EP4248234A1 - Radarsystem zu überwachung wenigstens eines überwachungsbereichs, fahrzeug mit wenigstens einem radarsystem und verfahren zum betreiben eines radarsystems - Google Patents

Radarsystem zu überwachung wenigstens eines überwachungsbereichs, fahrzeug mit wenigstens einem radarsystem und verfahren zum betreiben eines radarsystems

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EP4248234A1
EP4248234A1 EP21815147.0A EP21815147A EP4248234A1 EP 4248234 A1 EP4248234 A1 EP 4248234A1 EP 21815147 A EP21815147 A EP 21815147A EP 4248234 A1 EP4248234 A1 EP 4248234A1
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EP
European Patent Office
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radar
detection information
sensor
radar system
calibration data
Prior art date
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Pending
Application number
EP21815147.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Sturm
Hamid AFRASIABI VAYGHAN
Tobias Geiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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    • G01S7/415—Identification of targets based on measurements of movement associated with the target

Definitions

  • Radar system for monitoring at least one monitoring area, vehicle with at least one radar system and method for operating a radar system
  • the invention relates to a radar system for monitoring at least one monitoring area, with at least one radar sensor, at least one antenna device for transmitting radar signals and receiving radar echoes, at least one signal type conversion device for converting radar echoes into received signals, at least one sensor signal processing device for processing the received signals to detection information and at least one sensor interface for transferring at least one detection information item to at least one transmission medium, and having at least one central processor which has at least one processor interface for accepting at least one detection information item from at least one transmission medium and at least one central detection information processor for processing detection information items, and having at least one transmission medium, the at least one sensor interface with at least one processor circuit interface functionally connects.
  • the invention also relates to a vehicle with at least one radar system for monitoring at least one monitoring area, the at least one radar system comprising at least one radar sensor, the at least one antenna device for transmitting radar signals and receiving radar echoes, at least one signal type conversion device for converting radar echoes into received signals , at least one sensor signal processing device for processing the received signals into detection information and has at least one sensor interface for transferring at least detection information to at least one transmission medium, and at least one central processor which has at least one processor interface for accepting at least detection information from at least one transmission medium and at least one central detection information processor for processing detection information, and at least one transmission medium, functionally connecting at least one sensor interface to at least one processor interface.
  • the invention also relates to a method for operating a radar system for monitoring at least one monitoring area, in which radar signals are transmitted and radar echoes received with at least one antenna device, radar echoes are converted into received signals with at least one signal type conversion device, the received signals are processed with at least one sensor signal processing device detection information is processed, at least the detection information is transferred to at least one transmission medium with at least one sensor interface, at least the detection information is accepted from the at least one transmission medium with at least one processor interface of at least one central processor, and the detection information is processed with at least one central detection information processor of the at least one central processor are processed.
  • a target determination system is known from EP 3 537 175 A1, which comprises a vehicle sensor, a target angle determination device, a vehicle control device and a drive device, the elements of which can be connected to one another via a vehicle communication path, such as a CAN.
  • the vehicle sensor may include a peripheral sensor that detects a target in the detection area adjacent to the vehicle, such as a radar sensor, a RIDAR sensor, a camera sensor, an infrared sensor, a Ultrasonic sensor or something like that.
  • the radar sensor is operable to transmit a pulse signal in a space around the vehicle, receive a reflection signal reflected at the target, calculate target information such as distance, speed, and angle of the target, and provide the target information to the target angle determination device and the vehicle control device.
  • a radar sensor device capable of calculating the angle of the target within a certain angle detection range of the vehicle will be described as an example.
  • the target angle determination device can determine the angle of the target or a target angle. Specifically, the target angle determining device may determine the angle of the target, which is the angle between the direction of the target in space around the vehicle and the traveling direction of the vehicle.
  • the invention is based on the object of designing a radar system, a vehicle and a method of the type mentioned at the outset, in which the expense, in particular the expense for components and/or the expense for assembly, for realizing the radar system can be reduced.
  • At least one sensor signal processing device has at least one basic detection information determiner for determining non-calibrated basic detection information from received signals and at least one central processor has at least one detection meta information determiner for determining calibrated meta detection information from basic detection information by means of calibration data and at least one calibration data memory for storing calibration data.
  • At least one sensor signal processing device of at least one radar sensor has at least one basic detection information determiner.
  • the at least one basic detection information determiner non-calibrated basic detection information, in particular phase values and/or amplitude values of received signals, is determined from received signals.
  • the target determination system known from the prior art with the Radar sensor calculates calibrated target information such as angles at which a target is relative to the radar sensor.
  • Detection information within the meaning of the invention is information from received signals which can be considered as originating from radar targets.
  • Radar targets are areas of objects where radar signals can be reflected as radar echoes.
  • An object can also have several such radar targets.
  • Signals obtained from received signals using suitable methods and potentially originating from radar targets, in particular local maxima of a power spectrum, can be referred to as potential detections within the meaning of the invention.
  • Detections that are verified to be from radar targets using appropriate methods may be referred to as verified detections.
  • Detection information is information which characterizes positions, in particular directions and/or distances and/or speeds of radar targets relative to one or more reference areas of the radar system, in particular relative to one or more reference points, reference lines and/or reference areas. According to the invention, a distinction is made between non-calibrated basic detection information, which can be determined with at least one radar sensor, and calibrated meta-detection information, which can be determined with at least one central processor.
  • Basic detection information within the meaning of the invention is information about potential radar targets, which can be obtained from the received signals without calibration.
  • Basic detection information includes, in particular, phase values and amplitude values. Phase quantities are quantities that characterize phases. Amplitude quantities are quantities that characterize amplitudes.
  • calibrated meta-detection information is determined by means of at least one detection meta-information determiner of the at least one central processor from non-calibrated basic detection information using calibration data.
  • the basic detection information can be adapted to the individual radar system and output as meta-detection information.
  • Meta-detection information includes in particular directions of radar targets relative to one or more reference areas of the radar system, in particular one or more reference points, reference lines and/or reference surfaces.
  • the directions can be obtained from amplitude values and/or phase values by processing with corresponding calibration data.
  • Directions of radar targets may be given in terms of angles relative to one or more reference axes and/or reference planes relative to the radar system.
  • the directions can in particular be specified in one dimension, in particular either as azimuth or as elevation, or in two dimensions, in particular both as azimuth and as elevation.
  • the detected radar targets can advantageously be characterized more precisely with detection information, in particular basic detection information and/or meta-detection information.
  • detection information in particular basic detection information and/or meta-detection information.
  • object information about the objects to which the radar targets belong can be determined using the detection information from detected radar targets. In this way, objects can be better identified and/or pursued (tracked).
  • the invention has the advantage that no calibration is carried out on the part of the radar sensor and therefore no calibration data are required. Calibration data should be updated and not lost to ensure reliable performance of the radar system. Since no calibration data is required on the part of the radar sensor, the amount of components required in the radar sensor can be kept correspondingly low. Thus, there is no need for programmable non-volatile storage media or storage media with maintenance power consumption for calibration data. Programmable non-volatile storage media are complex and expensive. Programmable storage media with conservation energy consumption must be supplied with energy so that the calibration data is not lost. According to the invention, such a permanent power supply for the radar sensor can be dispensed with. For the radar sensor, it is sufficient to use simpler and/or less expensive storage media, in particular read-only memories.
  • required programmable non-volatile storage media and/or programmable storage media with maintenance energy consumption can be arranged exclusively in the central processor. In this way, the number of required programmable non-volatile storage media and/or programmable storage media with maintenance energy consumption can be significantly reduced overall, as a result of which effort, in particular assembly effort and/or cost effort, can be reduced.
  • the invention has the advantage that only basic detection information is transmitted via the at least one transmission medium. In this way, the amount of data transmitted can be reduced. In this way, the demands on the at least one transmission medium in relation to the data rate can be reduced without the overall performance of the radar system being reduced. Transmission media with simple and inexpensive standard interfaces can be used. In contrast to this, in the target determination system known from the prior art, meta-detection information is already determined in the radar sensor, which must also be transmitted via a vehicle communication path, such as a CAN, for example. In the automotive sector in particular, very high demands are placed on the robustness and reliability of data transmission. On the one hand, transmission media with which high data rates are transmitted are undesirable in the automotive sector because of their susceptibility to failure and/or their cost. On the other hand, the data must be transmitted efficiently, so that with objects can be detected quickly and reliably by the radar system and, if necessary, object information can be generated.
  • a distance, a speed, an amplitude and/or a phase, in particular of all channels, in particular reception channels, in particular virtual reception channels, can advantageously be transmitted from the at least one radar sensor to the at least one central processor using the at least one transmission medium for each particularly verified detection.
  • all detections, in particular target signals can be transmitted from the at least one radar sensor to the at least one central processor.
  • the at least one central processor can have means with which additional information for checking the reliability of the measurement data can be obtained from the totality of the detections, in particular the target signals.
  • other data including different types of data, can be transmitted with the at least one transmission medium.
  • At least one radar system environmental information about the monitored area, in particular the presence of objects in the monitored area and their direction, distance and/or speed relative to one or more reference areas, in particular to one or more reference points, reference lines and/or reference surfaces, of the Radar system, in particular the radar sensor, or optionally a vehicle which has at least one radar system can be determined.
  • At least one processor interface can advantageously have or consist of an output interface.
  • detection information and/or object information obtained with the radar system can be output via the at least one processor interface.
  • the detection information and/or object information can in particular be fed to a control and/or evaluation device, in particular a driver assistance system, for further processing or use.
  • the radar system can advantageously be used in a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the radar system can advantageously be used in a land vehicle, in particular a passenger car, a truck, a bus, a motorcycle or the like, an aircraft, in particular drones, and/or a watercraft.
  • the radar system can also be used in vehicles that can be operated autonomously or at least partially autonomously.
  • the radar system is not limited to vehicles. It can also be used in stationary operation, in robotics and/or in machines, in particular construction or transport machines such as cranes, excavators or the like.
  • At least one radar sensor can advantageously be designed as a MIMO radar sensor. In this way, distances, speeds and directions of objects relative to the radar sensor can be determined more accurately.
  • a MIMO radar sensor has a number of transmission channels and/or a number of reception channels, in particular virtual reception channels.
  • the radar system can advantageously be designed as a near-field-sensing radar system.
  • Near-field-sensing radar systems are relatively simply constructed, particularly inexpensive, radar systems with relatively few transmission and reception channels for the close range, especially at distances of less than 10 m.
  • Near-field-sensing radar systems can be used in vehicles in particular will.
  • functions can be taken over that were previously not performed by radar sensors but by other sensors, in particular ultrasonic sensors or the like, particularly for reasons of cost.
