-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Radarsensor, insbesondere einen MIMO-Radarsensor, für automatisiert betreibbare Fahrzeuge, um Interferenzstörungen zu unterdrücken. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Rechenvorrichtung, auf ein Radarsystem und auf ein automatisiert betreibbares Fahrzeug. Zudem bezieht sich die Erfindung auch auf ein computerimplementiertes Verfahren, um Interferenzstörungen zu unterdrücken, und auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
-
Methoden zur Unterdrückung von Interferenzstörungen von Radarsensoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise werden dabei keine speziell auf die Unterdrückung der Interferenzstörung ausgelegten Arrays oder Fensterfunktionen, sondern beispielsweise digitale Strahlformung (im Englischen „digital beam forming“, DBF), genutzt.
-
Es wird ein Radarsensor, insbesondere ein MIMO-Radarsensor, für automatisiert betreibbare Fahrzeuge, um Interferenzstörungen zu unterdrücken, vorgeschlagen. Der Radarsensor umfasst zumindest eine Empfangseinheit zum Empfangen von Radarstrahlung. Die Empfangseinheit weist eine Mehrzahl von Empfangselementen auf, die ein gleichmäßiges lineares Array in einer Azimut-Dimension bilden. Der Radarsensor umfasst zumindest eine Sendeeinheit zum Aussenden von Radarstrahlung. Die Sendeeinheit weist eine Mehrzahl von Sendeelementen auf, welche insbesondere in Gruppen, insbesondere Spalten, von Sendeelementen gruppiert werden können, die bei konstanter Azimut-Koordinate entlang einer Elevations-Dimension angeordnet sind. Ein Abstand benachbarter Sendeelemente zueinander in der Azimut-Dimension ist kleiner oder gleich einem N-ten Bruchteil eines Abstands benachbarter Empfangselemente zueinander. N ist eine Anzahl von in der Azimut-Dimension nebeneinander angeordneten Spalten von Sendeelementen.
-
Der Radarsensor (Radio Detection and Ranging-Sensor) ist vorzugsweise als ein FMCW (Frequency-modulated Continuous Wave)-Radarsensor oder als ein Chirp-Radarsensor ausgebildet. Der Radarsensor ist bevorzugt als ein MIMO (Multiple-input multiple-output)-Radarsensor ausgebildet. Vorzugsweise ist der Radarsensor dazu vorgesehen, digitale Strahlformung, insbesondere zur Unterdrückung von Interferenzstörungen, zu nutzen. Der Radarsensor ist vorzugsweise zu einem Einsatz in einem automatisiert betreibbaren Fahrzeug vorgesehen. Der Radarsensor ist insbesondere zu einer sensorischen Erfassung eines Umfelds des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs, beispielsweise von einer Fahrbahn, von weiteren Verkehrsteilnehmern, von Infrastrukturobjekten, von Landschaftsmerkmalen o. dgl., vorgesehen.
-
Unter einem „automatisiert betreibbaren Fahrzeug“ soll insbesondere ein Fahrzeug mit einer der Automatisierungsstufen 1 bis 5 der Norm SAE J3016 verstanden werden. Insbesondere weist das automatisiert betreibbare Fahrzeug eine technische Ausrüstung auf, die für diese Automatisierungsstufen gefordert ist. Die technische Ausrüstung umfasst insbesondere Umfelderkennungssensoren, wie beispielsweise den Radarsensor, Lidarsensoren, Kameras und/oder Akustiksensoren, Steuergeräte o. dgl. Bevorzugt ist das automatisiert betreibbare Fahrzeug als ein Landfahrzeug ausgebildet. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug kann insbesondere als ein PKW, bevorzugt als ein Personentransportfahrzeug, als ein LKW, als ein Baustellenfahrzeug, als ein Agrarfahrzeug oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fahrzeug ausgebildet sein. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug kann alternativ auch als ein Luftfahrzeug, beispielsweise als eine Drohne, als ein Flugzeug, als ein Helikopter, als ein Senkrechtstart- und -landungsflugzeug o. dgl., oder als ein Wasserfahrzeug, insbesondere als ein Schiff, als ein Boot o. dgl., ausgebildet sein. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt die Funktion in zumindest einem Betriebszustand ausführt.
