WO2020188028A1 - Sensorsystem und verfahren zum detektieren von objekten in einer umgebung eines fahrzeugs - Google Patents

Sensorsystem und verfahren zum detektieren von objekten in einer umgebung eines fahrzeugs Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a sensor system for detecting objects in the surroundings of a vehicle.
  • the present invention also relates to a method for detecting objects in the vicinity of a vehicle and to a vehicle.
  • Modern vehicles include a large number of systems that provide the driver with information and control individual functions of the vehicle in a partially or fully automated manner.
  • the surroundings of the vehicle and other road users are recorded by sensors. Based on the recorded data, a model of the vehicle environment can be generated and changes in this vehicle environment can be reacted to.
  • ADAS Advanced Driver Assistance Systems
  • Radar technology is an important sensor principle for recording the surroundings.
  • frequency-modulated continuous wave radar sensors are mostly used (Frequency-Modulated-Continuous-Wave-Radar, FMCW), which emit a continuous transmission signal with a changing frequency.
  • FMCW Frequency-Modulated-Continuous-Wave-Radar
  • a rapid sequence of linear frequency ramps is usually transmitted.
  • a distance measurement to objects in the vicinity of the vehicle is possible.
  • a speed and a direction can be determined.
  • Modern vehicles often include several radar sensors in order to capture the surroundings of the vehicle as completely as possible, with the fields of view of the radar sensors being able to overlap.
  • a radar sensor also receives the signals transmitted by other radar sensors. This can occur in particular if the fields of vision of the radar sensors overlap or if signals from multiple reflections fall into the field of vision of another radar sensor (e.g. multiple reflections from the guardrail). Such disturbances in the signal occur in particular between neighboring radar sensors and lead to a restricted detection capability. Especially when several Ra darsensoren with identical modulation are used, there is also the risk of detection of missed targets.
  • Time division multiplexing is problematic as the maximum measuring rate is reduced.
  • Frequency division multiplexing is difficult to implement, since a high bandwidth is required for a high distance resolution and only a limited amount of bandwidth is available (e.g. the range 76 - 77 GHz offers a maximum of 1 GHz).
  • a transmission signal from an FMCW radar sensor comprises a sequence of frequency modulation ramps and is phase-modulated according to a first code sequence which is orthogonal to another code sequence according to which a time-synchronized transmission signal from another FMCW radar sensor is phase modulated. In other words, it becomes a
  • the object of the present invention is to enable the most interference-free operation of multiple radar sensors on a vehicle.
  • a high measuring rate and a high distance resolution should be made possible despite the use of several radar sensors with at least partially overlapping fields of view.
  • the invention relates, in a first aspect, to a sensor system for detecting objects in the vicinity of a vehicle with:
  • first radar sensor and the second radar sensor are designed as frequency-modulated continuous wave radar sensors
  • a first field of view of the first radar sensor at least partially corresponds to a second field of view of the second radar sensor
  • a frequency modulation pattern of a transmission signal of the first radar sensor comprises a plurality of frequency changes with a positive rate of change and a frequency modulation pattern of a transmission signal of the second radar sensor comprises a plurality of frequency changes with a negative rate of change.
  • the present invention relates to a vehicle with a sensor system as described above.
  • one aspect of the present invention relates to a method for detecting objects in the surroundings of a vehicle, with the steps:
  • Controlling a first radar sensor and a second radar sensor the first radar sensor and the second radar sensor being designed as frequency-modulated continuous line radar sensors and a first field of view of the first radar sensor at least partially corresponds to a second field of view of the second radar sensor;
  • Another aspect of the invention relates to a computer program product with program code for performing the steps of the method when the program code is executed on a computer, as well as a storage medium on which a computer program is stored, which when it is executed on a computer, a Execution of the method described herein causes.
  • Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims. It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without leaving the scope of the present invention.
  • the vehicle, the method and the computer program product can be designed in accordance with the configurations described for the radar sensor system in the dependent claims.
  • At least two FMCW radar sensors with partially overlapping fields of view use an opposite rate of change of the frequency changes of their transmission signals.
  • a positive rate of change of the frequency change is used for the transmission signal of the first radar sensor and a transmission signal with a negative rate of change is used for the transmission signal of the second radar sensor.
  • the method according to the invention brings about a corresponding control of two radar sensors in order to specify the frequency modulation pattern of the transmission signals.
  • the method represents, for example, a control method for several radar sensors on a vehicle.
  • the sensor system or the method enables improved object detection of objects in the vicinity of the vehicle and higher reliability. Interference between neighboring radar sensors with overlapping fields of view is avoided. The reliability of the sensor Systems is increased while maintaining the same properties in terms of measuring rate and unambiguity range for speed, distance and angle.
  • the rates of change of the frequency changes of the transmission signals of the first radar sensor and the second radar sensor are constant.
  • frequency changes with a constant positive slope or constant negative slope are used.
  • a sawtooth profile results, so to speak, in a frequency-time diagram, the sawtooths of the first radar sensor corresponding to a reflection of the sawtooths of the second radar sensor.
  • a period duration of a frequency change of the first radar sensor corresponds to a period duration of a frequency change of the second radar sensor. Both radar sensors have identical periods. An evaluation is simplified.
  • a maximum frequency of the frequency changes of the first radar sensor corresponds to a maximum frequency of the frequency changes of the second radar sensor.
