aktionen des Fahrzeugs zu starten. Beispielsweise kann eine genauere Umfelderfassung über einen weiteren Sensor, beispielsweise einen aktiven Sensor gestartet werden.
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Es kann auch eine Kommunikation mit dem weiteren Verkehrsteilnehmer hergestellt werden. Eine solche Kommunikation kann verwendet werden, um Informationen zwischen den Fahrzeugen auszutauschen, beispielsweise über die genaue Position und Fahrrichtung des Fahrzeugs, zusätzliche Verkehrsinformationen oder Informationen über Gefahrenstellen.
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Optional könnte das Verfahren auch verwendet werden, um aktive Sensoren des Fahrzeugs zu prüfen bzw. eine Fehlfunktion eines aktiven Sensors zu detektieren. Wird nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren die Anwesenheit eines weiteren Verkehrsteilnehmers erfasst, diese aber nicht von den aktiven Sensoren detektiert, kann von einer Fehlfunktion des aktiven Sensors ausgegangen werden und beispielsweise ein Fehlersignal oder eine Fehlerdiagnose des Sensors ausgelöst werden.
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Des Weiteren kann die Erfassung der Signale anderer Verkehrsteilnehmer genutzt werden, um Hindernisse, die mit aktiven Sensoren erfasst wurden, als Verkehrsteilnehmer zu erkennen, um diese von z.B. stehenden Hindernissen zu unterscheiden.
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Da die Signale insbesondere in engen Straßenverhältnissen reflektiert werden, könnte zudem auch die Anwesenheit von Verkehrsteilnehmer erkannt werden, die sich nicht im direkten Erfassungsfeld der aktiven Sensoren befinden.
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Die Information kann genutzt werden, um weitere Maßnahmen einzuleiten. Beispielsweise kann eine Kommunikation mit dem anderen Verkehrsteilnehmer hergestellt werden, um dessen Position und Fahrrichtung abzufragen.
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Zusätzlich kann in Verbindung mit zusätzlichen Informationen, beispielsweise einer Umgebungsdarstellung, die Position des anderen Verkehrsteilnehmers abgeschätzt werden, beispielsweise wenn aus der Umgebungsdarstellung ein nicht einsehbarer Bereich bekannt ist.
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Optional kann auch eine Anpassung der Fahrweise des eigenen Fahrzeugs bewirkt werden, um ausreichend schnell reagieren zu können, wenn der andere Verkehrsteilnehmer in den Sichtbereich oder den Erfassungsbereich eines aktiven Umfeldsensors gelangt.
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Die Analyse der empfangenen Signale durch die Auswerteeinheit stellt vorzugsweise sicher, dass nur Signale berücksichtigt werden, die von anderen Verkehrsteilnehmern stammen.
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Beispielsweise kann die Analyse des Signals einen Abgleich mit den vom Fahrzeug ausgesendeten Signalen umfassen, um sicherzustellen, dass es sich bei den empfangenen Signalen nicht um Signale handelt, die vom Fahrzeug selbst ausgesendet wurden.
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Die Analyse des Signals kann beispielsweise auch eine Filterung umfassen, um unerwünschte Signalfrequenzen oder beispielsweise die Signale des eigenen Sensors herauszufiltern.
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Die Analyse des Signals kann beispielsweise die Erfassung der Signalcharakteristik umfassen, insbesondere die Signalstärke und/oder einen zeitlichen Anteil oder eine Periodisierung des Signals, um zusätzliche Informationen über den anderen Verkehrsteilnehmer zu erhalten oder abzuschätzen. Beispielsweise kann aus der Signalcharakteristik die Entfernung des anderen Verkehrsteilnehmers abgeschätzt werden. Das Erkennungssignal kann in diesem Fall die geschätzte Entfernung des anderen Verkehrsteilnehmers beinhalten.
