EP3446147A1 - Apparatus and method for ascertaining object kinematics of a movable object - Google Patents

Apparatus and method for ascertaining object kinematics of a movable object

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EP3446147A1
EP3446147A1 EP17723923.3A EP17723923A EP3446147A1 EP 3446147 A1 EP3446147 A1 EP 3446147A1 EP 17723923 A EP17723923 A EP 17723923A EP 3446147 A1 EP3446147 A1 EP 3446147A1
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EP
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filter
radar
vehicle
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calculated
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Withdrawn
Application number
EP17723923.3A
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German (de)
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Inventor
Andreas Eisenbarth
Yang Zhang
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Conti Temic Microelectronic GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
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Publication date
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Abstract

An apparatus (1) and method for ascertaining object kinematics of a movable object (20), comprising a trajectory calculation filter (2) for calculating an estimated movement direction (I) of the object (20) on the basis of a predicted position (II) of the object (20) and on the basis of the position (x k, y k) of the object (20) specified in radar measurement data of the object; and comprising a calculation unit (3) for calculating Cartesian speeds (v <i />xk, v yk ) of the object (20) depending on the measured radial object speed (vradk) and a measured object angle (ϕk), which are specified in the radar measurement data of the object (20), and depending on the estimated movement direction (III) of the object (20) that is calculated in the trajectory calculation filter (2).

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes Device and method for determining an object kinematics of a moving object
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes, insbesondere eines beweglichen Fahrzeuges. The invention relates to a device and a method for determining an object kinematics of a moving object, in particular a movable vehicle.
Straßenfahrzeuge verfügen zunehmend über Radarsensoren zur Erfassung ihrer Fahrzeugumgebung. Ein Radartrackingsystem baut aus Messpunkten vergangener Abtastzyklen eine Spur Road vehicles increasingly have radar sensors for detecting their vehicle environment. A radar tracking system builds a trace from measurement points of past sampling cycles
(Track) eines beweglichen Objektes auf. Derartige Spuren be¬ schreiben den bisherigen Weg eines Objektes und erlauben somit die Beobachtung seines Bewegungsverhaltens, d.h. dessen aktuelle Position, dessen Geschwindigkeit und dessen Bewe¬ gungsrichtung. Radarsensoren können nicht direkt die kartesi- sche Geschwindigkeit eines Objektes in Kursrichtung messen, sondern messen eine relative radiale Dopplergeschwindigkeit zwischen dem realen physikalischen Objekt und dem Radarsensor. Bei den meisten Anwendungen von Radartrackingsystemen ist vor allem die kartesische Position, Geschwindigkeit und manchmal auch die Beschleunigung eines Objektes relevant, die als Zustände in einem Trackingfilter geschätzt werden. Falls man die Radarrohmessungsdaten einer Radarmesseinrichtung als Messdaten für das Trackingfilter verwendet, kann eine stark korrelierte, nicht lineare Konversion bzw. Umwandlung dieser Rohmessdaten bzw. Rohmessungen in geschätzte Zustände mit kartesischen Variablen nicht vermieden werden. Dies führt wiederum zu komplexen Linearisierungen und aufwendigen Berechnungen durch eine dafür notwendige Berechnungs- bzw. (Track) of a moving object. Such traces be ¬ write on the current path of an object, thus allowing the observation of its movement behavior, ie its current position, its speed and its BEWE ¬ supply direction. Radar sensors can not directly measure the Cartesian velocity of an object in heading direction, but measure a relative radial Doppler velocity between the real physical object and the radar sensor. Most applications of radar tracking systems are primarily concerned with the Cartesian position, velocity, and sometimes acceleration of an object, which are estimated as states in a tracking filter. If the radar raw measurement data of a radar measurement device is used as the tracking filter measurement data, a highly correlated, non-linear conversion of these raw measurement data into estimated states with Cartesian variables can not be avoided. This in turn leads to complex linearizations and complex calculations by a necessary calculation or
Transformationseinheit. Durch die aufwendigen Berechnungen wird zudem die Reaktionszeit des Radartrackingsystems erhöht. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes zu schaffen, bei der die dafür notwendige Be¬ rechnungszeit gegenüber herkömmlichen Systemen reduziert wird . Transformation unit. The complex calculations also increase the response time of the radar tracking system. It is therefore an object of the present invention to provide a device for determining an object kinematics of a moving object, in which the necessary Be ¬ billing time compared to conventional systems is reduced.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Vorrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. This object is achieved according to a first aspect of the invention by a device having the features specified in claim 1.
Die Erfindung schafft demnach eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes mit: The invention accordingly provides a device for determining an object kinematics of a moving object with:
einem Kursberechnungsfilter zur Berechnung einer geschätzten Bewegungsrichtung des Objektes auf Basis einer prädizierten Position des Objektes und auf Basis der in Radarmessdaten des Objektes angegebenen Position des Objektes; und mit a course calculation filter for calculating an estimated movement direction of the object based on a predicted position of the object and based on the position of the object indicated in radar measurement data of the object; and with
einer Berechnungseinheit zur Berechnung von kartesischen Geschwindigkeiten der Radarrohmessungen in Abhängigkeit von einer gemessenen radialen Geschwindigkeit und einem gemessenen Winkel, die in den Radarmessdaten des Objektes angegeben sind, und in Abhängigkeit der durch das Kursberechnungsfilter berechneten geschätzten Bewegungsrichtung des getrackten Objektes . a calculation unit for calculating Cartesian velocities of the radar raw measurements as a function of a measured radial velocity and a measured angle, which are indicated in the radar measurement data of the object, and depending on the estimated movement direction of the tracked object calculated by the course calculation filter.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist dieses ein lineares Trackingfilter auf, das eine kartesische Position, Geschwindigkeit und/oder eine Be¬ schleunigung des Objektes iterativ in Abhängigkeit von den durch die Berechnungseinheit bisher berechneten kartesischen Kinematiken des Objektes und der in den Radarmessdaten angegebenen Kinematiken des Objektes berechnet. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese ein JPDA-Filter auf, das in Abhängigkeit von der durch das lineare Trackingfilter itera¬ tiv berechneten Position und der iterativ berechneten Geschwindigkeit des Objektes sensorisch erfasste Radarmessdaten zur Ermittlung der Radarmessdaten des betreffenden Objektes filtert . In one possible embodiment of the device according to the invention, the latter has a linear tracking filter which iteratively determines a Cartesian position, velocity and / or acceleration of the object as a function of the Cartesian kinematics of the object previously calculated by the calculation unit and the kinematics specified in the radar measurement data of the object. In a further possible embodiment of the device according to the invention this has a JPDA filter that filters in function of the calculated by the linear tracking filter itera ¬ tive position and the iteratively calculated speed of the object sensorially detected radar measurement data for determining the radar measurement data of the respective object.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die von dem linearen Trackingfil- ter berechnete Position, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Objektes an eine Auswerteeinheit eines Fahrerassis¬ tenzsystems ausgegeben. In a further possible embodiment of the device according to the invention, the ter calculated from the linear Trackingfil- position, velocity and / or acceleration of the object are output to an evaluation unit of a driver assistance ¬ tenzsystems.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Kursberechnungsfilter ein Kaiman-Filter. In one possible embodiment of the device according to the invention, the course calculation filter is a Kalman filter.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Kursberechnungsfilter ein Tiefpassfilter . In a further possible embodiment of the device according to the invention, the course calculation filter is a low-pass filter.
Die Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Ermittlung von Objektkinematiken eines beweglichen Objektes mit den in Patentanspruch 7 angegebenen Merkmalen. According to a further aspect, the invention provides a method for determining object kinematics of a moving object having the features specified in claim 7.
Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zum Ermitteln von Objektkinematiken eines beweglichen Objektes mit den Schritten : The invention accordingly provides a method for determining object kinematics of a moving object with the steps:
Berechnen einer geschätzten Bewegungsrichtung des Objektes auf Basis einer prädizierten Position des Objektes und auf Basis der in sensorisch erfassten Radarmessdaten angegebenen Position des Objektes und Berechnen von kartesischen Kinematiken des Objektes in Abhängigkeit von einer gemessenen radialen Objektgeschwindigkeit und einem gemessenen Objektwinkel des Objektes, die in den Radarmessdaten des Objektes angegeben sind, und in Abhängigkeit von der berechneten geschätzten Bewegungsrichtung des Obj ektes . Calculating an estimated direction of movement of the object on the basis of a predicted position of the object and on the basis of the position of the object indicated in sensor-recorded radar measurement data and Calculating Cartesian kinematics of the object as a function of a measured radial object velocity and a measured object angle of the object, which are indicated in the Radarmessdaten of the object, and in dependence on the calculated estimated direction of movement of Obj ectes.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden eine kartesische Position, Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Objektes iterativ in Abhängigkeit von den prädizierten Kinematiken des Objekts und den kartesischen Radarrohmessungskinematiken, welche durch die Bewegungsrichtungsschätzung sowie den polaren Rohkinematiken bestimmt werden, berechnet. In one possible embodiment of the method according to the invention, a Cartesian position, velocity and / or acceleration of the object are calculated iteratively in dependence on the predicted kinematics of the object and the Cartesian radar measurement kinematic which are determined by the motion direction estimate as well as the polar raw kinematic.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Abhängigkeit von der durch das lineare Trackingfilter iterativ berechneten prädizierten Position und iterativ berechneten prädizierten Geschwindigkeit des Objektes sensorisch erfasste Radarmessdaten zur Ermittlung der Radarmessdaten des betreffenden Objektes gefiltert. In a further possible embodiment of the method according to the invention, depending on the predicted position iteratively calculated by the linear tracking filter and the iteratively calculated predicted speed of the object, sensory radar data for filtering the radar measurement data of the object in question are filtered.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die berechnete Position, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Objektes durch eine Auswerteeinheit eines Fahrerassistenzsystems zur Bereitstellung von Fahrerassistenzfunktionen ausgewertet. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the calculated position, speed and / or acceleration of the object are evaluated by an evaluation unit of a driver assistance system for providing driver assistance functions.
Die Erfindung schafft ferner gemäß einem weiteren Aspekt ein Radartrackingsystem mit den in Patentanspruch 11 angegebenen Merkmalen . Die Erfindung schafft demnach ein Radartrackingsystem mit einer Vorrichtung zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes, insbesondere in der Umgebung des Radar- trackingsystems , mit: The invention further provides, in another aspect, a radar tracking system having the features set forth in claim 11. Accordingly, the invention provides a radar tracking system with a device for determining an object kinematics of a mobile object, in particular in the vicinity of the radar tracking system, with:
einem Kursberechnungsfilter zur Berechnung einer geschätzten Bewegungsrichtung des Objektes auf Basis einer prädizierten Position des Objektes und auf Basis der in Radarmessdaten des Objektes angegebenen Position des Objektes und mit a course calculation filter for calculating an estimated movement direction of the object based on a predicted position of the object and based on the position of the object indicated in radar measurement data of the object, and
einer Berechnungseinheit zur Berechnung von kartesischen Geschwindigkeiten der Radarrohmessungen in Abhängigkeit von einer gemessenen radialen Objektgeschwindigkeit und einem ge¬ messenen Objektwinkel, die in den Radarmessdaten des Objektes angegeben sind, und in Abhängigkeit der durch das Kursberechnungsfilter berechneten geschätzten Bewegungsrichtung des Objektes . a calculation unit for calculation of Cartesian velocities of the Radarrohmessungen in function of a measured radial speed of the object and a ge ¬ measured object angle, which are specified in the radar measurement data of the object, and in function of the calculated by the price calculating filter estimated motion direction of the object.
Die Erfindung schafft ferner gemäß einem weiteren Aspekt ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug mit den in Patentanspruch 12 angegebenen Merkmalen. The invention further provides, in another aspect, a driver assistance system for a vehicle having the features specified in claim 12.
Die Erfindung schafft demnach ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrerassistenzsystem eine Auswerteeinheit aufweist, welche die von einer Vorrichtung zur Er¬ mittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung berechnete Position, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung eines Objektes, insbe¬ sondere eines anderen Fahrzeuges in der Fahrzeugumgebung des Fahrzeuges, zur Bereitstellung von Fahrerassistenzfunktionen für den Fahrer des Fahrzeuges in Echtzeit auswertet. Accordingly, the invention provides a driver assistance system for a vehicle, wherein the driver assistance system has an evaluation unit, which calculated to a device for He ¬ mediation of an object kinematics of a moving object according to the first aspect of the invention, position, velocity and / or acceleration of an object, in particular ¬ special evaluates another vehicle in the vehicle environment of the vehicle, for providing driver assistance functions for the driver of the vehicle in real time.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems ist das bewegliche Objekt ein in der Fahrzeugumgebung des Fahrzeuges befindliches anderes Fahrzeug oder ein sonstiger Verkehrsteilnehmer, insbesondere ein Passant . In one possible embodiment of the driver assistance system according to the invention, the movable object is another vehicle located in the vehicle surroundings of the vehicle or another road user, especially a passerby.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeuges ist das Fahrzeug ein Landfahrzeug bzw. Straßen¬ fahrzeug, insbesondere Pkw oder Lkw. In one possible embodiment of the vehicle according to the invention, the vehicle is a land vehicle or road ¬ vehicle, especially cars or trucks.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeuges ist das Fahrzeug ein Luftfahrzeug, insbe¬ sondere ein Flugzeug oder Helikopter. In a further possible embodiment of the vehicle according to the invention the vehicle is an aircraft, in particular ¬ sondere an aircraft or helicopter.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfmdung gemäßen Fahrzeuges ist das Fahrzeug ein Seefahrzeug, insbe sondere ein Überwasserfahrzeug oder Unterwasserfahrzeug. In a further possible embodiment of the invention erfmdung vehicle, the vehicle is a maritime vehicle, in particular special an over-water vehicle or underwater vehicle.
Die Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt ein Verkehrsüberwachungssystem mit den in Patentanspruch 15 angegebenen Merkmalen. The invention provides, according to a further aspect, a traffic surveillance system having the features specified in claim 15.
Die Erfindung schafft demnach ein Verkehrsüberwachungssystem zur Überwachung eines Luftverkehrs, eines Seeverkehrs oder eines Straßenverkehrs von Objekten innerhalb eines Überwa¬ chungsgebietes mit mindestens einer in dem Überwachungsgebiet vorgesehenen Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zur Ermittlung einer Objektkinematik der in dem Überwachungsgebiet befindlichen beweglichen Objekte. Accordingly, the invention provides a traffic monitoring system for monitoring an air traffic, a maritime or road transport of objects within a surveil ¬ monitoring area with at least an opening provided in the monitoring area according to the first aspect of the invention for determining an object kinematics of the present in the surveillance area moving objects.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen der verschiedenen Aspekte der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefüg¬ ten Figuren näher erläutert. In the following, possible embodiments of the various aspects of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings .
Es zeigen: ein Blockschaltbild einer möglichen bei¬ spielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung; Show it: a block diagram of a possible in ¬ exemplary embodiment of a device according to the invention for determining an object kinematics of a moving object according to a first aspect of the invention;
Figur 2 ein weiteres Blockschaltbild zur Darstel¬ lung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes; ein einfaches Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines er¬ findungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung von Objektkinematiken eines beweglichen Obj ektes ; eine schematische Darstellung eines An¬ wendungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Objektki nematik eines beweglichen Objektes; Figure 2 is another block diagram depicting ¬ development of a possible embodiment of the inventive apparatus for detecting an object kinematics of a mobile object; a simple flowchart for illustrating an embodiment of he ¬ inventive method for determining object kinematics of a movable obj ects; a schematic representation of an on ¬ application example of the device according to the invention and the inventive method for determining a Objektki nematics of a moving object;
Figuren 5A, 5B, 5C schematische Darstellungen zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung und des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes. Figures 5A, 5B, 5C are schematic diagrams for explaining the operation of erfindungsge ¬ MAESSEN apparatus of the invention shown and SEN method for determining an object kinematics of a moving object.
Wie man aus Figur 1 erkennen kann, weist eine erfindungsgemä¬ ße Vorrichtung 1 zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen zwei Einheiten auf, nämlich ein Kursberechnungsfilter 2 und eine Berechnungseinheit 3. Das Kursbe¬ rechnungsfilter bzw. Headingfilter 2 ist zur Berechnung einer geschätzten Bewegungsrichtung bzw. eines geschätzten Kurses eines beweglichen Objektes vorgesehen. Das Kursberechnungs¬ filter 2 berechnet die geschätzte Bewegungsrichtung des be¬ weglichen Objektes dabei auf Basis einer prädizierten Positi¬ on des getrackten Objektes und auf Basis der in Radarmessda¬ ten des Objektes angegebenen aktuellen bzw. gemessenen Position des Objektes. As can be seen from Figure 1, a device 1 according to the invention ¬ SSE to determine an object kinematics of a movable object in the illustrated embodiment substantially two units, namely a course calculation filter 2 and a calculation unit 3. The Kursbe ¬ billing filter or heading filter 2 is provided for calculating an estimated direction of movement or an estimated course of a moving object. The price calculation ¬ filter 2 calculates the estimated motion direction of the moveable object ¬ be measured on the basis of a predicted ¬ positi on of the tracked object and based on the specified in Radarmessda ¬ th of the object actual or measured position of the object.
Die Berechnungseinheit 3 der Vorrichtung 1 ist zur Berechnung von kartesischen Geschwindigkeiten der Radarrohmessungen vorgesehen. Die Berechnungseinheit 3 berechnet die kartesischen Geschwindigkeiten in Abhängigkeit von einer gemessenen radialen Objektgeschwindigkeit und einem gemessenen Objektwinkel des Objektes, die in den Radarmessdaten des Objektes angege¬ ben sind, sowie in Abhängigkeit der durch das Kursberech¬ nungsfilter 2 berechneten geschätzten Bewegungsrichtung des Objektes. Das Kursberechnungsfilter 2 der Vorrichtung 1 ist bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Kalman-Filter. Das Kalman-Filter wertet einen bekannten aktuellen Zustand eines Objektes bzw. Zielobjektes, d.h. dessen Position, Bewegungs¬ richtung und Geschwindigkeit und ggf. Beschleunigung, aus und prädiziert daraus einen neuen Zustand des Zielobjektes zum Zeitpunkt der zuletzt vorgenommenen Radarmessung. Bei der Vornahme dieser Vorhersage erneuert das Kalman-Filter auch eine Schätzung des dabei entstehenden Fehlers bzw. eine The calculation unit 3 of the device 1 is provided for calculating Cartesian velocities of the radar raw measurements. The calculation unit 3 calculates the Cartesian velocities as a function of a measured radial speed of the object and a measured object angle of the object, which are angege ¬ ben in the radar measurement data of the object, and as a function of the calculated by the Kursberech ¬ voltage filter 2 estimated motion direction of the object. The course calculation filter 2 of the device 1 is a Kalman filter in a preferred embodiment. The Kalman filter evaluates a known current state of an object or target object, ie its position, movement ¬ direction and speed and possibly acceleration, and predicts a new state of the target object at the time of the last made radar measurement. In making this prediction, the Kalman filter also updates an estimate of the resulting error, or one
Schätzung der Unsicherheit einer Prädiktion bzw. Vorhersage. Das Kalman-Filter filtert vorzugsweise einen gewichteten Durchschnittswert dieser Zustandsvorhersage und der zuletzt vorgenommenen Messung des jeweiligen Zustandes, wobei es die bekannten Messfehler der Radarmesseinheit sowie die eigene Unsicherheit aufgrund eines Zielobjekt-Bewegungsmodells mit¬ berücksichtigt. Das Kaiman-Filter führt ein Update seiner Schätzung hinsichtlich der Unsicherheit der Zustandsschätzung durch. Die Berechnung durch das Kaiman-Filter erfolgt somit im Wesentlichen in zwei Unterschritten. Das Kaiman-Filter erzeugt zunächst Schätzungen der aktuellen Zustandsvariablen zusammen mit deren Unsicherheiten bzw. Varianz. Sobald die nächsten Messdaten vorliegen, werden diese Schätzungen upge- datet bzw. erneuert unter Verwendung eines gewichteten Durchschnittswertes, wobei ein höheres Gewicht auf Schätzwerte mit höherer Gewissheit bzw. geringerer Varianz gelegt werden kann. Die Berechnung erfolgt dabei vorzugsweise rekursiv in Echtzeit, wobei die aktuell vorliegenden Messdaten und der zuvor berechnete Zustand sowie dessen Unsicherheitsmatrix verwendet werden. Das in Fig. 1 dargestellte Kursberechnungs¬ filter 2 der Vorrichtung 1 kann alternativ auch durch ein Tiefpassfilter implementiert sein. Das Kursberechnungsfilter 2 berechnet die geschätzte Bewegungsrichtung des Objektes. Da nur die Bewegungsrichtung des Objektes berechnet bzw. ge¬ schätzt wird, können diese Berechnungen durch das Kursberechnungsfilter 2 sehr schnell in Echtzeit durchgeführt werden. Estimation of the uncertainty of a prediction or prediction. The Kalman filter preferably filters a weighted average of this state prediction and the most recent measurement of the particular state, using the known measurement error of Radarmesseinheit and the own uncertainty due to a target object movement model with ¬ considered. The Kalman filter updates its estimate of uncertainty in state estimation. The calculation by the Kalman filter thus takes place essentially in two sub-steps. The Kalman filter first generates estimates of the current state variables along with their uncertainties or variance. As soon as the next measurement data is available, these estimates are updated using a weighted average value, with greater emphasis placed on estimates of higher certainty and lesser variance, respectively. The calculation is preferably performed recursively in real time, using the currently available measurement data and the previously calculated state and its uncertainty matrix. The illustrated in Fig. 1 price calculation ¬ filter 2 of the device 1 may alternatively be implemented by a low-pass filter. The course calculation filter 2 calculates the estimated moving direction of the object. Since only the direction of movement of the object calculates or estimates ge ¬ is, these calculations can be performed by the rate calculation filter 2 very quickly in real time.
