DE10239608A1 - Verfahren und System zur Bestimmung der Fahrtumgebung - Google Patents

Verfahren und System zur Bestimmung der Fahrtumgebung

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Abstract

Wenn eine Reflexionswelle, welche von einem vorausliegenden Objekt reflektiert wird, empfangen wird, wobei die Reflexionswelle von einem Radarstrahl herrührt, der unter einem variablen vertikalen Winkel gescannt wird, wird der vertikale Winkel erfaßt, wird eine Absolutgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts, basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Relativgeschwindigkeit, die von der Reflexionswelle berechnet wird, berechnet, und dementsprechend wird eine Fahrtumgebung, basierend auf dem vertikalen Winkel und der Absolutgeschwindigkeit, bestimmt.

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Bestimmung der Fahrtumgebung, und insbesondere ein Verfahren und ein System zur Bestimmung der Fahrtumgebung für ein Fahrzeug, welche eine bessere Anpassung an eine wellige Straße ermöglichen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Zum Erfassen eines vorausliegenden Objekts, wie z. B. eines vorausliegenden Fahrzeugs oder eines Signalpfostens, wird üblicherweise ein Radarstrahl gescannt und seine Reflektionswelle untersucht.
  • Gemäß dem Stand der Technik wird solch ein Radarstrahl horizontal gescannt und im Fall, daß der Scann-Winkel variiert, wird er in einer horizontalen Richtung variiert.
  • Jedoch ist die Straße, auf der ein Fahrzeug fährt, nicht immer eben, und in beispielhaften Situationen, wenn die Straße Wellen aufweist, wie in Fig. 1 gezeigt, kann ein Fahrzeug 10 manchmal ein vorausliegendes Objekt 11 gemäß dem Stand der Technik nicht erkennen. Wenn das Fahrzeug 10 in einer Berggegend gefahren wird, wird solch ein Verfehlen des vorausliegenden Objekts 11 um so problematischer. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Deshalb ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unbegrenzte Vorteile von höherem Anpassungsvermögen eines Verfahrens und Systems zur Bestimmung der Fahrtumgebung bereitzustellen.
  • Ein beispielhaftes Verfahren zur Bestimmung einer Fahrtumgebung eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung, bei dem ein vorausliegendes Objekt im Fahrzeug erfaßt wird, weist folgende Schritte auf:
    Scannen eines Radarstrahls von dem Fahrzeug unter einem variablen vertikalen Winkel;
    Erfassen einer Reflektionswelle des Radarstrahls, welche von dem vorausliegenden Objekt reflektiert wird;
    Erfassen des vertikalen Winkels des Radarstrahls, wenn die Reflektionswelle erfaßt wird;
    Berechnen einer Relativgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts basierend auf der Reflektionswelle;
    Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs;
    Berechnen einer Absolutgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts basierend auf der Relativgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
    Vergleichen des vertikalen Winkels mit einem vorbestimmten Winkel; und
    Vergleichen der Absolutgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit.
  • Die Absolutgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts kann vorzugsweise als Summe der Relativgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden, und der vorbestimmte Winkel und die vorbestimmte Geschwindigkeit sind vorzugsweise auf 0 voreingestellt.
  • In dem Fall, daß der vertikale Winkel oberhalb des vorbestimmten Winkels liegt und die Absolutgeschwindigkeit von der vorbestimmten Geschwindigkeit verschieden ist, wird vorzugsweise bestimmt, daß entweder eine Steigung vor dem Fahrzeug liegt oder das vorausliegende Objekt groß ist.
  • Im Fall, daß der vertikale Winkel oberhalb des vorbestimmten Winkels liegt und die Absolutgeschwindigkeit gleich der vorbestimmten Geschwindigkeit ist, wird vorzugsweise bestimmt, daß das vorausliegende Objekt stationär ist.
