DE10326648A1

DE10326648A1 - Kooperatives Radarsystem für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10326648A1
Application number: DE10326648A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr.-Ing. Dickmann; Michael Dipl.-Ing. Wagner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-13

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Objekterkennung für Fahrzeuge mittels Radar, wobei Messdaten von Radarsystemen verschiedener Fahrzeuge untereinander drahtlos ausgetauscht werden und bezüglich vorgegebener Kriterien klassifiziert werden. Dabei werden lokale Gruppen von Fahrzeugen gebildet, deren Radarsysteme kooperieren. Zur Klasssifizierung von Objekten werden die jeweiligen Sensordaten ausgetauscht und im Ad Hoc-Verbund analysiert. Auch die Bewegungsdaten und Fahrtparameter der Fahrzeuge selbst können in die Auswertung einbezogen werden, um relevante bzw. kritische Objekte mit Gefährdungspotenzial zu identifizieren.

Description

Die Erfindung betrifft Systeme in Fahrzeugen zur Erfassung von Objekten. Insbesondere betrifft die Erfindung Radarsysteme, die die nähere Umgebung eines Fahrzeugs abtasten und dem Fahrzeugführer so Informationen auch über visuell schwer oder gar nicht erkennbare Objekte darbieten.

Radarsysteme werden zunehmend in Fahrzeugen eingesetzt, um auch bei schwierigen optischen Verhältnissen (Dunkelheit, Nebel, Schneefall etc.) Objekte in der Nähe des Fahrzeugs, insbesondere in Fahrtrichtung zuverlässig zu erfassen. Die Reichweite ist dabei abhängig von verschiedenen Parametern. Bei der Radarsensierung mit heute verfügbaren Systemen ist die Entfernungsauflösung durch die zur Verfügung stehende Bandbreite begrenzt. Auch bestimmt die Sende/Empfangsleistung des Radarsystems die maximale Entfernung. Eine Verbesserung der Entfernungsauflösung wäre durch Verwendung höherer Bandbreiten prinzipiell zwar möglich, dem steht jedoch entgegen, dass die zur Verfügung stehenden Bandbreiten weltweit reglementiert sind.

Ein anderes Problem stellen die bei der Radarsensierung auftretenden großen Dynamikbereiche dar. Hier wäre eine Verbesserung durch längere Beobachtungszeiten möglich, was jedoch insbesondere im Nahbereich nicht erwünscht ist.