-
Vorzugsweise ist die Sendeeinheit dazu vorgesehen, Radarstrahlung auszusenden, die im Umfeld des Radarsensors, insbesondere des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs, reflektiert und zur Erfassung des Umfelds von der Empfangseinheit empfangen wird. Eine Interferenzstörung des Radarsensors ist insbesondere eine Störung, die aufgrund von Interferenz der Radarstrahlung des Radarsensors mit Radarstrahlung eines weiteren Radarsensors auftreten kann. Sendet im Umfeld des Radarsensors zumindest ein weiterer Radarsensor, insbesondere eines Fremdfahrzeugs, Fremdradarstrahlung, insbesondere in einem ähnlichen oder gleichen Frequenzband wie der Radarsensor, aus, kann diese Fremdradarstrahlung von dem Radarsensor empfangen werden, was zu einer Interferenzstörung führt. Insbesondere kann die Fremdradarstrahlung auch von einem baugleichen Radarsensor emittiert werden. Eine Interferenzstörung des Radarsensors bewirkt insbesondere eine erhöhte Rauschleistung, insbesondere ein geringeres Signal-Rausch-Verhältnis, eine Reduktion einer Detektionswahrscheinlichkeit eines Radarziels und eine Reduktion einer Anzahl von Radarzielen pro Radarzyklus im Vergleich zu einem ungestörten Radarsensor.
-
Bei bekannten Konfigurationen von Empfangseinheiten und Sendeeinheiten kann eine Interferenzstörung insbesondere eine Vielzahl von Empfangskanälen oder alle Empfangskanäle der Empfangseinheit betreffen, insbesondere die Rauschleistung erhöhen, nicht nur den einer Einfallsrichtung der Fremdradarstrahlung zugeordneten Empfangskanal. Durch eine Konfiguration der Empfangseinheit und der Sendeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung kann insbesondere erreicht werden, dass eine Interferenzstörung als einzelne Höchstwerte in einem Azimut-Spektrum auftaucht und höchstens wenige Abtastpunkte (im Englischen bins) entlang der Azimut-Dimension oder einen einzelnen Abtastpunkt betrifft. Das Azimut-Spektrum ist insbesondere ein Frequenzspektrum in einer Azimut-Dimension. Die Azimut-Dimension ist insbesondere eine horizontale Dimension senkrecht zu einer Hochachse des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs und/oder parallel zu einer ebenen Fahrbahn.
-
Die Empfangselemente und die Sendeelemente sind bevorzugt als Antennen ausgebildet. Insbesondere weist die Empfangseinheit zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei, besonders bevorzugt zumindest vier und ganz besonders bevorzugt zumindest fünf Empfangselemente auf. Insbesondere weist die Sendeeinheit zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei, besonders bevorzugt zumindest vier und ganz besonders bevorzugt zumindest fünf Sendeelemente auf. Der Radarsensor kann insbesondere eine unterschiedliche Anzahl von Empfangselementen und Sendeelementen aufweisen. Die Empfangselemente sind vorzugsweise äquidistant zu jeweils benachbarten Empfangselementen nebeneinander in der Azimut-Dimension angeordnet. Insbesondere bilden die Empfangselemente eine Zeile von Empfangselementen in der Azimut-Dimension. Insbesondere befinden sich alle Empfangselemente an der gleichen Koordinate in einer sich senkrecht zu der Azimut-Dimension erstreckenden Elevations-Dimension. Insbesondere sind Radarziele in Automobil-Szenarien üblicherweise über ein komplettes Sichtfeld des Radarsensors in der Azimut-Dimension verteilt und ungefähr um 0° in der Elevations-Dimension relativ zum Radarsensor angeordnet.
-
Der Abstand benachbarter Sendeelemente zueinander in der Azimut-Dimension ist vorzugsweise kleiner als eine Apertur der Empfangseinheit. Die Apertur der Empfangseinheit ist insbesondere eine effektive Antennengröße der Empfangseinheit. Insbesondere entspricht die effektive Antennengröße, insbesondere die Apertur, der Empfangseinheit einem kürzesten Abstand zwischen den zwei an voneinander abgewandten Endpunkten des gleichmäßigen linearen Arrays von Empfangselementen angeordneten Empfangselementen zueinander, insbesondere einer Länge des gleichmäßigen linearen Arrays. Insbesondere können in der Elevations-Dimension Sendeelemente nebeneinander angeordnet sein. Insbesondere können die Sendeelemente matrixartig in Zeilen, die sich insbesondere in der Azimut-Dimension erstrecken, und N Spalten, die sich insbesondere in der Elevations-Dimension erstrecken, angeordnet sein. Beispielsweise kann die Sendeeinheit zwei (N = 2) Spalten und sechs Zeilen von Sendeelementen aufweisen.
-
Aus einer Anordnung der Empfangselemente in Form des gleichmäßigen linearen Arrays in der Azimut-Dimension und der Sendeelemente in den Zeilen und Spalten resultiert vorzugsweise ein virtuelles Array mit virtuellen Kanälen des Radarsensors. Das virtuelle Array weist vorzugsweise eine Anzahl von virtuellen Kanälen je Zeile von Sendeelementen entsprechend einer Anzahl von Spalten von Empfangselementen, wobei die Anzahl von Spalten von Empfangselementen bei einem gleichmäßigen linearen Array von Empfangselementen in der Azimut-Dimension insbesondere einer Anzahl von Empfangselementen entspricht, multipliziert mit einer Anzahl N von Spalten von Sendeelementen auf. Beispielsweise weist ein Radarsensor mit N = 2 Spalten und sechs Zeilen von Sendeelementen und mit 6 Spalten von Empfangselementen zwölf virtuelle Kanäle je Zeile von Sendeelementen und insgesamt 72 virtuelle Kanäle auf.