  • In dem Fall, daß der vertikale Winkel unterhalb des vorbestimmten Winkels liegt und die Absolutgeschwindigkeit von der vorbestimmten Geschwindigkeit verschieden ist, wird vorzugsweise bestimmt, daß ein Gefälle vor dem Fahrzeug liegt. Ein beispielhaftes System zum Bestimmen der Fahrtumgebung eines Fahrzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem ein vorausliegendes Objekt in einem Fahrzeug erfaßt wird, enthält:
    eine Strahlradareinrichtung zum Scannen eines Radarstrahls und Erfassen einer Reflektionswelle, welche von dem vorausliegenden Objekt reflektiert wird;
    einen Spiegel zum Einstellen eines vertikalen Winkels des gescannten Radarstrahls gemäß einer Winkelposition davon;
    einen Spiegelwinkeldetektor zum Erfassen der Winkelposition des Spiegels;
    einen Schrittmotor zum Einstellen der Winkelposition des Spiegels; und
    eine elektrische Steuereinheit, wobei die elektrische Steuereinheit folgende Schritte ausführen kann:
    Berechnen einer Relativgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts basierend auf der Reflektionswelle, welche an der Einzelstrahl-Radareinrichtung erfaßt wird;
    Berechnen einer Absolutgeschwindigkeit des vorausliegenden Fahrzeuges basierend auf der Relativgeschwindigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs;
    Erfassen des vertikalen Winkels des Radarstrahls der Reflektionswelle;
    und Vergleichen des vertikalen Winkels und der Absolutgeschwindigkeit mit einem vorbestimmten Winkel bzw. einer vorbestimmten Geschwindigkeit.
  • Die elektrische Steuereinheit berechnet die Absolutgeschwindigkeit des vorausliegenden Fahrzeuges vorzugsweise als Summe der Relativgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit, und der vorbestimmte Winkel und die vorbestimmte Geschwindigkeit sind vorzugsweise auf 0 voreingestellt.
  • Im Fall, daß der vertikale Winkel oberhalb des vorbestimmten Winkels liegt und die Absolutgeschwindigkeit von der vorbestimmten Geschwindigkeit verschieden ist, bestimmt die ECU vorzugsweise, daß entweder eine Steigung vor dem Fahrzeug liegt oder das vorausliegende Objekt groß ist.
  • Im Fall, daß der vertikale Winkel oberhalb des vorbestimmten Winkels liegt und die Absolutgeschwindigkeit gleich der vorbestimmten Geschwindigkeit ist, bestimmt die ECU vorzugsweise, daß das vorausliegende Objekt stationär ist.
  • Im Fall, daß der vertikale Winkel unterhalb des vorbestimmten Winkels liegt und die Absolutgeschwindigkeit von der vorbestimmten Geschwindigkeit verschieden ist, bestimmt die ECU vorzugsweise, daß ein Gefälle vor dem Fahrzeug liegt.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die begleitenden Zeichnungen, die beigefügt sind und einen Teil der Beschreibung ausmachen, illustrieren eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundprinzipien der Erfindung. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Vielzahl von Situationen, in denen ein Fahrzeug ein vorausliegendes Objekt erfaßt;
  • Fig. 2 ein Blockdiagramm zum Zeigen eines Systems zum Bestimmen der Fahrtumgebung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 3 eine Zusammenwirkungsbeziehung zwischen einer Einzelstrahl-Radareinrichtung, einem Spiegel, einem Spiegelwinkelsensor und einem Schrittmotor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 4 einen Ablaufplan zum Zeigen eines Verfahrens zur Bestimmung der Fahrtumgebung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein System zur Bestimmung der Fahrtumgebung eines Fahrzeugs 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein System, bei dem ein vorausliegendes Objekt 11 im Fahrzeug 10 erfaßt wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, beinhaltet die bevorzugte Ausführungsform:
    eine Einzelstrahl-Radareinrichtung 20 zum Scannen des Radarstrahls und Erfassen einer Reflektionswelle, welche von dem vorausliegenden Objekt 11 reflektiert wird;
    einen Spiegel 50 zum Einstellen eines vertikalen Winkels des gescannten Radarstrahls gemäß einer Winkelposition davon;
    einen Spiegelwinkelsensor 51 zum Erfassen der Winkelposition des Spiegels 50;
    einen Schrittmotor 30 zum Einstellen der Winkelposition des Spiegels 50;
    einen Schrittmotor 30 zum Einstellen der Winkelposition des Spiegels 50; und
    eine elektrische Steuereinheit 40 (im weiteren als "ECU" bezeichnet).
