WO2021197875A1 - Verfahren zur bestimmung einer richtungsinformation von zielobjekten bei einem radarsystem für ein fahrzeug - Google Patents

Verfahren zur bestimmung einer richtungsinformation von zielobjekten bei einem radarsystem für ein fahrzeug Download PDF

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WO2021197875A1
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angles
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Ridha Farhoud
Tai Fei
Andreas Von Rhein
Ernst Warsitz
Christian WESTHUES
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HELLA GmbH & Co. KGaA
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    • G01S7/418—Theoretical aspects

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining directional information from target objects in a radar system for a vehicle.
  • the invention also relates to the radar system.
  • radar systems can also determine further parameters of the target object. So it is z. B. possible that when using several transmitting and / or receiving antennas a directional information of the target object is determined.
  • the different geometric arrangement of the transmitting and / or receiving antennas has an influence on the transit times of the radar signals transmitted by the transmitting antenna (s), which are reflected on the target object and received by the at least one receiving antenna.
  • information about the angle of incidence or angle of reflection at the antennas can therefore be obtained. The angle in turn depends on the direction of the target object.
  • a method for angle estimation is known from DE102014201 026 A1, which can thus also be used to determine directional information.
  • the problem is that when there are several target objects, it is necessary to differentiate between the angles for the radar signals reflected on the various target objects. Such a target separation therefore makes it possible to clearly determine the direction of the individual target objects. In the following, this is also referred to as an identification of the directions of the target objects in the directional information. Depending on the geometry of the antenna arrangement, ambiguities can also arise in the target separation. Especially when using a NULA (non uniform linear array) antenna geometry, target separation is technically problematic.
  • NULA non uniform linear array
  • the object is achieved in particular by a method for determining directional information about directions of at least two different target objects in a radar system for a vehicle.
  • the vehicle is, for example, a passenger vehicle or a truck which can have a driver assistance system.
  • the direction of the target objects can be used to operate the driver assistance system.
  • the angles can be designed as angles of incidence and / or emergence of the radar signals which the radar signals have at the receiving and / or transmitting antennas of the radar system.
  • the angles thus provide a conclusion about the directions of the target objects.
  • the angles can be determined, for example, by examining a transit time difference between the radar signals. Specifically, radar signals that are reflected on the same target object but are sent and / or received by different antennas of the radar system can have the transit time difference depending on the arrangement of the antennas and the angle of the radar signals or the direction of the target object. In the case of the angle evaluation, the radar signals reflected at the same target objects can be examined accordingly with regard to the transit time difference in order to determine the directional information with the angles of the corresponding radar signals.
  • angles provided by the direction information are therefore ambiguous. It is therefore important to filter out the incorrect angles in order to determine the directions of the target objects only on the basis of the actual angles. In other words, the directions of the target objects should be identified in the directional information, since the angles ambiguously indicate several possible directions.
  • the directions of the target objects are identified in the directional information.
  • This can specifically be understood to mean that the (possibly ambiguous) angles provided in the direction information are assigned to the received radar signals of the individual target objects.
  • Each angle provided can potentially be a Represent the direction of a target object.
  • the identification of the actual directions of the target objects thus serves to find out from the angles provided the correct angles which actually reflect a direction of a target object.
  • a further analysis e.g. B. a statistical analysis, and a comparison of the result of the analysis with the directional information. It is also possible for the angle evaluation to be carried out to determine the directional information in order to carry out a first limitation to a reduced number of angles, so that only this reduced number of angles has to be evaluated by the further analysis.
  • the target objects are separated from one another in the direction information and / or the angles are assigned to the target objects.
  • a problem with target separation is that several targets, which are recognizable as peak values in signal processing, can lie on top of one another. The unambiguous and correct determination of the directional information can thus be made more difficult. This in turn can lead to angles in the direction information that are only ambiguously determinable.
  • the ML or DML method helps to resolve this ambiguity.
  • the ML or DML method relates to a maximum likelihood method and thus a parametric estimation method.
  • Known variants for implementing the DML method are known, for example, from the literature mentioned below:
  • the radar system can first transmit a transmission signal s (t) via at least one transmission antenna.
  • the transmission signal includes, for. B. several sequentially output frequency ramps (hereinafter also referred to as chirps).
  • the chirps can each be frequency-modulated and thus have a varying frequency.
  • a linear frequency modulation is used, in which the frequency changes linearly within a predetermined bandwidth for a respective chirp. That reflected on at least one target object and through a Transmitted signal s (t) delayed in the signal propagation time can then be detected as received signal e (t) by at least one receiving antenna of the radar system.
  • f s is the frequency of the transmitted signal s (t)
  • f e is the frequency of the received signal e (t).
  • the frequency f b depends on the signal propagation time t and thus on the distance R from the target object.
  • the detection information can be determined on the basis of the received signal e (t), and in particular on the basis of the baseband signal b (t).