  • a minimum frequency of the frequency changes of the first radar sensor corresponds to a minimum frequency of the frequency changes of the second radar sensor.
  • both radar sensors change the frequency within the same frequency band. In this way, for example, a specified frequency band can be fully utilized so that the highest possible resolution is achieved.
  • an amount of the rate of change of the frequency changes of the first radar sensor corresponds to an amount of the rate of change of the frequency changes of the second radar sensor.
  • the positive slope corresponds to the negative slope.
  • only the sign of the frequency deviation is changed during the modulation. There are, so to speak, mirrored frequency changes.
  • the transmission signal of the first radar sensor 64 to 512 includes identical frequency changes.
  • the transmission signal of the second radar sensor 64 to 512 includes identical frequency changes. In this respect, 64 to 512 identical frequency ramps are transmitted per measurement. The result is a high level of accuracy in terms of the detection of the distance and the speed of a target.
  • a reception bandwidth of the first radar sensor corresponds to a reception bandwidth of the second radar sensor.
  • the radar sensors are identical in terms of their measurement and uniqueness range. The measurements become comparable.
  • the field of view of the first radar sensor and the field of view of the second radar sensor have an identical size.
  • the same radar sensors can be used.
  • the first radar sensor and the second radar sensor are preferably identical in construction. This can save costs. In addition, the comparability of the measurement results can be ensured.
  • the sensor system comprises a common control unit for controlling the first radar sensor and the second radar sensor in order to set the frequency modulation pattern of the radar sensors. It is possible to specify a frequency modulation pattern of a radar sensor via a control signal.
  • a corresponding control unit can be provided by which both radar sensors are activated.
  • the control unit can be integrated into a vehicle control unit, for example. There is the possibility of a dynamic adaptation of the modulation pattern of several radar sensors depending on the arrangement of the radar sensors on the vehicle.
  • the first radar sensor and the second radar sensor for determining a distance, a speed and a Rieh- formation of an object in the vicinity of the vehicle based on a reception of reflections of the transmission signals of the radar sensors on the object.
  • a radar sensor sends out a transmission signal and receives reflections of the transmission signal on objects (also known as targets) within a field of view of the Ra darsensors.
  • the field of view describes an area within which objects can be detected.
  • An object can be another vehicle, a pedestrian, a building, a guardrail, a tree, etc., for example.
  • An at least partial correspondence of the fields of view of the radar sensors means in particular that it is possible for one of the two radar sensors to receive reflections of the transmission signal from the other radar sensor.
  • the frequency modulation pattern is preferably a sawtooth-shaped modulation pattern. This enables a relatively large measuring range (large maximum distance) with a negligible influence of a Doppler frequency.
  • a frequency change here refers in particular to a course of a frequency of a transmission signal over time.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a sensor system for detecting objects in the surroundings of a vehicle according to the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of a vehicle with a sensor system according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an operation of two radar sensors in a sensor system according to the invention
  • 5 shows a schematic representation of a vehicle with a sensor system according to the invention
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a method according to the invention.
  • FIG. 1 an inventive sensor system 10 for detecting objects 12 in the vicinity of a vehicle 14 is shown in a schematic semian view.
  • the sensor system 10 comprises a first radar sensor 16 and a second radar sensor 18, which are integrated into the vehicle 14 in the illustrated embodiment.
  • Both radar sensors 16, 18 are designed as frequency-modulated continuous wave radar sensors (FMCW radar sensors).
  • FMCW radar sensors frequency-modulated continuous wave radar sensors
  • the radarsensors 16, 18 allow objects 12 in the vicinity of the vehicle 14 to be detected separately.
  • a separate detection is understood to mean that each radar sensor is operated individually and the distance, angle and speed of the objects can be determined based on an evaluation of reflections of its own transmission signal on the objects 12.
  • Fig. 2 is a schematic plan view of an inventive driving tool 14 with a total of eight radar sensors R, which are arranged around the vehicle is shown.
  • the use of a large number of radar sensors R on a vehicle can cause interference between the radar sensors.
  • a radar sensor receives reflections of a transmission signal that was sent out by another radar sensor. This leads to interference in the signal and restricted detection capability.
  • sensors that use identical modulation for example sensors of identical construction, there is also the risk that a large number of incorrect targets will be detected. This disruption is particularly problematic.
  • the invention provides that two radar sensors
  • Ren 16, 18, the viewing areas 20, 22 at least partially overlap, are operated with different modulations.
  • adjacent radar sensors with different frequency modulation patterns are preferably tern of the transmission signals operated.
  • a first frequency modulation pattern and a second frequency modulation pattern are used alternately.
  • the eight radar sensors R therefore use a total of two different frequency modulation patterns, so that each individual one of the radar sensors uses a different frequency modulation pattern than its two neighboring radar sensors.
  • a preferred frequency modulation pattern of the Sen designale of the first radar sensor (above) and the second radar sensor (below) is shown schematically.
  • the diagrams show the frequency curve f over time t for the transmission signals.
  • the first radar sensor (above) transmits increasing frequency ramps (frequency changes with constant positive rate of change), while its neighbors (below) transmit falling frequency ramps (frequency changes with constant negative rate of change).
  • 64 to 512 frequency ramps are transmitted per measurement.
  • the various radar sensors are operated in such a way that neighboring radar sensors each transmit different frequency ramps (rising or falling).