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Die Signalcharakteristik kann beispielsweise die Signalstärke umfassen. Bei einigen Signalarten, beispielsweise einem Radar, werden die Signale in einer Abstrahlrichtung ausgesendet, wobei der Signalsender über einen definierten Bereich geschwenkt wird, um einen größeren Bereich erfassen zu können. Das Signal kann also mit dem Signalempfänger des Fahrzeugs nur periodisch empfangbar sein, wobei aus der Zeitdauer des Empfangs bzw. aus den Pausenzeiten der Abstand des Signalsender des anderen Verkehrsteilnehmers abgeschätzt werden kann.
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Das Fahrzeug kann eine Kommunikationseinheit umfassen, wobei die Kommunikationseinheit das Erkennungssignal empfängt und ein Kommunikationssignal zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung mit dem anderen Verkehrsteilnehmer sendet. Über dieses Kommunikationsverbindung können zusätzliche Informationen zwischen den Fahrzeugen ausgetauscht werden, beispielsweise Fahrzeugdaten, Position, Fahrtrichtung, Fahrgeschwindigkeit oder die geplante Fahrroute. Diese Informationen können beispielsweise verwendet werden, um zu prüfen, ob die Gefahr einer Kollision besteht oder um eine Kollision zu verhindern.
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Zur Lösung der Aufgabe ist des Weiteren eine System zur Überwachung des Umfeldes eines Fahrzeuges vorgesehen, mit zumindest einen Signalempfänger sowie eine Auswerteschaltung, wobei Signalempfänger ein Signals eines aktiven Umfeldsensors eines anderen Verkehrsteilnehmers empfangen kann, und wobei die Auswerteschaltung eine Analyse des Signals durchführen kann, wobei die Analyse eine Prüfung umfasst, ob das Signal von einem aktiven Umfeldsensor eines anderen Verkehrsteilnehmers stammt, und wobei die Auswerteschaltung ein Erkennungssignal ausgeben kann, wenn das Signal von einem aktiven Umfeldsensor eines anderen Verkehrsteilnehmers stammt. Das System ist zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet.
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Der Signalempfänger kann Teil eines aktiven Sensorsystems des Fahrzeugs bestehend aus dem Signalempfänger und einem Signalsender sein, so dass keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind.
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Der Signalempfänger kann ein akustischer, optischer oder elektromagnetischer Signalempfänger sein. Die Signale können beispielsweise akustische, optische oder elektromagnetischer Signale sein. Vorzugsweise weisen die Signalempfänger einen möglichst großen Frequenzbereich auf, so dass möglichst viele Signale empfangen werden können. Falls der Signalempfänger Teil eines aktiven Umfeldsensors ist, ist der Frequenzbereich vorzugsweise größer als der Frequenzbereich des Signalsender.
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Das System kann zusätzlich eine Kommunikationseinheit umfassen, die ein Kommunikationssignal zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung mit dem anderen Verkehrsteilnehmer senden kann.
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Weitere Vorteile und Merkmale finden sich in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- 1 ein Fahrzeug mit einem aktiven Umfeldsensor
- 2 das Fahrzeug aus 1 mit einem zweiten Verkehrsteilnehmer, der einen aktiven Umfeldsensor hat.
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In 1 ist ein Fahrzeug 10 gezeigt, mit einem aktiven Umfeldsensor 12, bestehend aus einem Signalsender 14 und einen Signalempfänger 16. Der Signalsender 14 und der Signalempfänger 16 sind mit einer Auswerteschaltung 18 verbunden. Der Signalsender 14 und der Signalempfänger 16 sind in einer Baueinheit integriert. Diese können aber auch voneinander getrennt im Fahrzeug angeordnet sein.