  • the detection information results from the digitized baseband signal b (t) or from at least one frequency analysis of the baseband signal b (t).
  • the detection information can be digital information, that is to say data values. If N chirps are output, then the duration of each chirp is T1 / N. After the period T1, the acquisition information can be processed within the period T2-T1. The entire measurement cycle thus has a duration T2, so that the transmission of the transmission signal s (t) can be repeated at intervals of T2. T2 thus defines a transmission signal distance.
  • time periods T1 and / or T2 can vary.
  • Different transmission signals s1 (t) and s2 (t) can also be transmitted, which e.g. B. differ in terms of the distances between the chirps.
  • the individual values of the received signal e (t) can be recorded so that the detection information is formed from the recorded values and possibly a preprocessing (such as a downward conversion and / or an analog-digital conversion and / or at least one Fourier transformation) will.
  • the recorded values can be understood as a matrix in which, up to the end of the time period T1, the values are stored one after the other in a two-dimensional manner in an MxN matrix with M samples per chirp and N chirps.
  • the detection information can correspond to this two-dimensional configuration.
  • a first of the dimensions can be for a distance to the target object, the other (second) of the dimensions for the Doppler frequency and thus for the relative speed be specific to the target object.
  • At least one spectrum can then be determined by at least one Fourier transformation of the matrix, from which the relative speed and / or the distance of the at least one target object in the vicinity of the vehicle can be determined.
  • a spectrum can be determined from a (e.g. column-wise) first Fourier transformation of the matrix in the direction of the first dimension (column-wise), which is again composed as a two-dimensional matrix and from which the distance can be determined.
  • the relative speed can then also be determined from a (line-by-line) second Fourier transformation in the direction of the second dimension of the spectrum.
  • This second spectrum resulting from the second Fourier transformation can also correspond to the detection information.
  • a third dimension can also be used for the receiving signals e (t) of the various receiving antennas.
  • a third Fourier transformation in the direction of this third dimension can be used to determine an angle and thus the direction of the target object.
  • the result of this third Fourier transformation can correspond to the direction information.
  • the direction information is, for example, a so-called beamforming (BF) spectrum.
  • the third Fourier transformation is carried out, for example, at a point, that is to say in a bin, of the second spectra at which the target object is detected. Flierzu takes place z.
  • the result of the DML method is designed as a two-dimensional spectrum, which is a Angle combination of the angles indexed for the directions of the at least two target objects.
  • the DML method can be represented in the following form, for example:.
  • One of the combination of angles can, for. B. by determining a maximum in the spectrum as the angle combination of the angles for the directions of the at least two target objects.
  • a (A H A) -1 A H , A [ ⁇ ( ⁇ 1 ), ⁇ ( ⁇ 2 )] the projection matrix and the
  • x (i) is also to be referred to in general with the signal vector v for the measurement. This results in.
  • a and H can be precalculated and thus predefined.
  • a H is a matrix, which can also be viewed as a task of a Fourier transformation, v corresponds to the detection information which is Fourier transformed (e.g. by means of a Fast Fourier transformation) during the angle evaluation in order to obtain the direction information as the result of the angle evaluation Get FFT V.
  • the FFT V result is therefore already known when the DML method is carried out.
  • a H v can also be adopted as the direction information FFT V.
  • a H v is thus given by the Direction information FFT V exchanged in order to replace the arithmetic operation for determining the result of the DML method, as described above.
  • the directions of the target objects in the directional information are identified by assigning the angles from the directional information to the target objects on the basis of the result of the DML method.
  • the DML method z. B.
  • several angle combinations can be evaluated, which include the angles for two different target objects. These target objects can be superimposed in the directional information and thus lead to an ambiguous result.
  • the direction information is, for example, a spectrum, in particular a BF spectrum, in which the amplitudes are specified for different angles.
  • the directional information may only include information about those target objects that are detected at a certain distance and / or with a certain relative speed (e.g. by selecting the bin for the third Fourier transformation). Nevertheless, at least or exactly two target objects can be superimposed in the directional information. This can lead to several peaks in the directional information, only some of which indicate the correct angles for the radar signals. In order to determine the correct angle combination of these angles, the DML method can thus be carried out.
  • the directions of the target objects are identified in the directional information in that a peak value detection is carried out in the directional information and / or in the result of the DML method.
  • the detection of the peak values in the direction information makes it possible to determine candidates for the correct angles which are specific for the correct direction of the target objects.
  • the peak value recognition in the result of the DML method can serve to identify possible angle combinations of the angles in the direction information at the peak values which are specific for the correct direction.
  • a peak value for an angle in the direction information and a peak value for the same angle in the result of the DML method can be compared for this purpose. If the peak value in the direction information exceeds the peak value of the result of the DML method, then there is only a single target object, otherwise (at least or precisely) two target objects. Alternatively or additionally, it can be examined whether the maximum in the result of the DML method is smaller than in the direction information. In this case there is only one target object.