  • the frequency changes 24 (frequency ramps) of the first radar sensor each have a positive rate of change (slope)
  • the frequency changes 26 of the second radar sensor each have a negative rate of change (slope).
  • the rates of change of the frequency changes are constant. So there is a linearly increasing or decreasing frequency change over time.
  • a period p of the frequency changes of the first transmission signal is identical to a period p of the second transmission signal.
  • the maximum frequencies f ma x and malfrequenzen the mini f min of the frequency changes of both of radar sensors are also preferably identical.
  • both frequency changes have the same rate of change (slope) in terms of amount. In other words, only the signs of the frequency swings are different.
  • FIG. 4 shows the operation of two radar sensors with a positive or negative rate of change of the frequency changes.
  • the frequency f is plotted on the y-axis
  • the time t is plotted on the x-axis.
  • the solid line represents the transmission signal from the first radar sensor.
  • the reception bandwidth of the first radar sensor is shown in dotted lines around the transmission signal from the first radar sensor. The reception bandwidth usually covers a distance of 5 to 10 MHz from the transmission signal and in this respect causes a filtering with regard to the uniqueness range of the radar sensor with regard to the distance measurement.
  • the dashed lines correspond to the transmission signal of the second radar sensor. Interferences or disturbances only occur when the signal of the second Ra darsensors is in the reception bandwidth of the first radar sensor.
  • the duration of a disturbance is minimized.
  • nt can be calculated to with B RX as the reception bandwidth and As as the rate of change or slope (change in frequency divided by time) of the frequency ramp.
  • a vehicle 14 according to the invention with a sensor system 10 is shown schematically.
  • the sensor system 10 in the embodiment shown includes an (optional) control unit 28 adjust.
  • radar sensors it is therefore possible, please include identically constructed radar sensors to be used as the first or second radar sensor, which are controlled to use corresponding frequency modulation patterns with positive or negative rate of change.
  • control by means of the control unit 28 can be performed.
  • the control unit 28 can for example be integrated into a vehicle control device.
  • a method according to the invention is shown schematically in FIG. 6.
  • the method includes a step of controlling S10 a first radar sensor and a second radar sensor and a step S12 of setting a frequency modulation pattern of the first radar sensor and a frequency modulation pattern of the second radar sensor.
  • the method can be implemented, for example, as software that is executed on a vehicle control device.
  • the method is preferably used during operation of the radar sensors based on their arrangement.
  • a single element or a single unit can perform the functions of several of the units mentioned in the patent claims.
  • An element, a unit, an interface, a device and a system can be implemented partially or completely in hardware and / or in software.
  • the mere mention of some measures in several different dependent patent claims should not be understood to mean that a combination of these measures cannot also be used advantageously.
  • a computer program can be stored / distributed on a non-volatile data carrier, for example on an optical memory or on a semiconductor drive (SSD).
  • a computer program can be sold together with hardware and / or as part of hardware, for example by means of the Internet or by means of wired or wireless communication systems. Reference signs in the claims are not to be understood as restrictive.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem (10) zum Detektieren von Objekten (12) in einer Umgebung eines Fahrzeugs (14), mit: einem ersten Radarsensor (16) und einem zweiten Radarsensor (18), wobei der erste Radarsensor und der zweite Radarsensor als frequenzmodulierte Dauerstrichradarsensoren ausgebildet sind; ein erster Sichtbereich (20) des ersten Radarsensors zumindest teilweise einem zweiten Sichtbereich (22) des zweiten Radarsensors entspricht; und ein Frequenzmodulationsmuster eines Sendesignals des ersten Radarsensors eine Vielzahl von Frequenzänderungen (24) mit positiver Änderungsrate umfasst und ein Frequenzmodulationsmuster eines Sendesignals des zweiten Radarsensors eine Vielzahl von Frequenzänderungen (26) mit negativer Änderungsrate umfasst.

Description

Sensorsvstem und Verfahren zum Detektieren von Objekten in einer
Umgebung eines Fahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem zum Detektieren von Objekten in einer Umgebung eines Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Detektieren von Objekten in einer Umgebung eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug.
Moderne Fahrzeuge (Autos, Transporter, Lastwagen, Motorräder etc.) umfassen eine Vielzahl an Systemen, die dem Fahrer Informationen zur Verfügung stellen und ein zelne Funktionen des Fahrzeugs teil- oder vollautomatisiert steuern. Über Sensoren werden die Umgebung des Fahrzeugs sowie andere Verkehrsteilnehmer erfasst. Ba sierend auf den erfassten Daten kann ein Modell der Fahrzeugumgebung erzeugt werden und auf Veränderungen in dieser Fahrzeugumgebung reagiert werden.
Durch die fortschreitende Entwicklung im Bereich der autonom und teilautonom fah renden Fahrzeuge werden der Einfluss und der Wirkungsbereich solcher Fahreras sistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) immer größer. Fah rerassistenzsysteme können dabei zu einer Erhöhung der Sicherheit im Verkehr so wie zu einer Verbesserung des Fahrkomforts beitragen.
