WO2019007569A1 - System zum detektieren eines bewegten objekts - Google Patents

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Markus Schlosser
Hermann BUDDENDICK
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a system for detecting a moving object.
  • the invention further relates to a method for detecting a moving object.
  • the invention further relates to a computer program product.
  • a radar system is set up to emit a radar signal and to compare the radar signal reflected at an object with the radar signal emitted.
  • Numerous different types of games are known, by means of which different information about the object can be collected.
  • One known variant is the FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar, in which the transmitted radar signal is modulated with a sawtooth function.
  • a distance of the object from the radar system can then be determined with good accuracy.
  • An object angle indicating in which direction from the radar sensor the object can be found can be obtained by using a plurality of antennas or controlling an antenna so that the signals are radiated in predetermined directions.
  • Doppler shift of the reflected versus radiated radar signal may indicate a relative speed of the object to the radar system.
  • Pedestrians whose arms and legs swing back and forth show characteristic, often periodic, fluctuations in the measurable Doppler frequencies. These variations can be analyzed to further classify the object.
  • DE 10 2015 109 759 A1 proposes to control a radar system on board a motor vehicle in such a way that a microdoppler analysis can be carried out.
  • a complex modulation for example with chirp sequences
  • a processing can be very expensive here.
  • a two-dimensional Fourier analysis of the difference signal between the transmitted and received signals may be required, so that an efficient processing device is essential.
  • An object underlying the present invention is to provide a simple radar-based technique for detecting a moving object.
  • the invention provides a system for detecting a moving object, comprising:
  • a radar device for receiving at least one signal reflected from the object at at least one angle
  • a processing device for determining at least one relative speed and at least one angle for each determined
  • microdoppler analysis is performed on the basis of the received signals for certain angles
  • Object can be determined.
  • a microdoppler analysis is performed on the basis of which a type of the object is classified.
  • Pedestrians have different body parts that move at different speeds with respect to the radar devices, thereby generating such Speed distribution over time may be characteristic of a pedestrian.
  • Pedestrians have different body parts that move at different speeds with respect to the radar devices, thereby generating such Speed distribution over time may be characteristic of a pedestrian.
  • the invention provides a method for detecting a moving object, comprising the steps:
  • microdoppler analysis on the received signals by the processing means, the microdoppler analysis being based on angles determined for the received signals
  • reception angles for different relative speeds can be determined.
  • the microdoppler analysis can be performed even finer.
  • the determination of the angles can be carried out by correlating the received signals. As a result, a reliable determination of the received signals received from different angles is carried out.
  • a preferred embodiment of the system provides that the determined angles are used for a simultaneous microdoppler analysis of several objects with overlapping distributions at relative speeds. This makes it possible for different objects to be distinguished from one another depending on the spatial direction. Thereby, e.g. Advantageously, several pedestrians are distinguished from each other.
  • a further preferred embodiment of the system is characterized in that by means of the processing device a width of a frequency spread and a time course of the frequency spread of the received signals can be determined. It is advantageous in this way a
  • a further preferred embodiment of the system provides that a periodicity of a spread of Doppler frequencies is determined by means of the processing device. In this way, for example, a periodic movement of extremities of a pedestrian can be detected.
  • a further preferred embodiment of the system is characterized in that a restriction of the angle estimation to a defined small frequency / speed range is performed.
  • a detection performance of the system can be concentrated on areas of interest.
  • a further preferred embodiment of the system is characterized in that the radar device is designed as a continuous wave radar device. With this type of radar device, discrimination of received signals can be realized very well.
  • a further preferred embodiment of the system is characterized in that it also has a further radar device, which is preferably designed as an FMCW radar device. This allows the FMCW radar device to be good for determining a distance and a first
  • Relative velocity and the continuous wave radar are well used for high speed resolution of the object.
  • a further preferred embodiment of the system is characterized in that the radar devices each have at least one transmitting antenna and in each case at least two receiving antennas, wherein by means of the receiving antennas receiving signals from different receiving directions can be received. In this way, a reliable determination of the angle at which the signals are received, perform.
  • Disclosed device features result analogously from corresponding disclosed method features and vice versa. This means in particular that features, technical advantages and embodiments relating to the system for locating an object in the vicinity of a motor vehicle result analogously from corresponding embodiments, features and advantages relating to the method for locating an object in the environment of a motor vehicle and vice versa.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a proposed system
  • Fig. 2 shows another embodiment of a proposed system
  • FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining the operation of an advantageous embodiment of the proposed system.
  • Fig. 5 is a section through the diagram of Fig. 4;
  • Fig. 6 is a detail of the diagram of Fig. 4.
  • Fig. 7 shows the detail of Fig. 6 with a time-frequency screening for
  • the invention is based on the idea of analyzing a spectrum of relative velocities for one or more objects by means of a radar device by means of a microdoppler analysis. In this way, an accurate analysis or classification of individual and / or multiple objects can be realized even in complex scenarios with similar distances and speeds, but different directions.
  • the system may allow a combination of the advantages of different radar devices to provide accurate information about the nature of the radar To analyze movement of the object as well as accurate information about the location and the change of the location of the object.
  • the analysis of accurate speed information of the object can succeed even if the motor vehicle with the radar devices moves with respect to the surroundings.
  • the classification of the object can be significantly improved in this way.
  • a classification of an object as a pedestrian / cyclist can be performed improved, so that, for example, a driver assistance system, and / or an active and / or a passive accident protection device
  • a signal can be output to warn a driver or the pedestrian.
  • an automatic braking of the motor vehicle can be initiated by means of the system.
  • a processing device for performing a microdoppler analysis of the signals received by the radar device.
  • the microdoppler analysis it can be determined whether a movement pattern of an object with a known movement pattern of a pedestrian
  • a trained as continuous wave radar device radar device can in
  • Continuous operation for example over a period of about 15 to about 25 ms, in other variants about 10 to about 15 ms or about 25 to about 30 ms, operated.
  • An accuracy of the speed determination by means of evaluation of the Doppler frequency can thereby be significantly increased.
  • the system can be well adapted to the requirements of detecting pedestrians, for example, with a transmission duration of the continuous wave signal of about 20 ms, a speed resolution of the object of about 0.1 m / s is feasible, which is sufficient to a typical
  • Speed of a pedestrian is about 1 m / s for the hull and up to 4m / s for a forward swinging leg, resulting in about 10 to 40 frequency bins. In contrast, a significant reduction in relative speed occurs for cross-border pedestrians.
  • a spread of the Doppler spectrum for moving objects is evaluated, whereby stationary objects and moving rigid bodies, which do not generate a spread in the Doppler spectrum, are ignored.
  • a difference signal between the emitted and the continuous wave radar signal reflected at the object can be analyzed with respect to its frequency distribution.
  • the analysis is preferably carried out by means of Fourier transformation. In this case, the signal energies can be calculated in predetermined frequency ranges.
  • the frequency distribution can also be analyzed in its time course, so that, for example, a movement pattern of a walking or running pedestrian can be distinguished from each other.
  • a further radar device may be provided, which after any
  • Measuring principle can be formed, preferably according to the FMCW principle, which usually uses frequency ramps of a continuous radar signal.
  • FMCW principle which usually uses frequency ramps of a continuous radar signal.
  • Other embodiments are also possible, for example, a radar device can be used in which the individual solid angles are sequentially scanned mechanically or electronically for determining the object angle.
  • Signals of individual FMCW ramps of the further radar device are preferably processed separately from one another.