Die Berechnungseinheit 3 führt eine Berechnung der kartesi- schen Geschwindigkeiten der Radarrohmessungen in Abhängigkeit der durch das Kursberechnungsfilter 2 berechneten geschätzten Bewegungsrichtung des Objektes sowie weiterer Messdaten durch, welche die gemessene radiale Objektgeschwindigkeit und den gemessenen Objektwinkel des Objektes umfassen, welche in den aktuellen Radarmessdaten, die von einer Radarmesseinheit geliefert werden, angegeben sind. Figur 2 zeigt in einem Blockschaltbild ein mögliches Ausfüh¬ rungsbeispiel für ein Radartrackingsystem, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes eingesetzt werden kann. Die Vorrichtung 1 weist ein Kursberechnungsfilter 2 und eine Berechnungseinheit 3 auf. Die Berechnungseinheit 3 berechnet die kartesischen Geschwindigkeiten der Rohmessungen und gibt diese über eine Leitung 4 an ein lineares Trackingfilter 5 des Radartrackingsystems ab. Das Radartrackingsystem verfügt ferner bei der dargestellten Ausführungsform über ein The calculation unit 3 carries out a calculation of the Cartesian velocities of the radar raw measurements as a function of the estimated movement direction of the object calculated by the course calculation filter 2 and of further measurement data which include the measured radial object velocity and the measured object angle of the object which are present in the current radar measurement data supplied by a Radarmesseinheit, are indicated. 2 shows in a block diagram a possible exporting ¬ approximately example for a radar tracking system in which the inventive device 1 for determining an object kinematics of a moving object can be used. The device 1 comprises a course calculation filter 2 and a calculation unit 3. The calculation unit 3 calculates the Cartesian velocities of the raw measurements and delivers them via a line 4 to a linear tracking filter 5 of the radar tracking system. The Radartrackingsystem also has in the illustrated embodiment via a
JPDA(Joint Probabilistic Data Association) -Filter 6, das sen¬ sorisch erfasste Radarmessdaten RMD zur Ermittlung von Radarmessdaten des betreffenden Objektes filtert. Die Radarmessda¬ ten RMD des betreffenden Objektes enthalten dabei die aktuelle Position des Objektes Χκ> κ · Das lineare Trackingfilter 5 berechnet eine kartesische Position, Geschwindigkeit und eine Beschleunigung des Objektes bzw. Zielobjektes iterativ in Abhängigkeit von den durch die Berechnungseinheit 3 berechneten kartesischen Geschwindigkeiten der durch JPDA assoziierten Rohmessungen und der in einer Prädizierungseinheit 11 prädi- zierten Objektkinematiken. Die kartesischen Positionen der assoziierten Radarmessdaten RMD des betreffenden Objektes werden von dem JPDA-Filter 6 über die Signalleitungen 7 an das lineare Trackingfilter 5 abgegeben, wie in Figur 2 dargestellt. Die in den Radarmessdaten RMD gemessene Position des Objektes wird von dem JPDA-Filter 6 zudem über die Leitung 8 an das Kursberechnungsfilter 2 der Vorrichtung 1 abgegeben, wie ebenfalls in Figur 2 dargestellt. Weiterhin enthalten die Radarmessdaten RMD des Objektes die gemessene radiale Objekt¬ geschwindigkeit und den gemessenen Objektwinkel des Objektes, welche von dem JPDA-Filter 6 über Signalleitungen 9 der Berechnungseinheit 3 der Vorrichtung 1 zugeführt werden. Das JPDA-Filter 6 ist eingangsseitig mit einer Radarmesseinheit verbunden und enthält alle Radarmessdaten RMD von verschiedenen Objekten in der Umgebung des Radartrackingsystems . Das JPDA-Filter 6 assoziiert somit erhaltene Radarmessdaten RMD mit zugehörigen beweglichen bereits getrackten Objekten in der Umgebung. Das JPDA-Filter 6 filtert in Abhängigkeit von der durch die Prädizierungseinheit 11 iterativ berechneten prädizierten Position und der iterativ berechneten prädizier- ten Geschwindigkeit des Objektes sensorisch erfasste Radar¬ messdaten RMD, die es von der Radarmesseinheit erhält, zur Ermittlung von Radarmessdaten des betreffenden Objektes bzw. Zielobjektes. Die von dem linearen Trackingfilter 5 upgedate- ten Kinematiken, d. h., Position, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Objektes können an eine nachgeschaltete Auswerteeinheit eines Fahrerassistenzsystems ausgegeben wer¬ den. Darüber hinaus werden die berechneten Objektkinematiken, welche die Position, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des beweglichen Objektes aufweisen, in einer rekursiven JPDA (Joint Probabilistic Data Association) filter 6, the sen ¬ sorisch detected radar measurement data RMD to determine radar measurement data of the respective object filters. The Radarmessda ¬ th RMD of the object in question thereby contain the current position of the object Χκ > κ · The linear tracking filter 5 calculates a Cartesian position, speed and acceleration of the object or target object iteratively depending on the calculated by the calculation unit 3 Cartesian speeds of raw measurements associated with JPDA and the object kinematics predicated in a predication unit 11. The Cartesian positions of the associated radar measurement data RMD of the relevant object are output by the JPDA filter 6 via the signal lines 7 to the linear tracking filter 5, as shown in FIG. The position of the object measured in the radar measurement data RMD is also output by the JPDA filter 6 via the line 8 to the course calculation filter 2 of the device 1, as likewise shown in FIG. Furthermore, the radar data RMD of the object contain the measured object ¬ radial speed and the measured object angle of the object, which are supplied from the JPDA filter 6 via signal lines 9, the calculating unit 3 of the device. 1 The JPDA filter 6 is input side with a Radarmesseinheit and contains all the radar data RMD from various objects in the environment of the radar tracking system. The JPDA filter 6 thus associates obtained radar measurement data RMD with associated movable already tracked objects in the environment. The JPDA filter 6 filters depending on the iteratively calculated by the Prädizierungseinheit 11 predicted position and the iteratively calculated predicted velocity of the object sensorially detected radar ¬ measurement data RMD, it receives from the radar measurement unit, or for the detection of radar measurement data of the respective object Target object. The upgedate- th of the linear tracking filter 5 kinematics, that is, position, velocity and / or acceleration of the object can be output to a downstream evaluation unit of a driver assistance system ¬ the. In addition, the calculated object kinematics, which include the position, velocity and / or acceleration of the moving object, are in a recursive
Schleife über eine Leitung 10 an die Prädiktionseinheit bzw. das Prädiktionsfilter 11 für den nächsten Berechnungszyklus zurückgeführt, wie in Figur 2 dargestellt. Das Prädiktions¬ filter 11 prädiziert die an den linearen Trackingfilter 5 abgegebenen Werte, wobei das Kursberechnungsfilter bzw. Hea- dingfilter 2 über eine Leitung 12 die prädizierte Position des Objektes erhält. Das JPDA-Filter 6 erhält von dem Prädik¬ tionsfilter 11 die prädizierte Position und die prädizierte Geschwindigkeit des Objektes über eine Leitung 13. Weiterhin erhält das lineare Trackingfilter 5 über eine Leitung 14 die prädizierte Position, die prädizierte Geschwindigkeit Loop returned via a line 10 to the prediction or the prediction filter 11 for the next calculation cycle, as shown in Figure 2. The prediction filter 11 predicts the ¬ delivered to the linear tracking filter 5 values, the rate calculation filter or HEA 12 is ding filter 2 via a line, the predicted position of the object. The JPDA filter 6 receives from the prediction ¬ tion filter 11, the predicted position and the predicted speed of the object via a line 13. Furthermore receives the linear tracking filter 5 via a line 14, the predicted position, the predicted speed
