DE19540722A1 - Verfahren zur Bestimmung des Zustandes bzw. der Beschaffenheit einer Oberfläche - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung des Zustandes bzw. der Beschaffenheit einer Oberfläche

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Andreas Dipl Ing Elterich
Werner Dr Ing Kleinhempel
Karl Dr Ing Trottler
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Airbus Defence and Space GmbH
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Daimler Benz Aerospace AG
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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Zustandes bzw. der Beschaffenheit einer Oberfläche gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Nutzbar sind solche Verfahren beispielsweise bei der Be­ stimmung des Straßenzustandes vom Fahrzeug aus, das sich auf dieser Straße bewegt. Die gewonnenen Kenntnisse über den Straßenzustand können dann z. B. dem Fahrer des Fahr­ zeugs optisch bzw. akustisch zur Anzeige gebracht werden; sie können aber auch zur (Mit-)Steuerung von automatischen Bremssystemen (ABS) bzw. automatischen Schlupfregelungs­ systemen (ASR) des Fahrzeugs verwendet werden. Denkbar ist aber auch die Nutzung solcher Verfahren zur Bestimmung des Wellengangs von Gewässern. Aus dem Artikel von W. Klein­ hempel, W. Stammler und D. Bergmann: "Radar Signal Proces­ sing for Vehicle Speed Measurements"; in: Proceedings of EUSIPCO ′92, S. 1829-1832 ist ein Verfahren zur Bestim­ mung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs über Grund (d. h. Fahrbahn) bekannt, bei dem ein Millimeterwellen-Dopplerra­ darsensor in Janus-Anordnung, der bei 61 GHz arbeitet und am Boden des Fahrzeugs befestigt ist, Mikrowellensignale in Fahrtrichtung und entgegengesetzt der Fahrtrichtung schräg auf die Fahrbahn aussendet und die an der Fahrbahn reflektierten Signale empfängt. Eine nachgeschaltete Aus­ werteeinheit ermittelt aus den empfangenen Signalen dann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein möglichst we­ nig aufwendiges Verfahren zur Bestimmung des Zustandes (der Beschaffenheit) einer Oberfläche anzugeben, auf der sich ein Objekt bewegt, das mit einem Dopplerradarsensor mit nachgeschalteter Auswerteeinheit zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Objekts ausgerüstet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 wiedergegeben. Die übrigen Ansprüche ent­ halten vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sowie Anwen­ dungen der Erfindung.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Bestimmung des Oberflächenzustandes mit Hilfe der Emp­ fangssignale des Dopplerradarsensors gewonnen werden kön­ nen, mittels derer gleichzeitig die Geschwindigkeit des Objekts über Grund bestimmt wird. Für beide Verfahren wird somit nur ein einziger Dopplerradarsensor benötigt, womit im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit zwei separaten Sensoren eine beträchtliche Hardware- und damit Kostener­ sparnis verbunden ist.
Aus dem eingangs genannten Artikel von W. Kleinhempel et al. wie auch aus dem Buch von N.C. Currie und C.E. Brown: "Principles and Applications of Millimeter-Wave-Radar" (Artech House, Norwood, MA, 1987), Seiten 355 bis 356 ist bereits bekannt, daß die Reflektivität der Fahrbahnober­ fläche je nach Beschaffenheit der Oberfläche (Material, Rauhigkeit) unterschiedlich winkelabhängig ist. Je glatter die Oberfläche ist, desto stärker nimmt die Echoleistung mit steiler werdendem Einfallswinkel der Signale zu. Dies führt hauptsächlich zu folgenden Effekten:
  • - Verschiebung des Nutzspektrums in Richtung kleinerer Frequenzen,
  • - Anhebung des Spektralbereichs in Richtung kleinerer Frequenzen (Empfang über Nebenkeulen des Dopplerradar­ sensors).