Ein wichtiges Sensorprinzip für die Erfassung der Umgebung ist die Radartechnik. Im Fahrzeugbereich werden zumeist frequenzmodulierte Dauerstrichradarsensoren verwendet (Frequency-Modulated-Continuous-Wave-Radar, FMCW), die ein kontinu ierliches Sendesignal mit einer sich ändernden Frequenz abstrahlen. Zumeist wird eine schnelle Folge linearer Frequenzrampen übertragen. Basierend auf der Fre quenzänderung wird eine Entfernungsmessung zu Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs möglich. Zudem können eine Geschwindigkeit und eine Richtung ermittelt werden. Moderne Fahrzeuge umfassen oft mehrere Radarsensoren, um die Umge bung des Fahrzeugs möglichst vollständig zu erfassen, wobei sich die Sichtbereiche der Radarsensoren überlappen können.
Eine Herausforderung besteht darin, dass es bei der Verwendung mehrerer Radar sensoren zu Interferenzen kommen kann. Ein Radarsensor empfängt außer den selbst ausgesendeten Signalen auch Signale anderer Radarsensoren. Dies kann insbesondere Vorkommen, wenn sich die Sichtbereiche der Radarsensoren über schneiden oder wenn Signale von Mehrfachreflexionen in den Sichtbereich eines anderen Radarsensors fallen (z.B. Mehrfach reflexion über die Leitplanke). Derartige Störungen im Signal treten insbesondere zwischen benachbarten Radarsensoren auf und führen zu einer eingeschränkten Detektionsfähigkeit. Gerade wenn mehrere Ra darsensoren mit identischer Modulation verwendet werden, besteht zudem die Ge fahr einer Detektion von Fehlzielen.
Ansätze zum Vermeiden dieser Problematik liegen beispielsweise in der Verwendung eines Zeit- oder Frequenzmultiplexings. Ein Zeitmultiplexing ist problematisch, da sich die maximale Messrate reduziert. Ein Frequenzmultiplexing ist schwer umsetz bar, da für eine hohe Entfernungsauflösung eine hohe Bandbreite erforderlich ist und nur begrenzt viel Bandbreite zur Verfügung steht (z. B. bietet der Bereich 76 - 77 GHz maximal 1 GHz).
In DE 10 2013 210 256 A1 wird in diesem Zusammenhang eine Interferenzunterdrü ckung bei einem FMCW-Radar beschrieben. Ein Sendesignal eines FMCW- Radarsensors umfasst eine Folge von Frequenzmodulationsrampen und wird gemäß einer ersten Codefolge phasenmoduliert, die orthogonal ist zu einer jeweils anderen Codefolge, gemäß welcher ein zeitlich synchronisiertes Sendesignal eines anderen FMCW-Radarsensors phasenmoduliert wird. In anderen Worten wird also ein
Codemultiplexing vorgeschlagen.
Ausgehend hiervon stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, einen mög lichst störungsfreien Betrieb mehrerer Radarsensoren an einem Fahrzeug zu ermög lichen. Insbesondere sollen eine hohe Messrate sowie eine hohe Entfernungsauflö sung trotz einer Verwendung mehrerer Radarsensoren mit zumindest teilweise über lappenden Sichtbereichen ermöglicht werden.
Zum Lösen dieser Aufgabe betrifft die Erfindung in einem ersten Aspekt ein Sensor system zum Detektieren von Objekten in einer Umgebung eines Fahrzeugs mit:
einem ersten Radarsensor und einem zweiten Radarsensor, wobei der erste Radarsensor und der zweite Radarsensor als frequenzmodulierte Dauerstrichradarsensoren ausgebildet sind;
ein erster Sichtbereich des ersten Radarsensors zumindest teilweise einem zweiten Sichtbereich des zweiten Radarsensors entspricht; und
ein Frequenzmodulationsmuster eines Sendesignals des ersten Radarsensors eine Vielzahl von Frequenzänderungen mit positiver Änderungsrate umfasst und ein Frequenzmodulationsmuster eines Sendesignals des zweiten Radarsensors eine Vielzahl von Frequenzänderungen mit negativer Änderungsrate umfasst.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem Sensorsystem wie zuvor beschrieben.
Weiterhin betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Detektie- ren von Objekten in einer Umgebung eines Fahrzeugs, mit den Schritten:
Ansteuern eines ersten Radarsensors und eines zweiten Radarsensors, wobei der erste Radarsensor und der zweite Radarsensor als frequenzmodulierte Dauer strichradarsensoren ausgebildet sind und ein erster Sichtbereich des ersten Radar sensors zumindest teilweise einem zweiten Sichtbereich des zweiten Radarsensors entspricht; und
Einstellen eines Frequenzmodulationsmusters eines Sendesignals des ersten Radarsensors und eines Frequenzmodulationsmusters eines Sendesignals des zwei ten Radarsensors, sodass das Frequenzmodulationsmuster des Sendesignals des ersten Radarsensors eine Vielzahl von Frequenzänderungen mit positiver Ände rungsrate umfasst und das Frequenzmodulationsmuster des Sendesignals des zwei ten Radarsensors eine Vielzahl von Frequenzänderungen mit negativer Änderungs rate umfasst.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt mit Pro grammcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird, sowie ein Speichermedium, auf dem ein Com puterprogramm gespeichert ist, das, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, eine Ausführung des hierin beschriebenen Verfahrens bewirkt. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können das Fahrzeug, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt entsprechend der für das Radarsensorsystem in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestal tungen ausgeführt sein.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass mindestens zwei FMCW-Radarsensoren mit teilweise überlappenden Sichtbereichen eine gegenläufige Änderungsrate der Frequenzänderungen ihrer Sendesignale verwenden. Insbesondere wird für das Sendesignal des ersten Radarsensors eine positive Änderungsrate der Frequenzän derung verwendet und für das Sendesignal des zweiten Radarsensors ein Sendesig nal mit negativer Änderungsrate verwendet. Hierdurch wird es möglich, dass das Sendesignal des ersten Radarsensors vom Sendesignal des zweiten Radarsensors unterscheidbar bleibt, sodass Interferenzen vermieden bzw. reduziert werden. Es kommt zu einer wesentlich verminderten Häufigkeit einer Detektion von Fehlzielen. Dennoch bleibt es möglich, die Auflösungen und die Eindeutigkeitsbereiche für Ge schwindigkeit, Entfernung und Winkel der beiden Radarsensoren unverändert zu be lassen, sodass eine Auswertung der Detektionen der beiden Radarsensoren vorge nommen werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt eine entsprechende Ansteuerung zweier Radarsensoren, um die Frequenzmodulationsmuster der Sendesignale vorzugeben. Das Verfahren stellt insoweit beispielsweise ein Steuerungsverfahren für mehrere Radarsensoren an einem Fahrzeug dar.