und/oder die prädizierte Beschleunigung des Objektes zum letzten Berechnungszyklus über die Leitung 14, sodass eine rekursive Berechnung vorgenommen werden kann. Mithilfe des JPDA-Filters 6 können die Clustermessungen relevanten getrackten Zielobjekten zugeordnet werden. Mit Hilfe der prädi- zierten Position und Positionsmessungen kann die Bewegungsrichtung bzw. der Kurs des Zielobjektes geschätzt werden. Ba¬ sierend auf dem berechneten Kurs bzw. der berechneten Bewegungsrichtung werden durch die Berechnungseinheit 3 auf Basis der gemessenen radialen Objektgeschwindigkeit und des gemes¬ senen Objektwinkels die kartesischen Geschwindigkeiten berechnet. Die berechneten kartesischen Geschwindigkeiten werden zusammen mit den kartesischen Positionsmessdaten RMD des betreffenden Objektes als normale kartesische Messeingangsda¬ ten für das lineare Trackingfilter 5 verwendet, das als Aus¬ gangsgrößen die upgedatete Position, die upgedatete Geschwindigkeit und die upgedatete Beschleunigung des Objektes sowie die zugehörigen Standardabweichungen berechnet. Berechnungstechnisch aufwendige nichtlineare Datentransformationen können hierdurch vermieden werden, sodass die notwendige Rechenzeit vermindert wird. Mithilfe des Kursberechnungsfilters bzw. Headingfilters 2 ist es möglich, die Radarrohmessdaten RMD, d.h. insbesondere Bereich, Winkel und radiale Dopplerge¬ schwindigkeit, in Messdaten eines kartesischen Koordinatensystems für das lineare Trackingfilter 5 umzuwandeln. Die up- gedateten Daten werden in einer rekursiven Berechnungsschleife rückgeführt. Dies erlaubt einen ständigen Vergleich mit aktuellen Positionsmessungen und dient einer genauen Schätzung einer Standardabweichung des momentanen Kurses des Objektes . and / or the predicated acceleration of the object to the last calculation cycle via the line 14, so that a recursive calculation can be made. Using the JPDA filter 6, the cluster measurements can be assigned to relevant tracked target objects. With the help of prediction zenden position and position measurements, the direction of movement or the course of the target object can be estimated. Ba ¬ sierend on the calculated rate and the calculated movement direction of the Cartesian velocities are calculated by the calculating unit 3 on the basis of the measured radial velocity and object gemes ¬ Senen object angle. The calculated Cartesian velocities are used together with the Cartesian position measurement data RMD of the relevant object as a normal Cartesian Messeingangsda ¬ th for the linear tracking filter 5, the gear sizes calculated as from ¬ the upgraded position, the upgraded speed and the upgraded acceleration of the object and the associated standard deviations , Computationally complex non-linear data transformations can thereby be avoided, so that the necessary computing time is reduced. Using the rate calculation filter or Headingfilters 2, it is possible to convert the Radarrohmessdaten RMD, that particular area, angular and radial Dopplerge ¬ speed in measurement data of a Cartesian coordinate system for the linear tracking filter. 5 The updated data is returned in a recursive calculation loop. This allows a constant comparison with current position measurements and serves for an accurate estimation of a standard deviation of the instantaneous price of the object.
Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Er¬ mittlung von Objektkinematiken eines beweglichen Objektes. Figure 3 shows a flow chart illustrating an embodiment of the inventive method for He ¬ mediation of object kinematics of a moving object.
In einem ersten Schritt Sl erfolgt eine Berechnung einer geschätzten Bewegungsrichtung des Objektes auf Basis einer prä- dizierten Position des getrackten Objektes und auf Basis der in sensorisch erfassten Radarmessdaten RMD angegebenen Position des Objektes. In a first step S1, an estimated movement direction of the object is calculated on the basis of a predicated position of the tracked object and on the basis of in sensor-recorded radar data RMD specified position of the object.
In einem weiteren Schritt S2 werden kartesische Geschwindig¬ keiten der Rohmessungen in Abhängigkeit von einer gemessenen radialen Objektgeschwindigkeit und einem gemessenen Objekt¬ winkel des Objektes, die in den Radarmessdaten RMD des Objektes angegeben sind, und in Abhängigkeit von der berechneten geschätzten Bewegungsrichtung des Objektes berechnet. Das in Figur 3 dargestellte erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugs¬ weise in Echtzeit durch eine Vorrichtung eines Radartracking- systems ausgeführt. In a further step S2 are Cartesian VELOCITY ¬ speeds of the raw measurements as a function of a measured radial speed of the object and a measured object ¬ angle of the object, which are indicated in the radar measurement data RMD of the object, and calculated according to the calculated estimated motion direction of the object. The method of the invention shown in Figure 3 is preferential ¬ example in real time by an apparatus of a system Radartracking- executed.
Figur 4 zeigt schematisch ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes. Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 Teil eines Radartrackingsystems 15, welches Radarmessdaten RMD von einer Radarmesseinheit 16 fortlaufend erhält. Die Radarmess¬ einheit 16 und das Radartrackingsystem 15 befinden sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der Karosserie eines Fahrzeuges 17. Dieses Fahrzeug 17 verfügt über ein Fahreras¬ sistenzsystem 18. Das Fahrerassistenzsystem 18 verfügt über eine Auswerteeinheit bzw. eine Datenverarbeitungseinheit 19. Die Auswerteeinheit 19 erhält von dem Radartrackingsystem 15 fortlaufend Ausgangsdaten, die von dem linearen Trackingfil- ter 5 einer in dem Radartrackingsystem 15 enthaltenen Vorrichtung 1 zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes abgegeben werden. Das lineare Trackingfilter 5 der Vorrichtung 1 berechnet fortlaufend rekursiv in Echt¬ zeit eine Position, eine Geschwindigkeit und/oder eine Be¬ schleunigung eines Objektes in der Umgebung des Fahrzeuges 17. Die Auswerteeinheit 19 des Fahrerassistenzsystems 18 wer¬ tet die von dem linearen Trackingfilter 5 abgegebenen Daten, welche die Position, die Geschwindigkeit und/oder die Be¬ schleunigung eines oder mehrerer Objekte in der Umgebung des Fahrzeuges 17 umfassen, zur Bereitstellung von Fahrerassistenzfunktionen für den Fahrer des Fahrzeuges 17 in Echtzeit aus. Diese Fahrerassistenzfunktionen umfassen beispielsweise Lenkvorgänge, um Kollisionen mit anderen Objekten, insbesondere anderen Fahrzeugen, zu vermeiden. Wie in Figur 4 dargestellt, bewegt sich das Fahrzeug 17 auf einer rechten Fahr¬ spur einer Straße mit einer Geschwindigkeit V, wobei sich vor dem Fahrzeug 17 als Objekt ein weiteres Fahrzeugobjekt 20-A befindet. Hinter dem Fahrzeug 17 bewegt sich als Objekt B ein zweites Fahrzeug 20-B in die gleiche Richtung. Darüber hinaus ist in Figur 4 ein drittes Objekt bzw. Fahrzeugobjekt 20-C dargestellt, welches auf der Gegenspur an dem Fahrzeug 17 vorbeifährt . FIG. 4 shows schematically an application example of the device according to the invention and the method according to the invention for determining an object kinematics of a moving object. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 4, the device 1 according to the invention according to FIG. 1 forms part of a radar tracking system 15, which continuously receives radar measurement data RMD from a radar measuring unit 16. The radar measurement ¬ unit 16 and the radar tracking system 15 are located in the illustrated embodiment, in the body of a vehicle 17. This vehicle 17 has a Fahreras ¬ sistenzsystem 18. The driver assistance system 18 includes an evaluation unit and a data processing unit 19. The evaluation unit 19 receives from the radar tracking system 15 continuously output data output from the linear tracking filter 5 of a device 1 included in the radar tracking system 15 for detecting object kinematics of a moving object. The linear tracking filter 5 of the device 1 continuously calculated recursively in real time ¬ a position, a speed and / or a Be ¬ acceleration of an object in the surroundings of the vehicle 17. The evaluation unit 19 of the driver assistance system 18 ¬ tet emitted by the linear tracking filter 5 data including the position, velocity and / or the Be ¬ acceleration of one or more objects in the surroundings of the vehicle 17, for providing driver assistance functions for the driver of the vehicle 17 in real time. These driver assistance functions include, for example, steering operations in order to avoid collisions with other objects, in particular other vehicles. As shown in Figure 4, the vehicle 17 travels on a right traveling ¬ lane of a road at a speed V, with another vehicle object 20-A is as an object ahead of the vehicle 17th Behind the vehicle 17 moves as object B, a second vehicle 20-B in the same direction. In addition, a third object or vehicle object 20-C is shown in FIG. 4, which passes by the vehicle 17 on the opposite lane.