  • Der vertikale Winkel bezeichnet einen Winkel zwischen dem Radarstrahl und einer horizontalen Richtung.
  • Ein Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 45 zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 ist mit der ECU 40 derart verbunden, daß die ECU ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von dem Detektor 45 empfangen kann.
  • Die ECU kann durch einen oder mehrere Prozessoren realisiert werden, welche durch vorbestimmte Software aktivierbar sind.
  • Die vorbestimmte Software kann derart programmiert werden, daß sie die folgenden Schritte durchführt:
    Berechnen einer Relativgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts basierend auf der Reflektionswelle, welche mit der Einzelstrahl-Radareinrichtung erfaßt wird;
    Berechnen einer Absolutgeschwindigkeit des vorausliegenden Fahrzeugs basierend auf der Relativgeschwindigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs;
    Erfassen des vertikalen Winkels des Radarstrahls der Reflektionswelle; und
    Vergleichen des vertikalen Winkels und der Absolutgeschwindigkeit mit einem vorbestimmten Winkel bzw. einer vorbestimmten Geschwindigkeit.
  • Detaillierter gesagt kann die vorbestimmte Software derart programmiert werden, daß jeder Schritt in der ECU 40 durchgeführt wird, nämlich bei den Schritten eines Verfahrens zum Bestimmen einer Fahrtumgebung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform später detailliert beschrieben wird.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Spiegelwinkelsensor 51 angeordnet an einer Welle, welche den Spiegel 50 und den Schrittmotor 30 verbindet, und erfaßt den Rotationswinkel der Welle als Winkelposition des Spiegels.
  • Die Einzelstrahl-Radareinrichtung 20, der Schrittmotor 30, der Spiegelwinkelsensor 51 und der Spiegel 50 sind als Modul zusammengebaut, und das Modul ist im Fahrzeug 10 angeordnet, und insbesondere an einer Stoßstange 15 des Fahrzeugs 10.
  • Demgemäß rotiert der Spiegel 50 gemäß dem Betrieb des Schrittmotors 30. Die Winkelposition des Spiegels 50 wird am Spiegelwinkelsensor 51 erfaßt und an die ECU 40 übertragen.
  • Die ECU 40 stellt die Winkelposition des Spiegels 50 durch Steuern des Schrittmotors 30 ein, und dementsprechend wird ein Radarstrahl, der von der Einzelstrahl-Radareinrichtung 20 gescannt wird, am Spiegel 50 reflektiert und in die Vorwärtsrichtung des Fahrzeuges 10 ausgestrahlt.
  • Der Radarstrahl wird am vorausliegenden Objekt 11 reflektiert. Darauf folgend wird eine Reflektionswelle des Radarstrahls durch die Einzelstrahl-Radareinrichtung 20 erfaßt und dementsprechend in der ECU 40 empfangen.
  • Danach bestimmt die ECU 40 eine Fahrtumgebung basierend auf der empfangenen Reflektionswelle und dem Spiegelwinkel, d. h. dem vertikalen Winkel des Radarstrahls, der in die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 10 abgestrahlt wird.
  • Ein Verfahren zum Bestimmen der Fahrtumgebung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend detailliert mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben.
  • Mit erneutem Rückbezug auf Fig. 1 ist ein Verfahren zum Bestimmen der Fahrtumgebung eines Fahrzeugs 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, bei dem das vorausliegende Objekt 11 im Fahrzeug 10 erfaßt wird.
  • Wie in Fig. 4 gezeigt, wird ein Radarstrahl an der Einzelstrahl-Radareinrichtung 20 gescannt und von dem Fahrzeug 10 unter einem variablen vertikalen Winkel im Schritt S410 abgestrahlt.
  • Dementsprechend wird der Radarstrahl am vorausliegenden Objekt 11 reflektiert, wenn der vertikale Winkel dem vorausliegenden Objekt 11 entspricht, und die Reflektionswelle wird an der Einzelstrahl-Radareinrichtung 20 im Schritt S415 erfaßt.