  • a cost-effective architecture for a network with a number of radar sensors, in particular near-field-sensing radar sensors can be implemented.
  • the radar system can advantageously be connected to at least one electronic control device of a vehicle or a machine, in particular a driver assistance system and/or chassis control and/or driver information device and/or a parking assistance system and/or gesture recognition or the like, or be part of such be. In this way, at least one Some of the functions of the vehicle or machine are operated autonomously or semi-autonomously.
  • the radar system can be used to detect stationary or moving objects, in particular vehicles, people, animals, plants, obstacles, bumps in the road, in particular potholes or stones, road boundaries, traffic signs, open spaces, in particular parking spaces, precipitation or the like.
  • gestures and movements of people, particularly in the near field can also be detected with the radar system.
  • At least one radar sensor can have no programmable non-volatile storage medium and no programmable storage medium with maintenance energy consumption.
  • the radar sensor can be built more simply, in particular more cost-effectively, overall.
  • no trickle power supply is required, with which data retention must be ensured in the case of programmable non-volatile storage media with trickle power consumption.
  • calibration data memory can be dispensed with on the part of the radar sensor.
  • Such calibration data memories must be programmable and must not lose their data. This requires either programmable non-volatile storage media, in particular flash memory, or programmable storage media with a permanent power supply.
  • At least one radar sensor can have at least one detection verifier. With the help of a detection verifier, those received signals that belong to radar targets can be verified as detection. At least one detection verifier can be implemented in software and/or hardware. In a further advantageous embodiment, at least one detection verifier can have or consist of at least one signal converter and/or at least one detection threshold checker. In this way, received signals can be verified as detections originating from radar targets.
  • the received signals can be converted into received variables, in particular power spectra, which allow simpler further processing.
  • At least one signal converter can advantageously have means with which received signals can be subjected to at least one fast Fourier transformation.
  • detection threshold value checkers received signals or received variables determined therefrom, in particular power spectra, can be compared with threshold values. Reception quantities, in particular local maxima of the power spectrum, which are in particular greater than corresponding threshold values, can be verified as detections which belong to radar targets.
  • At least one detection basic information determiner can have at least one phase determiner for determining phase values from received signals and/or at least one amplitude determiner for determining amplitude values from received signals and/or at least one distance value determiner for determining of distance quantities which characterize distances from radar targets, and/or at least one speed quantity determiner for determining speed quantities which characterize speeds of radar targets relative to the at least one radar sensor.
  • basic detection information can be determined from the received signals without the aid of calibration data.
  • the basic detection information can advantageously be phase values and/or amplitude values of the received signals, in particular of the power spectrum determined from the received signals. Additionally or alternatively, the basic detection information can be distance variables and/or speed variables, which can be determined from the received signals without calibration.
  • At least one radar sensor can advantageously have one or more of the following modules, in particular signal processing modules: at least one transformation module for determining distance variables, in particular using fast Fourier transformations and/or at least one transformation module for determining speed variables, in particular Doppler variables, in particular using fast Fourier -Transformations and/or at least one combined transformation module for determining distance-velocity quantities, in particular range-Doppler spectra, in particular with the aid of fast Fourier transformations; at least one near-range leakage compensation (NRLC) module for compensating for direct couplings between transmitting antennas and receiving antennas of the at least one antenna device; at least one calculation module for calculating a power spectrum across all transmitting antennas and receiving antennas of the at least one antenna device, in particular as a starting point for determining detections; at least one detection threshold calculation module, in particular for calculating a constant false alarm rate (constant-alert-false-rate (CFAR)); at least one detection module with which detections, in particular local maxima in a power
  • At least one sensor interface, at least one processor interface and at least one transition medium Be part of at least one data bus system.
  • an efficient data bus system can be implemented.
  • data can be efficiently transmitted between the at least one radar sensor and the at least one central processor.
  • At least one data bus system can advantageously be a CAN bus system, a CAN FD bus system or the like.
  • CAN bus systems and CAN FD bus systems can be implemented in a cost-effective and weight-saving manner.
  • CAN bus systems and CAN FD bus systems are standardized and can thus be used flexibly, particularly in connection with motor vehicles.
  • At least one signal type conversion device can have at least one high-frequency component for generating radar signals and/or for receiving radar echoes and/or at least one analog/digital converter for converting analog electrical signals determined from the radar echoes into digital received signals exhibit.
  • radar echoes in the form of electromagnetic waves can be converted into digital reception signals.
  • Digital received signals can be processed digitally with an electrical sensor signal processing device.
  • the at least one radar sensor can advantageously have an analog/digital converter for each reception channel. In this way, the signals for each receiving channel can be converted separately.
  • At least one detection meta information determiner can have or consist of at least one direction determiner for determining calibrated direction variables from basic detection information using direction calibration data.
  • directions of potential radar targets relative to the at least one radar sensor can be determined on the part of the at least one central processor from basic detection information using calibration data.
  • At least one direction finder can advantageously be an angle finder, with which calibrated direction variables can be determined in the form of angles. Angles can be used to define directions of radar targets relative to the radar sensor.
  • the direction calibration data can be present in the form of angle calibration data.
  • directional quantities in the form of angles can be calibrated more efficiently.
  • the direction calibration data can advantageously be stored in at least one calibration data memory. In this way, the direction calibration data can be accessed more efficiently for processing in the central processor.
  • At least one central processor can have at least one central processor controller for controlling the central processor and/or for monitoring and/or updating calibration data in the at least one calibration data memory.
  • the central processor can be controlled and monitored.
  • the calibration data in the calibration data memory can be checked offline or online and, if necessary, updated.
  • At least one central processor can have one or more of the following modules: at least one direction determination module, in particular for determining angles, in particular at least one Direction-of-Amval-Estimation (DOAE) module, for determining directional values, in particular angles, of a radar target in one spatial dimension or in two spatial dimensions taking into account the calibration data; at least one infrastructure classification module (INFC) for determining the infrastructure classification on the basis of the previously determined directional variables, in particular angles, and the vehicle's own speed with the radar system, which is known in particular in the at least one central processor; at least one monitoring and updating module, in particular an auto-alignment-and-self-calibration module (AASC), for monitoring and updating a camera libration of the direction determination, in particular angle determination, in particular the calibration data for the direction determination, which are stored in at least one calibration data memory of the at least one central processor.
  • at least one direction determination module in particular for determining angles
  • DOAE Direction-of-Amval-Estimation
  • IFC infrastructure classification module
  • the transmitted data from all or part of the radar sensors connected to the central processor can be processed with the at least one central processor, in particular with one or more of the modules of the at least one central processor.
  • the radar system can have a number of radar sensors. In this way, a correspondingly larger monitoring area and/or several monitoring areas can also be monitored simultaneously.
  • the respective basic detection information from the radar sensors can be transmitted to the at least one central processor via the at least one transmission medium. With the at least one central processor, the individual basic detection information and the meta-detection information obtained therefrom can be combined to form an overall picture of the environment.
  • a plurality of radar sensors can advantageously be connected to at least one central processor via a common transmission medium, in particular a common bus system. In this way, the amount of transmission media required can be reduced.
  • the object is achieved according to the invention in the vehicle in that at least one sensor signal processing device has at least one basic detection information determiner for determining non-calibrated basic detection information from received signals and at least one central processor has at least one detection meta information determiner for determining calibrated meta detection information from basic Detection information using calibration data and at least one calibration data memory for storing calibration data.
  • the vehicle can have a driver assistance system.
  • functions of the vehicle can be operated autonomously or partially autonomously.
  • the driver assistance system can advantageously be functionally connected to the at least one radar system. In this way, environmental information obtained with the at least one radar system can be used by the driver assistance system to operate the functions of the vehicle.
  • non-calibrated basic detection information is determined from received signals with at least one detection basic information determiner of at least one sensor signal processing device, with at least one detection meta information determiner of at least one central processor calibrated meta-detection information from basic detection information are determined by means of calibration data, the calibration data being taken from at least one calibration data memory of the at least one central processor.
  • the first steps of signal processing are carried out in the at least one radar sensor.
  • this can be at least a fast Fourier transformation, threshold value calculations, verification of detections, determination of the distance and/or speed of radar targets.
  • basic detection information can be determined according to fixed programs without calibration data.
  • the determination of the meta-detection information, in particular direction variables, in particular angles, which require calibration data only takes place in the at least one central processor.
  • the required calibration data are stored in at least one calibration data memory of the at least one central processor.
  • the amplitude values and phase values of the received signal can be determined as basic detection information in the radar sensor for each receiving channel.
  • the amplitude values and phase values of the received signal can be determined as basic detection information for each virtual reception channel.
  • the detections can advantageously be verified in the at least one radar sensor. It can be checked whether a detection variable, in particular a local maximum of a power spectrum obtained from at least one received signal, is above a corresponding detection threshold. If this is the case, then the corresponding detection is verified, that is to say it is regarded as belonging to a radar target.
  • only the basic detection information of verified detections can be transmitted via the transmission medium. In this way, the amount of data to be transmitted can be reduced.
  • the method can advantageously be implemented using software and/or hardware.
  • FIG. 1 shows a top view of a vehicle with a driver assistance system and a radar system for monitoring the surroundings of the vehicle;
  • FIG. 2 shows a side view of the vehicle from FIG. 1;
  • FIG 3 is a functional representation of the radar system of the vehicle from Figures 1 and 2.
  • FIG. 1 shows a vehicle 10 in the form of a passenger car in a plan view.
  • FIG. 2 shows the vehicle 10 in a side view.
  • the vehicle 10 has a radar system 12 with, for example, four radar sensors 14 and a central processor 16.
  • the four radar sensors 14 are arranged, for example, at the four corners of the vehicle 10.
  • the surroundings 18 of the vehicle 10 can be monitored for objects 20 with the radar system 12 .
  • the respective monitoring areas 22 of the radar sensors 14 overlap, so that overall the surroundings 18 around the vehicle 10 can be monitored together with the radar sensors 14 .
  • the radar sensors 14 can also be arranged at other locations on the vehicle 10 and aligned differently. More or fewer than four radar sensors 14 can also be provided.
  • the radar system 12 can be used to determine object information, for example distances r, speeds and directions, for example in the form of the azimuth ⁇ p and the elevation 0, of radar targets 24 of objects 20 relative to the vehicle 10 or to the radar system 12.
  • Radar targets 24 of an object 20 are areas of the object 20 at which radar signals 26 are reflected and can be sent back as radar echoes 28 .
  • An object 20 can also have multiple radar targets 24 .
  • the objects 20 can be stationary or moving objects, for example other vehicles, people, animals, plants, obstacles, bumps in the road, for example potholes or stones, lane boundaries, traffic signs, free spaces, for example parking spaces, precipitation or the like.