Die in dem Radartrackingsystem 15 des Fahrzeuges 17 integrierte Vorrichtung 1 ist geeignet, Objektkinematiken verschiedener beweglicher Objekte bzw. Fahrzeuge in der Umgebung des Fahrzeuges 17 zu ermitteln und für eine Auswerteeinheit 19 eines Fahrerassistenzsystems 18 zur weiteren Datenauswer¬ tung bereitzustellen. Bei den Objekten kann es sich um beliebige Verkehrsteilnehmer, beispielsweise Fahrzeuge oder Pas¬ santen, handeln. Bei dem Straßenfahrzeug 17 handelt es sich vorzugsweise um einen Pkw oder Lkw. Alternativ kann es sich bei dem Fahrzeug 17 auch um ein Luftfahrzeug oder um ein See¬ fahrzeug handeln. Die Objekte bzw. Zielobjekte können auch Fahrzeuge, beispielsweise Luftfahrzeuge, Seefahrzeuge oder Landfahrzeuge, aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei den Luftfahrzeugen um Passagierj ets oder Privatflugzeuge, um He¬ likopter oder Drohnen handeln. Die Objektkinematiken der in der Umgebung des Fahrzeuges 17 befindlichen Objekte können zwei- oder dreidimensional ermittelt werden. Die berechneten kartesischen Geschwindigkeiten des Objektes umfassen demzufolge mindestens zwei, vorzugsweise drei, Koordinaten. The integrated in the Radartrackingsystem 15 of the vehicle 17 device 1 is suitable to determine object kinematics of various moving objects or vehicles in the environment of the vehicle 17 and provide for an evaluation unit 19 of a driver assistance system 18 for further Datenauswer ¬ tion. The objects can, be any road users, such as vehicles or Pas ¬ esting. The road vehicle 17 is preferably a car or truck. Alternatively, it may be in the vehicle 17 and to an aircraft or a sea ¬ vehicle. The objects or target objects may also include vehicles, for example aircraft, sea vehicles or land vehicles. For example, it may be in the aircraft to Passagierj ets or private aircraft to act Hey ¬ likopter or drones. The object kinematics of in the environment of the vehicle 17 located objects can be determined two- or three-dimensional. The calculated Cartesian velocities of the object therefore comprise at least two, preferably three, coordinates.
Die Figuren 5A, 5B, 5C dienen zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes. Zur Zykluszeit tl bewegt sich ein be¬ wegliches Zielobjekt 20 auf eine bisherige Bewegungsrichtung bzw. auf einen bisherigen Kurs Kl. Die gemessene zugehörige Zielposition ZP ist ebenfalls in Figur 5A dargestellt. In Figur 5A ist die aufgrund der korrigierten Bewegungsrichtung bzw. des korrigierten berechneten Kurses K2 Fahrspur dargestellt. Die Fahrspur des Objektes 20 ist als durchgezogene Linie dargestellt. Der korrigierte Kurs K2 wird für den nächsten Berechnungszyklus t2 zum bisherigen Kurs Kl' und wird aufgrund der ausgewerteten Radarmessdaten des zugehörigen Objektes 20 erneut korrigiert zu einem Kurs K2', wie in Fig. 5B gezeigt. Demzufolge neigt sich die Spur des Objektes 20 in Richtung auf den korrigierten Kurs K2', wie in Figur 5B dargestellt. Der korrigierte Kurs K2' wird zum bisherigen Kurs Kl" und es erfolgt eine erneute Korrekturänderung auf den Kurs K2" entsprechend der ausgewerteten Radarmessdaten des Objektes 20 zur Zykluszeit t3, wie in Figur 5C darge¬ stellt. Das Kursberechnungsfilter 2 ermittelt somit auf Basis einer bisherigen Schätzung und auf Grundlage neuer Messdaten fortlaufend einen aktuellen Kurs des Zielobjektes. Falls die in den Messdaten angegebene neue Position des Zielobjektes sich nicht an der zuvor geschätzten Kursrichtung befindet, passt das Kursberechnungsfilter bzw. Headingfilter 2 seine Schätzung an die neuen Messdaten und die bisherige Schätzung sowie deren Varianz an. Das Kursberechnungsfilter 2 ist in der Lage, einen Großteil des Messrauschens (Stabilität) her- auszufiltern und ist ferner in der Lage, seine Schätzung auf Basis der neuen bzw. letzten Messdaten schnell anzupassen (Flexibilität) . Bei einer möglichen Ausführungsform kann das Kursberechnungsfilter 2 durch ein Tiefpassfilter implementiert werden. Die Ausgangsdaten des Kursberechnungsfilters 2 können die geschätzte Bewegungsrichtung des Zielobjektes 20 und dessen Varianz aufweisen. Das Tiefpassfilter, welches bei einer möglichen Ausführungsform als Kursberechnungsfilter 2 dient, kann bei einer möglichen Ausführungsform wie folgt implementiert werden: FIGS. 5A, 5B, 5C serve to explain the mode of operation of the device 1 according to the invention and the method according to the invention for determining an object kinematics of a moving object. To the cycle time tl, a ¬ be of movable target object 20 is moved to a previous direction of motion or to a previous course Kl. The measured associated target position ZP is also shown in Figure 5A. FIG. 5A shows the lane K2 due to the corrected direction of movement or the corrected course. The lane of the object 20 is shown as a solid line. The corrected course K2 becomes the previous course Kl 'for the next calculation cycle t2, and is again corrected to a course K2' based on the evaluated radar measurement data of the associated object 20, as shown in Fig. 5B. As a result, the track of the object 20 inclines toward the corrected heading K2 'as shown in Fig. 5B. The corrected course K2 'is the previous course Kl "and there is a further correction to change the course K2" according to the analyzed radar measurement data of the object 20 to the cycle time t3 as shown in Figure 5C Darge ¬ represents. The course calculation filter 2 thus determined on the basis of a recent estimate and based on new measurement data continuously a current price of the target object. If the new position of the target object specified in the measurement data is not in the previously estimated heading direction, the course calculation filter or heading filter 2 adapts its estimate to the new measurement data and the previous estimate as well as their variance. The course calculation filter 2 is in able to filter out much of the measurement noise (stability) and is also able to quickly adjust its estimate based on the new or recent measurement data (flexibility). In one possible embodiment, the course calculation filter 2 may be implemented by a low-pass filter. The output data of the course calculation filter 2 may include the estimated direction of movement of the target object 20 and its variance. The low-pass filter, which serves as a course calculation filter 2 in one possible embodiment, may be implemented in one possible embodiment as follows:
Θ = f(Vl, V2) x 9ait + (1 " f(Vl, V2)) x egeme s Sen , wobei Θ = f (Vl, V2) x 9 a it + (1 "f (Vl, V2)) xe s s s , where
9ait die geschätzte Bewegungsrichtung des letzten Berechnungs¬ zyklus darstellt, 9 a is it the estimated motion direction of the last calculation cycle ¬,
ögemes sen die gemessene Bewegungsrichtung des Objektes des der¬ zeitigen aktuellen Berechnungszyklus, ögemes sen the measured direction of movement of the object of the ¬ current current calculation cycle,
f (VI, V2) eine Gewichtungsfunktion der geschätzten und gemessenen Varianzen VI, V2 der Bewegungsrichtungen darstellt und Θ die geschätzte Bewegungsrichtung des Objektes im derzeiti¬ gen aktuellen Berechnungszyklus ist. f (VI, V2) represents a weighting function of the estimated and measured variances VI, V2 of the directions of movement and Θ is the estimated direction of movement of the object in the current calculation cycle .