-
Jeweils zumindest zwei Sendeelemente sind vorzugsweise in der Azimut-Dimension nebeneinander angeordnet. Vorzugsweise ist ein Abstand der zumindest zwei Sendeelemente in der Azimut-Dimension kleiner oder gleich dem N-ten Bruchteil des Abstands benachbarter Empfangselemente in der Azimut-Dimension. Insbesondere ist der Abstand benachbarter Sendeelemente zueinander in der Azimut-Dimension höchstens halb so groß wie der Abstand benachbarter Empfangselemente, insbesondere in der Azimut-Dimension, zueinander.
-
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Radarsensors können vorteilhaft Interferenzstörungen unterdrückt werden. Vorteilhaft können Interferenzstörungen auf eine oder wenige einer Einfallsrichtung von interferierender Fremdradarstrahlung zugeordneten Empfangsrichtungen beschränkt werden. Vorteilhaft kann ein Radarsensor bereitgestellt werden, der eine hohe Verkehrssicherheit ermöglicht.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Radarsensor zumindest einen IQ-Mixer umfasst. Der IQ (In-Phase-&-Quadrature)-Mixer ist vorzugsweise dazu vorgesehen, I-Signale (In-Phase-Signale) und Q-Signale (Quadrature-Signale) zu generieren, insbesondere in Abhängigkeit von empfangener Radarstrahlung. Insbesondere kann die Empfangseinheit den IQ-Mixer umfassen oder Radarsignale bereitstellen. Die I-Signale und die Q-Signale weisen insbesondere eine gleiche Amplitude und Frequenz auf und sind um 90° phasenverschoben zueinander. Beispielsweise kann in einem Doppler-Radarsensor in Abhängigkeit von einem phasenführenden der zwei Signale eine Fortbewegungsrichtung eines detektierten Objekts bestimmt werden. Der IQ-Mixer ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Uneindeutigkeit einer Einfallsrichtung von interferierender Fremdradarstrahlung aufzulösen. Insbesondere kann durch den IQ-Mixer die Einfallsrichtung der interferierenden Fremdradarstrahlung eindeutig bestimmt werden und insbesondere auf eine Berücksichtigung einer Bildfrequenz verzichtet werden. Vorteilhaft kann ein Radarsensor mit besonders präziser Unterdrückung von Interferenzstörungen bereitgestellt werden.
-
Weiterhin wird eine Rechenvorrichtung zur Verarbeitung von Radarsignalen zumindest eines erfindungsgemäßen Radarsensors vorgeschlagen. Die Rechenvorrichtung umfasst zumindest ein Rechenmodul, das dazu vorgesehen ist, in einer räumlichen Domäne zumindest eine Fensterfunktion auf Radarsignale des Radarsensors anzuwenden. Insbesondere kann ein Steuergerät, z.B. ein elektronisches Steuergerät, des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs die Rechenvorrichtung umfassen oder zumindest teilweise ausbilden. Ein Steuergerät bereitet Daten von Sensoren als Eingangssignale auf, verarbeitet diese mittels der Rechenvorrichtung, insbesondere mittels des Rechenmoduls, beispielsweise einem programmierbaren Logikbaustein, einem FPGA- oder ASIC-Baustein oder einer Computerplattform, und kann Logik- und/oder Leistungspegel als Steuer- oder Regelsignal bereitstellen. Mit dem Steuer- oder Regelsignal können beispielsweise Aktuatoren für eine Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs gesteuert oder geregelt werden, um das Fahrzeug in der Spur zu halten und/oder eine Trajektorie zu prädizieren. Das Steuergerät ist vorzugsweise in ein Bordnetz des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs integriert, beispielsweise in einen CAN-Bus. Das Steuergerät ist beispielsweise ein elektronisches Steuergerät für automatisierte Fahrfunktionen, im Englischen Domain ECU genannt. Insbesondere kann das Steuergerät eine ADAS (advanced driver assistance system)/AD (autonomous driving) Domain ECU für assistiertes bis vollautomatisiertes, das heißt autonomes, Fahren, sein. Alternativ ist vorstellbar, dass der Radarsensor die Rechenvorrichtung umfasst. Insbesondere kann die Rechenvorrichtung als ein Signalprozessor des Radarsensors ausgebildet sein.