  • Die ECU 40 empfängt das reflektierte Radarstrahlsignal von der Einzelstrahl-Radareinrichtung 20 im Schritt S420. Im Schritt S425 erfaßt die ECU 40 den vertikalen Winkel des Radarstrahls, wenn die Reflektionswelle empfangen wird. Der vertikale Winkel wird durch den Spiegelwinkelsensor 51 erfaßt.
  • Weiterhin berechnet die ECU 40 eine Relativgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts 11 und die Distanz des vorausliegenden Objekts 11 basierend auf dem Reflektionswellensignal im Schritt S430. Wie man solch eine Geschwindigkeit und solch einen Abstand berechnet, erscheint den Durchschnittsfachleuten klar.
  • Zusätzlichermaßen erfaßt die ECU 40 eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 unter Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektors 45 im Schritt S435 und berechnet eine Absolutgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts 11 als eine Summe der Relativgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit im Schritt S440.
  • Basierend auf dem vertikalen Winkel des Radarstrahls und solch einer berechneten Absolutgeschwindigkeit kann Information hinsichtlich der Tatsache erhalten werden, ob eine Steigung oder ein Gefälle vor dem Fahrzeug 10 liegt, und kann Information bezüglich des vorausliegenden Objekts 11 erhalten werden.
  • Detaillierter gesagt vergleicht die ECU 40 den vertikalen Winkel mit einem vorbestimmten Winkel im Schritt S450 und vergleicht die Absolutgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit im Schritt S455.
  • Der vorbestimmte Winkel wird vorbestimmt auf 0 voreingestellt (horizontaler Winkel), so daß leicht bestimmbar ist, ob der Radarstrahl oberhalb oder unterhalb der horizontalen Richtung gescannt wird, und die vorbestimmte Geschwindigkeit wird auf 0 eingestellt (stationäre Geschwindigkeit), so daß leicht bestimmbar ist, ob das vorausliegende Objekt stationär ist.
  • Gemäß den Resultaten derartiger Vergleiche beim Schritt S450 und S455 bestimmt die ECU 40 eine Fahrtumgebung im Schritt S470 und führt folgende bevorzugte Schritte, welche von einem Durchschnittsfachmann voreingestellt sind, durch, falls vorhanden.
  • Der Abstand des vorausliegenden Objekts 10 wird im Schritt S460 geprüft, und die Bestimmung der Fahrtumgebung wird vorzugsweise nur durchgeführt, wenn der Abstand zum vorausliegenden Objekt 10 nicht in einem vorbestimmten Fehlerbereich liegt.
  • Insbesondere bestimmt die ECU 40 die Fahrtumgebung im Schritt S470 auf folgende Art und Weise.
  • Im Fall, daß der vertikale Winkel oberhalb des vorbestimmten Winkels liegt, d. h. der Radarstrahl oberhalb der horizontalen Richtung von dem Fahrzeug 10 gescannt wird und die Absolutgeschwindigkeit von der vorbestimmten Geschwindigkeit verschieden ist, bestimmt die ECU 40, daß entweder eine Steigung vor dem Fahrzeug 10 liegt oder das vorausliegende Objekt 11 groß ist, beispielsweise ein Bus oder ein Lastwagen ist.
  • Im Fall, daß der vertikale Winkel oberhalb des vorbestimmten Winkels liegt und die Absolutgeschwindigkeit gleich der vorbestimmten Geschwindigkeit ist, bestimmt die ECU 40, daß das vorausliegende Objekt 11 stationär ist, wie z. B. ein Signalpfosten.
  • Im Fall, daß der vertikale Winkel unterhalb des vorbestimmten Winkels liegt, d. h. der Radarstrahl unterhalb der horizontalen Richtung vom Fahrzeug 10 gescannt wird, und die Absolutgeschwindigkeit von der vorbestimmten Geschwindigkeit verschieden ist, bestimmt die ECU 40, daß ein Gefälle vor dem Fahrzeug liegt.
