DE19715999A1 - Radar-Anordnung zur Straßenzustandserkennung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaranordnung zur Straßenzu­ standserkennung in einem Kraftfahrzeug.

Der Zustand der Fahrbahnoberfläche kann das Fahrverhalten eines Straßen-Kraftfahrzeugs maßgeblich beeinflussen und stellt somit einen wesentlichen Aspekt der Sicherheit im Straßenverkehr dar. Die automatisierte Erkennung des Zu­ stands der Fahrbahnoberfläche im Sinne einer Klassifizie­ rung des Fahrbahnzustands z. B. in trocken, feucht, Wasser­ lachen, Reif, Schnee, Eis und dergleichen kann als Infor­ mation für den Fahrer und/oder eine automatische Fahrzeug­ steuerung von erheblicher Bedeutung sein.

Eine zur Straßenzustandserkennung geeignete Radaranordnung ist beispielsweise aus der DE 42 00 299 A1 bekannt. Bei dieser Anordnung wird durch polarisationsselektives Senden und Empfangen die sogenannte Müller-Matrix bestimmt und zur Klassifizierung des Straßenzustands ausgewertet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Radaranordnung zur Straßenzustandserken­ nung anzugeben.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Un­ teransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Durch die vorausschauende Fahrbahnüberwachung kann die er­ findungsgemäße Radaranordnung eine frühzeitige Anpassung des Fahrverhaltens an den zu erwartenden Fahrbahnzustand maßgeblich unterstützen und so die Sicherheit erhöhen. Durch die Unterteilung in Entfernungsbereiche kann ohne eine aufwendige vertikale Winkelauflösung eine gute Diffe­ renzierung verschiedener nebeneinander vorliegender Ober­ flächentypen, z. B. Eisplatten auf sonst trockener Fahrbahn oder einzelne Wasserlachen erfolgen. Über die Entfernungs­ bereiche können zusätzlich auch ein gewölbter Fahrbahnver­ lauf und/oder Nickbewegungen des Fahrzeugs erkannt und be­ rücksichtigt werden.

Die Sende-Empfangsantenne ist vorteilhafterweise im oberen Bereich des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise am oberen Rand der Windschutzscheibe angeordnet und enthält zur Erzeugung eines stark gebündelten Diagramms vorteilhafterweise meh­ rere zu einem Array zusammengefaßte Einzel-Anten­ nenelemente und/oder ein fokussierendes Element.

Durch an sich bekannten polarisationsselektiven Betrieb im Sende- und/oder Empfangsfall kann die Erkennungsleistung für unterschiedliche Fahrbahnzustände verbessert werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die nicht maßstäblichen Abbildungen, die eine Fahrbahnüberwachung in Seitenansicht und in Drauf­ sicht zeigen, noch eingehend veranschaulicht.

Ein auf einer Fahrbahnoberfläche in x-Richtung fahrendes Kraftfahrzeug K trage am oberen Rand der Windschutzscheibe eine Sende-Empfangs-Antennenanordnung SE einer Radar-An­ ordnung, deren übrige Komponenten der Übersichtlichkeit halber nicht mit dargestellt, dem Fachmann aber geläufig sind. Die Antennenanordnung weise ein in Fahrtrichtung ge­ richtetes, in horizontaler und vertikaler Richtung scharf gebündeltes Antennendiagramm auf, dessen Breite in übli­ cher Weise durch die Halbwertsbreite definiert sei. Die Halbwertsbreite betrage typischerweise 1-2 Grad in der Ho­ rizontalen (Winkel c) und 2-4 Grad in der Vertikalen (Win­ kel b). Das Diagramm ist gegen die fahrbahnparallele Ebene H um einen Winkel a zur Fahrbahn hin geneigt, der bestimmt ist durch die Höhe der Antennenanordnung über der Fahrbahn und die gewünschte Entfernung des Fahrbahnausleuchtungs­ ausschnitts P in Fahrtrichtung.

Das Antennendiagramm leuchtet innerhalb seiner Halbwerts­ breite im Abstand L vom Fahrzeug einen Fahrbahnausschnitt P der Länge Px in Fahrtrichtung und der Breite Py quer zur Fahrtrichtung (y-Richtung) aus.