-
Die Rechenvorrichtung, insbesondere das Rechenmodul, ist beispielsweise als ein System-on-a-Chip mit modularem Hardwarekonzept realisiert, das heißt alle oder zumindest ein großer Teil von Funktionen sind auf einem Chip integriert und können modular erweitert werden. Der Chip ist insbesondere in das Steuergerät oder den Radarsensor integrierbar. Die Rechenvorrichtung, insbesondere das Rechenmodul, umfasst beispielsweise einen Mehrkernprozessor und Speichermodule. Der Mehrkernprozessor ist für einen Signal-/Datenaustausch mit Speichermedien konfiguriert. Beispielsweise umfasst der Mehrkernprozessor ein Bussystem. Die Speichermodule bilden einen Arbeitsspeicher. Die Speichermodule sind beispielsweise RAM, DRAM, SDRAM oder SRAM. Bei einem Mehrkernprozessor sind mehrere Kerne auf einem einzigen Chip, das heißt einen Halbleiterbauelement, angeordnet. Mehrkernprozessoren erreichen eine höhere Rechenleistung und sind kostengünstiger in einem Chip zu implementieren im Vergleich zu Mehrprozessorsystemen, bei denen jeder einzelne Kern in einem Prozessorsockel angeordnet ist und die einzelnen Prozessorsockel auf einer Hauptplatine angeordnet sind. Die Rechenvorrichtung, insbesondere das Rechenmodul, umfasst nach einem Aspekt der Erfindung wenigstens einen zentralen Verarbeitungsprozessor, im Englischen als Central Processing Unit, abgekürzt CPU, bezeichnet.
-
Die Rechenvorrichtung, insbesondere das Rechenmodul, umfasst vorzugsweise auch wenigstens einen Grafikprozessor, im Englischen als Graphic Processing Unit, abgekürzt GPU, bezeichnet. Grafikprozessoren besitzen eine spezielle Mikroarchitektur zum parallelen Prozessieren von Abläufen. Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst der Grafikprozessor wenigstens eine Prozesseinheit, die speziell zum Ausführen von Tensor- und/oder Matrixmultiplikation ausgeführt ist. Tensor- und/oder Matrixmultiplikation sind die zentralen Rechenoperationen für das Deep Learning. Die Rechenvorrichtung, insbesondere das Rechenmodul, umfasst nach einem Aspekt der Erfindung auch Hardware-Beschleuniger für künstliche Intelligenz, zum Beispiel sogenannte Deep Learning Accelerators. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Klassifikator bereitgestellt. Damit werden Softwarecodeabschnitte des Klassifikators direkt durch die GPU abgearbeitet. Bevorzugt sind die Rechenvorrichtung oder das Steuergerät konfiguriert, modular mit mehreren, beispielsweise mindestens vier, derartiger Chips erweitert zu werden.
-
Vorzugsweise umfasst die Rechenvorrichtung zumindest eine Schnittstelle. Die Schnittstelle der Rechenvorrichtung ist vorzugsweise zu einem Datenaustausch vorgesehen. Insbesondere ist der Datenaustausch als eine Signalübertragung eines, insbesondere elektrischen, Signals ausgebildet. Der Datenaustausch an der Schnittstelle erfolgt vorzugsweise kabelgebunden oder kabellos. Vorzugsweise ist die Schnittstelle dazu vorgesehen, dem Rechenmodul Daten, insbesondere die Radarsignale, von dem zumindest einen über die Schnittstelle datenübertragungstechnisch mit dem Rechenmodul verbundenen Radarsensor zuzuführen.
-
Das Rechenmodul ist insbesondere dazu vorgesehen, die Fensterfunktion in der räumlichen Domäne mit den Radarsignalen des Radarsensors zu multiplizieren. Die Multiplikation der Fensterfunktion mit den Radarsignalen in der räumlichen Domäne führt insbesondere zu einer Faltung im Azimut-Spektrum. Die Fensterfunktion kann insbesondere als eine Tschebyschow-Fensterfunktion, als eine Hamming-Fensterfunktion, als eine Hann-Fensterfunktion, als eine Blackman-Harris-Fensterfunktion, als eine Kaiser-Bessel-Fensterfunktion, als eine Flat-Top-Fensterfunktion oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Fensterfunktion ausgebildet sein. Insbesondere kann auf weitere Berechnungsressourcen, insbesondere in der Signalverarbeitung, zur Unterdrückung von Interferenzstörungen verzichtet werden. Vorzugsweise kann, insbesondere von dem Rechenmodul, nach der Anwendung der Fensterfunktion auf die Radarsignale eine schnelle Fourier-Transformation (im Englischen „Fast Fourier Transformation“, FFT) durchgeführt werden. Vorteilhaft kann eine Rechenvorrichtung bereitgestellt, mittels derer eine Unterdrückung von Interferenzstörungen weiter verbessert und eine Verkehrssicherheit weiter erhöht werden kann.
-
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Fensterfunktion derart ausgebildet ist, dass sie sich in einem Azimut-Spektrum als zumindest ein ausgeprägter Höchstwert um ein interferenzbedingtes Störsignal herum faltet. Die Fensterfunktion kann beispielsweise als eine Tschebyschow-Fensterfunktion, als eine 4-Term-Blackman-Harris-Fensterfunktion, als eine Hann-Fensterfunktion o. dgl. ausgebildet sein. Insbesondere kann mittels der Fensterfunktion eine Auswirkung einer Interferenzstörung auf einen kleinen Frequenzbereich um den Höchstwert beschränkt werden. Vorteilhaft kann eine effektive Unterdrückung der Interferenzstörung ermöglicht werden.