  • the FMCW ramps are preferably analyzed by means of a known, one-dimensional Fourier transformation. This can be significantly less computationally expensive than the two-dimensional Fourier analysis of chirp sequences.
  • the detected frequency peaks can be combined with each other via different ramps after Fourier analysis.
  • the two radar devices can be operated alternately, whereby Scans in the same frequency range can be performed easily.
  • the two radar devices can also be integrated into a single radar device, wherein the integrated radar device is operated successively with different signals. For example, at one time, it may be operated with either an FMCW or continuous wave signal. In particular, the operating modes can be activated alternately. By saving a radar device costs can be saved.
  • a known radar device can be expanded with a manageable effort to the described system.
  • the cutoff frequency is determined based on the speed of the radar devices relative to the environment.
  • signal components are considered which are assigned to objects which arrive at the radar device more quickly than the radar device moves with respect to the surroundings, ie objects which move themselves relative to the surroundings.
  • the Doppler frequency of these objects is correspondingly smaller (or larger in magnitude) than the Doppler frequency corresponding to the negative intrinsic velocity.
  • FIG. 1 A basic variant of the proposed system is shown in FIG. 1.
  • a radar device 10 which is functionally connected to a processing device 20, is discernible. By means of the radar device 10 are transmitting signals
  • an object 200 e.g., a pedestrian
  • receive signals at different, very similar angles.
  • a microdoppler analysis is performed on the received signals, and from this a type of the object 200 is classified.
  • the proposed system can be used in a motor vehicle as a radar-based pedestrian protection.
  • radar-based applications in stationary surveillance systems for example in the military sector, are also conceivable.
  • Fig. 2 shows a useful exemplary application of the above-mentioned advantageous development of the proposed system 100 for a
  • Motor vehicle 50 which comprises a radar device 10, a further radar device 30 and a processing device 20.
  • Each of the radar devices 10, 30 has at least one transmitting antenna and in each case at least two, preferably four receiving antennas (not illustrated), so that with the at least two receiving antennas receiving signals from spatially
  • the two radar devices 10, 30 can also be integrated as a radar device, in which case alternating operation as the first radar device 10 and further radar device is preferred.
  • a moving object 200 In the vicinity 210 of the motor vehicle 50 is a moving object 200, which is represented in the case of Fig. 1 by a pedestrian.
  • the system 100 By means of the system 100 it is provided to scan the object 200 with radar signals and to determine location, movement and classification information of the object 200.
  • the particular information may be provided by means of an interface 40 for reuse, which may be embodied as a warning and / or control device (not shown) on board the motor vehicle 50.
  • the moving object 200 may move relative to the environment 210.
  • the object 200 can move in itself or perform micro-movements.
  • parts of the moving object 200 in the case of a pedestrian: arms and legs
  • the radar devices 10, 30 not only a Doppler frequency, but a whole range of Doppler frequencies are measured.
  • a moving object 200 designed as a pedestrian can move relative to the surroundings 210 at a speed of approximately 5 km / h. Due to the periodic movement of the legs (and usually also arms) of the pedestrian thereby also fluctuates its Doppler frequency spread in a periodic manner. When both feet are on the ground, the maximum speed is given by the torso. Along the legs this speed reduces to zero at the feet. Therefore, potentially any Doppler frequencies are measurable that correspond to speeds between zero and the speed of the torso. This is also the time of the lowest Doppler frequency spread. When swinging forward, however, a foot reaches up to about 3 to 4 times the torso speed.
  • Frequenzbin a correlation of received signals of all receiving antennas is performed. In this way, a so-called “multi-goal estimator” can be realized, wherein several objects arranged at different angles are determined in a single frequency bin.
  • micro-movements of the object 200 are determined and analyzed by means of the radar device 10, preferably by means of a microdoppler analysis.
  • Radar device 10 preferably uses a continuous wave signal ("CW ramp"), ie does not modulate the emitted radar signal over time
  • CW ramp a continuous wave signal
  • the determination by means of the continuous wave signal can be carried out in a defined manner longer than a standard ramp of the FMCW method and lasts, for example, approximately 20 ms to achieve sufficient velocity resolution for the object 200.
  • For each frequency bin may or may not be dependent on it
  • a correlation of the received signals are performed. In this way, either a detection of a power increase can be made or a correlation between the individual received signal of the various receiving antennas, in the latter case, a computational effort is higher.
  • FIG. 3 shows a flowchart 300 of a method for determining information about a moving object 200 which also uses a further radar device 30, the information in particular comprising a location or a movement of the object 200 and a distribution of frequencies of micromovements.
  • a step 305 the object 200 is scanned by means of the further radar device 30, preferably on the basis of an FMCW signal.
  • Other radar methods are alternatively possible.
  • the emitted and the reflected signal are qualitatively indicated above the step 305 in a time diagram. This determination is known in radar technology and can be performed in any known manner.
  • a first distance d (t) to the further radar device 30 and a first relative velocity v1 (t) between object 200 and further are preferred
  • a step 310 which may be performed alternately with step 305, the object 200 is scanned by the radar device 10 on the basis of a constant frequency (continuous wave) radar signal.
  • the diagram above step 310 outlines the transmitted and reflected signals.
  • a second relative velocity v 2 (t) between the object 200 and the radar device 10 is preferably determined.
  • the second relative speed is preferably very high This allows an efficient performance of a microdoppler analysis.
  • step 315 the information determined in steps 305 and 310 is associated with each other.
  • Step 315 preferably provides as a combination of the first and second information a distance d (t), a velocity v (t), and a curvature cp (t).
  • step 320 the frequency distribution of the second relative velocities may be analyzed to determine if the resulting pattern is indicative of a pedestrian.
  • a spread of the relative velocities or of the Doppler frequencies representing the relative velocities is determined and analyzed.
  • the object 200 is classified as a pedestrian by a temporal analysis, and corresponding patterns or characteristics of such patterns may be predetermined and made into one
  • each individual receive power of all receiving antennas can be simply summed up ("non-coherent integration") or alternatively it can be tried to what extent in one
  • Frequenzbin one or more objects can be determined at a corresponding angle with sufficiently high quality. It is sufficient if in each frequency bin only the angle of the more powerful object can be determined (due to the strong difference in power of received signals) or just one angle should be determined in order to reach the higher one
  • the processing of the continuous wave signal of the radar device 10 is basically the same as that of FMCW ramps, such as the other radar device 30.
  • a non-coherent integration over all receive channels is followed by a spectral analysis, preferably by means of a Fast Fourier Transformation.
  • the signal is split into frequencies, of which it is composed. Then the power of the frequency components in each frequency bin is determined, with one frequency bin each one defined
  • the self-motion of the radar device 10 may complicate the performance of a microdoppler analysis for the detection of a pedestrian.
  • a moving radar device 10 it looks as if a standing object 200 would be directly ahead with its own
  • the reflected power of the stationary object 200 is therefore limited in the spectrum to those frequencies which correspond to the speeds between zero and the negative Ego speed.
  • the speed of the motor vehicle 50 is compared with the
  • FIG. 4 In the horizontal direction is a time t and in the vertical direction one
  • a basic signal 405 represents objects that coincide with a Move less than the negative ego speed relative to the radar device 10 and thus are considered to be stationary.
  • Individual peaks 410 correspond to an object 200 in the form of a pedestrian.
  • the individual tips 410 represent maximum relative speeds, which are generated by steps of the pedestrian relative to the second radar device 30.