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Der Signalsender 14 kann ein Signal 20 aussenden. Trifft dieses Signal 20 auf einen Gegenstand 22, wird das Signal 20 reflektiert. Das reflektierte Signal 20 wird vom Signalempfänger 16 empfangen werden. Aus der Laufzeit des Signals 20 vom Signalsender bis zum Signalempfänger 16 und der Richtung des reflektierten Signals 20 kann die Auswerteschaltung 18 die Entfernung und die Position des Gegenstandes 21 bestimmen und entsprechende Informationen an eine Fahrzeugsteuerung 23 ausgeben.
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Das Signal 20 ist hierbei ein optisches, akustisches oder elektromagnetisch Signal, beispielsweise ein LIDAR-Signal (Light detection and ranging) oder ein RADAR-Signal.
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Grundsätzlich ist der Signalempfänger 16 bei solchen Systemen auf das Signal bzw. die Frequenz des Signalsenders 14 abgestimmt. Alternativ kann die Steuerung einen Filter aufweisen, der die Frequenzen des Signalsenders 14 herausfiltert, sodass lediglich die Signale des Signalsenders 14 verarbeitet werden.
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Der vorliegende Signalempfänger 16 ist dazu ausgebildet, Signale in einem wesentlich größeren Frequenzspektrum zu empfangen, sodass auch andere Signale empfangen werden können. Vorzugsweise ist ein Filter vorgesehen, der die Signale 20 des eigenen Signalempfänger 16 von anderen Signalen trennen kann.
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In 2 ist ein weiterer Verkehrsteilnehmer 22 gezeigt, der ebenfalls einen Umfeldsensor 24 bestehend aus einem Signalsender 26 und einem Signalempfänger 28 aufweist. Der Signalsender 26 sendet ein Signal 30 aus, das auf das Fahrzeug 10 auftrifft und von diesem reflektiert wird. Das reflektierte Signal 30 wird vom Signalempfänger 28 empfangen, von der Auswerteschaltung 29 verarbeitet und an eine Fahrzeugsteuerung 31 ausgegeben, sodass der Verkehrsteilnehmer 22 die Position des Fahrzeugs 10 erfassen kann.
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Gleichzeitig werden die Signale 30 des Verkehrsteilnehmers 22 vom Signalempfänger 16 des Fahrzeugs 10 empfangen. Die Auswerteschaltung 18 trennt die Signale des eigenen Signalempfänger 16 und die übrigen empfangenen Signale voneinander.
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Das Signal 30 wird von der Auswerteschaltung 18 als Signal eines aktiven Umfeldsensors eines weiteren Verkehrsteilnehmers 22 erkannt. Aufgrund der fehlenden Laufzeit ist eine Entfernungsbestimmung oder eine Positionsbestimmung aus dem empfangenen Signal 30 nicht möglich. Dennoch kann dieses Signal verwendet werden, um die Anwesenheit eines weiteren Verkehrsteilnehmers zu detektieren.
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Anschließend kann die Auswerteschaltung 18 ein Erkennungssignal 32 ausgeben, um anzuzeigen, dass sich ein weiterer Verkehrsteilnehmer 30 in der Umgebung des Fahrzeugs 10 befindet. Das Erkennungssignal 32 wird beispielsweise an die Fahrzeugsteuerung 33 ausgegeben.
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Die Fahrzeugsteuerung 33 kann in Abhängigkeit von diesem Erkennungssignal 32 weitere Maßnahmen oder Vorgänge veranlassen.
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Beispielsweise kann dem Fahrer die Anwesenheit des weiteren Verkehrsteilnehmers 22 mitgeteilt werden, um dessen Aufmerksamkeit zu erhöhen. Eine solche Mitteilung kann beispielsweise akustisch oder optisch erfolgen.
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Dieses Erkennungssignal 32 kann auch verwendet werden, um die Ergebnisse anderer Sensoren zu überprüfen. Beispielsweise kann geprüft werden, ob der aktive Umfeldsensor 12 ein Fahrzeug erfasst hat. Falls der Umfeldsensor 12 kein Fahrzeug erfasst hat, könnte eine Fehlermeldung ausgegeben oder eine Diagnose des Umfeldsensors 12 gestartet werden.