  • the radar system 12 is a so-called near-field-sensing (NFS) radar system, with which extremely precise two-dimensional directional measurements, for example angle measurements of the azimuth ⁇ p and the elevation 0, can be carried out with comparatively little outlay on components and costs.
  • NFS near-field-sensing
  • the radar system 12 is connected to a driver assistance system 30 .
  • the vehicle 10 can be operated autonomously or partially autonomously with the driver assistance system 30 .
  • Radar system 12 is shown in FIG. 3 with two of the four radar sensors 14 as an example.
  • the radar sensors 14 are constructed identically, for example.
  • One of the radar sensors 14 is described below as an example.
  • the radar sensor 14 is configured as a MIMO radar sensor, for example.
  • the radar sensor 14 has, for example, an antenna device 32 with two transmitting antennas Tx with corresponding transmitting channels and 3 receiving antennas Rx with corresponding receiving channels, or virtual receiving channels.
  • the antenna device 32 is connected to a signal type conversion device 34 .
  • the signal type conversion device 34 includes a high-frequency component 36 and a plurality of analog-to-digital converters 38.
  • the number of analog-to-digital converters 38 corresponds to the number of reception channels or virtual reception channels. Only three of the analog/digital converters 38 are shown in FIG. 3 as an example.
  • transmission signals are generated, which are transmitted with the transmission antennas Tx as radar signals 26 in the monitoring range 22 of the radar sensor 14.
  • the radar signals 26 are reflected from objects 20 at corresponding radar targets 24 and as Radar returns 28 sent back.
  • the radar echoes 28 that impinge on the receiving antennas Rx of the radar sensor 14 are converted into electrical received signals with the aid of the signal type conversion device 34 .
  • the received signals are fed to a sensor signal processing device 40 of radar sensor 14 .
  • the sensor signal processing device 40 has a basic detection information determiner 42 with which non-calibrated basic detection information is determined from the received signals.
  • the sensor signal processing device 40 has a sensor interface 44 in the form of a CAN interface.
  • the basic detection information includes amplitudes and phases of detections, which are determined from the received signals and verified as belonging to radar targets 26 .
  • the basic detection information also includes sensor-related distance variables and sensor-related speed variables, which characterize the distances and speeds of the detected radar targets 28 relative to the corresponding radar sensor 14 .
  • the basic detection information is determined without calibration. No calibration data are stored in the radar sensor 14 itself.
  • the detection basic information determiner 42 includes a transformation module in the form of a range FFT module 46. With the range FFT module 46, a corresponding distance matrix is determined from the received signals with the aid of fast Fourier transformations.
  • the detection basic information determiner 42 includes a near-range leakage compensation module 48.
  • the near-range leakage compensation module 48 compensates for direct couplings between the transmitting antennas Tx and the receiving antennas Rx.
  • the sensor signal processing device 40 includes a further transformation module in the form of a Doppler FFT module 50.
  • a Doppler FFT module 50 With the Doppler FFT module 50, a corresponding speed matrix is determined from the received signals with the aid of fast Fourier transformations.
  • the detection basic information determiner 42 includes a signal converter 52 in the form of a calculation module with which a power spectrum is calculated over all transmission antennas Tx and all reception antennas Rx as a starting point for determining detections. Detections are local maxima in the power spectrum, which can potentially be assigned to radar targets 24 . Since not all local maxima can necessarily be assigned directly to radar targets 24, the detections must be verified, as described below.
  • the detection basic information determiner 42 includes a detection threshold calculation module 54.
  • the detection threshold calculation module 54 calculates a constant false alarm rate for the detection threshold.
  • the detection threshold is the threshold above which detections can be verified as being from radar targets 24 .
  • a noise power in the power spectrum can be determined as a detection threshold.
  • the detection base information determiner 42 includes a detection threshold checker 56 in the form of a detection module.
  • the detection threshold checker 56 verifies local maxima in the power spectrum above the detection threshold of detections originating from the radar targets 24 .
  • the detection threshold checker 56 is used to determine the basic detection information associated with the corresponding verified detections, namely the distance quantities, velocity quantities, amplitudes and phases for all receiving channels. To determine the amplitudes, the detection threshold checker 56 has an amplitude determiner. In order to determine the phases, the detection threshold checker 56 has a phase determiner. Furthermore, the detection threshold checker 56 has a distance variable determiner for determining the distance variables and a speed variable determiner for determining the speed variables.
  • the signal converter 52 and the detection threshold checker 56 are parts of a detection verifier.
  • the basic detection information is transmitted to the sensor interface 44 and from there to data lines 57 .
  • the sensor interfaces 44 of all radar sensors 14 and the data lines 57 are part of a data bus system in the form of a CAN bus system 58.
  • the basic detection information is transmitted with the data lines 57 from the sensor interfaces 44 of the radar sensors 14 to a processor interface 60 of a central processor 62.
  • the processor interface 60 is also part of the CAN bus system 58.
  • the central processor 62 is part of the radar system 12 and is connected to all four radar sensors 14 .
  • the central processor 62 includes a central detection information processor 64.
  • the central detection information processor 64 comprises a detection meta information determiner 66 in the form of a direction determination module. Furthermore, the central detection information processor 64 includes an infrastructure classification module 70.
  • the detection meta information determiner 66 is used to determine calibrated meta detection information from the calibrated base detection information of the radar sensors 14 .
  • the calibrated meta-detection information includes the directions of detected radar targets 26 relative to the vehicle 10, or relative to a vertical reference axis and a horizontal reference axis, in particular a longitudinal axis of the vehicle 10. The directions are exemplified in two spatial dimensions with the angles azimuth ⁇ p and elevation 0 specified.
  • the meta-detection information also includes the distances r from detected radar targets 26 relative to the vehicle 10, or relative to one or more reference points of the vehicle 10 -Arrival Estimation (DOAE) modules".
  • DOAE -Arrival Estimation
  • the calibration data were determined beforehand, for example at the end of a production line for the vehicle 10 .
  • the calibration data is stored in a calibration data memory 68 of the central processor 62.
  • the calibration data memory 68 is is a programmable non-volatile memory, for example a flash memory.
  • An infrastructure classification is determined with the infrastructure classification module 70 on the basis of the previously determined directions of the detected radar targets 24 and the vehicle's own speed 10 .
  • the speed of the vehicle 10 may be present in the at least one central processor 62, for example.
  • the central processor 64 includes a central processor controller 72.
  • the central processor controller 72 includes a monitoring and updating module.
  • the calibration of the direction determination is monitored and updated with the monitoring and updating module.
  • the calibration data for the direction determination which are stored in the calibration data memory 68, are monitored and updated.
  • the monitoring and updating module can also be referred to as the "auto-alignment-and-self-calibration module (AASC)".
  • the central processor 62 includes an output interface 74.
  • the calibrated directions in azimuth ⁇ p and elevation 0, distances r and speeds of the detected radar targets 24 relative to one or more reference points and/or reference axes of the vehicle 10 are sent to the driver assistance system 30 via the output interface 74 transmitted.
  • the output interface 74 and a corresponding interface of the driver assistance system 30 can also be part of the CAN bus system 58 .
  • the output interface 74 and the driver assistance system 30 can also be connected to one another via their own transmission medium.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Es werden ein Radarsystem (12) zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs, ein Fahrzeug mit einem Radarsystem (12) und ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems (12) beschrieben. Das Radarsystem (12) umfasst wenigstens einen Radarsensor (14), der wenigstens eine Antenneneinrichtung (32) zum Senden von Radarsignalen und Empfangen von Radarechos, wenigstens eine Signalart-Umwandlungseinrichtung (34), wenigstens eine Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung (40) und wenigstens eine Sensorschnittstelle (44) aufweist. Ferner umfasst das Radarsystem (12) wenigstens einen Zentralprozessor (62), der wenigstens eine Prozessorschnittstelle (60) und wenigstens einen Zentral-Detektionsinformationsverarbeiter (64) aufweist. Außerdem umfasst das Radarsystem (12) wenigstens ein Übertragungsmedium (57), das wenigstens eine Sensorschnittstelle (44) mit wenigstens einer Prozessorschnittstelle (60) funktional verbindet. Wenigstens eine Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung (40) weist wenigstens einen Detektions-Basisinformationsermittler (42) zur Ermittlung nicht kalibrierter Basis-Detektionsinformationen aus Empfangssignalen auf. Wenigstens ein Zentralprozessor (62) weist wenigstens einen Detektions-Metainformationsermittler (66) zur Ermittlung kalibrierter Meta-Detektionsinformationen aus Basis-Detektionsinformationen mittels Kalibrationsdaten und wenigstens einen Kalibrationsdatenspeicher (68) zur Speicherung von Kalibrationsdaten auf.

Description

Beschreibung
Radarsystem zu Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs, Fahrzeug mit wenigstens einem Radarsystem und Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Radarsystem zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs, mit wenigstens einem Radarsensor, der wenigstens eine Antenneneinrichtung zum Senden von Radarsignalen und Empfangen von Radarechos, wenigstens eine Signalart-Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung von Radarechos in Empfangssignale, wenigstens eine Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung der Empfangssignale zu Detektionsinformationen und wenigstens eine Sensorschnittstelle zur Übergabe wenigstens von Detektionsinformationen zu wenigstens einem Übertragungsmedium aufweist, und mit wenigstens einem Zentralprozessor, der wenigstens eine Prozessorschnittstelle zur Übernahme wenigstens von Detektionsinformationen von wenigstens einem Übertragungsmedium und wenigstens einen Zentral-Detektionsinformationsverarbeiter zur Verarbeitung von Detektionsinformationen aufweist, und mit wenigstens einem Übertragungsmedium, das wenigstens eine Sensorschnittstelle mit wenigstens einer Prozessorschnittstelle funktional verbindet.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einem Radarsystem zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs, wobei das wenigstens eine Radarsystem umfasst wenigstens einen Radarsensor, der wenigstens eine Antenneneinrichtung zum Senden von Radarsignalen und Empfangen von Radarechos, wenigstens eine Signalart-Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung von Radarechos in Empfangssignale, wenigstens eine Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung der Empfangssignale zu Detektionsinformationen und wenigstens eine Sensorschnittstelle zur Übergabe wenigstens von Detektionsinformationen zu wenigstens einem Übertragungsmedium aufweist, und wenigstens einen Zentralprozessor, der wenigstens eine Prozessorschnittstelle zur Übernahme wenigstens von Detektionsinformationen von wenigstens einem Übertragungsmedium und wenigstens einen Zentral-Detektionsinformationsverarbeiter zur Verarbeitung von Detektionsinformationen aufweist, und wenigstens ein Übertragungsmedium, das wenigstens eine Sensorschnittstelle mit wenigstens einer Prozessorschnittstelle funktional verbindet.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs, bei dem mit wenigstens einer Antenneneinrichtung Radarsignale gesendet und Radarechos empfangen werden, mit wenigstens einer Signalart-Umwandlungseinrichtung Radarechos in Empfangssignale umgewandelt werden, mit wenigstens einer Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung die Empfangssignale zu Detektionsinformationen verarbeitet werden, mit wenigstens einer Sensorschnittstelle wenigstens die Detektionsinformationen zu wenigstens einem Übertragungsmedium übergeben werden, mit wenigstens einer Prozessorschnittstelle wenigstens eines Zentralprozessors wenigstens die Detektionsinformationen von dem wenigstens einen Übertragungsmedium übernommen werden und die Detektionsinformationen mit wenigstens einem Zentral-Detektionsinformations- verarbeiter des wenigstens einen Zentralprozessors verarbeitet werden.