  • a further advantage can be that the direction information provides ambiguously different possible directions of the target objects on the basis of the angles, and the directions for the target objects are clearly determined on the basis of the result of the DML method.
  • the direction information corresponds to a two-dimensional beamforming spectrum which specifies the different angles for different amplitudes.
  • the result of the DML method can be structured in the same way, but three-dimensional in a first dimension different angles and in a second dimension the different angles, and thus angle combinations, for different amplitudes.
  • the result of the DML method provides different possible combinations of the angles for different directions of the target objects.
  • the result of the DML method is, for example, a two-dimensional matrix which includes different angles for a first target object in a first dimension and different angles for the second target object in the second dimension, so that the peak values in this matrix represent the angle combinations.
  • At least one peak value is recognized in the result of the DML method and / or at least one maximum of the result of the DML method is determined in order to clearly determine the angles for the directions of the target objects.
  • the angle combination which is used to determine the directions of the target objects can be identified at the point of the maximum or peak value.
  • the DML method could in principle also be carried out directly (without angle evaluation and determination of the directional information), the computational effort in the DML method can be reduced through the analysis according to the angle evaluation.
  • start values for the DML method can be set in order to evaluate angle combinations according to the DML method only there.
  • the directional information is used to limit the angles in question to a reduced number of angles, which are evaluated using the DML method.
  • performing the DML method may include the following steps:
  • the angle evaluation is carried out in the manner of a frequency analysis of a part of the detection information, this part being identified by means of a detection of at least one peak value in the detection information prior to the angle evaluation. At least one target object can thus be detected, with two target objects possibly also being superimposed in this part, in particular Bin.
  • the detection information can be understood as a three-dimensional matrix, for example.
  • the peak value can then be detected by means of peak value recognition in the two-dimensional spectrum of the first and second dimensions (in particular distance and relative speed), and the angle evaluation can be carried out there in the direction of the third dimension.
  • the values of the detection information in the direction of this third dimension are also referred to in the context of the invention as a bin or as a signal vector v, from which R can be determined as the covariance matrix of v.
  • the angle evaluation can, for. B. with a ULA (uniform linear array) by means of zero padding and a subsequent Fast Fourier Transformation (FFT) and with a non-ULA by inserting zeros and then FFT.
  • ULA uniform linear array
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • the angle evaluation includes at least one Fourier transformation for frequency analysis. This can in particular be carried out in the manner of an FFT.
  • the invention also relates to a radar system for a vehicle, having an (electronic) processing device such as a digital one Signal processor which is designed to carry out the steps of a method according to the invention.
  • the processing device can, for. B. execute a computer program which is not stored in a volatile memory in the radar system.
  • the radar system according to the invention thus has the same advantages as are described in detail with reference to a method according to the invention. It is optionally conceivable that the radar system is designed as a continuous wave radar, in particular frequency-modulated continuous wave radar (FMCW radar).
  • FMCW radar frequency-modulated continuous wave radar
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a vehicle with a radar system according to the invention in a side view of the vehicle
  • Fig. 2 is a schematic representation of parts of an inventive
  • Fig. 3 is a schematic representation of parts of an inventive
  • Fig. 4 is a schematic representation of parts of an inventive
  • Fig. 5 is a schematic representation of parts of an inventive
  • Radar system with several receiving antennas 6 shows a schematic representation for the visualization of a method according to the invention
  • FIG. 10 shows a further schematic representation for the visualization of a method according to the invention.
  • a vehicle 1 with a radar system 2 according to the invention is shown schematically in FIG.
  • the radar system 2 can have at least one receiving antenna 20 and a processing device 3 in order to carry out a method according to the invention on the basis of at least one radar signal 230 received by the receiving antenna 20.
  • a plurality of transmitting antennas 21 and receiving antennas 20 can be provided.
  • Several target objects 5 can also be detected in different directions.
  • z. B. a MIMO (Multiple Input Multiple Output) or SIMO (Single Input Multiple Output) transmission scheme can be used.
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • SIMO Single Input Multiple Output
  • Only one transmitting antenna 21 is provided, but at least two receiving antennas 20. This makes it possible to determine an angle 240 in the form of an angle of incidence of the radar signals 230 reflected on a target object 5 on the basis of a transit time difference that is present between the radar signals 230 sent by different receiving antennas 20 are received. This procedure can be repeated for the radar signals 230, which are reflected by other target objects 5, in order to determine the angle 240 for these too.
  • angles 240 ′ and 240 ′′ can be determined for several target objects 5, which are each specific for the direction of the target object 5 relative to the vehicle 1.
  • FIG. 6 shows a method according to the invention for determining direction information 220 about the directions of at least two different target objects 5 in a radar system 2 for a vehicle 1.