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vor¬ richtung 1 zur Ermittlung einer Objektkinematik kann auch für ein Verkehrsüberwachungssystem eingesetzt werden. Dieses Verkehrsüberwachungssystem dient zur Überwachung eines Luftverkehrs, eines Seeverkehrs oder eines Straßenverkehrs, in dem sich verschiedene Verkehrsteilnehmer bzw. bewegliche Objekte 20 innerhalb eines Überwachungsgebietes des Überwachungssys¬ tems bewegen. Das Überwachungssystem umfasst dabei mindestens eine Vorrichtung 1 zur Ermittlung von Objektkinematiken verschiedener beweglicher Objekte innerhalb des Überwachungsge¬ bietes, wie sie in Figur 1 dargestellt ist. Dabei können die Obj ektkinematiken verschiedener beweglicher Objekte in Echtzeit mit sehr geringer Latenz bzw. Verzögerungszeit berechnet werden, sodass die Reaktionszeit des Verkehrsüberwachungssys¬ tems niedrig ist. Hierdurch können insbesondere Kollisionen zwischen verschiedenen Objekten 20 innerhalb des Überwachungsgebietes zuverlässig und sicher vermieden werden. Bei einer möglichen Ausführungsform werden die von dem Verkehrsüberwachungssystem ermittelten Objektkinematiken verschiedener beweglicher Objekte 20 drahtlos über eine Funkschnitt¬ stelle an die verschiedenen Objekte in dem Überwachungsgebiet übertragen. Auf diese Weise werden bewegliche Objekte 20, beispielsweise Luft- oder Straßenfahrzeuge, ständig über die Objektkinematik und/oder und den aktuellen Kurs bzw. die aktuelle Bewegungsrichtung anderer in seiner Nähe befindlicher Objekte informiert und können entsprechend reagieren, insbe¬ sondere zur Kollisionsvermeidung. The inventive method and the inventive Before ¬ device 1 for determining an object kinematics can also be used for a traffic monitoring system. This traffic monitoring system used to monitor an air traffic, a shipping or a road traffic, in which different traffic participants or moving objects 20 move within a monitoring area of the Überwachungssys ¬ tems. The monitoring system thereby comprises at least one device 1 for the determination of object kinematics of different objects movable within the Überwachungsge ¬ bietes, as shown in FIG. 1 The can Obj ektkinematiken various moving objects are calculated in real time with very low latency or delay time, so that the reaction time of Verkehrsüberwachungssys ¬ tems is low. As a result, in particular collisions between different objects 20 within the surveillance area can be reliably and reliably avoided. In one possible embodiment, the object kinematics determined by the traffic monitoring system of various moving objects 20 are wirelessly transmitted via a radio interface ¬ point to the various objects in the surveillance area. In this way, moving objects 20, such as air or road vehicles, constantly informed about the object kinematics and / or and the current course or the current direction of other objects located in his vicinity and can react accordingly, in particular ¬ special for collision avoidance.
BEZUGSZEICHEN REFERENCE NUMBERS
1 Vorrichtung zur Ermittlung einer Objektkinematik1 Device for determining an object kinematics
2 Kursberechnungsfilter 2 course calculation filters
3 Berechnungseinheit  3 calculation unit
4 Leitung  4 line
5 Trackingfilter  5 tracking filters
6 IPDA-Filter  6 IPDA filters
7 Leitung  7 line
8 Leitung  8 line
9 Leitung  9 line
10 Leitung  10 line
11 Filter  11 filters
12 Leitung  12 line
13 Leitung  13 line
14 Leitung  14 line
15 Radartrackingsystem  15 radar tracking system
16 Radarmesseinheit  16 radar measuring unit
17 Fahrzeug  17 vehicle
18 Fahrerassistenzsystem  18 driver assistance system
19 Auswerteeinheit  19 evaluation unit
20 Zielobjekt  20 target object

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (1) zur Ermittlung einer Objektkinematik eines beweglichen Objektes (20) mit: 1. Device (1) for determining an object kinematics of a movable object (20) with:
einem Kursberechnungsfilter (2) zur Berechnung einer geschätzten Bewegungsrichtung (ö^) des Objektes (20) auf Basis einer prädizierten Position (x^ ^) des ge- trackten Objektes (20) und auf Basis der in Radar¬ messdaten (RMD) des Objektes angegebenen Position a course calculation filter (2) for calculating an estimated movement direction (ö ^) of the object (20) based on a predicted position (x ^ ^) of the overall trackten object (20) and on the basis of in radar ¬ measurement data (RMD) of the object specified position
{χκ> κ) des Objektes (20); und mit { χ κ > κ) of the object (20); and with
einer Berechnungseinheit (3) zur Berechnung von kar- tesischen Geschwindigkeiten (VxK, YyK) des Objektes (20) in Abhängigkeit von einer gemessenen radialen Objektgeschwindigkeit (VradK) und einem gemessenen Objekt¬ winkel (φκ)ι die in den Radarmessdaten (RMD) des Ob¬ jektes (20) angegeben sind, und in Abhängigkeit der durch das Kursberechnungsfilter (2) berechneten geschätzten Bewegungsrichtung (βκ) des Objektes (20). a calculation unit (3) for the computation of Cartesian velocities (V xK, Y yK) of the object (20) in response to a measured radial object speed (V RaDK) and a measured object ¬ angle (φκ) ι which (in the radar measurement data RMD) of Ob ¬ jektes (20) are given, and in dependence of the calculated by the course calculation filter (2) estimated movement direction (βκ) of the object (20).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem linearen Tracking- filter (5) , das eine Position (Χχ,γκ), eine Geschwindig¬ keit ( χΚ,ΫγΚ) und/oder eine Beschleunigung (äxK,äyK) des Objektes (20) iterativ in Abhängigkeit von den durch die Berechnungseinheit (3) berechneten kartesischen Geschwindigkeiten (VxK, VyK) der Rohmessungen, der in den Radarmessdaten angegebenen Position (XK, YK) des Objektes (20) sowie den in einem Prädiktionsfilter (11) prädizierten Objektkinematiken des vorherigen Berechnungszyklus berechnet . 2. Device according to claim 1 with a linear tracking filter (5) having a position (Χχ, γκ), a speed ¬ speed ( χΚ , Ϋ γΚ ) and / or an acceleration (ä xK , ä yK ) of the object ( 20) iteratively as a function of the Cartesian velocities (V xK , V yK ) of the raw measurements calculated by the calculation unit (3), the position (X K , Y K ) of the object (20) indicated in the radar measurement data and that in a prediction filter ( 11) computes predicted object kinematics of the previous computation cycle.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem JPDA-Filter (6), das in Abhängigkeit von der durch das lineare Tra- ckingfilter (5) iterativ berechneten prädizierten Position (Χχ,$κ) und der iterativ berechneten prädizierten Ge¬ schwindigkeit des Objektes (20) sensorisch er- fasste Radarmessdaten zur Ermittlung der Radarmessdaten des betreffenden Objektes (20) assoziiert. 3. Device according to claim 1 or 2 with a JPDA filter (6), which in dependence on the by the linear Tra- ckingfilter (5) iteratively calculated predicted position (Χχ, $ κ) and the iteratively calculated predicted Ge ¬ speed of the object (20) is associated with sensor-recorded radar measurement data for determining the radar measurement data of the relevant object (20).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, 4. Apparatus according to claim 2 or 3,
wobei die von dem linearen Trackingfilter (5) berechnete Position ( χ,Υχ), Geschwindigkeit ( χΚ, ^γκ) und/oder Be¬ schleunigung (ä^K,äyK) des Objektes (20) an eine Auswerteeinheit (19) eines Fahrerassistenzsystems (18) ausgege¬ ben werden. wherein the of the linear tracking filter (5) calculated position (χ, Υχ), speed (χ Κ, ^ γκ) and / or Be ¬ acceleration (ä ^ K, K ay) of the object (20) to an evaluation unit (19) a driver assistance system (18) are ausgege ¬ ben.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, 5. Device according to one of the preceding claims 1 to 4,
wobei das Kursberechnungsfilter (2) ein Kaiman-Filter ist .  wherein the course calculation filter (2) is a Kalman filter.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, 6. Device according to one of the preceding claims 1 to 4,
wobei das Kursberechnungsfilter (2) ein Tiefpassfilter ist .  wherein the course calculation filter (2) is a low-pass filter.