Stand der Technik
Aus der EP 3 537 175 A1 ist ein Zielbestimmungssystem nach einer Ausführungsform bekannt, das einen Fahrzeugsensor, ein Zielwinkelbestimmungsgerät, ein Fahrzeugsteuergerät und eine Antriebseinrichtung umfasst, dessen Elemente über einen Fahrzeugkommunikationspfad, wie z.B. einen CAN, miteinander verbunden sein können. In einer Ausführungsform kann der Fahrzeugsensor einen peripheren Sensor umfassen, der ein Ziel im Erfassungsbereich neben dem Fahrzeug erfasst, wie z.B. einen Radarsensor, einen RIDAR-Sensor, einen Kamerasensor, einen Infrarotsensor, einen Ultraschallsensor oder ähnliches. Der Radarsensor ist beispielsweise so betreibbar, dass er ein Impulssignal in einen Raum um das Fahrzeug herum sendet, ein am Ziel reflektiertes Reflexionssignal empfängt, eine Zielinformation wie Abstand, Geschwindigkeit und Winkel des Ziels berechnet und die Zielinformation an das Zielwinkelbestimmungsgerät und das Fahrzeugsteuergerät liefert. Ein Radarsensorgerät, das in der Lage ist, den Winkel des Ziels innerhalb eines bestimmten Winkelerfassungsbereichs des Fahrzeugs zu berechnen, wird als Beispiel beschrieben. Das Zielwinkelbestimmungsgerät kann den Winkel des Ziels oder einen Zielwinkel bestimmen. Insbesondere kann das Gerät zur Bestimmung des Zielwinkels den Winkel des Ziels bestimmen, der der Winkel zwischen der Richtung des Ziels im Raum um das Fahrzeug herum und der Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radarsystem, ein Fahrzeug und Verfahren der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen ein Aufwand, insbesondere ein Bauteilaufwand und/oder ein Montageaufwand, zur Realisierung des Radarsystems verringert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Radarsystem dadurch gelöst, dass wenigstens eine Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung wenigstens einen Detektions- Basisinformationsermittler zur Ermittlung nicht kalibrierter Basis-Detektionsinformationen aus Empfangssignalen aufweist und wenigstens ein Zentralprozessor wenigstens einen Detektions-Metainformationsermittler zur Ermittlung kalibrierter Meta- Detektionsinformationen aus Basis-Detektionsinformationen mittels Kalibrationsdaten und wenigstens einen Kalibrationsdatenspeicher zur Speicherung von Kalibrationsdaten aufweist.
Erfindungsgemäß weist wenigstens eine Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung wenigstens eines Radarsensors wenigstens einen Detektions-Basisinformationsermittler auf. Mit dem wenigstens einen Detektions-Basisinformationsermittler werden aus Empfangssignalen nicht kalibrierte Basis-Detektionsinformationen, insbesondere Phasengrößen und/oder Amplitudengrößen von Empfangssignalen, ermittelt. Im Unterschied dazu werden bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Zielbestimmungssystem mit dem Radarsensor kalibrierte Zielinformationen wie Winkel berechnet, unter denen sich ein Ziel relativ zum Radarsensor befindet.
Bekanntermaßen sind zur Ermittlung von Zielwinkeln Kalibrationen bezogen auf den Radarsensor erforderlich. Daher müssen in jedem Radarsensor individuelle Kalibrationsdaten für die Richtungsmessung, insbesondere Winkelmessungen, gespeichert werden. Erfolgt, wie im Stand der Technik, die Kalibration im Radarsensor, sind für jeden Radarsensor geeignete programmierbare nichtflüchtige Speichermedien, insbesondere Flash- Speicher, oder programmierbare Speicher mit Erhaltungs-Energieverbrauch erforderlich. Geeignete programmierbare nicht flüchtige Speichermedien sind aufwendig und entsprechend teuer. Programmierbare Speicher mit Erhaltungs-Energieverbrauch erfordern eine entsprechende Erhaltungs-Energieversorgung, damit die Kalibrationsdaten nicht verloren gehen.
Detektionsinformationen im Sinne der Erfindung sind Informationen aus Empfangssignalen, welche als von Radarzielen stammend infrage kommen. Radarziele sind Bereiche von Objekten, an denen Radarsignale als Radarechos reflektiert werden können. Ein Objekt kann auch mehrere derartige Radarziele aufweisen. Aus Empfangssignalen mittels geeigneten Verfahren gewonnene und potenziell von Radarzielen stammende Signale, insbesondere lokale Maxima eines Leistungsspektrums, können im Sinne der Erfindung als potentielle Detektionen bezeichnet werden. Detektionen, die mittels geeigneter Verfahren als von Radarzielen stammend verifiziert werden, können als verifizierte Detektionen bezeichnet werden.
Detektionsinformationen sind Informationen, welche Positionen, insbesondere Richtungen und/oder Entfernungen, und/oder Geschwindigkeiten von Radarzielen relativ zu einem oder mehreren Bezugsbereichen des Radarsystems, insbesondere relativ zu einem oder mehreren Bezugspunkten, Bezugslinien und/oder Bezugsflächen, charakterisieren. Im Sinne der Erfindung wird unterschieden zwischen nicht kalibrierten Basis-Detekti- onsinformationen, welche mit wenigstens einem Radarsensor ermittelt werden können, und kalibrierten Meta-Detektionsinformationen, welche mit wenigstens einem Zentralprozessor ermittelt werden können. Basis-Detektionsinformationen im Sinne der Erfindung sind Informationen über potentielle Radarziele, welche ohne Kalibration aus den Empfangssignalen gewonnen werden können. Basis-Detektionsinformationen umfassen insbesondere Phasengrößen und Amplitudengrößen. Phasengrößen sind Größen, welche Phasen charakterisieren. Amplitudengrößen sind Größen, welche Amplituden charakterisieren. Im Unterschied dazu werden kalibrierte Meta-Detektionsinformationen mittels wenigstens einem Detektions-Metainformationsermittler des wenigstens einen Zentralprozessors aus nicht kalibrierten Basis-Detektionsinformationen mithilfe von Kalibrationsdaten ermittelt. Mithilfe der Kalibrationsdaten können die Basis-Detektionsinformationen an das individuelle Radarsystem angepasst und als Meta-Detektionsinformationen ausgegeben werden.
Meta-Detektionsinformationen umfassen insbesondere Richtungen von Radarzielen relativ zu einem oder mehreren Bezugsbereichen des Radarsystems, insbesondere einem oder mehreren Bezugspunkten, Bezugslinien und/oder Bezugsflächen. Die Richtungen können aus Amplitudengrößen und/oder Phasengrößen durch Verarbeitung mit entsprechenden Kalibrationsdaten gewonnen werden.
Richtungen von Radarzielen können in Form von Winkeln bezogen auf eine oder mehrere Bezugsachsen und/oder Bezugsebenen relativ zum Radarsystem angegeben werden. Die Richtungen können insbesondere in einer Dimension, insbesondere entweder als Azimut oder als Elevation, oder in zwei Dimensionen, insbesondere sowohl als Azimut als auch als Elevation, angegeben werden.
Vorteilhafterweise können mit Detektionsinformationen, insbesondere Basis-Detekti- onsinformationen und/oder Meta-Detektionsinformationen, die erfassten Radarziele genauer charakterisiert werden. Insbesondere können mithilfe der Detektionsinformationen von erfassten Radarzielen Objektinformationen zu den Objekten, zu denen die Radarziele gehören, ermittelt werden. So können Objekte besser identifiziert und/oder verfolgt (getrackt) werden.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass aufseiten des Radarsensors keine Kalibration durchgeführt wird und deshalb keine Kalibrationsdaten erforderlich sind. Kalibrationsdaten sollten aktualisiert werden und dürfen nicht verloren gehen, um eine zuverlässige Funktion des Radarsystems zu gewährleisten. Da aufseiten des Radarsensors keine Kalibrationsdaten erforderlich sind, kann ein Aufwand an erforderlichen Bauteilen im Radarsensor entsprechend gering gehalten werden. So sind dort keine programmierbaren nichtflüchtige Speichermedien oder Speichermedien mit Erhaltungs-Energieverbrauch für Kalibrationsdaten erforderlich. Programmierbare nichtflüchtige Speichermedien sind aufwendig und teuer. Programmierbare Speichermedien mit Erhaltungs-Energieverbrauch müssen mit Energie versorgt werden, damit die Kalibrationsdaten nicht verloren gehen. Erfindungsgemäß kann auf eine derartige dauerhafte Energieversorgung für den Radarsensor verzichtet werden. Auf Seiten des Radarsensors genügt es, einfachere und/oder preiswertere Speichermedien, insbesondere Festwertspeicher, einzusetzen.
Bei erfindungsgemäßen Radarsystemen mit mehreren Radarsensoren und einem gemeinsamen Zentralprozessor können erforderliche programmierbare nichtflüchtige Speichermedien und/oder programmierbare Speichermedien mit Erhaltungs-Energieverbrauch ausschließlich im Zentralprozessor angeordnet sein. So kann die Anzahl der erforderlichen programmierbaren nichtflüchtigen Speichermedien und/oder programmierbaren Speichermedien mit Erhaltungs-Energieverbrauch insgesamt deutlich verringert werden, wodurch ein Aufwand, insbesondere ein Montageaufwand und/oder ein Kostenaufwand verringert werden kann.