-
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass eine Anzahl von ausgeprägten Höchstwerten im Azimut-Spektrum einer Anzahl N von in der Azimut-Dimension nebeneinander angeordneten Spalten von Sendeelementen zumindest einer Sendeeinheit des Radarsensors entspricht. Beispielsweise können zwei Spalten von Sendeelementen in zwei ausgeprägten Höchstwerten im Azimut-Spektrum resultieren. Vorteilhaft kann über eine Anzahl von Spalten von Sendeelementen eine Anzahl von ausgeprägten Höchstwerten im Azimut-Spektrum gesteuert werden.
-
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Fensterfunktion eine hohe Unterdrückung von Nebenkeulen-Niveaus aufweist. Die Fensterfunktion kann beispielsweise als eine Tschebyschow-Fensterfunktion, als eine Hann-Fensterfunktion, als eine Hamming-Fensterfunktion o. dgl. ausgebildet sein. Insbesondere kann mittels der Fensterfunktion in den nicht der Einfallsrichtung der interferierenden Fremdradarstrahlung zugeordneten Empfangsrichtungen eine Auswirkung durch die Interferenzstörung minimiert werden. Insbesondere kann die Interferenzstörung, insbesondere ein aufgrund der Interferenzstörung reduziertes Signal-Rausch-Verhältnis von Radarzielen, auf einen sehr engen Bereich des Sichtfelds des Radarsensors in der Azimut-Dimension, insbesondere wenige Abtastpunkte im Azimut-Spektrum, begrenzt werden. Vorteilhaft kann ein Großteil des Sichtfelds des Radarsensors in der Azimut-Dimension zumindest im Wesentlichen interferenzstörungsfrei gehalten werden.
-
Ferner wird ein Radarsystem vorgeschlagen. Das Radarsystem umfasst zumindest einen erfindungsgemäßen Radarsensor. Das Radarsystem umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Rechenvorrichtung. Insbesondere kann das Radarsystem eine Mehrzahl von Radarsensoren und/oder Rechenvorrichtungen umfassen. Bevorzugt ist jeweils einem Radarsensor jeweils eine Rechenvorrichtung zugeordnet. Insbesondere ist die Rechenvorrichtung dazu vorgesehen, die Radarsignale des Radarsensors zu verarbeiten. Insbesondere kann der Radarsensor die Rechenvorrichtung umfassen. Insbesondere kann die Rechenvorrichtung zumindest teilweise in ein Gehäuse des Radarsensors integriert sein. Vorzugsweise umfasst eine Platine, insbesondere ein Chip, des Radarsensors die Rechenvorrichtung. Insbesondere kann der Radarsensor als ein MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit)-Radarsensor ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass eine einzelne, insbesondere zentrale, Rechenvorrichtung dazu vorgesehen ist, Radarsignale einer Mehrzahl von Radarsensoren zu verarbeiten. Vorteilhaft kann ein Radarsystem bereitgestellt werden, das eine hohe Verkehrssicherheit ermöglicht.
-
Weiterhin wird ein automatisiert betreibbares Fahrzeug vorgeschlagen. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug umfasst zumindest einen erfindungsgemäßen Radarsensor und/oder zumindest eine erfindungsgemäße Rechenvorrichtung. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug kann insbesondere eine Mehrzahl von Radarsensoren, beispielsweise auf unterschiedlichen Seiten des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs, und/oder Rechenvorrichtungen umfassen. Vorteilhaft kann ein automatisiert betreibbares Fahrzeug bereitgestellt werden, das eine hohe Verkehrssicherheit ermöglicht.
-
Zudem wird ein computerimplementiertes Verfahren, um Interferenzstörungen zu unterdrücken, vorgeschlagen. In einer räumlichen Domäne wird zumindest eine Fensterfunktion auf Radarsignale zumindest eines Radarsensors, insbesondere eines erfindungsgemäßen Radarsensors, angewandt. Vorteilhaft kann ein Verfahren zur Unterdrückung von Interferenzstörungen eines Radarsensors bereitgestellt werden, das eine hohe Verkehrssicherheit ermöglicht.
-
Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt, um Interferenzstörungen zu unterdrücken, vorgeschlagen. Das Computerprogrammprodukt umfasst Ausführungsbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine erfindungsgemäße Rechenvorrichtung diese veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Vorteilhaft kann ein Computerprogrammprodukt zur Unterdrückung von Interferenzstörungen eines Radarsensors bereitgestellt werden, das eine hohe Verkehrssicherheit ermöglicht.