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Des Weiteren kann das Erkennungssignal 32 an eine Kommunikationseinrichtung 34 ausgegeben werden, die ein Kommunikationssignal an den weiteren Verkehrsteilnehmer 22 gesendet. Hat der Verkehrsteilnehmer 22 ebenfalls eine Kommunikationseinrichtung 36, können das Fahrzeug 10 und der Verkehrsteilnehmer 22 Informationen austauschen, beispielsweise über die Position, die Fahrtrichtung sowie die geplante Fahrroute oder weitere Verkehrsinformationen. Zudem können weitere Informationen ausgetauscht werden, beispielsweise um das Signal 30 einem mit dem aktiven Umfeldsensor 12 erfassten Fahrzeug zuordnen zu können.
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Das vorstehend beschriebene System bzw. dieses Verfahren bietet die Möglichkeit, mit einem passiven Sender andere Verkehrsteilnehmer, die über zumindest einen aktiven Umfeldsensor verfügen, zu detektieren.
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In der hier beschriebenen Ausführungsform erfolgt dies über den Signalempfänger 16 des eigenen aktiven Umfeldsensor 12. Alternativ können aber auch separate Signalempfänger vorgesehen sein, die nicht Teil eines aktiven Umfeldsensors 12 sind. Beispielsweise können solche Signalempfänger auf ein breiteres Empfangsspektrum ausgelegt sein als der Signalempfänger 16 des aktiven Umfeldsensor 12.
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Der Signalempfänger 16 kann des Weiteren zusätzliche Merkmale des Signals 30 empfangen und an die Auswerteschaltung 18 ausgeben, beispielsweise, um eine grobe Entfernungsabschätzung vornehmen zu können.
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Bei einigen Umfeldsensoren, beispielsweise bei einem Radar, wird das Signal 30 sehr stark gebündelt. Des Weiteren wird der Signalempfänger verschwenkt, um einen möglichst großen Bereich mit dem Umfeldsensor abtasten zu können. Dadurch kann aus dem reflektierten Signal auch die Richtung, in der sich ein Gegenstand 22 befindet, detektiert werden. Dies kann dazu führen, dass das Signal 30 nur phasenweise auf den Signalempfänger 16 gerichtet ist und von diesen empfangen werden kann. Aus der Zeit, in der das Signal 30 vom Signalempfänger 16 empfangen wird, kann auf die Entfernung des Signalsenders 26 vom Signalempfänger 16 geschlossen werden.
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Des Weiteren kann die Stärke des Signals 30 empfangen werden, aus der ebenfalls eine Abschätzung der Entfernung möglich ist.
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Der Signalempfänger 16 ist vorzugsweise in Abhängigkeit von der jeweiligen Signalart und den jeweiligen Frequenzen ausgewählt. Für den Empfang eines Radarsignals kann beispielsweise eine Schottky-Diode verwendet werden, die an einer Antenne angeschlossen ist. Mithilfe einer Hochfrequenzdrossel und einer Filterung kann ein Gleichspannungssignal in Abhängigkeit von der Stärke des empfangenen Signal 30 erzeugt werden. Das Signal kann beispielsweise in ein digitales Signal umgewandelt werden. Für ein LIDAR-Signal kann beispielsweise eine APD-Diode oder eine PN-Diode oder ein Photomultiplier verwendet werden.
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In der hier gezeigten Ausführungsform ist lediglich ein aktiver Umfeldsensor 12 bzw. ein Signalempfänger 16 gezeigt. Das Fahrzeug 10 kann aber auch mehrere aktive Umfeldsensoren 12 aufweisen, die auf verschiedenen Signalarten basieren, bzw. verschiedene Signalempfänger 16, die zum Empfang verschiedener Signale, insbesondere verschiedene Signalarten ausgebildet sind.