Radar kann zudem prinzipiell nur Objekte erfassen, die sich unverdeckt im Abtastbereich des Systems befinden. Gerade aufgrund des Erfordernisses einer freien Wegstrecke der Radarsignale vom Fahrzeug zum Objekt ergibt sich in der Praxis zwangsläufig eine starke Beschränkung, da bei den im Straßenverkehr üblichen Verhältnissen und dynamischen Vorgängen sehr häufig Objekte zeitweilig von anderen verdeckt werden. So blockiert ein vorausfahrendes Fahrzeug die Erfassung der eventuell davor befindlichen Objekte, parkende Fahrzeuge verdecken entsprechend seitliche Bereiche wie Rad- oder Fußgängerwege oder auch Einmündungen. Objekte hinter Kurven oder Hügelkuppen können grundsätzlich nicht erfasst werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, für Fahrzeuge ein verbessertes Verfahren zur Radarerfassung und Klassifizierung von Objekten zu entwickeln, das die genannten Nachteile weitgehend überwindet.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Weitere Einzelheiten der Erfindung und ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, wobei Bezug genommen wird auf die Abbildungen und darin aufgeführten Bezugsziffern.
Es zeigt:
1: Fahrzeuge mit separater Radarerfassung desselben Objekts
2: Situation der 1 mit überlagerter Objekterfassung beider Fahrzeuge
3: Beispiel für Objektklassifikation durch simultane Informationsverarbeitung und Datenaustausch kooperierender Radarsysteme
4: Beispiel für Erhöhung der Erkennungssicherheit durch kooperierende Radarsysteme
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Messdaten von Radarsystemen verschiedener Fahrzeuge untereinander von Fahrzeug zu Fahrzeug drahtlos ausgetauscht und bezüglich vorgegebener Kriterien auf Relevanz analysiert. Durch ein solches kooperierendes Radarsystem können die einzelnen Systeme der Fahrzeuge jeweils die eigenen Sensordaten und Auswertungen den Partnern mitteilen. Dadurch wird die Entfernungsauflösung und Dynamikerfassung entscheidend verbessert, wodurch eine Klassifizierung ausgedehnter Ziele ermöglicht wird und Objekte mit Gefährdungspotenzial mit hoher Sicherheit identifiziert werden können.
1 zeigt die übliche Situation, bei der ein Objekt (3) von den Radarsystemen (2) zweier Fahrzeuge (1, 4) unabhängig voneinander erfasst wird, so dass die jeweilige Information in jedem der beiden Fahrzeuge in unterschiedlicher Weise vorliegt. Die Daten beschränken sich dabei auf Distanz und Position des erfassten Objekts bezogen nur auf das jeweilige Fahrzeug.
2 zeigt die gleiche Situation bei einem kooperierenden Radarsystem. Hier können die Daten der einzelnen Radarsysteme (2) gegenseitig für eine Auswertung und Objektklassifikation zur Verfügung gestellt werden. Bereits durch Korrelation der Distanz- und Positionswerte im Sinne einer „Kreuzpeilung" erhöht sich so die Ortsauflösung. Zusätzlich können die gegenseitig erfassten Werte für Abstand und Lage der Fahrzeuge (1, 4) selbst zueinander mit in eine Auswertung einbezogen werden.
3 zeigt eine typische Verkehrsituation, bei der ein Kind (3) zwischen einem vorausfahrenden PKW (1) und einem nachfolgenden Fahrzeug (4) die Fahrbahn überquert. In solchen Situationen sind die dynamischen Daten des Objekts „Kind" für eine richtige Klassifizierung von besonderer Bedeutung. Die kooperierenden Radarsysteme der beiden Fahrzeuge erfassen zunächst permanent die Entfernung zueinander. Das Kind (3) erscheint spontan im Erfassungsbereich beider Radarsysteme. Jedes System detektiert das neue Objekt mit verschiedenen Entfernungs- und Positionswerten. Durch Austausch dieser Daten und ihrer dynamischen Veränderungen kann hier sehr schnell eine Klassifikation erfolgen.
Ein besonderer Vorteil besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Möglichkeit, dass auch Daten von Objekten weitergeleitet werden können, die vom Radarsystem einzelner Fahrzeuge des Verbunds selbst nur ungenau oder überhaupt nicht erfasst werden können. 4 zeigt eine solche Situation: Ein Kind (3) betritt die Fahrbahn dicht hinter einem ersten Fahrzeug (1). Das Radarsystem eines herankommenden Fahrzeugs (4) detektiert ohne Schwierigkeiten die Position und Entfernung des ersten Fahrzeugs (1), kann aber das im gleichen Sensorbereich (gleicher Beobachtungswinkel, nahezu gleiche Distanz) liegende Objekt „Kind" nur unzureichend (u.U. überhaupt nicht) von dem erfassten Objekt „Auto" separieren. Auch die Bewegung des Kindes – Richtung Fahrbahnmitte – kann von dem Radarsystem des herankommenden Fahrzeugs (4) nicht aufgelöst werden, solange dieses Objekt von der Reflexzone des größeren Objekts „Auto" überdeckt wird. Kooperieren demgegenüber die Systeme beider Fahrzeuge, so kann das Radarsystem des ersten Fahrzeugs (1) aufgrund der unmittelbaren Nähe zum Objekt „Kind" sehr detaillierte Informationen über dessen Größe, Position, Bewegungsrichtung u. -geschwindigkeit an das herankommende Fahrzeug übermitteln. Damit kann eine frühzeitige Objektklassifizierung auch in zeitkritischen Situationen erfolgen.
In entsprechender Weise kann bei kooperierenden Radarsystemen auch ein Objekt in einer unübersichtlichen Kurve oder hinter einer Hügelkuppe von Fahrzeugen in der Nähe mit ihren Radarsystemen erfasst und klassifiziert werden und diese Objektinformation einem noch nicht im Sichtbereich befindlichen Fahrzeug übermittelt werden.
Zur Erhöhung der Erkennungsgenauigkeit können zu den jeweils detektierten Objektdaten auch weitere Parameter in die Klassifizierung einbezogen werden. Insbesondere die eigenen Bewegungsdaten (Fahrtrichtung, aktuelle Geschwindigkeit, Beschleunigungs-/Verzögerungswerte, Lenkwinkel) der jeweiligen kooperierenden Fahrzeuge liefern wertvolle Zusatzinformationen zur Identifizierung von Objekten und zur Erfassung der Verkehrssituation insgesamt. Zusätzlich können dabei auch Fahrzeugdaten (Typ, Gewicht, vorhandener Anhänger etc.) übermittelt und in die Auswertungen mit einbezogen werden.
Für eine Einstufung der Relevanz unterschiedlicher Objektdaten können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch einzelne Fahrzeuggruppen nach bestimmten Kriterien zu kooperierenden Zellen zusammengefasst werden, z.B. bestimmt durch relative Distanz zueinander oder durch gleiche Fahrtrichtung, oder durch Koinzidenz bzw. Dynamik erfasster Objektdaten etc.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entstehen durch drahtlosen Datenaustausch lokale Gruppen von Fahrzeugen, deren Radarsysteme miteinander kooperieren. Zur Realisation eines solchen Verbunds ist es notwendig, ein sogenanntes AD HOC-Netz aufzubauen, dessen Knoten die einzelnen Fahrzeuge darstellen. Eine mögliche Vorgehensweise hierzu ist die Verwendung des aus WLAN bekannten IEEE 802.11-Standards. Hierzu ist es jedoch erforderlich, die Fahrzeuge mit den notwendigen Hard- u. Softwarekomponenten auszustatten und diese Standards an die automobilen Gegebenheiten anzupassen. Eine weitere Möglichkeit zur Realisation von AD HOC-Netzen besteht darin, die in den Fahrzeugen bereits vorhandenen Komponenten in vorteilhafter Weise auszunutzen. Die Verwendung von Nahbereichsradaren als multifunktonale Sensorik für Komfort- und Sicherheitsfunktionen wird zur Zeit sowohl von Fahrzeugherstellern als auch ihren Zulieferern in zunehmendem Maße untersucht. Die duale Verwendung eines Radarsystems im Fahrzeug als Umfeldsensierungs- und Datenübertragungssystem stellt somit eine mögliche Lösung für die oben genannten Anforderungen dar. So wird beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 101 58 719 , die auf die Anmelderin zurückgeht, ein Kfz-Nahbereichsradar beschrieben, das eine Vielzahl an Einzelradaren aufweist, die jeweils für sich entweder in einem Abtast- bzw. Sensierungsmodus oder in einem Datenübertragungsmodus zur Kommunikation betrieben werden können.
Durch einen Verbund kooperierender Systeme lassen sich die Ressourcen der einzelnen Systeme in der Art eines Rechnernetzwerks gemeinsam nutzen. Dies bietet neben einer erhöhten Auswertegeschwindigkeit und -genauigkeit auch einen wertvollen Redundanzeffekt: Störung oder gar Totalausfall eines Radarsystems innerhalb eines Verbunds kann weitgehend überbrückt werden durch die Informationen der anderen Teilnehmer.
Grundsätzlich leistet das erfindungsgemäße Verfahren einen Beitrag zur Erhöhung der Fahrtsicherheit. Frühzeitige Informationen über das Verkehrsgeschehen auch über den unmittelbar einsehbaren Bereich hinaus und Warnungen vor sich abzeichnenden kritischen Situationen führt zu einer Verkürzung der Reaktionszeit. Darüber hinaus kann bei sich abzeichnenden Gefahrensituationen auch ein direkter Eingriff in die Fahrzeugführung (z.B. Einleiten eines Bremsvorgangs) erfolgen.