  • a history 420 represents a sustained oncoming traffic of
  • a boundary line of the region 405 is the negative first-speed v of the motor vehicle ego 50th
  • Cross-border pedestrians are particularly relevant for pedestrian and cyclist protection in the field of driver assistance. Compared to frontal oncoming pedestrians, the radial component of their movement in the direction of the radar device 10 is indeed significantly reduced, but not zero. Even if the pedestrian crosses a road vertically on which the motor vehicle 50 travels, it does not move perpendicularly to the radar device 10. However, for a crossing pedestrian, typically only the relative speed of the forward swinging leg is higher than that of a stationary object directly in FIG Driving direction ahead.
  • Motor vehicle 50 different speeds.
  • the ego speed of the motor vehicle 50 is usually determined with respect to a vehicle rear axle.
  • By usually also known yaw rate of the motor vehicle 50 can be easily the corresponding
  • the measurable speed is also reduced by the lateral offset to the direction of movement of the radar devices 10, 30.
  • Fig. 6 shows a detail B of Fig. 5, for which a time-frequency screening is performed.
  • Fig. 7 shows in a figure a) the area B of Fig. Unscaned and in a figure b) a time-frequency rasterization of the area B, wherein horizontally
  • a square field B1, B2, B3, B4 of the time-frequency rastering corresponds to a frequency bin in the discrete domain or a defined frequency interval in the analog domain.
  • the received powers are correlated in such a way that an object results therefrom at an angle, the object being arranged in the form of a pedestrian relative to the radar device 10, 30.
  • the received powers are correlated in such a way that they result in an object under a curve, the object 200 being arranged in the form of a vehicle relative to the radar devices 10, 30.
  • no object 200 can be detected due to a correlation of received signals.
  • the method can be implemented as a software running on the radar devices 10, 30 and the processing device 20, whereby a simple changeability of the method is supported.
  • an influence of raindrops does not have to be considered for the proposed system, because the power reflected on raindrops often overlaps with the microdoppler effect of a pedestrian. Since this is a spatially distributed event, it has been shown that despite the sometimes quite significant performance often no angle of incidence can be determined. Rain therefore only effectively reduces the signal-zu ⁇
  • Power spread of the pedestrian is determined without interference.

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Abstract

System (100) zum Detektieren eines bewegten Objekts (200), aufweisend: - eine Radarvorrichtung (10) zum Empfangen wenigstens eines vom Objekt (200) reflektierten Signals unter wenigstens einem Winkel; und - eine Verarbeitungseinrichtung (20) zum Ermitteln wenigstens einer Relativgeschwindigkeit und wenigstens eines Winkels für jede ermittelte Relativgeschwindigkeit zwischen der Radarvorrichtung (10) und dem Objekt (200); - wobei mittels der Verarbeitungseinrichtung (20) eine Mikrodoppleranalyse für die vom Objekt (200) empfangenen Signale durchführbar ist; - wobei die Mikrodoppleranalyse anhand von für die empfangenen Signale bestimmten Winkel durchgeführt wird; und - wobei mittels der durchgeführten Mikrodoppleranalyse ein Typ des Objekts (200) ermittelbar ist.

Description

Beschreibung
System zum Detektieren eines bewegten Objekts
Die Erfindung betrifft ein System zum Detektieren eines bewegten Objekts. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Detektieren eines bewegten Objekts. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt.
Stand der Technik
Ein Radarsystem ist dazu eingerichtet, ein Radarsignal auszusenden und das an einem Objekt reflektierte Radarsignal mit dem ausgesandten Radarsignal zu vergleichen. Dabei sind zahlreiche verschiedene Spielarten bekannt, mittels derer unterschiedliche Informationen über das Objekt gesammelt werden können. Eine bekannte Variante ist das FMCW (engl, frequency modulated continuous wave) Radar, bei dem das ausgesandte Radarsignal mit einer Sägezahnfunktion moduliert wird. Ein Abstand des Objekts vom Radarsystem kann dann mit guter Genauigkeit bestimmt werden. Ein Objektwinkel, der angibt, in welcher Richtung vom Radarsensor aus das Objekt zu finden ist, kann durch Verwendung mehrer- er Antennen oder Steuerung einer Antenne so, dass die Signale in vorbestimmten Richtungen abgestrahlt werden, erzielt werden.
Eine Doppler-Verschiebung des reflektierten gegenüber dem ausgesandten Radarsignal kann auf eine Relativgeschwindigkeit des Objekts gegenüber dem Radarsystem hinweisen. Ein Objekt, das sich in sich bewegt, beispielsweise ein
Fußgänger, dessen Arme und Beine hin und her schwingen, zeigt charakteristische, häufig periodische Schwankungen der messbaren Dopplerfrequenzen. Diese Schwankungen können analysiert werden, um das Objekt näher klassifizieren zu können. DE 10 2015 109 759 A1 schlägt vor, ein Radarsystem an Bord eines Kraftfahrzeugs derart zu steuern, dass eine Mikrodoppleranalyse durchgeführt werden kann.
Zur Klassifikation eines Objekts mittels eines Radarsystems, das selbst beweglich ist, beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeugs, kann eine komplexe Modulation, beispielsweise mit Chirp-Sequenzen, verwendet werden. Eine Verarbeitung kann hierbei jedoch sehr aufwendig sein. Beispielsweise kann eine zweidimensionale Fourier-Analyse des Differenzsignals zwischen Sende- und Empfangssignal erforderlich sein, sodass eine leistungsfähige Verarbeitungseinrichtung unabdingbar ist.
Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine einfache radarbasierte Technik zum Detektieren eines bewegten Objekts bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt schafft die Erfindung ein System zum Detektieren eines bewegten Objektes, aufweisend:
- eine Radarvorrichtung zum Empfangen wenigstens eines vom Objekt reflektierten Signals unter wenigstens einem Winkel; und
- eine Verarbeitungseinrichtung zum Ermitteln wenigstens einer Relativgeschwindigkeit und wenigstens eines Winkels für jede ermittelte
Relativgeschwindigkeit zwischen der Radarvorrichtung und dem Objekt;
- wobei mittels der Verarbeitungseinrichtung eine Mikrodoppleranalyse für die vom Objekt empfangenen Signale durchführbar ist;
- wobei die Mikrodoppleranalyse anhand von für die empfangenen Signale bestimmten Winkel durchgeführt wird; und
- wobei mittels der durchgeführten Mikrodoppleranalyse ein Typ des
Objekts ermittelbar ist.