  • a provision 101 of detection information 210 can take place, which is specific for radar signals 230 reflected on the target objects 5 and received by at least one receiving antenna 20 of the radar system 2.
  • This detection information 210 is e.g. B. a two-dimensional spectrum from which the distance and the relative speed of the target objects 5 can be determined.
  • an angle evaluation 102 is carried out for the detection information 210 in order to obtain the direction information 220 as information about angles 240 of the radar signals 230, the angles 240 being specific for the directions of the target objects 5.
  • a DML method 103 can be carried out for the detection information 210 in order to identify the directions of the target objects 5 for the direction information 220 on the basis of a result 225 of the DML method 103. It is possible that the directions of the target objects 5 are then identified in the direction information 220 in that a peak value detection 104 is carried out in the direction information 220 and / or in the result 225 of the DML method 103. In this way, z. B. identify the peak values 250 shown in FIG. 7 in the direction information 220. Each peak value 250 can be characterized by a local maxima of the amplitude A and indicate a possible angle 240 for a target object 5 and thus the direction for the target object 5.
  • the DML method 103 can be used to check each of the angle combinations (according to the detected peak values 250).
  • a result 225 of the DML method 103 is shown in FIG. 8 by way of example. Carrying out DML method 103 can include the following steps:
  • the angles 240 for the actual directions of the target objects 5 can be determined according to the angle combination at which the maximum is present. There are the first and second angles 240 ‘, 240"
  • the identification of the directions of the different target objects 5 can include the following step:
  • the comparison can e.g. B. be done in that the maximum of the result 225 is compared with the maximum of the direction information 220.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Richtungsinformation (220) über Richtungen von mindestens zwei verschiedenen Zielobjekten (5) bei einem Radarsystem (2) für ein Fahrzeug (1), wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: - Bereitstellen (101) einer Erfassungsinformation (210), welche für an den Zielobjekten (5) reflektierte und von wenigstens einer Empfangsantenne (20) des Radarsystems (2) empfangene Radarsignale (230) spezifisch ist, - Durchführen einer Winkelauswertung (102) bei der Erfassungsinformation (210), um die Richtungsinformation (220) als eine Information über Winkel (240) der Radarsignale (230) zu erhalten, wobei die Winkel (240) für die Richtungen der Zielobjekte (5) spezifisch sind, - Durchführen einer DML-Methode (103) bei der Erfassungsinformation (210), um anhand eines Ergebnisses (225) der DML-Methode (103) die Richtungen der Zielobjekte (5) bei der Richtungsinformation (220) zu identifizieren.

Description

Verfahren zur Bestimmung einer Richtungsinformation von Zielobjekten bei einem Radarsystem für ein Fahrzeug
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Richtungsinformation von Zielobjekten bei einem Radarsystem für ein Fahrzeug. Ferner bezieht sich die Erfindung auf das Radarsystem.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Radarsysteme neben der Bestimmung einer Entfernung zu einem Zielobjekt noch weitere Parameter des Zielobjekts ermitteln können. So ist es z. B. möglich, dass bei dem Einsatz mehrerer Sende- und/oder Empfangsantennen eine Richtungsinformation des Zielobjekts bestimmt wird. Die unterschiedliche geometrische Anordnung der Sende- und/oder Empfangsantennen hat einen Einfluss auf die Laufzeiten der durch die Sendeantenne(n) ausgesendeten Radarsignale, welches am Zielobjekt reflektiert und von der wenigstens einen Empfangsantenne empfangen werden. Anhand eines Unterschieds der Laufzeiten der verschiedenen Radarsignale lässt sich daher eine Information über den Einfalls- bzw. Ausfallswinkel an den Antennen gewinnen. Der Winkel ist wiederum abhängig von der Richtung des Zielobjekts.
Aus der DE102014201 026 A1 ist ein Verfahren zur Winkelschätzung bekannt, welches somit ebenfalls zur Bestimmung einer Richtungsinformation dienen kann.