Durch das Sensorsystem bzw. durch das Verfahren werden eine verbesserte Ob jekterkennung von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs sowie eine höhere Zu verlässigkeit ermöglicht. Interferenzen zwischen benachbarten Radarsensoren mit überlappenden Sichtbereichen werden vermieden. Die Zuverlässigkeit des Sensor- Systems wird bei gleichbleibenden Eigenschaften hinsichtlich Messrate und Eindeu tigkeitsbereich für Geschwindigkeit, Entfernung und Winkel gesteigert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Änderungsraten der Frequenzänderun gen der Sendesignale des ersten Radarsensors und des zweiten Radarsensors kon stant. In anderen Worten werden also Frequenzänderungen mit konstanter positiver Steigung bzw. konstanter negativer Steigung verwendet. Es ergibt sich sozusagen ein Sägezahnprofil in einem Frequenz-Zeit-Diagramm, wobei die Sägezähne des ersten Radarsensors einer Spiegelung der Sägezähne des zweiten Radarsensors entsprechen. Durch die Verwendung konstanter Änderungsraten wird eine zuverläs sige und eindeutige Auswertung der empfangenen Signale ermöglicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung entspricht eine Periodendauer einer Frequenzänderung des ersten Radarsensors einer Periodendauer einer Fre quenzänderung des zweiten Radarsensors. Beide Radarsensoren weisen identische Periodendauern auf. Eine Auswertung wird vereinfacht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht eine Maximalfrequenz der Fre quenzänderungen des ersten Radarsensors einer Maximalfrequenz der Fre quenzänderungen des zweiten Radarsensors. Zusätzlich oder alternativ entspricht eine Minimalfrequenz der Frequenzänderungen des ersten Radarsensors einer Mi nimalfrequenz der Frequenzänderungen des zweiten Radarsensors. Beide Radar sensoren ändern die Frequenz in anderen Worten innerhalb desselben Frequenz bandes. Hierdurch kann beispielsweise ein vorgegebenes Frequenzband vollumfäng lich ausgenutzt werden, sodass eine höchstmögliche Auflösung erreicht wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht ein Betrag der Änderungsrate der Frequenzänderungen des ersten Radarsensors einem Betrag der Änderungsrate der Frequenzänderungen des zweiten Radarsensors. Die positive Steigung entspricht insoweit der negativen Steigung. In anderen Worten wird bei der Modulation lediglich das Vorzeichen des Frequenzhubs geändert. Es ergeben sich sozusagen gespiegel te Frequenzänderungen. Eine einfache technische Umsetzbarkeit wird erreicht. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Sendesignal des ersten Radar sensors 64 bis 512 identische Frequenzänderungen. Zudem umfasst das Sendesig nal des zweiten Radarsensors 64 bis 512 identische Frequenzänderungen. Pro Mes sung werden insoweit also 64 bis 512 identische Frequenzrampen übertragen. Es ergibt sich eine hohe Genauigkeit hinsichtlich der Detektion des Abstands und der Geschwindigkeit eines Ziels.
In einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht eine Empfangsbandbreite des ersten Radarsensors einer Empfangsbandbreite des zweiten Radarsensors. Die Radar sensoren sind insoweit identisch hinsichtlich ihres Mess- bzw. Eindeutigkeitsbe reichs. Die Messungen werden vergleichbar.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen der Sichtbereich des ersten Radar sensors und der Sichtbereich des zweiten Radarsensors eine identische Größe auf. Es können dieselben Radarsensoren verwendet werden.