Ferner hat die Erfindung den Vorteil, dass über das wenigstens eine Übertragungsmedium lediglich Basis-Detektionsinformationen übermittelt werden. Auf diese Weise kann die Menge an übermittelten Daten verringert werden. So können die Anforderungen an das wenigstens eine Übertragungsmedium in Bezug auf die Datenrate verringert werden, ohne dass die Leistungsfähigkeit des Radarsystems insgesamt verringert wird. Es können Übertragungsmedien mit einfachen und kostengünstigen Standard-Schnittstellen verwendet werden. Im Unterschied dazu werden bei dem aus der Stand der Technik bekannten Zielbestimmungssystem in dem Radarsensor bereits Meta-Detektionsinformati- onen ermittelt, welche über einen Fahrzeug-Kommunikationspfad, wie zum Beispiel einen CAN, zusätzlich übertragen werden müssen. Insbesondere im Automobilbereich werden sehr hohe Anforderungen an die Robustheit und Zuverlässigkeit der Datenübertragung gestellt. Einerseits sind Übertragungsmedien, mit denen hohe Datenraten übermittelt werden, im Automobilbereich aufgrund ihrer Störanfälligkeit und/oder ihrer Kosten nicht erwünscht. Andererseits müssen die Daten effizient übertragen werden, sodass mit dem Radarsystem zuverlässig und schnell Objekte erfasst und gegebenenfalls Objektinformationen generiert werden können.
Vorteilhafterweise kann mit dem wenigstens einen Übertragungsmedium für jede insbesondere verifizierte Detektion eine Entfernung, eine Geschwindigkeit, eine Amplitude und/oder eine Phase insbesondere aller Kanäle, insbesondere Empfangskanäle, insbesondere virtuellen Empfangskanäle, von dem wenigstens einen Radarsensor an den wenigstens einen Zentralprozessor übermittelt werden.
Bei der Anwendung eines MIMO-Verfahrens, bei dem mehr Detektionen, insbesondere Zielsignale, erzeugt werden als Empfangskanäle vorhanden sind, können alle Detektionen, insbesondere Zielsignale, von dem wenigstens einen Radarsensor zu dem wenigstens einen Zentralprozessor übermittelt werden. Der wenigstens eine Zentralprozessor kann Mittel aufweisen, mit denen aus der Gesamtheit der Detektionen, insbesondere der Zielsignale, zusätzliche Informationen zur Überprüfung der Zuverlässigkeit der Messdaten gewonnen werden können. Zusätzlich können mit dem wenigstens einen Übertragungsmedium bei Bedarf weitere, auch andersartige Daten übermittelt werden.
Mit dem wenigstens einen Radarsystem können Umgebungsinformationen über den Überwachungsbereich, insbesondere das Vorhandensein von Objekten im Überwa- chungsbereich und deren Richtung, Entfernung und/oder Geschwindigkeit relativ zu einem oder mehreren Bezugsbereichen, insbesondere zu einem oder mehreren Bezugspunkten, Bezugslinien und/oder Bezugsflächen, des Radarsystems, insbesondere des Radarsensors, oder gegebenenfalls eines Fahrzeugs, welches das wenigstens eine Radarsystem aufweist, ermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Prozessorschnittstelle eine Ausgabeschnittstelle aufweisen oder daraus bestehen. Auf diese Weise können über die wenigstens eine Prozessorschnittstelle mit dem Radarsystem gewonnene Detektionsinformationen und/oder Objektinformationen ausgegeben werden. Die Detektionsinformationen und/oder Objektinformationen können insbesondere einer Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem, zur weiteren Verarbeitung oder Verwendung zugeführt werden. Vorteilhafterweise kann das Radarsystem bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann das Radarsystem bei einem Landfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, einem Lastkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder dergleichen, einem Luftfahrzeug, insbesondere Drohnen, und/oder einem Wasserfahrzeug verwendet werden. Das Radarsystem kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Das Radarsystem ist jedoch nicht beschränkt auf Fahrzeuge. Es kann auch im stationären Betrieb, in der Robotik und/oder bei Maschinen, insbesondere Bau- oder Transportmaschinen, wie Kränen, Baggern oder dergleichen, eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Radarsensor als MIMO-Radarsensor ausgestaltet sein. Auf diese Weise können Entfernungen, Geschwindigkeiten und Richtungen von Objekten relativ zum Radarsensor genauer ermittelt werden. Ein MIMO-Radarsensor weist mehrere Sendekanäle und/oder mehrere Empfangskanäle, insbesondere virtuelle Empfangskanäle, auf.
Vorteilhafterweise kann das Radarsystem als Near-Field-Sensing Radarsystem ausgestaltet sein. Bei Near-Field-Sensing Radarsystemen handelt es sich um verhältnismäßig einfach aufgebaute, insbesondere kostengünstige, Radarsysteme mit verhältnismäßig wenigen Sende- und Empfangskanälen für den Nahbereich, insbesondere in Entfernungen von weniger als 10 m. Near-Field-Sensing Radarsysteme können insbesondere bei Fahrzeugen genutzt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Radarsystem können Funktionen übernommen werden, die bisher insbesondere aus Kostengründen nicht von Radarsensoren sondern von anderen Sensoren, insbesondere Ultraschall-Sensoren oder dergleichen, durchgeführt werden. Mithilfe der Erfindung kann eine kostengünstige Architektur für ein Netzwerk mit mehreren Radarsensoren, insbesondere Near-Field-Sen- sing Radarsensoren, realisiert werden.
Das Radarsystem kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrzeugs oder einer Maschine, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer-Informationseinrich- tung und/oder einem Parkassistenzsystem und/oder einer Gestenerkennung oder dergleichen, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil der Funktionen des Fahrzeugs oder der Maschine autonom oder teilautonom betrieben werden.
Mit dem Radarsystem können stehende oder bewegte Objekte, insbesondere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, erfasst werden. Vorteilhafterweise können mit dem Radarsystem auch Gesten und Bewegungen von Personen insbesondere im Nahfeld erfasst werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Radarsensor kein programmierbares nichtflüchtiges Speichermedium und kein programmierbares Speichermedium mit Erhaltungs-Energieverbrauch aufweisen. Auf diese Weise kann der Radarsensor insgesamt einfacher, insbesondere kostengünstiger, aufgebaut werden. Ferner ist keine Erhaltungs-Energieversorgung erforderlich, mit welcher der Datenerhalt bei programmierbaren nichtflüchtigen Speichermedien mit Erhaltungs-Energieverbrauch sichergestellt werden muss.
Erfindungsgemäß werden Basis-Detektionsinformationen ohne Kalibration aus den Empfangssignalen ermittelt. Auf diese Weise kann aufseiten des Radarsensors auf Kalibrationsdatenspeicher verzichtet werden. Derartige Kalibrationsdatenspeicher müssen programmierbar sein und dürfen ihre Daten nicht verlieren. Hierzu sind entweder programmierbare nicht flüchtige Speichermedien, insbesondere Flash-Speicher, oder programmierbare Speichermedien mit dauerhafter Energieversorgung erforderlich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Radarsensor wenigstens einen Detektionsverifizierer aufweisen. Mithilfe eines Detektionsverifizierers können diejenigen Empfangssignale, welche zu Radarzielen gehören, als Detektion verifiziert werden. Wenigstens ein Detektionsverifizierer kann auf softwaremäßigem und/oder hardwaremäßigem Wege realisiert sein. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Detektionsverifi- zierer wenigstens einen Signalumrechner und/oder wenigstens einen Detektionsschwellenwertprüfer aufweisen oder daraus bestehen. Auf diese Weise können Empfangssignale als Detektionen verifiziert werden, welche von Radarzielen stammen.
Mit Signalumrechnern können die Empfangssignale in Empfangsgrößen, insbesondere Leistungsspektren, umgerechnet werden, welche eine einfachere Weiterverarbeitung erlauben. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Signalumrechner Mittel aufweisen, mit denen Empfangssignale wenigstens einer schnellen Fourier-Transformation unterzogen werden können.
Mit Detektionsschwellenwertprüfern können Empfangssignale oder daraus ermittelte Empfangsgrößen, insbesondere Leistungsspektren, mit Schwellenwerten verglichen werden. Empfangsgrößen, insbesondere lokale Maxima von Leistungsspektrum, welche insbesondere größer sind als entsprechende Schwellenwerte, können als Detektionen verifiziert werden, welche zu Radarzielen gehören.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Detektions-Ba- sisinformationserm ittler wenigstens einen Phasen-Ermittler zur Ermittlung von Phasengrößen aus Empfangssignalen und/oder wenigstens ein Amplituden-Ermittler zur Ermittlung von Amplitudengrößen aus Empfangssignalen und/oder wenigstens einen Entfernungsgrößen-Erm ittler zur Ermittlung von Entfernungsgrößen, welche Entfernungen von Radarzielen charakterisieren, und/oder wenigstens einen Geschwindigkeitsgrößen-Ermittler zur Ermittlung von Geschwindigkeitsgrößen, welche Geschwindigkeiten von Radarzielen relativ zu dem wenigstens einen Radarsensor charakterisieren, aufweisen. Auf diese Weise können aus den Empfangssignalen ohne Zuhilfenahme von Kalibrationsdaten Basis-Detektionsinformationen ermittelt werden. Bei den Basis-Detektionsinfor- mationen kann es sich vorteilhafterweise um Phasengrößen und/oder Amplitudengrößen der Empfangssignale, insbesondere von aus den Empfangssignalen ermittelten Leistungsspektrum, handeln. Zusätzlich oder alternativ kann es sich bei den Basis-Detekti- onsinformationen um Entfernungsgrößen und/oder Geschwindigkeitsgrößen handeln, welche ohne Kalibration aus den Empfangssignalen ermittelt werden können.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Radarsensor eines oder mehrere der folgenden Module, insbesondere Signalverarbeitungsmodule, aufweisen: wenigstens ein Transformationsmodul zur Ermittlung von Entfernungsgrößen insbesondere mithilfe von schnellen Fourier-Transformationen und/oder wenigstens ein Transformationsmodul zur Ermittlung von Geschwindigkeitsgrößen, insbesondere Dopplergrößen, insbesondere mithilfe von schnellen Fourier-Transformationen und/oder wenigstens ein kombiniertes Transformationsmodul zur Ermittlung von Entfernungs-Geschwindig- keits-Größen, insbesondere von Range-Doppler-Spektren insbesondere mithilfe von schnellen Fourier-Transformationen; wenigstens ein Near-Range-Leakage-Compensation (NRLC)-Modul zur Kompensation von direkten Kopplungen zwischen Sendeantennen und Empfangsantennen der wenigstens einen Antenneneinrichtung; wenigstens ein Berechnungsmodul zur Berechnung eines Leistungsspektrums über alle Sendeantennen und Empfangsantennen der wenigstens eine Antenneneinrichtung insbesondere als Ausgangsbasis für die Ermittlung von Detektionen; wenigstens ein Detektionsschwellenberechnungsmodul insbesondere zur Berechnung einer konstanten Falschalarmrate (constant-alert-false-rate (CFAR)); wenigstens ein Detektionsmodul, mit dem Detektionen, insbesondere lokale Maxima in einem Leistungsspektrum, oberhalb einer Rauschleistung verifiziert und zugehörige Ent- fernungsgrößen, Geschwindigkeitsgrößen, Amplitudengrößen und Phasengrößen insbesondere aller Empfangskanäle ermittelt werden können, wobei ein Leistungsspektrum aus Empfangssignalen gewonnen werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens eine Sensorschnittstelle, wenigstens eine Prozessorschnittstelle und wenigstens ein Übergangsmedium Teile wenigstens eines Datenbussystems sein. Auf diese Weise kann ein effizientes Datenbussystem realisiert werden. Mit dem wenigstens einen Datenbussystem können Daten zwischen dem wenigstens einen Radarsensor und dem wenigstens einen Zentralprozessor effizient übermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Datenbussystem ein CAN-Bussystem, ein CAN- FD-Bussystem oder dergleichen sein. CAN-Bussysteme und CAN-FD-Bussysteme können kostengünstig und gewichtssparend realisiert werden. Ferner sind CAN-Bussysteme und CAN-FD-Bussysteme standardisiert und können so flexibel insbesondere in Verbindung mit Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Signalart-Umwandlungseinrichtung wenigstens ein Hochfrequenz-Bauteil zur Erzeugung von Radarsignalen und/oder zum Empfang von Radarechos und/oder wenigstens einen Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung von aus den Radarechos ermittelten analogen elektrischen Signalen in digitale Empfangssignale aufweisen. Auf diese Weise können Radarechos in Form von elektromagnetischen Wellen in digitale Empfangssignale umgewandelt werden. Digitale Empfangssignale können mit einer elektrischen Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung digital verarbeitet werden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Radarsensor für jeden Empfangskanal einen Analog-Digital-Wandler aufweisen. Auf diese Weise können die Signale für jeden Empfangskanal separat umgewandelt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Detektions-Metainformationsermittler wenigstens einen Richtungsermittler zur Ermittlung von kalibrierten Richtungsgrößen aus Basis-Detektionsinformationen mithilfe von Richtungs-Kalibrationsdaten aufweisen oder daraus bestehen. Auf diese Weise können aufseiten des wenigstens einen Zentralprozessors aus Basis-Detektionsinformationen mithilfe von Kalibrationsdaten Richtungen von potentiellen Radarzielen relativ zu dem wenigstens einen Radarsensor ermittelt werden. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Richtungsermittler ein Winkelermittler sein, mit dem kalibrierte Richtungsgrößen in Form von Winkeln ermittelt werden können. Mit Winkeln können Richtungen von Radarzielen relativ zum Radarsensor definiert werden.