Problematisch ist, dass bei mehreren Zielobjekten die Winkel für die an den verschiedenen Zielobjekten reflektierten Radarsignale unterschieden werden müssen. Eine solche Zieltrennung ermöglicht es daher, die Richtung der einzelnen Zielobjekte eindeutig zu bestimmen. Nachfolgend wird dies auch als eine Identifizierung der Richtungen der Zielobjekte bei der Richtungsinformation bezeichnet. Je nach Geometrie der Antennenanordnung kann es ferner bei der Zieltrennung zu Uneindeutigkeiten kommen. Insbesondere bei der Verwendung einer NULA (non uniform linear array) Antennen Geometrie ist die Zieltrennung technisch problematisch.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lösung zur Bestimmung einer Richtungsinformation von Zielobjekten bei einem Radarsystem vorzugschlagen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Radarsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Radarsystem, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Richtungsinformation über Richtungen von mindestens zwei verschiedenen Zielobjekten bei einem Radarsystem für ein Fahrzeug. Das Fahrzeug ist bspw. als Personenkraftfahrzeug oder ein Lastkraftfahrzeug, welches ein Fahrerassistenzsystem aufweisen kann. Die Richtung der Zielobjekte kann dabei für den Betrieb des Fahrerassistenzsystems verwendet werden.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:
- Bereitstellen einer Erfassungsinformation, welche für an den Zielobjekten reflektierte und von wenigstens einer Empfangsantenne des Radarsystems empfangene Radarsignale spezifisch ist,
- Durchführen einer Winkelauswertung bei der Erfassungsinformation, um die Richtungsinformation als eine Information über Winkel der Radarsignale zu erhalten, wobei die Winkel für die Richtungen der Zielobjekte (also die Richtungen zu den Zielobjekten relativ zum Radarsystem bzw. Fahrzeug) spezifisch sind.
Beispielsweise können die Winkel als Einfalls- und/oder Ausfallswinkel der Radarsignale ausgeführt sein, welche die Radarsignale an den Empfangs- und/oder Sendeantennen des Radarsystems aufweisen. Damit bieten die Winkel einen Rückschluss auf die Richtungen der Zielobjekte. Die Winkel können bspw. dadurch ermittelt werden, dass ein Laufzeitunterschied der Radarsignale untersucht wird. Konkret können Radarsignale, welche am gleichen Zielobjekt reflektiert werden, aber durch unterschiedliche Antennen des Radarsystems gesendet und/oder empfangen werden, abhängig von der Anordnung der Antennen und dem Winkel der Radarsignale bzw. der Richtung des Zielobjekts den Laufzeitunterschied aufweisen. Bei der Winkelauswertung können dabei die an gleichen Zielobjekten reflektierten Radarsignale entsprechend hinsichtlich des Laufzeitunterschieds untersucht werden, um die Richtungsinformation mit den Winkeln der entsprechenden Radarsignale zu ermitteln.
Es kann möglich sein, dass bei der Winkelauswertung mehrere potentiell richtige Winkel ermittelt werden, welche nur teilweise den tatsächlichen Winkeln der Radarsignale entsprechen. Die durch die Richtungsinformation bereitgestellten Winkel sind daher uneindeutig. Somit gilt es, die fehlerhaften Winkel herauszufiltern, um die Richtungen der Zielobjekte nur anhand der tatsächlichen Winkel zu bestimmen. In anderen Worten sollen die Richtungen der Zielobjekte bei der Richtungsinformation identifiziert werden, da die Winkel mehrere mögliche Richtungen uneindeutig angeben.
Es kann daher bei der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Identifizierung der Richtungen der Zielobjekte bei der Richtungsinformation erfolgt. Darunter kann konkret verstanden werden, dass die in der Richtungsinformation bereitgestellten (ggf. uneindeutigen) Winkel den empfangenen Radarsignalen der einzelnen Zielobjekte zugeordnet werden. Jeder bereitgestellte Winkel kann in diesem Sinne potenziell eine Richtung eines Zielobjekts repräsentieren. Die Identifizierung der tatsächlichen Richtungen der Zielobjekte dient damit dazu, aus den bereitgestellten Winkeln die richtigen Winkel herauszufinden, welche tatsächlich eine Richtung eines Zielobjekts widergeben.
Um eine Identifizierung der Richtungen der Zielobjekte durchzuführen, kann eine weitere Analyse, z. B. eine statistische Analyse, und ein Vergleich des Ergebnisses der Analyse mit der Richtungsinformation erfolgen. Es ist auch möglich, dass die Winkelauswertung zur Bestimmung der Richtungsinformation durchgeführt wird, um bereits eine erste Eingrenzung auf eine reduzierte Anzahl Winkel vorzunehmen, sodass nur noch diese reduzierte Anzahl Winkel durch die weitere Analyse ausgewertet werden muss.
Vorteilhafterweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass der nachfolgende Schritt durchgeführt wird, um die Richtungen der Zielobjekte bei der Richtungsinformation zu identifizieren:
- Durchführen einer ML- (Maximum-Likelihood) insbesondere DML-
(Deterministic ML) Methode bei der Erfassungsinformation, um anhand eines
Ergebnisses der ML bzw. DML-Methode die Richtungen der Zielobjekte bei der
Richtungsinformation zu identifizieren.