Claims

Verfahren zur Objekterkennung für Fahrzeuge mittels Radar, wobei Radarsysteme verschiedener Fahrzeuge (1, 4) in Form eines Verbunds miteinander kooperieren und detektierte Objektdaten untereinander drahtlos austauschen, dadurch gekennzeichnet, dass die detektierten Objektdaten von den kooperierenden Radarsystemen bezüglich vorgegebener Kriterien klassifiziert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektdaten von den kooperierenden Radarsystemen nach Distanz- oder Positionskriterien klassifiziert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektdaten von den kooperierenden Radarsystemen nach Dynamikkriterien klassifiziert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektdaten von den kooperierenden Radarsystemen nach Korrelationskriterien (z.B. Koinzidenz) klassifiziert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Objektdaten auch Positions- (GPS) und/oder Bewegungsdaten (Fahrtrichtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung, Lenkwinkel etc.) der verschiedenen Fahrzeuge im Verbund drahtlos ausgetauscht und zur Objektklassifizierung herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Objektdaten auch Fahrzeugdaten (Typ, Gewicht, vorhandener Anhänger etc.) der verschiedenen Fahrzeuge im Verbund drahtlos ausgetauscht und zur Objektklassifizierung hinzugezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektklassifizierung auch eine Einstufung nach Relevanz und/oder Gefährdungspotenzial beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund der miteinander kooperierenden Radarsysteme dynamisch in Untergruppen variabler Größe aufgeteilt wird, wobei die Zugehörigkeit eines Radarsystems zu einer Untergruppe von den lokal klassifizierten Objektdaten abhängt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugehörigkeit eines Radarsystems zu einer Untergruppe von Fahrtbezogenen Daten (räumliche Distanz der Fahrzeuge zueinander, gleiche Fahrrichtung, etc.) abhängt.