Vorzugsweise sind der erste Radarsensor und der zweite Radarsensor baugleich. Hierdurch können Kosten eingespart werden. Zudem kann eine Vergleichbarkeit der Messergebnisse sichergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Sensorsystem eine gemeinsame Steuereinheit zum Ansteuern des ersten Radarsensors und des zweiten Radar sensors, um die Frequenzmodulationsmuster der Radarsensoren einzustellen. Es ist möglich, ein Frequenzmodulationsmuster eines Radarsensors per Steuersignal vor zugeben. Hierzu kann eine entsprechende Steuereinheit vorgesehen sein, durch die beide Radarsensoren angesteuert werden. Die Steuereinheit kann beispielsweise in ein Fahrzeugsteuergerät integriert sein. Es ergibt sich die Möglichkeit einer dynami schen Anpassung der Modulationsmuster mehrerer Radarsensoren in Abhängigkeit der Anordnung der Radarsensoren am Fahrzeug.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der erste Radarsensor und der zweite Ra darsensor zum Ermitteln eines Abstands, einer Geschwindigkeit sowie einer Rieh- tung eines Objekts in der Umgebung des Fahrzeugs basierend auf einem Empfang von Reflexionen der Sendesignale der Radarsensoren an dem Objekt ausgebildet.
Ein Radarsensor sendet ein Sendesignal aus und empfängt Reflexionen des Sende signals an Objekten (auch als Ziele bezeichnet) innerhalb eines Sichtfelds des Ra darsensors. Das Sichtfeld bezeichnet insoweit ein Gebiet, innerhalb dessen Objekte erfasst werden können. Ein Objekt kann beispielsweise ein anderes Fahrzeug, ein Fußgänger, ein Gebäude, eine Leitplanke, ein Baum etc. sein. Ein zumindest teilwei ses Entsprechen der Sichtbereiche der Radarsensoren bedeutet insbesondere, dass es möglich ist, dass einer der beiden Radarsensoren Reflexionen des Sendesignals des anderen Radarsensors empfängt. Vorzugsweise ist das Frequenzmodulations muster ein sägezahnförmiges Modulationsmuster. Hierdurch wird ein relativ großer Messbereich (große maximale Entfernung) bei gleichzeitig vernachlässigbarem Ein fluss einer Dopplerfrequenz ermöglicht. Eine Frequenzänderung bezeichnet hierin insbesondere einen Verlauf einer Frequenz eines Sendesignals über die Zeit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläu tert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Sensorsystems zum Detektieren von Objekten in einer Umgebung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfin dung;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einem erfindungs gemäßen Sensorsystem;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Frequenzmodulationsmuster der Sendesignale der beiden Radarsensoren;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Betriebs zweier Radarsensoren in einem erfindungsgemäßen Sensorsystem; Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem erfindungs gemäßen Sensorsystem; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Sensorsystem 10 zum Detektieren von Ob jekten 12 in einer Umgebung eines Fahrzeugs 14 in einer schematischen Seitenan sicht dargestellt. Das Sensorsystem 10 umfasst einen ersten Radarsensor 16 sowie einen zweiten Radarsensor 18, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in das Fahr zeug 14 integriert sind. Beide Radarsensoren 16, 18 sind als frequenzmodulierte Dauerstrichradarsensoren (FMCW-Radarsensoren) ausgebildet. Die Radarsenso ren 16, 18 erlauben es, jeweils separat Objekte 12 in der Umgebung des Fahr zeugs 14 zu detektieren. Unter einer separaten Detektion wird dabei verstanden, dass jeder Radarsensor einzeln betrieben wird und basierend auf einer Auswertung von Reflexionen eines eigenen Sendesignals an den Objekten 12 eine Ermittlung des Abstands, des Winkels und der Geschwindigkeit der Objekte erfolgen kann.
In der Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Fahr zeug 14 mit insgesamt acht Radarsensoren R, die um das Fahrzeug herum ange ordnet sind, dargestellt. Durch die Verwendung einer Vielzahl von Radarsensoren R an einem Fahrzeug können zwischen den Radarsensoren Interferenzen entstehen. Ein Radarsensor empfängt Reflexionen eines Sendesignals, das von einem anderen Radarsensor ausgesandt wurde. Hierdurch kommt es zu Störungen im Signal und zu einer eingeschränkten Detektionsfähigkeit. Insbesondere bei Sensoren, die eine identische Modulation verwenden, beispielsweise bei baugleichen Sensoren, besteht zudem die Gefahr, dass eine große Anzahl an Fehlzielen detektiert wird. Diese Stö rung ist besonders problematisch.
Um den Einfluss von Interferenzen zu reduzieren und die Entstehung von Fehlzielen zu verhindern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwei Radarsenso
ren 16, 18, deren Sichtbereiche 20, 22 zumindest teilweise überlappen, mit unter schiedlichen Modulationen betrieben werden. In einem Fahrzeug werden bevorzugt jeweils benachbarte Radarsensoren mit unterschiedlichen Frequenzmodulationsmus- tern der Sendesignale betrieben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann es in soweit insbesondere vorgesehen sein, dass aufgrund der geraden Anzahl von insge samt acht Radarsensoren R jeweils abwechselnd ein erstes Frequenzmodulations muster und ein zweites Frequenzmodulationsmuster verwendet werden. Die acht Radarsensoren R verwenden also insgesamt zwei verschiedene Frequenzmodulati onsmuster, sodass jeder einzelne der Radarsensoren ein anderes Frequenzmodula tionsmuster als seine beiden benachbarten Radarsensoren verwendet.