Beim vorgeschlagenen System wird eine Mikrodoppleranalyse durchgeführt aufgrund der ein Typ des Objekts klassifiziert wird. Ein sich bewegender
Fußgänger weist unterschiedliche Körperteile auf, die sich unterschiedlich schnell bezüglich der Radarvorrichtungen bewegen, wodurch eine derart erzeugte Geschwindigkeitsverteilung über die Zeit charakteristisch für einen Fußgänger sein kann. Vorteilhaft kann im Ergebnis mit dem vorgeschlagenen System beispielsweise für ein Kraftfahrzeug ein ausschließlich radarbasierter Fußgängerbzw. Radfahrerschutz bereitgestellt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Detektier- en eines bewegten Objekts, aufweisend die Schritte:
- Empfangen wenigstens eines vom Objekt unter wenigstens einem Winkel reflektierten Signals mittels einer Radarvorrichtung; und
- Ermitteln wenigstens einer Relativgeschwindigkeit zwischen der
Radarvorrichtung und dem Objekt;
- Durchführen einer Mikrodoppleranalyse für die empfangenen Signale mittels der Verarbeitungseinrichtung, wobei die Mikrodoppleranalyse anhand von für die empfangenen Signale bestimmten Winkeln
durchgeführt wird; und
Ermitteln eines Typs des Objekts mittels der durchgeführten
Mikrodoppleranalyse.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Systems ist vorgesehen, dass Empfangswinkel für unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten ermittelbar sind. Dadurch kann die Mikrodoppleranalyse noch feiner durchgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Systems ist vorgesehen, dass die Ermittlung der Wnkel durch eine Korrelation der empfangenen Signale durchführbar ist. Dadurch wird eine zuverlässige Ermittlung der aus verschiedenen Winkeln erhaltenen Empfangssignale durchgeführt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Systems sieht vor, dass die ermittelten Winkel zu einer gleichzeitigen Mikrodoppleranalyse von mehreren Objekten mit sich überschneidenden Verteilungen an Relativgeschwindigkeiten verwendet werden. Dadurch wird ermöglicht, dass je nach Raumrichtung unterschiedliche Objekte voneinander unterscheidbar sind. Dabei können z.B. vorteilhaft mehrere Fußgänger voneinander unterschieden werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems zeichnet sich dadurch aus, dass mittels der Verarbeitungseinrichtung eine Breite einer Frequenz- aufspreizung und ein zeitlicher Verlauf der Frequenzaufspreizung der empfangenen Signale ermittelbar ist. Vorteilhaft ist auf diese Weise eine
Klassifizierung des bewegten Objekts noch weiter verbessert.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems sieht vor, dass mittels der Verarbeitungseinrichtung eine Periodizität einer Aufspreizung von Dopplerfrequenzen ermittelt wird. Auf diese Weise kann zu Beispiel eine periodische Bewegung von Extremitäten eines Fußgängers erfasst werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Einschränkung der Wnkelschätzung auf einen definiert kleinen Frequenz-/Geschwindigkeitsbereich durchgeführt wird. Vorteilhaft kann dadurch eine Detektionsleistung des Systems auf interessierende Bereiche konzentriert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems zeichnet sich dadurch aus, dass die Radarvorrichtung als eine Dauerstrich-Radarvorrichtung ausgebildet ist. Mit diesem Typ der Radarvorrichtung lässt sich sehr gut eine Unterscheidung von empfangenen Signalen realisieren.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems zeichnet sich dadurch aus, dass sie ferner eine weitere Radarvorrichtung aufweist, die vorzugsweise als eine FMCW-Radarvorrichtung ausgebildet ist. Dadurch kann die FMCW- Radarvorrichtung gut für die Ermittlung einer Distanz und einer ersten
Relativgeschwindigkeit und das Dauerstrichradar gut für eine hohe Geschwindigkeitsauflösung des Objekts genutzt werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems zeichnet sich dadurch aus, dass die Radarvorrichtungen jeweils wenigstens eine Sendeantenne und jeweils wenigstens zwei Empfangsantennen aufweisen, wobei mittels der Empfangsantennen Empfangssignale aus verschiedenen Empfangsrichtungen empfangbar sind. Auf diese Weise lässt sich eine zuverlässige Ermittlung des Winkels, unter denen die Signale empfangen werden, durchführen.
Offenbarte Vorrichtungsmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Verfahrensmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend das System zum Lokalisieren eines Objekts im Umfeld eines Kraftfahrzeugs in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen betreffend das Verfahren zum Lokalisieren eines Objekts im Umfeld eines Kraftfahrzeugs ergeben und umgekehrt.
Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines vorgeschlagenen Systems;
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines vorgeschlagenen Systems;
Fig. 3 ein prinzipielles Ablaufdiagramm eines vorgeschlagenen Verfahrens;
Fig. 4 ein beispielhaftes Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise einer vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Systems;
Fig. 5 einen Schnitt durch das Diagramm von Fig. 4;
Fig. 6 einen Ausschnitt aus dem Diagramm von Fig. 4; und
Fig. 7 den Ausschnitt von Fig. 6 mit einer Zeit-Frequenz-Rasterung zur
Ermittlung von Richtungen bzw. Winkeln des Objekts. zeigt.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, für ein oder mehrere Objekte ein Spektrum von Relativgeschwindigkeiten mittels einer Radarvorrichtung mittels einer Mikrodoppleranalyse zu analysieren. Auf diese Weise kann eine genaue Analyse bzw. Klassifizierung einzelner und/oder mehrerer Objekte auch in komplexen Szenarien mit ähnlichen Abständen und Geschwindigkeiten, aber unterschiedlichen Richtungen realisiert werden.
Das System kann eine Kombination der Vorteile unterschiedlicher Radarvorrichtungen erlauben, um sowohl genaue Informationen über die Art einer Bewegung des Objekts als auch genaue Informationen über den Ort und die Änderung des Orts des Objekts zu analysieren. Insbesondere kann die Analyse genauer Geschwindigkeitsinformationen des Objekts auch dann gelingen, wenn sich das Kraftfahrzeug mit den Radarvorrichtungen gegenüber der Umgebung bewegt.
Die Klassifikation des Objekts kann auf diese Weise deutlich verbessert sein. Insbesondere kann eine Klassifizierung eines Objekts als Fußgänger/Radfahrer verbessert durchgeführt werden, sodass beispielsweise ein Fahrassistenz- System, und/oder eine aktive und/oder eine passive Unfallschutzvorrichtung an
Bord des Kraftfahrzeugs verbessert gesteuert werden können. Wird etwa bestimmt, dass sich der Fußgänger auf Kollisionskurs mit dem Kraftfahrzeug befindet, so kann ein Signal zur Warnung eines Fahrers oder des Fußgängers ausgegeben werden. In einer vorteilhaften Variante kann mittels des Systems eine automatische Bremsung des Kraftfahrzeugs initiiert werden.
Eine Verarbeitungseinrichtung ist dazu vorgesehen, eine Mikrodoppleranalyse der von der Radarvorrichtung empfangenen Signale durchzuführen. Durch die Mikrodoppleranalyse kann bestimmt werden, ob ein Bewegungsmuster eines Objekts mit einem bekannten Bewegungsmuster eines Fußgängers
übereinstimmt. Es kann je nach Detaillierung der durchgeführten Mikrodoppleranalyse vorteilhaft sogar bestimmt werden, welcher Aktivität der Fußgänger nachgeht. Eine als Dauerstrich-Radarvorrichtung ausgebildete Radarvorrichtung kann im
Dauerstrichbetrieb beispielsweise über eine Periode von ca. 15 bis ca. 25 ms, in anderen Varianten ca. 10 bis ca. 15 ms oder ca. 25 bis ca. 30 ms, betrieben werden. Eine Genauigkeit der Geschwindigkeitsbestimmung mittels Auswertung der Dopplerfrequenz kann dadurch signifikant gesteigert sein.