In anderen Worten werden durch die Identifizierung der Richtungen die Zielobjekte in der Richtungsinformation voneinander getrennt und/oder die Winkel den Zielobjekten zugeordnet. Herkömmlicherweise ist bei der Zieltrennung ein Problem, dass mehrere Ziele, welche in der Signalverarbeitung als Spitzenwert erkennbar sind, übereinander liegen können. Somit kann die eindeutige und korrekte Ermittlung der Richtungsinformation erschwert sein. Dies kann wiederrum zu nur uneindeutig bestimmbaren Winkel in der Richtungsinformation führen. Die ML- bzw. DML-Methode hilft, diese Uneindeutigkeit aufzulösen. Die ML-, bzw. DML-Methode, betrifft dabei eine Maximum-Likelihood-Methode, und somit ein parametrisches Schätzverfahren. Bekannte Varianten zur Implementierung der DML-Methode sind beispielsweise aus der nachfolgend genannten Literatur bekannt:
- Heidenreich, P.: Antenna Array Processing: Autocalibration and Fast High- Resolution Methods for Automotive Radar, Dissertation Technische Universität Darmstadt (2012); Abrufbar unter https://tuprints.ulb.tu- darmstadt.de/id/eprint/3090; insbesondere Seite 49 ff. und Seite 83 ff, wobei insbesondere als Richtungsinformation eine Direction of Arrival (DOA) bestimmt wird, und die Richtungsinformation als „BF Spectrum“ bezeichnet wird.
Auf die vorgenannte Literatur wird ferner auch durch folgenden Stand der Technik Bezug genommen:
- Winner H. (2015) Radarsensorik. In: Winner H., Hakuli S., Lotz F., Singer C. (eds) Handbuch Fahrerassistenzsysteme. ATZ/MTZ-Fachbuch. Springer Vieweg, Wiesbaden
- Heidenreich P., Zoubir A.M. (2014) Computational Aspects of Maximum Likelihood DOA Estimation of Two Targets with Applications to Automotive Radar. In: Schmidt G., Abut H., Takeda K., Hansen J. (eds) Smart Mobile In- Vehicle Systems. Springer, New York, NY
Der Inhalt der voranstehenden Literatur, insbesondere die vorgenannten Definitionen und Implementierungen einer DML-Methode, werden in diese Patentanmeldung aufgenommen.
Um die Erfassungsinformation zu erhalten, kann durch das Radarsystem zunächst ein Sendesignal s(t) über wenigstens eine Sendeantenne ausgesendet werden. Das Sendesignal umfasst z. B. mehrere sequenziell ausgegebene Frequenzrampen (nachfolgend als auch Chirps bezeichnet). Die Chirps können jeweils frequenzmoduliert sein, und somit eine variierende Frequenz aufweisen. Hierbei kommt z. B. eine lineare Frequenzmodulation zum Einsatz, bei welcher bei einem jeweiligen Chirp die Frequenz sich linear innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite verändert. Das an wenigstens einem Zielobjekt reflektierte und durch eine Signallaufzeit verzögerte Sendesignal s(t) kann dann durch wenigstens eine Empfangsantenne des Radarsystems als Empfangssignal e(t) erfasst werden. Aus der Mischung des Sendesignal s(t) und des Empfangssignals e(t) erhält man das Basisbandsignal b(t), mit der Frequenz fb=fs-fe. Hierbei ist fs die Frequenz des Sendesignals s(t) und fe die Frequenz des Empfangssignals e(t). Die Frequenz fb ist abhängig von der Signallaufzeit t und damit von der Entfernung R des Zielobjektes.
Um die Detektion des wenigstens einen Zielobjekts durchzuführen, kann anhand des Empfangssignals e(t), und insbesondere anhand des Basisbandsignals b(t), die Erfassungsinformation bestimmt werden. Beispielsweise, resultiert die Erfassungsinformation aus dem digitalisierten Basisbandsignal b(t) oder aus wenigstens einer Frequenzanalyse des Basisbandsignals b(t). Entsprechend kann es sich bei der Erfassungsinformation um eine digitale Information handeln, also um Datenwerte. Wenn N Chirps ausgegeben werden, dann beträgt die Zeitdauer eines jeweiligen Chirps T1/N. Nach der Zeitdauer T1 kann innerhalb der Zeitdauer T2-T1 die Verarbeitung der Erfassungsinformation erfolgen. Der gesamte Messzyklus hat somit eine Zeitdauer T2, sodass sich in Abständen von T2 das Aussenden des Sendesignals s(t) wiederholen kann. T2 definiert somit einen Sendesignal-Abstand.
Es ist auch möglich, dass die Zeitdauern T1 und/oder T2 variieren. Auch können unterschiedliche Sendessignale s1(t) und s2(t) ausgesendet werden, welche sich z. B. hinsichtlich der Abständen zwischen den Chirps unterscheiden.