In der Fig. 3 ist schematisch ein bevorzugtes Frequenzmodulationsmuster der Sen designale des ersten Radarsensors (oben) und des zweiten Radarsensors (unten) dargestellt. Die Diagramme zeigen für die Sendesignale jeweils den Frequenzverlauf f über die Zeit t. In der dargestellten Ausführungsform überträgt der erste Radar sensor (oben) steigende Frequenzrampen (Frequenzänderungen mit konstanter po sitiver Änderungsrate), während dessen Nachbarn (unten) fallende Frequenzrampen (Frequenzänderungen mit konstanter negativer Änderungsrate) übertragen. Typi scherweise werden pro Messung 64 bis 512 Frequenzrampen übertragen.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass bei der Modulation jeweils nur das Vorzeichen des Frequenzhubs geändert wird, um die Auf lösungen und die Eindeutigkeitsbereiche für Geschwindigkeit, Entfernung und Winkel nicht zu verändern. Die verschiedenen Radarsensoren werden also so betrieben, dass benachbarte Radarsensoren jeweils unterschiedliche Frequenzrampen (stei gend oder fallend) übertragen.
In der Darstellung ist ersichtlich, dass die Frequenzänderungen 24 (Frequenzram pen) des ersten Radarsensors jeweils eine positive Änderungsrate (Steigung) auf weisen, wohingegen die Frequenzänderungen 26 des zweiten Radarsensors jeweils eine negative Änderungsrate (Steigung) aufweisen. Die Änderungsraten der Fre quenzänderungen sind dabei jeweils konstant. Es ergibt sich also eine linear stei gende bzw. fallende Frequenzänderung über die Zeit. Zudem ist eine Periodendauer p der Frequenzänderungen des ersten Sendesignals identisch mit einer Perioden dauer p des zweiten Sendesignals. Die Maximalfrequenzen fmax sowie die Mini malfrequenzen fmin der Frequenzänderungen beider Radarsensoren sind ebenfalls vorzugsweise identisch. Zudem weisen beide Frequenzänderungen betragsmäßig dieselbe Änderungsrate (Steigung) auf. In anderen Worten sind lediglich die Vorzei chen der Frequenzhübe verschieden.
Durch die Verwendung der dargestellten Frequenzmodulationsmuster für die Sende signale des ersten Radarsensors und des zweiten Radarsensors wird erreicht, dass Interferenzen zwischen benachbarten Radarsensoren keine Fehlziele mehr verursa chen. Interferenzen treten nur noch für kurze Zeiträume auf, sodass die Auswirkun gen der Störungen reduziert werden und die Detektionsfähigkeit der Radarsensoren nicht signifikant eingeschränkt wird.
In diesem Zusammenhang ist in der Fig. 4 der Betrieb zweier Radarsensoren mit po sitiver bzw. negativer Änderungsrate der Frequenzänderungen dargestellt. Auf der y- Achse ist die Frequenz f abgetragen, auf der x-Achse ist die Zeit t abgetragen. Die durchgezogene Linie stellt das Sendesignal des ersten Radarsensors dar. Um das Sendesignal des ersten Radarsensors ist gepunktet die Empfangsbandbreite des ersten Radarsensors dargestellt. Die Empfangsbandbreite umfasst üblicherweise einen Abstand von 5 bis 10 MHz zum Sendesignal und bewirkt insoweit eine Filte rung hinsichtlich des Eindeutigkeitsbereichs des Radarsensors bezüglich der Entfer nungsmessung.
Die gestrichelten Linien entsprechen dem Sendesignal des zweiten Radarsensors. Interferenzen bzw. Störungen treten nur dann auf, wenn das Signal des zweiten Ra darsensors in der Empfangsbandbreite des ersten Radarsensors liegt. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen unterschiedlichen Frequenzmodulationsmuster für Radarsensoren mit überlappendem Sichtbereich wird insoweit die Dauer einer Störung minimiert. Die Dauer der Störung T|nt lässt sich berechnen zu
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mit BRX als Empfangsbandbreite und As als Änderungsrate bzw. Steigung (Fre quenzänderung geteilt durch Zeit) der Frequenzrampe. In der Fig. 5 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 14 mit einem Sensor system 10 dargestellt. Zusätzlich zu dem ersten Radarsensor 16 und dem zweiten Radarsensor 18 umfasst das Sensorsystem 10 in der dargestellten Ausführungsform eine (optionale) Steuereinheit 28. Durch die Steuereinheit 28 können der erste Ra darsensor 16 sowie der zweite Radarsensor 18 angesteuert werden, um die Fre quenzmodulationsmuster der Radarsensoren einzustellen. Es ist insoweit also mög lich, baugleiche Radarsensoren als ersten bzw. zweiten Radarsensor zu verwenden, die angesteuert werden, um entsprechende Frequenzmodulationsmuster mit positi ver bzw. negativer Änderungsrate zu verwenden. Im Falle von derart konfigurierba ren Radarsensoren kann eine Ansteuerung mittels der Steuereinheit 28 vorgenom men werden. Die Steuereinheit 28 kann dabei beispielsweise in ein Fahrzeugsteuer gerät integriert sein.
In der Fig. 6 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren dargestellt. Das Ver fahren umfasst einen Schritt des Ansteuerns S10 eines ersten Radarsensors und eines zweiten Radarsensors sowie einen Schritt S12 des Einstellens eines Fre quenzmodulationsmusters des ersten Radarsensors und eines Frequenzmodulati onsmusters des zweiten Radarsensors. Das Verfahren kann beispielsweise als Soft ware implementiert sein, die auf einem Fahrzeugsteuergerät ausgeführt wird. Vor zugsweise wird das Verfahren während des Betriebs der Radarsensoren basierend auf deren Anordnung angewendet.
Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend be schrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungs formen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer ge nauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentan sprüche.
In den Patentansprüchen schließen die Wörter„umfassen“ und„mit“ nicht das Vor handensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der Undefinierte Artikel„ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprü chen genannten Einheiten ausführen. Ein Element, eine Einheit, eine Schnittstelle, eine Vorrichtung und ein System können teilweise oder vollständig in Hard- und/oder in Software umgesetzt sein. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet wer den kann. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger ge speichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hard ware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.
Bezuqszeichen
Sensorsystem
Objekte
Fahrzeug
erster Radarsensor
zweiter Radarsensor
erster Sichtbereich
zweiter Sichtbereich
Frequenzänderung mit positiver Änderungsrate Frequenzänderung mit negativer Änderungsrate Steuereinheit

Claims

Patentansprüche
1. Sensorsystem (10) zum Detektieren von Objekten (12) in einer Umgebung eines Fahrzeugs (14), mit:
einem ersten Radarsensor (16) und einem zweiten Radarsensor (18), wobei der erste Radarsensor und der zweite Radarsensor als frequenzmodulierte Dauerstrichradarsensoren ausgebildet sind;
ein erster Sichtbereich (20) des ersten Radarsensors zumindest teilweise ei nem zweiten Sichtbereich (22) des zweiten Radarsensors entspricht; und
ein Frequenzmodulationsmuster eines Sendesignals des ersten Radarsensors eine Vielzahl von Frequenzänderungen (24) mit positiver Änderungsrate umfasst und ein Frequenzmodulationsmuster eines Sendesignals des zweiten Radarsensors eine Vielzahl von Frequenzänderungen (26) mit negativer Änderungsrate umfasst.
2. Sensorsystem (10) nach Anspruch 1 , wobei die Änderungsraten der Fre quenzänderungen der Sendesignale des ersten Radarsensors (16) und des zweiten Radarsensors (18) konstant sind.
3. Sensorsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Pe riodendauer (p) einer Frequenzänderung des ersten Radarsensors (16) einer Perio dendauer einer Frequenzänderung des zweiten Radarsensors (18) entspricht.
4. Sensorsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
eine Maximalfrequenz (fmax) der Frequenzänderungen (24) des ersten Radar sensors (16) einer Maximalfrequenz der Frequenzänderungen (26) des zweiten Ra darsensors (18) entspricht; und/oder
eine Minimalfrequenz (fmin) der Frequenzänderungen des ersten Radarsensors einer Minimalfrequenz der Frequenzänderungen des zweiten Radarsensors ent spricht.
5. Sensorsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Be trag der Änderungsrate der Frequenzänderungen des ersten Radarsensors (16) ei nem Betrag der Änderungsrate der Frequenzänderungen des zweiten Radar sensors (18) entspricht.
6. Sensorsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Sendesignal des ersten Radarsensors (16) 64 bis 512 identische Fre quenzänderungen (24) umfasst; und
das Sendesignal des zweiten Radarsensors (18) 64 bis 512 identische Fre quenzänderungen (26) umfasst.
7. Sensorsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Empfangsbandbreite des ersten Radarsensors (16) einer Empfangsbandbreite des zweiten Radarsensors (18) entspricht.
8. Sensorsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Sichtbereich (20) des ersten Radarsensors (16) und der zweite Sichtbereich (22) des zweiten Radarsensors (18) eine identische Größe aufweisen.
9. Sensorsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Radarsensor (16) und der zweite Radarsensor (18) baugleich sind.
10. Sensorsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer ge meinsamen Steuereinheit (28) zum Ansteuern des ersten Radarsensors (16) und des zweiten Radarsensors (18), um die Frequenzmodulationsmuster der Radarsensoren einzustellen.
11. Sensorsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Radarsensor (16) und der zweite Radarsensor (18) zum Ermitteln eines Abstands, einer Geschwindigkeit sowie einer Richtung eines Objekts (12) in der Umgebung des Fahrzeugs (14) basierend auf einem Empfang von Reflexionen der Sendesignale der Radarsensoren an dem Objekt ausgebildet sind.
12. Fahrzeug (14) mit einem Sensorsystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
13. Verfahren zum Detektieren von Objekten (12) in einer Umgebung eines Fahr zeugs (14), mit den Schritten:
Ansteuern (S10) eines ersten Radarsensors (16) und eines zweiten Radar sensors (18), wobei der erste Radarsensor und der zweite Radarsensor als fre quenzmodulierte Dauerstrichradarsensoren ausgebildet sind und ein erster Sichtbe reich (20) des ersten Radarsensors zumindest teilweise einem zweiten Sichtbe reich (22) des zweiten Radarsensors entspricht; und
Einstellen (S12) eines Frequenzmodulationsmusters eines Sendesignals des ersten Radarsensors und eines Frequenzmodulationsmusters eines Sendesignals des zweiten Radarsensors, sodass das Frequenzmodulationsmuster des Sendesig nals des ersten Radarsensors eine Vielzahl von Frequenzänderungen (24) mit positi ver Änderungsrate umfasst und das Frequenzmodulationsmuster des Sendesignals des zweiten Radarsensors eine Vielzahl von Frequenzänderungen (26) mit negativer Änderungsrate umfasst.
14. Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens nach Anspruch 13, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.
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