Auf diese Weise kann das System gut an die Erfordernisse eines Detektierens von Fußgängern angepasst werden, wobei beispielsweise bei einer Sendedauer des Dauerstrichsignals von ca. 20ms eine Geschwindigkeitsauflösung des Objekts von ca. 0,1 m/s realisierbar ist, was ausreicht, um eine typische
Geschwindigkeit eines Fußgängers genauer zu analysieren. Eine typische
Geschwindigkeit eines Fußgängers beträgt ca. 1 m/s für den Rumpf und bis zu ca. 4m/s für ein nach vorn schwingendes Bein, woraus sich ca. 10 bis 40 Frequenzbins ergeben. Demgegenüber tritt für querende Fußgänger eine deutliche Reduktion einer Relativgeschwindigkeit auf. Es wird in der Mikrodoppleranalyse eine Aufspreizung des Dopplerspektrums für sich bewegende Objekte ausgewertet, wobei stehende Objekte und bewegte Starrkörper, die keine Aufspreizung im Dopplerspektrum erzeugen, ignoriert werden. Mittels der Mikrodoppleranalyse kann ein Differenzsignal zwischen dem ausgesandten und dem am Objekt reflektierten Dauerstrich-Radarsignal bezüglich seiner Frequenzverteilung analysiert werden. Die Analyse wird dabei vorzugsweise mittels Fourier-Transformation durchgeführt. Dabei können die Signalenergien in vorbestimmten Frequenzbereichen errechnet werden. Die Frequenzverteilung kann auch in ihrem zeitlichen Verlauf analysiert werden, sodass beispielsweise ein Bewegungsmuster eines gehenden oder laufenden Fußgängers voneinander unterschieden werden können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Systems kann eine weitere Radarvorrichtung vorgesehen sein, die nach einem beliebigen
Messprinzip ausgebildet sein kann, vorzugsweise nach dem FMCW-Prinzip, das üblicherweise Frequenzrampen eines kontinuierlichen Radarsignals verwendet. Andere Ausführungsformen sind ebenfalls möglich, beispielsweise kann eine Radarvorrichtung verwendet werden, bei der zur Bestimmung des Objektwinkels die einzelnen Raumwinkel nacheinander mechanisch oder elektronisch abgetastet werden.
Signale einzelner FMCW-Rampen der weiteren Radarvorrichtung werden bevorzugt getrennt voneinander verarbeitet. Dazu werden die FMCW-Rampen bevorzugt mittels einer bekannten, eindimensionalen Fourier-Transformation analysiert. Dies kann deutlich weniger rechenaufwendig als die zweidimensionale Fourier-Analyse bei Chirp-Sequenzen sein. Zur Trennung der verschiedenen Objekte können nach der Fourieranalyse die detektierten Frequenzpeaks über unterschiedliche Rampen hinweg miteinander kombiniert werden. Im Ergebnis können die beiden Radarvorrichtungen abwechselnd betrieben werden, wodurch Abtastungen im gleichen Frequenzbereich leichter durchgeführt werden können.
Die beiden Radarvorrichtungen können alternativ auch in eine einzige Radarvorrichtung integriert sein, wobei die integrierte Radarvorrichtung nacheinander mit unterschiedlichen Signalen betrieben wird. Zu einem Zeitpunkt kann sie beispielsweise entweder mit einem FMCW- oder einem Dauerstrich-Signal betrieben werden. Insbesondere können die Betriebsarten abwechselnd aktiviert werden. Durch Einsparen einer Radarvorrichtung können Kosten eingespart werden. Eine bekannte Radarvorrichtung kann mit überschaubarem Aufwand zum beschriebenen System ausgebaut werden.
Es sollten bevorzugt nur solche Frequenzen betrachtet werden, die unterhalb einer vorbestimmten Grenzfrequenz liegen, wobei die Grenzfrequenz auf der Basis der Geschwindigkeit der Radarvorrichtungen gegenüber der Umgebung bestimmt ist. Dadurch werden bevorzugt nur Signalanteile betrachtet, die Objekten zugeordnet sind, die schneller auf die Radarvorrichtung zukommen als sich die Radarvorrichtung gegenüber der Umgebung bewegt, also Objekten, die sich selbst gegenüber der Umgebung bewegen. Die Dopplerfrequenz dieser Objekte ist entsprechend kleiner (bzw. betragsmäßig größer) als diejenige Doppler- frequenz, die der negativen Eigengeschwindigkeit entspricht.
Eine Grundvariante des vorgeschlagenen Systems zeigt Fig. 1. Erkennbar ist eine Radarvorrichtung 10, die funktional mit einer Verarbeitungseinrichtung 20 verbunden ist. Mittels der Radarvorrichtung 10 werden Sendesignale
ausgesendet, die an einem Objekt 200 (z.B. ein Fußgänger) wenigstens teilweise reflektiert werden und als Empfangssignale unter unterschiedlichen, sehr ähnlichen Winkel empfangen werden. Mittels der Verarbeitungseinrichtung 20 wird mit den empfangenen Signale eine Mikrodoppleranalyse durchgeführt, und daraus ein Typ des Objekts 200 klassifiziert.
Vorteilhaft kann das vorgeschlagene System in einem Kraftfahrzeug als ein radarbasierte Fußgängerschutz eingesetzt werden. Denkbar sind aber auch radarbasierte Anwendungen in stationären Überwachungssystemen, z.B. im militärischen Bereich. Fig. 2 zeigt einen nützlichen beispielhaften Anwendungsfall der oben genannten vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Systems 100 für ein
Kraftfahrzeug 50, das eine Radarvorrichtung 10, eine weitere Radarvorrichtung 30 und eine Verarbeitungseinrichtung 20 umfasst. Jede der Radarvorrichtungen 10, 30 weist wenigstens eine Sendeantenne und jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise vier Empfangsantennen (nicht dargestellt) auf, sodass mit den wenigstens zwei Empfangsantennen Empfangssignale aus räumlich
unterschiedlichen Richtungen empfangen können, die anschließend korreliert werden, wodurch sich für die empfangenen Signale eine Richtungsinformation ableiten lässt. Die beiden Radarvorrichtungen 10, 30 können auch integriert als eine Radarvorrichtung ausgebildet sein, in diesem Fall ist ein abwechselnder Betrieb als erste Radarvorrichtung 10 und weitere Radarvorrichtung bevorzugt. In der Umgebung 210 des Kraftfahrzeugs 50 befindet sich ein bewegtes Objekt 200, das im Falle von Fig. 1 durch einen Fußgänger repräsentiert ist.
Mittels des Systems 100 ist vorgesehen, das Objekt 200 mit Radarsignalen abzutasten und Orts-, Bewegungs- und Klassifikationsinformationen des Objekts 200 zu bestimmen. Die bestimmten Informationen können mittels einer Schnittstelle 40 für eine Weiterverwendung bereitgestellt werden, die als eine Warn- und/oder Steuereinrichtung (nicht dargestellt) an Bord des Kraftfahrzeugs 50 ausgebildet sein kann.
Das bewegliche Objekt 200 kann sich gegenüber der Umgebung 210 bewegen. Außerdem kann sich das Objekt 200 in sich bewegen bzw. Mikrobewegungen durchführen. Dabei können sich Teile des beweglichen Objekts 200 (im Falle eines Fußgängers: Arme und Beine) bezüglich der Umgebung 210 mit einer anderen Geschwindigkeit bewegen als das Objekt 200. In diesem Fall kann mit den Radarvorrichtungen 10, 30 nicht nur eine Doppler-Frequenz, sondern eine ganze Spanne an Doppler-Frequenzen gemessen werden.