Während der Zeitdauer T1 können die einzelnen Werte des Empfangssignals e(t) erfasst werden, sodass aus den erfassten Werten und ggf. einer Vorverarbeitung (wie einer Abwärtsmischung und/oder einer Analog-Digital-Wandlung und/oder wenigstens einer Fouriertransformation) die Erfassungsinformation gebildet wird. Die erfassten Werte können als eine Matrix aufgefasst werden, bei welcher bis zum Ende der Zeitdauer T1 die Werte zeitlich nacheinander in einer MxN-Matrix mit M Samples pro Chirp und N Chirps in zweidimensionaler Weise eingespeichert werden. Die Erfassungsinformation kann dieser zweidimensionalen Ausbildung entsprechen. Eine erste der Dimensionen kann für eine Entfernung zum Zielobjekt, die andere (zweite) der Dimensionen für die Doppler-Frequenz und somit für die Relativgeschwindigkeit des Zielobjekts spezifisch sein. Anhand dieser Matrix kann anschließend durch wenigstens eine Fouriertransformation der Matrix wenigstens ein Spektrum ermittelt werden, aus welchem die Relativgeschwindigkeit und/oder die Entfernung des wenigstens einen Zielobjekts in der Umgebung des Fahrzeuges bestimmen lassen. Konkret kann aus einer (z. B. spaltenweisen) ersten Fouriertransformation der Matrix in Richtung der ersten Dimension (spaltenweise) ein Spektrum ermittelt werden, welches erneut als zweidimensionale Matrix zusammengesetzt wird, und aus welchem sich die Entfernung ermitteln lässt. Aus einer (zeilenweisen) zweiten Fouriertransformation in Richtung der zweiten Dimension des Spektrums kann sodann auch die Relativgeschwindigkeit ermittelt werden. Dieses aus der zweiten Fouriertransformation resultierende zweite Spektrum kann ebenfalls der Erfassungsinformation entsprechen. Falls mehrere Sende- und/oder Empfangsantennen zum Einsatz kommen, kann auch eine dritte Dimension für die Empfangssignale e(t) der verschiedenen Empfangsantennen verwendet werden. In diesem Falle liegen mehrere zweite Spektren für die verschiedenen Antennen vor. Eine dritte Fouriertransformation in Richtung dieser dritten Dimension kann zur Bestimmung eines Winkels und damit der Richtung des Zielobjekts dienen. Das Ergebnis dieser dritten Fouriertransformation kann dabei der Richtungsinformation entsprechen. Die Richtungsinformation ist bspw. ein sogenanntes Beamforming (BF) Spektrum. Die dritte Fouriertransformation wird bspw. an einer Stelle, also in einem Bin, der zweiten Spektren durchgeführt, an welcher das Zielobjekt detektiert wird. Flierzu erfolgt z. B. eine Spitzenwerterkennung (Peak-Detektion) in den zweiten Spektren. Auch wenn hierbei nur ein Spitzenwert erkannt wird, kann es sein, dass mehrere Zielobjekte für diesen Bin überlagern. Dies kann in der Richtungsinformation durch mehrere Spitzenwerte deutlich werden. Allerdings kann die Trennfähigkeit bei derart engliegenden Frequenzen problematisch sein. Die Verwendung einer DML- Methode kann es trotzdem ermöglichen, die Zielobjekte zuverlässig zu trennen. Allerdings kann die DML-Methode rechnerisch aufwendig sein, sodass nachfolgend entsprechende Lösungen zur Reduzierung des Aufwands beschrieben werden.
Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Ergebnis der DML- Methode als ein zweidimensionales Spektrum ausgeführt ist, welches eine Winkelkombination der Winkel für die Richtungen der mindestens zwei Zielobjekte indiziert.
Die DML-Methode lässt sich bspw. in der folgenden Form darstellen: .
Figure imgf000010_0001
Hierbei kann θ = Ψ1,Ψ2 die elektrischen Winkel des Radarsignals - und damit die möglichen Winkelkombination der Winkel im Spektrum - repräsentieren. Eine der Winkelkombination kann, z. B. durch eine Ermittlung eines Maximums im Spektrum, als die Winkelkombination der Winkel für die Richtungen der mindestens zwei Zielobjekte identifiziert werden.
Ferner kann gemäß der vorgenannten Formel für die DML PA(Ψ1, Ψ2) =
A(AHA)-1AH ,A = [α(Ψ1), α(Ψ2)] die Projektionsmatrix und die
Figure imgf000010_0002
Kovarianzmatrix sein. Die Werte der Erfassungsinformation können dabei durch x(i) repräsentiert sein. Bei zwei Zielobjekten kann x(i) durch x(i) = s1(i)α(Ψ1) + s2(i)α(Ψ 2 ) + e(i),i = 1, ...,N beschrieben werden. x(i) soll nachfolgend auch allgemein mit dem Signalvektor v für die Messung bezeichnet werden. Damit ergibt sich für .