Beim Empfang der Echosignale in der Radaranordnung werden diese in an sich bekannter Weise nach Entfernungsabschnit­ ten dr selektiert, bei einem Pulsradar z. B. mittels Zeit­ toren. Die Zielentfernungsabschnitte dr entsprechen Ab­ schnitten der Länge dx im ausgeleuchteten Fahrbahnaus­ schnitt P. Diese Entfernungsunterteilung erlaubt die Un­ terscheidung verschiedener Oberflächenzustände der Fahr­ bahn innerhalb des ausgeleuchteten Bereichs.

Die absolute Zielentfernung bietet darüberhinaus eine un­ gefähre Kontrollmöglichkeit, ob ein Echosignal von der Streuung an der Fahrbahn oder von einem Hindernis her­ rührt.

Bei einer durch ungleiche Oberflächenzustände in den ver­ schiedenen Ausschnitten des Bereichs P entstehenden Varia­ tionen der Echosignale über die Entfernungsabschnitte er­ gibt sich eine weitere Möglichkeit, die Herkunft der Echos von der Fahrbahn zu verifizieren, indem die Verschiebung der gemessenen Variation über die Entfernung mit der Ei­ gengeschwindigkeit des Fahrzeugs überprüft wird.

Die Bestimmung des Oberflächenzustands aus den Echosigna­ len kann anhand der aus dem Stand der Technik bekannten Kriterien erfolgen. Auch das Ausbleiben von Echosignalen kann als Merkmal z. B. bei spiegelnder Wasseroberfläche dienen.

Die zur Straßenzustandserkennung benutzte Radaranordnung kann gleichzeitig oder im Zeitmultiplex, allein oder in Verbindung mit weiteren Sende- und/oder Empfangsanordnun­ gen weitere Funktionen einer Radarüberwachung, z. B. als Geschwindigkeitssensor, als Abstandswarnradar etc. über­ nehmen.

Bevorzugte Wertebereiche der in den Abbildungen eingetra­ genen geometrischen Größen sind insbesondere 20 m <L <50 m, 10 m <Px <35 m, 1 m <dx <4 m, Py <2 m.

Zur Erzielung einer hohen Diagrammbündelung bei kleinen Antennenabmessungen wird die Betriebsfrequenz der Radaran­ ordnung <50 GHz gewählt.

Die Anordnung ist wegen der größeren möglichen Montagehöhe über der Fahrbahn besonders günstig in Omnibussen, Last­ kraftwagen und dergleichen einsetzbar, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Das Antennendiagramm kann nach Bünde­ lung und/oder Ausrichtung auch veränderbar, insbesondere in der Horizontalen abtastend schwenkbar und/oder in der Vertikalen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit auf unterschiedliche Entfernung des ausgeleuchteten Be­ reichs anpaßbar sein.

Claims (7)

1. Radar-Anordnung zur Straßenzustandserkennung in einem Kraftfahrzeug, bei welcher eine Sende-Empfangs-Antennenan­ ordnung ein in horizontaler und vertikaler Richtung eng gebündeltes Antennendiagramm aufweist, das einen Fahr­ bahnabschnitt innerhalb eines Entfernungsbereichs zwischen 10 m und 100 m in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug ausleuchtet, und bei welcher Empfangseinrichtungen Echosignale aus dem ausgeleuchteten Fahrbahnausschnitt aufnehmen und daraus eine Einordnung des Fahrbahnzustands in den Fahrbahnabschnitt in vorgegebene Straßenzustandskategorien ableiten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Echosignale in Entfernungsbereiche unterteilt aufge­ nommen und ausgewertet werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Halbwertsbreite des Antennendiagramms in ho­ rizontaler Richtung kleiner als 2 Grad ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgeleuchtete Fahrbahnabschnitt in Fahrtrichtung eine Länge von weniger als 35 m einnimmt.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbwertsbreite des Antennendia­ gramms in vertikaler Richtung kleiner als 5 Grad ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende-Empfangs-Antennenanordnung für den Sende- und/oder Empfangsfall polarisationsselektiv mit mindestens zwei unterschiedlichen Polarisationen aus­ geführt ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende-Empfangs-Antennenanordnung ein strahlungsfokussierendes Element und/oder in dessen Fokusfläche ein oder mehrere Antennenelemente in Form ei­ nes Arrays umfaßt.