Beispielsweise kann sich ein als Fußgänger ausgebildetes bewegliches Objekt 200 mit einer Geschwindigkeit von ca. 5 km/h relativ zur Umgebung 210 bewegen. Aufgrund der periodischen Bewegung der Beine (und meist auch Arme) des Fußgängers schwankt dadurch auch seine Dopplerfrequenz- Aufspreizung in periodischer Weise. Wenn beide Füße auf dem Boden stehen, ist die maximale Geschwindigkeit durch den Torso gegeben. Entlang der Beine reduziert sich diese Geschwindigkeit bis auf null bei den Füßen. Daher sind potentiell jegliche Doppler-Frequenzen messbar, die Geschwindigkeiten zwischen null und der Geschwindigkeit des Torsos entsprechen. Dies ist auch der Zeitpunkt der geringsten Dopplerfrequenz-Aufspreizung. Beim nach vorne Schwingen erreicht ein Fuß hingegen bis zum ca. 3 bis 4 Fachen der Torso- Geschwindigkeit.
Mit einem derart ermittelten Bereich an Doppler-Frequenzen bzw. einem
Frequenzbin kann eine Korrelation von Empfangssignalen aller Empfangsantennen durchgeführt wird. Auf diese Weise kann ein so genannter„Mehrzielschätzer" realisiert werden, wobei in einem einzelnen Frequenzbin mehrere unter unterschiedlichen Winkeln angeordnete Objekte ermittelt werden.
Um das Spektrum der Geschwindigkeiten des Objekts 200 genau genug zu bestimmen, ohne eine komplexe Modulation und eine komplexe Auswertung der Radarsignale zu erfordern, wird vorgeschlagen, eine Distanz und/oder eine grobe Bewegung des Objekts 200 mittels der ersten Radarvorrichtung 20 zu
bestimmen, die ein an sich bekanntes FMCW-Signal verwendet. Um eine hohe Geschwindigkeitsauflösung des Objekts 200 zu ermitteln, werden zusätzlich Mikrobewegungen des Objekts 200 mittels der Radarvorrichtung 10 bestimmt und analysiert, vorzugsweise mit Hilfe einer Mikrodoppleranalyse. Die
Radarvorrichtung 10 verwendet dabei bevorzugt ein Dauerstrichsignal („CW- Rampe"), moduliert das ausgesandte Radarsignal also nicht über die Zeit. Die Bestimmung mittels des Dauerstrichsignals kann definiert länger durchgeführt werden als eine übliche Rampe des FMCW-Verfahrens und dauert beispielsweise ca. 20 ms, um eine ausreichende Geschwindigkeitsauflösung für das Objekt 200 zu erzielen.
Für jedes Frequenzbin kann abhängig oder unabhängig von der darin
empfangenen Leistung eine Korrelation der Empfangssignale durchgeführt werden. Auf diese Weise kann entweder eine Detektion einer Leistungsanhebung vorgenommen werden oder eine Korrelation zwischen den einzelnen Empfangssignal der verschiedenen Empfangsantennen, wobei im letzteren Fall ein Rechenaufwand höher ist.
Für das Dauerstrichsignal hat nur der Doppler-Effekt einen Einfluss auf das Empfangssignal. Die Entfernung des Objekts 200 hingegen spielt keine Rolle. Die Differenz- und damit Doppler-Frequenz entspricht direkt einer physikalischen Geschwindigkeit des Objekts 200 in Relation zum Kraftfahrzeug 50. Da für das Dauerstrich-Signal keine Distanz bestimmt werden kann, muss die Trennung der Szene in die einzelnen Objekte 200 weiterhin durch das klassische FMCW- Verfahren erfolgen. Beide Radarvorrichtungen 10, 30 können jedoch die
Geschwindigkeit und den Winkel des Objekts 200 gegenüber den Radarvorrichtungen 10, 30 bestimmen, sodass es meist möglich ist, den Mikrodoppler- Effekt eindeutig einem der detektierten Objekte 200 zuzuordnen.
Schließlich kann das Dauerstrichsignal in einer Grundform des vorgeschlagenen Systems quasi vollständig getrennt von den klassischen FMCW-Rampen analysiert werden.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm 300 eines auch eine weitere Radarvorrichtung 30 nutzenden Verfahrens zum Bestimmen von Informationen über ein bewegliches Objekt 200, wobei die Informationen insbesondere einen Ort oder eine Bewegung des Objekts 200 und eine Verteilung von Frequenzen von Mikrobewegungen umfasst.
In einem Schritt 305 wird das Objekt 200 mittels der weiteren Radarvorrichtung 30 bevorzugt auf der Basis eines FMCW-Signals abgetastet. Andere Radar- Verfahren sind alternativ auch möglich. Das ausgesandte und das reflektierte Signal sind qualitativ über dem Schritt 305 in einem Zeitdiagramm angedeutet. Diese Bestimmung ist in der Radartechnik bekannt und kann auf eine beliebige bekannte Art durchgeführt werden. Als Ergebnisse der Abtastung werden bevorzugt ein erster Abstand d(t) zur weiteren Radarvorrichtung 30 und eine erste Relativgeschwindigkeit v1 (t) zwischen Objekt 200 und weiterer
Radarvorrichtung 30 bestimmt.
In einem Schritt 310, der abwechselnd mit dem Schritt 305 durchgeführt werden kann, wird das Objekt 200 mittels der Radarvorrichtung 10 auf der Basis eines Radarsignals mit gleichbleibender Frequenz (Dauerstrich-Signal) abgetastet. Das über dem Schritt 310 angedeutete Diagramm skizziert das ausgesandte und das reflektierte Signal. Als Ergebnisse der Abtastung werden bevorzugt eine zweite Relativgeschwindigkeit v2(t) zwischen dem Objekt 200 und der Radarvorrichtung 10 bestimmt. Die zweite Relativgeschwindigkeit ist dabei bevorzugt sehr hoch aufgelöst und erlaubt dadurch eine effiziente Durchführung einer Mikrodoppler- analyse.
In einem Schritt 315 werden die in den Schritten 305 und 310 bestimmten Informationen einander zugeordnet. Erste Informationen und zweite
Informationen, die jeweils gleiche Winkel und weiter bevorzugt gleiche zeitliche Entwicklungen ihrer Wnkel umfassen, beziehen sich auf dasselbe Objekt 200 und können einander zugeordnet werden. Der Schritt 315 stellt als Kombination der ersten und zweiten Informationen bevorzugt eine Entfernung d(t), eine Geschwindigkeit v(t) und einen Wnkel cp(t) bereit.
In einem Schritt 320 kann die Frequenzverteilung der zweiten Relativgeschwindigkeiten analysiert werden, um zu bestimmen, ob das sich ergebende Muster auf einen Fußgänger hinweist.
Zu diesem Zweck wird eine Aufspreizung der Relativgeschwindigkeiten bzw. der die Relativgeschwindigkeiten repräsentierenden Dopplerfrequenzen ermittelt und analysiert. Im Falle einer breiten Aufspreizung wird das Objekt 200 mittels einer zeitlichen Analyse als ein Fußgänger klassifiziert, wobei entsprechende Muster oder Charakteristika solcher Muster vorbestimmt sein können und zu einem
Vergleich herangezogen werden können.
Bei der Analyse der empfangenen Leistungen kann jede einzelne Empfangsleistung aller Empfangsantennen einfach aufsummiert werden („nicht-kohärente Integration") oder aber es kann alternativ versucht werden, inwieweit in einem
Frequenzbin ein oder mehrere Objekte unter entsprechenden Winkel mit hinreichend hoher Güte bestimmt werden können. Es reicht, wenn in jedem Frequenzbin nur der Wnkel des jeweils leistungsstärkeren Objekts bestimmt werden kann (aufgrund des starken Leistungsunterschieds von Empfangs- Signalen) oder einfach nur ein Winkel bestimmt werden soll, um sich den höheren
Rechenaufwand für einen Mehr-Ziel-Schätzer zu sparen.