Vorteilhafterweise können die Richtungs-Kalibrationsdaten in Form von Winkel-Kalibrati- onsdaten vorliegen. Auf diese Weise können Richtungsgrößen in Form von Winkeln effizienter kalibriert werden.
Vorteilhafterweise können die Richtungs-Kalibrationsdaten in wenigstens einem Kalibrationsdatenspeicher gespeichert sein. Auf diese Weise kann für die Bearbeitung in dem Zentralprozessor effizienter auf die Richtungs-Kalibrationsdaten zugegriffen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Zentralprozessor wenigstens eine Zentralprozessorsteuerung aufweisen zur Steuerung des Zentralprozessors und/oder zur Überwachung und/oder Aktualisierung von Kalibrationsdaten in dem wenigstens einen Kalibrationsdatenspeicher. Auf diese Weise kann der Zentralprozessor gesteuert und überwacht werden. Insbesondere können die Kalibrationsdaten im Kalibrationsdatenspeicher offline oder online überprüft und gegebenenfalls aktualisiert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Zentralprozessor eines oder mehrere der folgenden Module aufweisen: wenigstens ein Richtungs-Ermittlungsmodul, insbesondere zur Winkelermittlung, insbesondere wenigstens ein Direction-of-Amval-Estimation (DOAE)-Modul, zur Ermittlung von Richtungsgrößen, insbesondere Winkeln, eines Radarziels in einer Raumdimension oder in zwei Raumdimensionen unter Berücksichtigung der Kalibrationsdaten; wenigstens ein Infrastrukturklassifikations-Modul (INFC) zur Bestimmung der Infrastrukturklassifikation auf Basis der zuvor bestimmten Richtungsgrößen, insbesondere Winkel, und der insbesondere in dem wenigstens einen Zentralprozessor bekannten Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs mit dem Radarsystem; wenigstens ein Überwachungs- und Aktualisierungsmodul, insbesondere ein auto-align- ment-and-self-calibration-Modul (AASC), zur Überwachung und Aktualisierung einer Ka- libration der Richtungsermittlung, insbesondere Winkelermittlung, insbesondere der Kalibrationsdaten für die Richtungsermittlung, welche in wenigstens einem Kalibrationsdatenspeicher des wenigstens einen Zentralprozessors gespeichert sind.
Mit dem wenigstens einen Zentralprozessor, insbesondere mit einem oder mehreren der Module des wenigstens einen Zentralprozessors, können die übermittelten Daten von allen oder einem Teil der mit dem Zentralprozessor verbundenen Radarsensoren verarbeitet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Radarsystem mehrere Radarsensoren aufweisen. Auf diese Weise kann ein entsprechend größerer Überwa- chungsbereich und/oder mehrere Überwachungsbereiche auch simultan überwacht werden. Die jeweiligen Basis-Detektionsinformationen der Radarsensoren können über das wenigstens eine Übermittlungsmedium an den wenigstens einen Zentralprozessor übermittelt werden. Mit dem wenigstens einen Zentralprozessor können die einzelnen Basis- Detektionsinformationen und die daraus gewonnenen Meta-Detektionsinformationen zu einem Gesamtbild der Umgebung zusammengeführt werden.
Vorteilhafterweise können mehrere Radarsensoren über ein gemeinsames Übertragungsmedium, insbesondere ein gemeinsames Bussystem, mit wenigstens einem Zentralprozessor verbunden sein. Auf diese Weise kann der Aufwand an erforderlichen Übertragungsmedien verringert werden.
Vorteilhafterweise können mehrere Übertragungsmedien parallel betrieben werden. Auf diese Weise können Daten von einer noch größeren Anzahl von Radarsensoren übermittelt werden.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass wenigstens eine Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung wenigstens einen Detektions-Basisinformationsermittler zur Ermittlung nicht kalibrierter Basis-Detektionsinformationen aus Empfangssignalen aufweist und wenigstens ein Zentralprozessor wenigstens einen Detektions-Metainformationsermittler zur Ermittlung kalibrierter Meta- Detektionsinformationen aus Basis-Detektionsinformationen mittels Kalibrationsdaten und wenigstens einen Kalibrationsdatenspeicher zur Speicherung von Kalibrationsdaten aufweist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Fahrzeug ein Fahrerassistenzsystem aufweisen. Mit dem Fahrerassistenzsystem können Funktionen des Fahrzeugs autonom oder teilweise autonom betrieben werden.
Vorteilhafterweise kann das Fahrerassistenzsystem mit dem wenigstens einen Radarsystem funktional verbunden sein. Auf diese Weise können Umgebungsinformationen, welche mit dem wenigstens einen Radarsystem gewonnen werden, von dem Fahrerassistenzsystem zum Betreiben der Funktionen des Fahrzeugs herangezogen werden.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass mit wenigstens einem Detektions-Basisinformationsermittler wenigstens einer Sensor- Signalverarbeitungseinrichtung nicht kalibrierte Basis-Detektionsinformationen aus Empfangssignalen ermittelt werden, mit wenigstens einem Detektions-Metainformationsermittler wenigstens eines Zentralprozessors kalibrierte Meta-Detektionsinformationen aus Basis-Detektionsinformationen mittels Kalibrationsdaten ermittelt werden, wobei die Kalibrationsdaten wenigstens einem Kalibrationsdatenspeicher des wenigstens einen Zentralprozessors entnommen werden.
Erfindungsgemäß werden in dem wenigstens einen Radarsensor die ersten Schritte der Signalverarbeitung ausgeführt. Dies können insbesondere wenigstens eine schnelle Fourier-Transformation, Schwellenwertberechnungen, Verifizierung von Detektionen, Bestimmung von Entfernung und/oder Geschwindigkeit von Radarzielen sein. Auf diese Weise können Basis-Detektionsinformationen nach festen Programmen ohne Kalibrationsdaten ermittelt werden.
Die Ermittlung der Meta-Detektionsinformationen, insbesondere Richtungsgrößen, im Besonderen Winkel, welche Kalibrationsdaten erfordern, finden erst in dem wenigstens einen Zentralprozessor statt. Die erforderlichen Kalibrationsdaten werden in wenigstens einem Kalibrationsdatenspeicher des wenigstens einen Zentralprozessors gespeichert. Vorteilhafterweise können im Radarsensor für jeden Empfangskanal die Amplitudengrößen und Phasengrößen des Empfangssignals als Basis-Detektionsinformationen ermittelt werden. Bei einem MIMO-Radarsensor können für jeden virtuellen Empfangskanal die Amplitudengrößen und Phasengrößen des Empfangssignals als Basis-Detektionsin- formationen ermittelt werden.
Vorteilhafterweise können in dem wenigstens einen Radarsensor die Detektionen verifiziert werden. Dabei kann geprüft werden, ob eine Detektionsgröße, insbesondere ein lokales Maximum eines aus wenigstens einem Empfangssignal gewonnenen Leistungsspektrums, oberhalb einer entsprechenden Detektionsschwelle liegt. Ist dies der Fall, so wird die entsprechende Detektion verifiziert, also als zu einem Radarziel gehörend betrachtet.
Vorteilhafterweise können lediglich die Basis-Detektionsinformationen von verifizierten Detektionen über das Übertragungsmedium übermittelt werden. Auf diese Weise kann die zu übertragende Datenmenge verringert werden.
Das Verfahren kann vorteilhafterweise auf softwaremäßigem und/oder hardwaremäßigem Wege realisiert werden.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Radarsystem, dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch Figur 1 eine Draufsicht eines Fahrzeugs mit einem Fahrerassistenzsystem und einem Radarsystem zu Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs;
Figur 2 eine Seitenansicht des Fahrzeugs aus der Figur 1 ;
Figur 3 eine Funktionsdarstellung des Radarsystems des Fahrzeugs aus den Figuren 1 und 2.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der Figur 1 ist ein Fahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens in einer Draufsicht gezeigt. Figur 2 zeigt das Fahrzeug 10 in einer Seitenansicht.