-
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel in den folgenden Figuren verdeutlicht. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes automatisiert betreibbares Fahrzeug in einer schematischen Darstellung,
- 2 einen Teil eines erfindungsgemäßen Radarsensors des erfindungsgemäßen automatisiert betreibbaren Fahrzeugs aus 1 in einer schematischen Darstellung,
- 3 ein virtuelles Array des erfindungsgemäßen Radarsensors aus 2 in einer schematischen Darstellung,
- 4 einen weiteren Teil des erfindungsgemäßen Radarsensors aus 2 und 3 in einer schematischen Darstellung,
- 5 ein Azimut-Spektrum des erfindungsgemäßen Radarsensors aus 2 bis 4 in einer schematischen Darstellung und
- 6 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen computerimplementierten Verfahrens in einer schematischen Darstellung.
-
1 zeigt ein automatisiert betreibbares Fahrzeug 2 in einer schematischen Darstellung. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug 2 ist in einer Umgebung des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs 2 dargestellt. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug 2 ist beispielhaft als ein Landfahrzeug, insbesondere als ein PKW, ausgebildet. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug 2 fährt beispielhaft auf einer gleichen Fahrspur 17 und in eine gleiche Fahrtrichtung wie ein weiteres Fahrzeug 18 hinter dem weiteren Fahrzeug 18. Auf einer der Fahrspur 17 benachbarten weiteren Fahrspur 19 fährt beispielhaft ein zusätzliches Fahrzeug 20 entgegen der Fahrtrichtung des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs 2.
-
Das automatisiert betreibbare Fahrzeug 2 umfasst einen Radarsensor 1, insbesondere einen MIMO-Radarsensor. Der Radarsensor 1 ist dazu vorgesehen, Interferenzstörungen zu unterdrücken. Der Radarsensor 1 ist zu einer sensorischen Erfassung eines Umfelds des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs 2 vorgesehen. Zur Umfelderfassung ist der Radarsensor 1 dazu vorgesehen, Radarstrahlung 7 auszusenden und im Umfeld reflektierte Radarstrahlung 4 zu empfangen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel strahlt der Radarsensor 1 beispielhaft Radarstrahlung 7 in Richtung des weiteren Fahrzeugs 18 aus und empfängt an dem weiteren Fahrzeug 18 reflektierte Radarstrahlung 4, um das weitere Fahrzeug 18 zu erfassen. Beispielhaft umfasst das zusätzliche Fahrzeug 20 im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Fremdradarsensor 21, der Fremdradarstrahlung 22, insbesondere in einem ähnlichen oder gleichen Frequenzband wie die Strahlung 7 des Radarsensors 1, aussendet. Die Fremdradarstrahlung 22 kann von dem Radarsensor 1 empfangen werden, was zu einer Interferenzstörung des Radarsensors 1 führen kann.
-
Das automatisiert betreibbare Fahrzeug 2 umfasst zumindest eine Rechenvorrichtung 12. Die Rechenvorrichtung 12 ist zur Verarbeitung von Radarsignalen des Radarsensors 1 vorgesehen. Der Radarsensor 1 und die Rechenvorrichtung 12 bilden ein Radarsystem 16. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der Radarsensor 1 beispielhaft die Rechenvorrichtung 12. Die Rechenvorrichtung 12 ist zumindest teilweise in ein Gehäuse des Radarsensors 1 integriert.
-
2 zeigt einen Teil des Radarsensors 1 des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs 2 aus 1 in einer schematischen Darstellung. Der Radarsensor 1 umfasst zumindest eine Empfangseinheit 3 zum Empfangen der Radarstrahlung 4. Die Empfangseinheit 3 weist eine Mehrzahl von Empfangselementen 5, hier beispielhaft sechs Empfangselemente 5, auf, die ein gleichmäßiges lineares Array in einer Azimut-Dimension bilden. Die Azimut-Dimension ist im Falle der 2 eine Ebene, die sich horizontal und senkrecht zur Papierebene erstreckt. Der Radarsensor 1 umfasst zumindest eine Sendeeinheit 6 zum Aussenden der Radarstrahlung 7. Die Sendeeinheit 6 weist eine Mehrzahl von Sendeelementen 8, hier beispielhaft zwölf Sendeelemente 8, auf. Ein Abstand 9 benachbarter Sendeelemente 8 zueinander in der Azimut-Dimension ist kleiner oder gleich einem N-ten (hier beispielhaft N = 2) Bruchteil eines Abstands 10 zweier benachbarter Empfangselemente 5 der Empfangseinheit 3 zueinander. N ist eine Anzahl von in der Azimut-Dimension nebeneinander angeordneten Spalten von Sendeelementen 8. Der Übersichtlichkeit halber sind lediglich die in der Azimut-Dimension jeweils zwei äußeren Sendeelemente 8 und zwei benachbarte Empfangselemente 5 mit Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
Die Empfangselemente 5 und die Sendeelemente 8 sind als Antennen ausgebildet. Die Empfangselemente 5 sind äquidistant zu jeweils benachbarten Empfangselementen 5 nebeneinander in der Azimut-Dimension angeordnet. Die Empfangselemente 5 bilden eine Zeile von Empfangselementen 5 in der Azimut-Dimension. In einer sich senkrecht zu der Azimut-Dimension und im Fall der 2 senkrecht zu der Papierebene erstreckenden Elevations-Dimension sind keine Empfangselemente 5 nebeneinander angeordnet.