Die Verarbeitung des Dauerstrichsignals der Radarvorrichtung 10 ist derjenigen von FMCW-Rampen, beispielsweise der weiteren Radarvorrichtung 30, grundsätzlich gleich. Einer nicht-kohärenten Integration über alle Empfangskanäle folgt eine Spektralanalyse, vorzugsweise mittels einer Fast Fourier- Transformation. Dabei wird das Signal in Frequenzen zerlegt, aus denen es sich zusammensetzt. Dann wird die Leistung der Frequenzkomponenten in jedem Frequenzbin bestimmt, wobei ein Frequenzbin jeweils einem definierten
Frequenzintervall des Gesamtspektrums entspricht.
Im Gegensatz zu FMCW-Rampen müssen hier jedoch keine Frequenzpeaks detektiert (und einander zugeordnet) werden. Jeder Frequenzbin mit einer Leistung über der Rauschschwelle zeigt direkt das Vorhandensein eines physikalischen Objekts 200 mit der entsprechenden Geschwindigkeit (in radialer Richtung) an. Für ein Objekt 200 mit Mikrodoppler-Effekt ist dies natürlich sogar für ein ganzes Frequenzspektrum ergeben. Auch die Winkelschätzung ist praktisch die gleiche wie bei FMCW-Rampen. Es entfällt wiederum lediglich die Detektion einzelner Frequenzpeaks. Darüber hinaus gibt es nur ein einziges Dauerstrichsignal, für das ein Winkel bestimmt werden kann, so dass auch die Berechnung eines Winkels pro Rampe entfällt. An die Stelle der verschiedenen
Rampen treten jedoch bei vorhandenem Mikrodoppler die einzelnen
Frequenzbins.
Im Automobilbereich kann die Eigenbewegung der Radarvorrichtung 10 die Durchführung einer Mikrodoppler-Analyse zur Detektion eines Fußgängers erschweren. Für eine bewegte Radarvorrichtung 10 sieht es nämlich so aus, als würde sich ein stehendes Objekt 200 direkt voraus mit ihrer eigenen
Geschwindigkeit auf sie zubewegen. Bei einem seitlichen Versatz reduziert sich diese scheinbare Geschwindigkeit um den Cosinus des Beobachtungswinkels. Im Moment der Vorbeifahrt (d.h. bei 90°) scheint das Objekt 200 kurz zum
Stehen zu kommen, bevor es sich nach hinten von der Radarvorrichtung 10 entfernt. Die reflektierte Leistung des stehenden Objekts 200 beschränkt sich daher im Spektrum auf diejenigen Frequenzen, die den Geschwindigkeiten zwischen Null und der negativen Ego-Geschwindigkeit entsprechen. Als Ego- Geschwindigkeit wird die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 50 gegenüber der
Umgebung 210 bezeichnet.
Diese Zusammenhänge sind in Fig. 4 in einem Diagramm 400 gezeigt. In horizontaler Richtung ist eine Zeit t und in vertikaler Richtung eine
Geschwindigkeit v in Abhängigkeit von der Dopplerfrequenz fdoPPier (t) aufgetragen. Ein Grundsignal 405 repräsentiert Objekte, die sich mit einer geringeren als der negativen Ego-Geschwindigkeit relativ zur Radarvorrichtung 10 bewegen und somit als stationär anzusehen sind. Einzelne Spitzen (engl, peaks) 410 korrespondieren zu einem Objekt 200 in Form eines Fußgängers. Die einzelnen Spitzen 410 repräsentieren dabei maximale Relativgeschwindigkeiten, die durch Schritte des Fußgängers relativ zur zweiten Radarvorrichtung 30 generiert werden.
Ein Verlauf 420 repräsentiert einen anhaltenden Gegenverkehr des
Kraftfahrzeugs 50. Eine Begrenzungslinie des Bereichs 405 bezeichnet die negative Ego-Geschwindigkeit -vego des Kraftfahrzeugs 50.
Alle anderen Frequenzen außerhalb dieses Bereichs werden durch ein stationäres Objekt nicht gestört. Im Gegensatz dazu verteilt sich in den anderen FMCW-Rampen der Hintergrund-Clutter über einen deutlich größeren
Frequenzbereich.
Für den Fußgänger- bzw. Radfahrerschutz im Bereich der Fahrerassistenz sind querende Fußgänger besonders relevant. Im Vergleich zu frontal entgegenkommenden Fußgängern ist die Radialkomponente ihrer Bewegung in Richtung der Radarvorrichtung 10 zwar deutlich reduziert, aber nicht Null. Selbst wenn der Fußgänger eine Straße, auf der sich das Kraftfahrzeug 50 bewegt, senkrecht überquert, bewegt er sich nicht senkrecht zur Radarvorrichtung 10. Dennoch ist für einen querenden Fußgänger typischerweise nur die Relativgeschwindigkeit des nach vorne schwingenden Beines höher als diejenige eines stehenden Objekts direkt in Fahrtrichtung voraus.
Nur die entsprechenden Frequenzanteile sind daher auch störungsfrei spektral zu analysieren. Durch die langsame, aber aktive Bewegung des Fußgängers in Richtung der Radarvorrichtung 10 fällt der zu analysierende Mikrodoppler-Effekt in den Frequenzbereich direkt unterhalb der der negativen Ego-Geschwindigkeit entsprechenden Doppler-Frequenz. Für die Ego-Geschwindigkeit existiert an Bord des Kraftfahrzeugs 50 üblicherweise eine Schätzung von hoher Qualität. Der für Fußgänger relevante Bereich im Frequenzspektrum lässt sich daher direkt auswählen. ln Kurven weisen aufgrund der Rotationsbewegung einzelne Punkte des
Kraftfahrzeugs 50 unterschiedliche Geschwindigkeiten auf. Die Ego- Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 50 wird üblicherweise bezüglich einer Fahrzeughinterachse bestimmt. Durch eine üblicherweise ebenfalls bekannte Gierrate des Kraftfahrzeugs 50 lässt sich daraus einfach die entsprechende
Geschwindigkeit einer vorne verbauten Radarvorrichtung 10 ableiten.
Weil sich der Fußgänger der Fahrbahn von der Seite nähert, reduziert sich die messbare Geschwindigkeit auch durch den seitlichen Versatz zur Bewegungs- richtung der Radarvorrichtungen 10, 30. Der Fußgänger erfährt die gleiche
Reduktion der scheinbaren Geschwindigkeit wie stehende Objekte 200 unter dem gleichen Beobachtungswinkel. Andererseits erhöht sich durch den größeren Beobachtungswinkel bei gleicher Bewegungsrichtung des Fußgängers die Radialkomponente der eigentlichen Fußgängerbewegung.
Für die eigentliche Analyse des Mikrodopplers eignen sich prinzipiell ähnliche Verfahren wie für stationäre Radarsysteme mit konstanter Sendefrequenz.
Aufgrund der Verdeckung eines großen Teils der Mikrodoppler-Aufspreizung sind jedoch hauptsächlich die Stärke der Mikrodoppler-Leistung, die Breite der unverdeckten Aufspreizung, die Amplitude der Schwankung dieser Breite über die Zeit sowie der zeitliche Abstand/Periode zwischen zwei maximalen
Aufspreizungen (und damit die gemessene Schrittfrequenz des Fußgängers) maßgeblich. Fig. 5 zeigt das Diagramm von Fig. 4 entlang eines Schnitts beim Zeitpunkt t = τ.