Das Fahrzeug 10 verfügt über ein Radarsystem 12 mit beispielhaft vier Radarsensoren 14 und einem Zentralprozessor 16. Die vier Radarsensoren 14 sind beispielhaft an den vier Ecken des Fahrzeugs 10 angeordnet. Mit dem Radarsystem 12 kann die Umgebung 18 des Fahrzeugs 10 auf Objekte 20 hin überwacht werden. Dabei überschneiden sich die jeweiligen Überwachungsbereiche 22 der Radarsensoren 14, sodass insgesamt mit den Radarsensoren 14 die Umgebung 18 rund um das Fahrzeug 10 zusammenhängend überwacht werden kann.
Die Radarsensoren 14 können auch an anderen Stellen am Fahrzeug 10 angeordnet und anders ausgerichtet sein. Es können auch mehr oder weniger als vier Radarsensoren 14 vorgesehen sein.
Mit dem Radarsystem 12 können Objektinformationen, beispielsweise Entfernungen r, Geschwindigkeiten und Richtungen, beispielsweise in Form des Azimut <p und der Elevation 0, von Radarzielen 24 von Objekten 20 relativ zum Fahrzeug 10, respektive zum Radarsystem 12, ermittelt werden. Radarziele 24 eines Objekts 20 sind Bereiche des Objekts 20, an denen Radarsignale 26 reflektiert und als Radarechos 28 zurückgesendet werden können. Ein Objekt 20 kann auch mehrere Radarziele 24 aufweisen.
Bei den Objekten 20 kann es sich um stehende oder bewegte Objekte, beispielsweise um andere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, beispielsweise Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, Beispielweise Parklücken, Niederschlag oder dergleichen handeln.
Das Radarsystem 12 ist ein sogenanntes Near-Field-Sensing (NFS) Radarsystem ausgestaltet, mit dem extrem präzise zweidimensionale Richtungsmessungen, beispielsweise Winkelmessungen des Azimut <p und der Elevation 0, mit vergleichsweise geringem Bauteil- und Kostenaufwand durchgeführt werden können. Mit dem NFS- Radarsystem können mit einem verringerten Aufwand an Sendekanälen und Empfangskanälen Nahfelder beispielsweise in Entfernungen r von wenigen Metern mit sehr hoher Auflösung überwacht werden.
Das Radarsystem 12 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 30 verbunden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 30 kann das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden.
In der Figur 3 ist das Radarsystem 12 mit beispielhaft zwei der vier Radarsensoren 14 gezeigt. Die Radarsensoren 14 sind beispielhaft identisch aufgebaut. Im Folgenden wird einer der Radarsensoren 14 exemplarisch beschrieben.
Der Radarsensor 14 ist beispielhaft als MIMO-Radarsensor ausgestaltet. Der Radarsensor 14 weist beispielhaft eine Antenneneinrichtung 32 mit zwei Sendeantennen Tx mit entsprechenden Sendekanälen und 3 Empfangsantennen Rx mit entsprechenden Empfangskanälen, respektive virtuellen Empfangskanälen, auf.
Die Antenneneinrichtung 32 ist mit einer Signalart-Umwandlungseinrichtung 34 verbunden. Die Signalart-Umwandlungseinrichtung 34 umfasst ein Hochfrequenzbauteil 36 und mehrere Analog-Digital-Wandler 38. Die Anzahl der Analog-Digital-Wandler 38 entspricht der Anzahl der Empfangskanäle, respektive der virtuellen Empfangskanäle. In der Figur 3 sind exemplarisch lediglich drei der Analog-Digital-Wandler 38 gezeigt.
Mit der Signalart-Umwandlungseinrichtung 34, respektive dem Hochfrequenzbauteil 36, werden Sendesignale erzeugt, welche mit den Sendeantennen Tx als Radarsignale 26 in den Überwachungsbereich 22 des Radarsensors 14 gesendet werden. Die Radarsignale 26 werden an entsprechenden Radarzielen 24 von Objekten 20 reflektiert und als Radarechos 28 zurückgesendet. Die Radarechos 28, die auf die Empfangsantennen Rx des Radarsensors 14 treffen, werden mithilfe der Signalart-Umwandlungseinrichtung 34 in elektrische Empfangssignale umgewandelt. Die Empfangssignale werden einer Sen- sor-Signalverarbeitungseinrichtung 40 des Radarsensors 14 zugeführt.
Die Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung 40 weist einen Detektions-Basisinformationsermittler 42 auf, mit welchem aus den Empfangssignalen nicht kalibrierte Basis-Detekti- onsinformationen ermittelt werden. Außerdem weist die Sensor-Signalverarbeitungsein- richtung 40 eine Sensorschnittstelle 44 in Form eines CAN-Interfaces auf.
Die Basis-Detektionsinformationen umfassen Amplituden und Phasen von Detektionen, welche aus den Empfangssignalen ermittelt und als zu Radarzielen 26 gehörend verifiziert werden. Ferner umfassen die Basis-Detektionsinformationen sensorbezogene Ent- fernungsgrößen und sensorbezogene Geschwindigkeitsgrößen, welche die Entfernungen und die Geschwindigkeiten der erfassten Radarziele 28 relativ zu dem entsprechenden Radarsensor 14 charakterisieren. Die Basis-Detektionsinformationen werden ohne Kalibration ermittelt. Im Radarsensor 14 selbst sind keine Kalibrationsdaten gespeichert.
Der Detektions-Basisinformationsermittler 42 umfasst ein Transformationsmodul in Form eines Range-FFT-Moduls 46. Mit dem Range-FFT-Modul 46 wird mithilfe von schnellen Fourier-Transformationen aus den Empfangssignalen eine entsprechende Entfernungsmatrix ermittelt.
Ferner umfasst der Detektions-Basisinformationsermittler 42 ein Near-Range-Leakage- Compensation-Modul 48. Mit dem Near-Range-Leakage-Compensation-Modul 48 werden direkte Kopplungen zwischen den Sendeantennen Tx und den Empfangsantennen Rx kompensiert.
Außerdem umfasst die Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung 40 ein weiteres Transformationsmodul in Form eines Doppler-FFT-Moduls 50. Mit dem Doppler-FFT-Modul 50 wird mithilfe von schnellen Fourier-Transformationen aus den Empfangssignalen eine entsprechende Geschwindigkeitsmatrix ermittelt. Des Weiteren umfasst der Detektions-Basisinformationsermittler 42 einen Signalumrechner 52 in Form eines Berechnungsmoduls, mit welchem ein Leistungsspektrum über alle Sendeantennen Tx und alle Empfangsantennen Rx als Ausgangsbasis für die Ermittlung von Detektionen berechnet wird. Detektionen sind im Leistungsspektrum lokale Maxima, welche potenziell Radarzielen 24 zugeordnet werden können. Da nicht alle lokale Maxima zwangsläufig direkt Radarzielen 24 zugeordnet werden können, müssen die Detektionen, wie weiter unten beschrieben, verifiziert werden.
Ferner umfasst der Detektions-Basisinformationsermittler 42 ein Detektionsschwellenberechnungsmodul 54. Mit dem Detektionsschwellenberechnungsmodul 54 wird eine konstante Falschalarmrate für die Detektionsschwelle berechnet. Die Detektionsschwelle ist die Schwelle, oberhalb der Detektionen als von Radarzielen 24 stammend verifiziert werden können. Beispielsweise kann eine Rauschleistung im Leistungsspektrum als Detektionsschwelle ermittelt werden.
Schließlich umfasst der Detektions-Basisinformationsermittler 42 einen Detektionsschwellenwertprüfer 56 in Form eines Detektionsmoduls. Mit dem Detektionsschwellenwertprüfer 56 werden lokale Maxima in dem Leistungsspektrum oberhalb der Detektionsschwelle von zu Radarzielen 24 stammenden Detektionen verifiziert.
Außerdem werden mit dem Detektionsschwellenwertprüfer 56 die zu den entsprechenden verifizierten Detektionen gehörenden Basis-Detektionsinformationen, nämlich die Entfernungsgrößen, Geschwindigkeitsgrößen, Amplituden und Phasen, für alle Empfangskanäle ermittelt. Zur Ermittlung der Amplituden weist der Detektionsschwellenwertprüfer 56 einen Amplituden-Ermittler auf. Zur Ermittlung der Phasen weist der Detektionsschwellenwertprüfer 56 einen Phasen-Ermittler auf. Ferner weist der Detektionsschwellenwertprüfer 56 zu Ermittlung der Entfernungsgrößen einen Entfernungsgrößen- Ermittler und zur Ermittlung der Geschwindigkeitsgrößen einen Geschwindigkeitsgrößen- Ermittler auf.
Der Signalumrechner 52 und der Detektionsschwellenwertprüfer 56 sind Teile eines De- tektionsverifizierers. Die Basis-Detektionsinformationen werden an die Sensorschnittstelle 44 und von dieser an Datenleitungen 57 übermittelt.
Die Sensorschnittstellen 44 aller Radarsensoren 14 und die Datenleitungen 57 sind Teil eines Datenbussystems in Form eines CAN-Bussystems 58. Die Basis-Detektionsinfor- mationen werden mit den Datenleitungen 57 von den Sensorschnittstellen 44 der Radarsensoren 14 an eine Prozessorschnittstelle 60 eines Zentral Prozessors 62 übermittelt. Die Prozessorschnittstelle 60 ist ebenfalls Teil des CAN-Bussystems 58.
Der Zentralprozessor 62 ist Teil des Radarsystems 12 und mit allen vier Radarsensoren 14 verbunden.
Der Zentralprozessor 62 umfasst einen Zentral-Detektionsinformationsverarbeiter 64.
Der Zentral-Detektionsinformationsverarbeiter 64 umfasst einen Detektions-Metainformationsermittler 66 in Form eines Richtungs-Ermittlungsmoduls. Ferner umfasst der Zentral-Detektionsinformationsverarbeiter 64 ein Infrastrukturklassifikations-Modul 70.
Mit dem Detektions-Metainformationsermittler 66 werden aus den kalibrierten Basis-De- tektionsinformationen der Radarsensoren 14 kalibrierte Meta-Detektionsinformationen ermittelt. Die kalibrierten Meta-Detektionsinformationen umfassen die Richtungen von erfassten Radarzielen 26 relativ zum Fahrzeug 10, respektive relativ zu einer vertikalen Bezugsachse und einer horizontalen Bezugsachse, insbesondere einer Längsachse des Fahrzeugs 10. Die Richtungen werden beispielhaft in zwei Raumdimensionen mit den Winkeln Azimut <p und Elevation 0 angegeben. Ferner umfassen die Meta-Detektionsin- formationen die Entfernungen r von erfassten Radarzielen 26 relativ zum Fahrzeug 10, respektive relativ zu einem oder mehreren Bezugspunkten des Fahrzeugs 10. Detektions-Metainformationsermittler 66 in Form von Richtungs-Ermittlungsmodulen können im englischsprachigen auch als „Direction-of-Arrival-Estimation (DOAE)-Module“ bezeichnet werden.