-
Jeweils zumindest zwei Sendeelemente 8 sind in der Azimut-Dimension nebeneinander angeordnet. Ein Abstand 9 der zumindest zwei Sendeelemente 8 in der Azimut-Dimension ist kleiner als eine Apertur der Empfangseinheit 3. Ein Abstand 9 der zumindest zwei Sendeelemente 8 in der Azimut-Dimension ist höchstens halb so groß wie der Abstand 10 zweier benachbarter Empfangselemente 5, insbesondere in der Azimut-Dimension. Eine effektive Antennengröße, insbesondere die Apertur, der Empfangseinheit 3 entspricht einem kürzesten Abstand zwischen den zwei an voneinander abgewandten Endpunkten 23, 24 des gleichmäßigen linearen Arrays von Empfangselementen 5 angeordneten Empfangselementen 5 zueinander, insbesondere einer Länge des gleichmäßigen linearen Arrays. In der Elevations-Dimension sind Sendeelemente 8 nebeneinander angeordnet. Die Sendeelemente 8 sind matrixartig in Zeilen 31, 32, die sich insbesondere in der Azimut-Dimension erstrecken, und Spalten, die sich insbesondere in der Elevations-Dimension erstrecken, angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Sendeeinheit 6 beispielhaft zwei Spalten und sechs Zeilen 31, 32 von Sendeelementen 8 auf. Der Übersichtlichkeit halber sind lediglich die in der Elevations-Dimension jeweils zwei äußeren Zeilen 31, 32 von Sendeelementen 8 mit Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
3 zeigt ein virtuelles Array 33 des Radarsensors 1 aus 2 in einer schematischen Darstellung. Aus einer Anordnung der Empfangselemente 5 in Form des gleichmäßigen linearen Arrays in der Azimut-Dimension und der Sendeelemente 8 in den Zeilen 31, 32 und Spalten resultiert das virtuelle Array 33 mit virtuellen Kanälen 34, 35. Das virtuelle Array 33 weist eine Anzahl von virtuellen Kanälen 34, 35 je Zeile 31, 32 von Sendeelementen 8 entsprechend einer Anzahl von Spalten von Empfangselementen 5 multipliziert mit der Anzahl N von Spalten von Sendeelementen 8 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit sechs Zeilen 31, 32 von Sendeelementen 8 und N = 2 Spalten von Sendeelementen 8 und mit 6 Spalten von Empfangselementen 5 weist der Radarsensor 1 zwölf virtuelle Kanäle 34, 35 je Zeile 31, 32 von Sendeelementen 8 und insgesamt 72 virtuelle Kanäle 34, 35 auf. Der Übersichtlichkeit halber sind lediglich die virtuellen Kanäle 34, 35 dargestellt, die einer obersten Zeile 31 und einer untersten Zeile 32 von Sendeelementen 8 in 2 zugeordnet sind. Der Übersichtlichkeit halber sind lediglich ein virtueller Kanal 34, der aus einer Kombination eines linken obersten Sendeelements 8 und eines von links nach rechts betrachtet ersten Empfangselements 5 in 2 resultiert, und ein weiterer virtueller Kanal 35, der aus einer Kombination eines rechten untersten Sendeelements 8 und eines von links nach rechts betrachtet letzten Empfangselements 5 in 2 resultiert, mit Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
4 zeigt einen weiteren Teil des Radarsensors 1 aus 2 und 3 in einer schematischen Darstellung. Der Radarsensor 1 umfasst zumindest einen IQ-Mixer 11. Der IQ-Mixer 11 ist in einer Signalverarbeitungskette zwischen der Empfangseinheit 3 und der Rechenvorrichtung 12 angeordnet. Der Radarsensor 1, insbesondere die Signalverarbeitungskette, kann weitere, hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Komponenten, wie beispielsweise eine Analog-Digital-Konverterstufe, umfassen. Der IQ-Mixer 11 ist dazu vorgesehen, I-Signale und Q-Signale zu generieren, insbesondere in Abhängigkeit von empfangener Radarstrahlung 4, 22. Der IQ-Mixer 11 ist dazu vorgesehen, eine Uneindeutigkeit einer Einfallsrichtung der interferierenden Fremdradarstrahlung 22 aufzulösen. Durch den IQ-Mixer 11 kann die Einfallsrichtung der interferierenden Fremdradarstrahlung 22 eindeutig bestimmt werden und auf eine Berücksichtigung einer Bildfrequenz verzichtet werden.