Die Glattheit des Frequenzspektrums (Verteilungsdichte­ funktion (VDF) der Spektralwerte), das z. B. mit Hilfe der Fouriertransformation oder anderen Transformationsverfah­ ren aus dem Empfangssignal des Dopplerradarsensors (den an der Fahrbahnoberfläche reflektierten und vom Sensor emp­ fangenen Sendesignalen des Sensors also) abgeleitet wird, hängt von der Anzahl und Größe der Reflexionszentren auf der Fahrbahnoberfläche und damit von der Rauhigkeit der Fahrbahnoberfläche ab.
Diese Erkenntnisse macht sich die Erfindung zunutze, indem die an der Oberfläche reflektierten Sendesignale des Dopp­ lerradarsensors auch zur Bestimmung des Zustandes der Oberfläche (also zur Bestimmung ihrer Beschaffenheit) ver­ wendet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem die Glattheit und Form (d. h. die Anhebung des niederfrequenten Spektral­ bereiches) des Frequenzspektrums, das sich aus den an der Oberfläche reflektierten Sendesignalen des Dopplerradar­ sensors ableitet (z. B. durch eine Fouriertransformation oder Fast-Fouriertransformation), unter Berücksichtigung von Zeitbereichsmerkmalen des reflektierten Sendesignals, wie z. B. zeitlichen Schwankungen der Kurzzeitleistung usw., ausgewertet werden.
Zur Bestimmung der Beschaffenheit werden dabei Hidden- Markov-Modelle verwendet, die zuvor anhand von Referenzda­ ten trainiert worden sind, die die einzelnen Zustände der Oberfläche charakterisieren, wie z. B. Wasser, Schnee, Eis, trockener Asphalt, Beton, Sand, Geröll, Kies, Schlamm usw. Die trainierten Modelle werden in einer Auswerteeinheit, die dem Dopplerradarsensor nachgeschaltet ist, abgespei­ chert. Während des Betriebs werden die Frequenzspektren der gemessenen Empfangssignale des Sensors mit diesen Mo­ dellen verglichen und klassifiziert. Danach wird derjenige Zustand als der wahrscheinlichste bestimmt, dessen zugehö­ riges Modell die beste Übereinstimmung mit dem Frequenz­ spektrum der Empfangssignale des Sensors zeigt.
Die Topologien der Hidden-Markov-Modelle basieren vorteil­ hafterweise auf sogenannten (und an sich bekannten) Links- Rechts-Graphen, wobei zur Zeitdauermodellierung Rückkopp­ lungen möglich und erlaubt sind (vgl. hierzu z. B.:
F. Class, H. Katterfeldt, P. Regel: "Methoden und Algo­ rithmen der Worterkennung"; in Informationstechnik it 31 (1989) 5, S. 306-315).
Die eigentliche Klassifikation der Empfangssignale bzw. der ihnen zugeordneten Frequenzspektren kann z. B. mit Hilfe des an sich bekannten Viterbi-Verfahrens erfolgen.
Der als wahrscheinlichster Zustand der Oberfläche bestimm­ te Zustand wird anschließend optisch bzw. akustisch ange­ zeigt. Bei Verwendung des Verfahrens in Fahrzeugen mit au­ tomatischen Brems(ABS)- bzw. Schlupfregelungs(ASR)-Syste­ men können den klassifizierten Zuständen der Oberfläche bestimmte Steuersignale zugeordnet werden, die - sofern der ihnen zugeordnete Zustand als der wahrscheinlichste bestimmt worden ist - entsprechende Steuerungsmaßnahmen in dem ABS- bzw. ASR-System einleiten (unter Berücksichtigung weiterer Parameter, wie z. B. Blockierung des oder der Rä­ der usw). Parallel können die bereits erwähnten optischen bzw. akustischen Anzeigen den Fahrer über den Zustand der Fahrbahn informieren.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungs­ beispiel beschränkt, sondern auch auf andere übertragbar.