Die Kalibrationsdaten wurden vorab beispielsweise am Ende einer Produktionslinie des Fahrzeugs 10 ermittelt. Die Kalibrationsdaten sind in einem Kalibrationsdatenspeicher 68 des Zentralprozessors 62 gespeichert. Bei dem Kalibrationsdatenspeicher 68 handelt es sich um einen programmierbaren nicht-flüchtigen Speicher, beispielsweise einen Flash- Speicher.
Mit dem Infrastrukturklassifikations-Modul 70 wird auf Basis der zuvor bestimmten Richtungen der erfassten Radarziele 24 und der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 eine Infrastrukturklassifikation bestimmt. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 kann beispielsweise in dem wenigstens einen Zentralprozessor 62 vorliegen.
Außerdem umfasst der Zentralprozessor 64 eine Zentralprozessorsteuerung 72. Die Zentralprozessorsteuerung 72 umfasst ein Überwachungs- und Aktualisierungsmodul. Mit dem Überwachungs- und Aktualisierungsmodul wird die Kalibration der Richtungsermittlung überwacht und aktualisiert. Ferner werden die Kalibrationsdaten für die Richtungsermittlung, welche in dem Kalibrationsdatenspeicher 68 gespeichert sind, überwacht und aktualisiert. Das Überwachungs- und Aktualisierungsmodul kann im englischsprachigen auch als „auto-alignment-and-self-calibration-Modul (AASC)“ bezeichnet werden.
Schließlich umfasst der Zentralprozessor 62 eine Ausgabeschnittstelle 74. Über die Ausgabeschnittstelle 74 werden die kalibrierten Richtungen in Azimut <p und Elevation 0, Entfernungen r und Geschwindigkeiten der erfassten Radarziele 24 relativ zu einem oder mehreren Bezugspunkten und/oder Bezugsachsen des Fahrzeugs 10 an das Fahrerassistenzsystem 30 übermittelt.
Die Ausgabeschnittstelle 74 sowie eine entsprechende Schnittstelle des Fahrerassistenzsystems 30 können ebenfalls Teil des CAN-Bussystems 58 sein. Alternativ können die Ausgabeschnittstelle 74 und das Fahrerassistenzsystem 30 auch über ein eigenes Übertragungsmedium miteinander verbunden sein.

Claims

23
Ansprüche Radarsystem (12) zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (22), mit wenigstens einem Radarsensor (14), der wenigstens eine Antenneneinrichtung (32) zum Senden von Radarsignalen (26) und Empfangen von Radarechos (28), wenigstens eine Signalart-Umwandlungseinrichtung (34) zur Umwandlung von Radarechos (28) in Empfangssignale, wenigstens eine Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung (40) zur Verarbeitung der Empfangssignale zu Detektionsinformationen und wenigstens eine Sensorschnittstelle (44) zur Übergabe wenigstens von Detektionsinformationen zu wenigstens einem Übertragungsmedium (57) aufweist, und mit wenigstens einem Zentralprozessor (62), der wenigstens eine Prozessorschnittstelle (60) zur Übernahme wenigstens von Detektionsinformationen von wenigstens einem Übertragungsmedium (57) und wenigstens einen Zentral-Detektionsinformationsverarbeiter (64) zur Verarbeitung von Detektionsinformationen aufweist, und mit wenigstens einem Übertragungsmedium (57), das wenigstens eine Sensorschnittstelle (44) mit wenigstens einer Prozessorschnittstelle (60) funktional verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung (40) wenigstens einen Detektions-Basisinformationsermittler (42) zur Ermittlung nicht kalibrierter Basis-Detekti- onsinformationen aus Empfangssignalen aufweist und wenigstens ein Zentralprozessor (62) wenigstens einen Detektions-Metainformationsermittler (66) zur Ermittlung kalibrierter Meta-Detektionsinformationen (<p, 0) aus Basis-Detektionsinformationen mittels Kalibrationsdaten und wenigstens einen Kalibrationsdatenspeicher (68) zur Speicherung von Kalibrationsdaten aufweist. Radarsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Radarsensor (14) kein programmierbares nichtflüchtiges Speichermedium und kein programmierbares Speichermedium mit Erhaltungs-Energieverbrauch aufweist. Radarsystem (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Radarsensor (14) wenigstens einen Detektionsverifizierer (52, 56) aufweist. Radarsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein De- tektionsverifizierer (52, 56) wenigstens einen Signalumrechner (52) und/oder wenigstens einen Detektionsschwellenwertprüfer (56) aufweist oder daraus besteht. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Detektions-Basisinformationsermittler (42) wenigstens einen Phasen-Ermittler zur Ermittlung von Phasengrößen aus Empfangssignalen und/oder wenigstens einen Amplituden-Ermittler zur Ermittlung von Amplitudengrößen aus Empfangssignalen und/oder wenigstens einen Entfernungsgrößen-Ermittler zur Ermittlung von Entfernungsgrößen, welche Entfernungen von Radarzielen (24) charakterisieren, und/oder wenigstens einen Geschwindigkeitsgrößen-Ermittler zur Ermittlung von Geschwindigkeitsgrößen, welche Geschwindigkeiten von Radarzielen (24) relativ zu dem wenigstens einen Radarsensor (14) charakterisieren, aufweist. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sensorschnittstelle (44), wenigstens eine Prozessorschnittstelle (60) und wenigstens ein Übertragungsmedium (57) Teile wenigstens eines Datenbussystems (58) sind. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Signalart-Umwandlungseinrichtung (34) wenigstens ein Hochfrequenz-Bauteil (36) zur Erzeugung von Radarsignalen (26) und/oder zum Empfang von Radarechos (28) und/oder wenigstens einen Analog-Digital-Wandler (38) zur Umwandlung von aus den Radarechos (28) ermittelten analogen elektrische Signale in digitale Empfangssignale aufweist. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Detektions-Metainformationsermittler (66) wenigstens einen Richtungsermittler zur Ermittlung von kalibrierten Richtungsgrößen (<p, 0) aus Basis-De- tektionsinformationen mithilfe von Richtungs-Kalibrationsdaten aufweist oder daraus besteht. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zentralprozessor (62) wenigstens eine Zentralprozessorsteuerung (72) aufweist zur Steuerung des Zentralprozessors (62) und/oder zur Überwachung und/oder Aktualisierung von Kalibrationsdaten in dem wenigstens einen Kalibrationsdatenspeicher (68). Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radarsystem (12) mehrere Radarsensoren (14) aufweist. Fahrzeug (10) mit wenigstens einem Radarsystem (12) zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (22), wobei das wenigstens eine Radarsystem (12) umfasst wenigstens einen Radarsensor (14), der wenigstens eine Antenneneinrichtung (32) zum Senden von Radarsignalen (26) und Empfangen von Radarechos (28), wenigstens eine Signalart-Umwandlungseinrichtung (34) zur Umwandlung von Radarechos (28) in Empfangssignale, wenigstens eine Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung (40) zur Verarbeitung der Empfangssignale zu Detektionsinformationen und wenigstens eine Sensorschnittstelle (44) zur Übergabe wenigstens von Detektionsinformationen zu wenigstens einem Übertragungsmedium (57) aufweist, und wenigstens einen Zentralprozessor (62), der wenigstens eine Prozessorschnittstelle (60) zur Übernahme wenigstens von Detektionsinformationen von wenigstens einem Übertragungsmedium (57) und wenigstens einen Zentral-Detektionsinformationsverarbeiter (64) zur Verarbeitung von Detektionsinformationen aufweist, und wenigstens ein Übertragungsmedium (57), das wenigstens eine Sensorschnittstelle (44) mit wenigstens einer Prozessorschnittstelle (60) funktional verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass 26 wenigstens eine Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung (40) wenigstens einen Detektions-Basisinformationsermittler (42) zur Ermittlung nicht kalibrierter Basis-Detekti- onsinformationen aus Empfangssignalen aufweist und wenigstens ein Zentralprozessor (62) wenigstens einen Detektions-Metainformationsermittler (66) zur Ermittlung kalibrierter Meta-Detektionsinformationen (<p, 0) aus Basis-Detektionsinformationen mittels Kalibrationsdaten und wenigstens einen Kalibrationsdatenspeicher (68) zur Speicherung von Kalibrationsdaten aufweist. Fahrzeug nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Fahrerassistenzsystem aufweist. Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems (12) zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (22), bei dem mit wenigstens einer Antenneneinrichtung (32) Radarsignale (26) gesendet und Radarechos (28) empfangen werden, mit wenigstens einer Signalart-Umwandlungseinrichtung (34) Radarechos (28) in Empfangssignale umgewandelt werden, mit wenigstens einer Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung (40) die Empfangssignale zu Detektionsinformationen verarbeitet werden, mit wenigstens einer Sensorschnittstelle (44) wenigstens die Detektionsinformationen zu wenigstens einem Übertragungsmedium (57) übergeben werden, mit wenigstens einer Prozessorschnittstelle (60) wenigstens eines Zentralprozessors (62) wenigstens die Detektionsinformationen von dem wenigstens einen Übertragungsmedium (57) übernommen werden und die Detektionsinformationen mit wenigstens einem Zentral-Detektionsinformati- onsverarbeiter (64) des wenigstens einen Zentral Prozessors (62) verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass mit wenigstens einem Detektions-Basisinformationsermittler (42) wenigstens einer Sensor-Signalverarbeitungseinrichtung (40) nicht kalibrierte Basis-Detektionsinforma- tionen aus Empfangssignalen ermittelt werden, mit wenigstens einem Detektions-Metainformationsermittler (66) wenigstens eines Zentralprozessors (62) kalibrierte Meta-Detektionsinformationen (<p, 0) aus Basis-De- tektionsinformationen mittels Kalibrationsdaten ermittelt werden, 27 wobei die Kalibrationsdaten wenigstens einem Kalibrationsdatenspeicher (68) des wenigstens einen Zentralprozessors (62) entnommen werden.
EP21815147.0A 2020-11-17 2021-11-16 Radarsystem zu überwachung wenigstens eines überwachungsbereichs, fahrzeug mit wenigstens einem radarsystem und verfahren zum betreiben eines radarsystems Pending EP4248234A1 (de)

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