-
Die Rechenvorrichtung 12 umfasst zumindest ein Rechenmodul 13, das dazu vorgesehen ist, in einer räumlichen Domäne zumindest eine Fensterfunktion auf Radarsignale des Radarsensors 1 anzuwenden. Die Rechenvorrichtung 12 umfasst zumindest eine Schnittstelle 25. Die Schnittstelle 25 ist dazu vorgesehen, dem Rechenmodul 13 Daten, insbesondere die Radarsignale, von dem über die Schnittstelle 25 datenübertragungstechnisch mit dem Rechenmodul 13 verbundenen Radarsensor 1 zuzuführen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Rechenvorrichtung 12 eine weitere Schnittstelle 26 zum Datenaustausch mit weiteren Einrichtungen des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs 2. Beispielsweise ist denkbar, dass über die weitere Schnittstelle 26 vom Rechenmodul generierte Steuersignale an eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs 2 übertragen werden können.
-
Das Rechenmodul 13 ist dazu vorgesehen, die Fensterfunktion in der räumlichen Domäne mit den Radarsignalen des Radarsensors 1 zu multiplizieren. Die Multiplikation der Fensterfunktion mit den Radarsignalen in der räumlichen Domäne führt zu einer Faltung im Azimut-Spektrum 14. Es kann, insbesondere von dem Rechenmodul 13, nach der Anwendung der Fensterfunktion auf die Radarsignale eine schnelle Fourier-Transformation durchgeführt werden. Die Fensterfunktion ist derart ausgebildet, dass sie sich im Azimut-Spektrum 14 als zumindest ein ausgeprägter Höchstwert 15 um ein interferenzbedingtes Störsignal herum faltet. Die Fensterfunktion weist eine hohe Unterdrückung von Nebenkeulen-Niveaus auf.
-
5 zeigt das Azimut-Spektrum 14 des Radarsensors 1 aus 2 bis 4 in einer schematischen Darstellung. Das Azimut-Spektrum 14 ist nach der Anwendung der Fensterfunktion auf ein Radarsignal dargestellt. Das Azimut-Spektrum 14 ist in einem Diagramm dargestellt, das eine Abszissenachse 27 und eine Ordinatenachse 28 aufweist. Auf der Abszissenachse 27 ist eine Frequenz in der Azimut-Dimension aufgetragen. Auf der Ordinatenachse 28 ist eine Leistung aufgetragen. Die Interferenzstörung taucht als N (hier beispielhaft N = 2) Höchstwerte 15 auf und reduziert das Signal-Rausch-Verhältnis von detektierten Radarzielen lediglich in sehr engen, hier punktiert gekennzeichneten, Frequenzbereichen um die jeweiligen Höchstwerte 15. Die Anzahl von ausgeprägten Höchstwerten 15 im Azimut-Spektrum 14 entspricht der Anzahl N von in der Azimut-Dimension nebeneinander angeordneten Spalten von Sendeelementen 8.
-
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines computerimplementierten Verfahrens, um Interferenzstörungen zu unterdrücken, in einer schematischen Darstellung. In einem ersten Verfahrensschritt 29 werden Radarsignale zumindest eines Radarsensors, insbesondere des vorgenannten Radarsensors 1, empfangen, insbesondere über die Schnittstelle 25. In einem zweiten Verfahrensschritt 30 wird in einer räumlichen Domäne zumindest eine Fensterfunktion auf die Radarsignale angewandt, insbesondere von dem Rechenmodul 13.
-
Ein Computerprogrammprodukt, um Interferenzstörungen zu unterdrücken, umfasst Ausführungsbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch die Rechenvorrichtung 12 diese veranlassen, das Verfahren auszuführen.
-
Bezugszeichen
-
- 1
- Radarsensor
- 2
- Fahrzeug
- 3
- Empfangseinheit
- 4
- Radarstrahlung
- 5
- Empfangselement
- 6
- Sendeeinheit
- 7
- Radarstrahlung
- 8
- Sendeelement
- 9
- Abstand
- 10
- Abstand
- 11
- IQ-Mixer
- 12
- Rechenvorrichtung
- 13
- Rechenmodul
- 14
- Azimut-Spektrum
- 15
- Höchstwert
- 16
- Radarsystem
- 17
- Fahrspur
- 18
- Fahrzeug
- 19
- Fahrspur
- 20
- Fahrzeug
- 21
- Fremdradarsensor
- 22
- Fremdradarstrahlung
- 23
- Endpunkt
- 24
- Endpunkt
- 25
- Schnittstelle
- 26
- Schnittstelle
- 27
- Abszissenachse
- 28
- Ordinatenachse
- 29
- Verfahrensschritt
- 30
- Verfahrensschritt
- 31
- Zeile
- 32
- Zeile
- 33
- Array
- 34
- Kanal
- 35
- Kanal