Man erkennt links im Bereich der Spitzen 410 eine breite Aufspreizung der Frequenzen der Spitzen 410 des Fußgängers. Die Spitzen 410 werden durch einen nach vorne schwingenden Fuß des Fußgängers mit dadurch generierten hohen Relativgeschwindigkeiten zur Radarvorrichtung erzeugt. Erkennbar ist auch eine Spitze 430, die von einem anhaltenden Fahrzeug 50, welches anhält und dadurch eine ähnlich kleine Relativgeschwindigkeit wie der Fußgänger aufweist, generiert wird. Die Empfangsleistung für das Fahrwerk ist dabei stark erhöht, da es aus Metall ist. Auf diese Weise kann der Fußgänger gut identifiziert werden und es kann eine Klassifizierung des Objekts 200 als Fußgänger sowie eine anschließende Verarbeitung dieser Information vorgenommen werden. Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt B von Fig. 5, für den eine Zeit-Frequenz-Rasterung durchgeführt wird.
Fig. 7 zeigt in einer Abbildung a) den Bereich B von Fig. ungerastert und in einer Abbildung b) eine Zeit-Frequenz-Rasterung des Bereichs B, wobei horizontal ein
Frequenzbin über alle Messzyklen und vertikal alle Frequenzbins für einen einzelnen Messzyklus dargestellt sind. Ein quadratisches Feld B1 , B2, B3, B4 der Zeit-Frequenz-Rasterung entspricht dabei einem Frequenzbin in der diskreten Domäne bzw. einem definierten Frequenzintervall in der analogen Domäne.
In den Frequenzbins B1 wird keine Analyse durchgeführt, weil dort in Relation zur Radarvorrichtung 10, 30 im Wesentlichen nur stehende Objekte zu erwarten sind (bzw. zu erwarten ist, dass die Empfangsleistung der stehenden Objekte dominiert).
In den Frequenzbins B2 werden die empfangenen Leistungen derart korreliert, dass sich daraus ein Objekt unter einem Winkel ergibt, wobei das Objekt in Form eines Fußgängers relativ zur Radarvorrichtung 10, 30 angeordnet ist. In den Frequenzbins B3 werden die empfangenen Leistungen derart korreliert, dass sich daraus ein Objekt unter einem Wnkel ergibt, wobei das Objekt 200 in Form eines Fahrzeugs relativ zu den Radarvorrichtungen 10, 30 angeordnet ist.
In den Frequenzbins B4 kann aufgrund einer Korrelation von Empfangssignalen kein Objekt 200 detektiert werden.
Zusätzlich sollte bei dieser Analyse beachtet werden, dass ein Fußgänger per Definition einen stationären Teil (den stehenden Fuß) besitzt und dass das Leistungsmaximum durch den Torso gegeben ist. Entsprechend gibt es keine Lücke (ohne Signalleistung) zwischen der zur negativen Ego-Geschwindigkeit gehörenden Doppler-Frequenz und der Mikrodoppler-Aufspreizung des
Fußgängers. Gegen die Klassifikation eines Objekts als Fußgänger spricht entsprechend auch, wenn das spektrale Maximum signifikant von dieser zur negativen Ego-Geschwindigkeit gehörenden Doppler-Frequenz entfernt ist. Vorteilhaft kann das Verfahren als eine auf den Radarvorrichtungen 10, 30 und der Verarbeitungseinrichtung 20 ablaufende Software implementiert werden, wodurch eine einfache Änderbarkeit des Verfahrens unterstützt ist. Vorteilhaft muss für das vorgeschlagene System ein Einfluss von Regentropfen nicht berücksichtigt werden, weil sich die an Regentropfen reflektierte Leistung zwar häufig mit dem Mikrodopplereffekt eines Fußgängers überlagert. Da es sich dabei um ein räumlich verteiltes Ereignis handelt, hat sich aber gezeigt, dass trotz der teilweise durchaus signifikanten Leistung häufig kein Einfallswinkel bestimmt werden kann. Regen verringert daher lediglich effektiv das Signal-zu¬
Rausch-Verhältnis, wobei insbesondere eine Gesamtbreite der
Leistungsaufspreizung des Fußgängers störungsfrei bestimmbar ist.

Claims

Ansprüche
System (100) zum Detektieren eines bewegten Objekts (200),
aufweisend:
- eine Radarvorrichtung (10) zum Empfangen wenigstens eines vom Objekt (200) reflektierten Signals unter wenigstens einem Winkel; und
- eine Verarbeitungseinrichtung (20) zum Ermitteln wenigstens einer
Relativgeschwindigkeit und wenigstens eines Winkels für jede ermittelte Relativgeschwindigkeit zwischen der Radarvorrichtung (10) und dem Objekt (200);
- wobei mittels der Verarbeitungseinrichtung (20) eine Mikrodoppleranalyse für die vom Objekt (200) empfangenen Signale durchführbar ist;
- wobei die Mikrodoppleranalyse anhand von für die empfangenen Signale bestimmten Winkel durchgeführt wird; und
- wobei mittels der durchgeführten Mikrodoppleranalyse ein Typ des
Objekts (200) ermittelbar ist.
System (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
Empfangswinkel für unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten ermittelbar sind.
System (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Winkel durch eine Korrelation der empfangenen Signale durchführbar ist.
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Winkel zu einer gleichzeitigen
Mikrodoppleranalyse von mehreren Objekten (200) mit sich
überschneidenden Verteilungen an Relativgeschwindigkeiten verwendet werden. System (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Verarbeitungseinrichtung (20) eine Breite einer Frequenzaufspreizung und ein zeitlicher Verlauf der
Frequenzaufspreizung der empfangenen Signale ermittelbar ist.
System (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Verarbeitungseinrichtung (20) eine Periodizität einer Aufspreizung von Dopplerfrequenzen ermittelt wird.
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einschränkung der Winkelschätzung auf einen definiert kleinen Frequenz-/Geschwindigkeitsbereich durchgeführt wird.
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radarvorrichtung (10) als eine Dauerstrich-Radarvorrichtung ausgebildet ist.
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ferner aufweisend eine zweite Radarvorrichtung (30), die vorzugsweise als eine FMCW- Radarvorrichtung ausgebildet ist.
10. System (100) nach Anspruch 9, wobei die Radarvorrichtungen (10, 30)
jeweils wenigstens eine Sendeantenne und jeweils wenigstens zwei Empfangsantennen aufweisen, wobei mittels der Empfangsantennen Empfangssignale aus verschiedenen Empfangsrichtungen empfangbar sind.
1 1. Verfahren (200) zum Detektieren eines bewegten Objekts (200), aufweisend die Schritte:
- Empfangen wenigstens eines vom Objekt (200) unter wenigstens einem Winkel reflektierten Signals mittels einer Radarvorrichtung (10); und - Ermitteln wenigstens einer Relativgeschwindigkeit zwischen der
Radarvorrichtung (10) und dem Objekt (200);
- Durchführen einer Mikrodoppleranalyse für die empfangenen Signale mittels der Verarbeitungseinrichtung (20), wobei die Mikrodoppleranalyse anhand von für die empfangenen Signale bestimmten Wnkeln durchgeführt wird; und Ermitteln eines Typs des Objekts (200) mittels der durchgeführten Mikrodoppleranalyse.
Computerprogrammprodukt, mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 1 , wenn es auf einem System (100) zum Detektieren eines beweglichen Objekts (200) abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
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