7. Verfahren zum Ermitteln von Objektkinematiken eines beweglichen Objektes (20) mit den folgenden Schritten: 7. A method for determining object kinematics of a moving object (20) comprising the steps of:
Berechnen (Sl) einer geschätzten Bewegungsrichtung (ö^) des Objektes auf Basis einer prädizierten Posi¬ tion (χϊ,γκ) des Objektes (20) und auf Basis der in sensorisch erfassten Radarmessdaten (RMD) angegebenen Position (Χκ>7κ) des Objektes (20); und Berechnen (S2) von kartesischen Geschwindigkeiten Calculating (Sl) of an estimated movement direction (ö ^) of the object based on a predicted Posi ¬ tion (χϊ, γκ) of the object (20) and indicated on the basis of in sensor-detected radar measurement data (RMD) position (Χκ> 7κ) of the object (20); and Calculate (S2) Cartesian velocities
(YxK'VyK) des Objektes (20) in Abhängigkeit von einer gemessenen radialen Objektgeschwindigkeit (VradK) und einem gemessenen Objektwinkel (φ^) des Objektes (20), die in den Radarmessdaten (RMD) des Objektes angegeben sind, und in Abhängigkeit von der berechneten ge¬ schätzten Bewegungsrichtung (φ^) des Objektes (20). (Yx K 'V yK ) of the object (20) in dependence on a measured radial object velocity (V radK ) and a measured object angle (φ ^) of the object (20) indicated in the radar measurement data (RMD) of the object, and in function of the calculated ge ¬ estimated movement direction (φ ^) of the object (20).
8. Verfahren nach Anspruch 7, 8. The method according to claim 7,
wobei eine Position (Χχ,γκ), eine Geschwindigkeit (V^K,VyK) und/oder eine Beschleunigung (äxK,äyK) des Objektes (20) iterativ in Abhängigkeit von der berechneten kartesischen Geschwindigkeit (VxK, VyK) der Radarmessungen (des Objektes) (20), der in den Radarmessdaten (RMD) angegebenen Position (XK,YK) des Objektes (20) sowie der prädizierten Objektkinematiken berechnet werden. wherein a position (Χχ, γκ), a velocity (V ^ K , V yK ) and / or an acceleration ( α xK , yK ) of the object (20) iteratively in dependence on the calculated Cartesian velocity (V xK , V yK ) of the radar measurements (of the object) (20), the position (X K , Y K ) of the object (20) and the predicted object kinematics specified in the radar data (RMD).
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, 9. The method according to claim 7 or 8,
wobei in Abhängigkeit von der durch das Prädiktionsfilter (11) iterativ berechneten prädizierten Position (x^ ^) und iterativ berechneten prädizierten Geschwindigkeit des Objektes (20) sensorisch erfasste Radarmess¬ daten zur Ermittlung der Radarmessdaten des betreffenden Objektes (20) (gefiltert) assoziiert werden. depending on the predicted position (x ^ ^) iteratively calculated by the prediction filter (11) and iteratively calculated predicted velocity of the object (20) detected by sensors radar measurement ¬ data for determining the radar measurement data of the respective object (20) (filtered) are associated.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 oder 9, 10. The method according to any one of the preceding claims 8 or 9,
wobei die berechnete Position (Χχ,$κ), Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung axK, äyK) des Objektes (20) durch eine Auswerteeinheit (19) eines Fahrerassis¬ tenzsystems (18) zur Bereitstellung von Fahrerassistenzfunktionen ausgewertet werden. where the calculated position (Χχ, $ κ), speed and / or acceleration a xK , yK ) of the object (20) by an evaluation unit (19) of a driver assistance ¬ tenzsystems (18) to provide driver assistance functions are evaluated.
11. Radartrackingsystem (15) mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6. 11. radar tracking system (15) with a device (1) according to one of the preceding claims 1 to 6.
12. Fahrerassistenzsystem (18) für ein Fahrzeug (17), wobei das Fahrerassistenzsystem (18) eine Auswerteeinheit (19) aufweist, welche die von der Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6 berechnete Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung mindestens eines Ob¬ jektes (20) zur Bereitstellung von Fahrerassistenzfunkti¬ onen für den Fahrer des Fahrzeuges (17) in Echtzeit aus¬ wertet . 12. Driver assistance system (18) for a vehicle (17), wherein the driver assistance system (18) has an evaluation unit (19) which calculates the position, velocity and acceleration of at least one of the device (1) according to one of the preceding claims 1 to 6 Whether ¬ jektes (20) for the provision of driver assistance functions ¬ for the driver of the vehicle (17) evaluates in real time ¬ .
13. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 12, wobei das bewegliche Objekt (20) ein in der Fahrzeugumgebung des Fahrzeuges (17) befindliches anderes Fahrzeug oder ein sons¬ tiger Verkehrsteilnehmer, insbesondere ein Passant, ist. 13. driver assistance system according to claim 12, wherein the movable object (20) in the vehicle environment of the vehicle (17) befindliches other vehicle or sons ¬ tiger road users, especially a passer, is.
14. Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei das Fahrzeug (17) ein Luftfahrzeug, ein Seefahrzeug oder ein Landfahrzeug auf¬ weist. 14. A vehicle according to claim 13, wherein the vehicle (17) comprises an aircraft, a vessel or a land vehicle on ¬.
15. Verkehrsüberwachungssystem zur Überwachung eines Luftverkehrs, eines Seeverkehrs oder eines Straßenverkehrs von Objekten (20) innerhalb eines Überwachungsgebietes mit mindestens einer in dem Überwachungsgebiet vorgesehenen Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6 zur Ermittlung einer Objektkinematik der in dem Überwachungsgebiet befindlichen beweglichen Objekte (20). 15. A traffic surveillance system for monitoring air traffic, maritime traffic or road traffic of objects (20) within a surveillance area with at least one provided in the surveillance area device (1) according to one of the preceding claims 1 to 6 for determining an object kinematics located in the surveillance area movable Objects (20).
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