So ist es z. B. denkbar, daß tieffliegende Flugzeuge, Hub­ schrauber oder unbemannte Flugkörper, über Wasser das Ver­ fahren dazu verwenden, den Wellengang (die "Rauhigkeit") des Gewässers zu bestimmen, um daraus eine Mindestflughöhe über Wasser abzuleiten und festzulegen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Bestimmung des Zustandes einer Oberflä­ che mittels eines Dopplerradarsensors, der an einem sich auf der Oberfläche bewegenden Objekt angebracht ist und der Sendesignale in Richtung der Oberfläche aussendet und an der Oberfläche reflektierte Sendesignale empfängt, an­ hand derer in einer nachgeschalteten Auswerteeinheit die Geschwindigkeit des Objekts bestimmt wird, dadurch gekenn­ zeichnet,
  • - daß die an der Oberfläche reflektierten Sendesignale des Dopplerradarsensors auch zur Bestimmung des Zu­ standes der Oberfläche verwendet werden, indem die Glattheit und Form des aus dem reflektierten Sende­ signal abgeleiteten Frequenzspektrums unter Berücksich­ tigung von Zeitbereichsmerkmalen des reflektierten Sendesignals ausgewertet werden,
  • - daß zur Bestimmung des Zustandes der Oberfläche Hidden-Markov-Modelle verwendet werden, die zuvor an­ hand von die einzelnen Zustände charakterisierenden Referenzdaten trainiert und in der Auswerteeinheit ab­ gespeichert worden sind und mit denen in der Auswerte­ einheit die Frequenzspektren der reflektierten Sende­ signale verglichen und klassifiziert werden,
  • - daß als wahrscheinlichster Zustand der Oberfläche der­ jenige Zustand ausgewählt wird, für dessen Hidden- Markov-Modell im Vergleich mit den Frequenzspektren der reflektierten Sendesignale die größte Überein­ stimmung mit diesen Frequenzspektren ermittelt worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Topologie der einzelnen Hidden-Markov-Modelle auf Links-Rechts-Graphen basiert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zeitdauermodellierung Rückkopplungen vorgenommen wer­ den.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Klassifikation nach dem Viterbi-Verfahren erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der als wahrscheinlichste be­ stimmte Zustand der Oberfläche optisch und/oder akustisch angezeigt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche in der Anwendung zur Bestimmung des Fahrbahnzustandes mittels eines Mikrowellen- oder Millimeterwellen-Dopplerradars eines sich auf der Fahrbahn bewegenden Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die optische und/oder akustische An­ zeige des als der wahrscheinlichste bestimmten Fahrbahnzu­ standes im Fahrzeug erfolgt und/oder daß diesem Fahrbahn­ zustand zugeordnete Steuersignale zur Steuerung eines ABS- und/oder ASR-Systems des Fahrzeugs verwendet werden.
DE1995140722 1995-11-02 1995-11-02 Verfahren zur Bestimmung des Zustandes bzw. der Beschaffenheit einer Oberfläche Withdrawn DE19540722A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002008783A1 (en) * 2000-07-24 2002-01-31 Qinetiq Limited Method and apparatus for recognising a radar target
DE19923484B4 (de) * 1999-05-21 2008-08-14 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Dämpfung
CN102837702A (zh) * 2011-06-24 2012-12-26 株式会社普利司通 路面状态判断方法及路面状态判断装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19923484B4 (de) * 1999-05-21 2008-08-14 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Dämpfung
WO2002008783A1 (en) * 2000-07-24 2002-01-31 Qinetiq Limited Method and apparatus for recognising a radar target
CN102837702A (zh) * 2011-06-24 2012-12-26 株式会社普利司通 路面状态判断方法及路面状态判断装置
EP2537723A3 (de) * 2011-06-24 2013-01-02 Kabushiki Kaisha Bridgestone Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen des Oberflächenzustands einer Straße
CN102837702B (zh) * 2011-06-24 2016-05-25 株式会社普利司通 路面状态判断方法及路面状态判断装置

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