  • Wie oben gezeigt, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit des Verfehlens eines vorausliegenden Objekts reduziert, und zwar sogar im Fall einer welligen Straße, und eine vorausliegende Steigung bzw. ein vorausliegendes Gefälle werden leicht basierend auf dem vertikalen Winkel erfaßt.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend im Zusammenhang mit der praktischsten und bevorzugtesten Ausführungsform beschrieben wurde, sollte man verstehen, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern Modifikationen und Äquivalente umfassen soll, welche innerhalb des Schutzumfangs der nachstehenden Patentansprüche liegen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bestimmung der Fahrtumgebung eines Fahrzeuges, bei dem ein vorausliegendes Objekt im Fahrzeug erfaßt wird, welches folgende Schritte aufweist:
Scannen eines Radarstrahls von dem Fahrzeug unter einem variablen vertikalen Winkel;
Erfassen einer Reflektionswelle des Radarstrahls, welche von dem vorausliegenden Objekt reflektiert wird;
Erfassen des vertikalen Winkels des Radarstrahls, wenn die Reflektionswelle erfaßt wird;
Berechnen einer Relativgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts basierend auf der Reflektionswelle;
Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs;
Berechnen einer Absolutgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts basierend auf der Relativgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
Vergleichen des vertikalen Winkels mit einem vorbestimmten Winkel; und
Vergleichen der Absolutgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei:
die Absolutgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts berechnet wird als Summe der Relativgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit; und
der vorbestimmte Winkel und die vorbestimmte Geschwindigkeit jeweils auf 0 voreingestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Bestimmens, daß eine Steigung vor dem Fahrzeug liegt, oder daß das vorausliegende Objekt groß ist, im Fall, daß der vertikale Winkel oberhalb des vorbestimmten Winkels liegt und die Absolutgeschwindigkeit von der vorbestimmten Geschwindigkeit verschieden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Bestimmens, daß das vorausliegende Objekt stationär ist, in dem Fall, daß der vertikale Winkel oberhalb des vorbestimmten Winkels liegt und die Absolutgeschwindigkeit gleich der vorbestimmten Geschwindigkeit ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Bestimmens, daß ein Gefälle vor dem Fahrzeug liegt, im Fall, daß der vertikale Winkel unterhalb des vorbestimmten Winkels liegt und die Absolutgeschwindigkeit von der vorbestimmten Geschwindigkeit verschieden ist.
6. System zum Bestimmen der Fahrtumgebung eines Fahrzeuges, bei dem ein vorausliegendes Objekt im Fahrzeug erfaßbar ist, mit:
einer Strahlradareinrichtung zum Scannen eines Radarstrahls und Erfassen einer Reflektionswelle, welche von dem vorausliegenden Objekt reflektiert wird;
einem Spiegel zum Einstellen eines vertikalen Winkels des gescannten Radarstrahls gemäß einer Winkelposition davon;
einem Spiegelwinkeldetektor zum Erfassen der Winkelposition des Spiegels;
einem Schrittmotor zum Einstellen der Winkelposition des Spiegels; und
einer elektrischen Steuereinheit zum Berechnen einer Relativgeschwindigkeit des vorausliegenden Objekts basierend auf der an der Einzelstrahl-Radareinrichtung erfaßten Reflektionswelle;
Berechnen einer Absolutgeschwindigkeit des vorausliegenden Fahrzeuges basierend auf der Relativgeschwindigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs;
Erfassen des vertikalen Winkels des Radarstrahls der Reflektionswelle; und
Vergleichen des vertikalen Winkels und der Absolutgeschwindigkeit mit einem vorbestimmten Winkel bzw. einer vorbestimmten Geschwindigkeit.
7. System nach Anspruch 6, wobei:
die elektrische Steuereinheit die Absolutgeschwindigkeit des vorausliegenden Fahrzeugs als Summe der Relativgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet; und
der vorbestimmte Winkel und die vorbestimmte Geschwindigkeit jeweils auf 0 voreingestellt sind.
8. System nach Anspruch 6, wobei:
die Strahlradareinrichtung, der Schrittmotor, der Spiegelwinkeldetektor und der Spiegel als Modul zusammengebaut sind; und
das Modul an einer Stoßstange des Fahrzeugs angebracht ist.
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