Figure imgf000010_0003
Es kann optional möglich sein, dass ein Ergebnis der Winkelauswertung bei dem Durchführen der DML-Methode wiederverwendet wird, um wenigstens eine Rechenoperation zur Bestimmung des Ergebnisses der DML-Methode zu ersetzen. Damit lässt sich der Aufwand zur Berechnung er DML reduzieren. Bei einer beispielhaften Implementierung können A und H vorberechnet und somit vordefiniert werden. AH ist eine Matrix, welche auch als eine Aufgabe einer Fouriertransformation angesehen werden kann, v entspricht der Erfassungsinformation, welche (z. B. mittels einer Fast-Fourier-Transformation) bei der Winkelauswertung fouriertransformiert wird, um als das Ergebnis der Winkelauswertung die Richtungsinformation FFTV zu erhalten. Das Ergebnis FFTV ist somit bereits bekannt, wenn die DML-Methode durchgeführt wird. Daher kann AHv auch als der Richtungsinformation FFTV angenommen werden. Bei der Berechnung von θDML wird somit AHv durch die Richtungsinformation FFTV ausgetauscht, um wie voranstehend beschrieben die Rechenoperation zur Bestimmung des Ergebnisses der DML-Methode zu ersetzen.
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn die Richtungen der Zielobjekte bei der Richtungsinformation dadurch identifiziert werden, dass anhand des Ergebnisses der DML-Methode die Winkel aus der Richtungsinformation den Zielobjekten zugeordnet werden. Durch die DML-Methode können z. B. mehrere Winkelkombination ausgewertet werden, welche die Winkel für zwei verschiedene Zielobjekte umfassen. Diese Zielobjekte können in der Richtungsinformation überlagert sein, und somit zu einem uneindeutigen Ergebnis führen. In anderen Worten lassen sich die Winkel für die Radarsignale, welche von den Zielobjekten reflektiert wurden, nicht eindeutig aus der Richtungsinformation entnehmen. Die Richtungsinformation ist bspw. ein Spektrum, insbesondere BF- Spektrum, in welchem für verschiedene Winkel die Amplituden angegeben sind. Die Richtungsinformation umfasst dabei ggf. nur Informationen über diejenigen Zielobjekte, welche in einer bestimmten Entfernung und/oder mit einer bestimmten Relativgeschwindigkeit detektiert werden (z. B. durch die Auswahl des Bins für die dritte Fouriertransformation). Dennoch können in der Richtungsinformation mindestens oder genau zwei Zielobjekte überlagern. Die kann zu mehreren Spitzenwerten in der Richtungsinformation führen, wobei nur ein Teil davon die richtigen Winkel für die Radarsignale indiziert. Um die korrekte Winkelkombination dieser Winkel zu ermitteln, kann sodass die DML-Methode durchgeführt werden.
Optional ist es denkbar, dass die Richtungen der Zielobjekte bei der Richtungsinformation dadurch identifiziert werden, dass eine Spitzenwerterkennung bei der Richtungsinformation und/oder bei dem Ergebnis der DML-Methode durchgeführt wird. Die Erkennung der Spitzenwerte in der Richtungsinformation ermöglicht es, Kandidaten für die korrekten Winkel zu ermitteln, die für die korrekte Richtung der Zielobjekte spezifisch sind. Die Spitzenwerterkennung bei dem Ergebnis der DML-Methode kann dazu dienen, an den Spitzenwerte mögliche Winkelkombinationen der Winkel in der Richtungsinformation zu identifizieren, welche für die korrekte Richtung spezifisch sind. Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn das Identifizieren der Richtungen der unterschiedlichen Zielobjekte den nachfolgenden Schritt umfasst:
- Unterscheiden zwischen einem einzigen Zielobjekt in der Richtungsinformation und wenigstens oder genau zwei Zielobjekten durch einen Vergleich des Ergebnisses der DML-Methode mit der Richtungsinformation.
Beispielsweise kann hierzu ein Spitzenwert für einen Winkel in der Richtungsinformation und ein Spitzenwert für den gleichen Winkel in dem Ergebnis der DML-Methode verglichen werden. Wenn der Spitzenwert in der Richtungsinformation den Spitzenwert des Ergebnisses der DML-Methode übersteigt, dann liegt nur ein einziges Zielobjekt vor, ansonsten (zumindest oder genau) zwei Zielobjekte. Alternativ oder zusätzlich kann untersucht werden, ob das Maximum im Ergebnis der DML-Methode kleiner ist als in der Richtungsinformation. In diesem Fall liegt nur ein Zielobjekt vor.
Es kann optional möglich sein, dass beim Durchführen der DML-Methode verschiedene Kombinationen jeweils zwei verschiedener der Winkel ausgewertet werden, um anhand des Ergebnisses dieser Auswertung eine der Kombinationen für die Richtungen der zwei Zielobjekte zu ermitteln. Beispielsweise kann ein lokales Maximum bei jeden dieser möglichen Kombination ermittelt, und diese Maxima miteinander verglichen werden. Anhand des Vergleich kann (bspw. am größten) Maxima die Winkelkombination festgestellt werden, welche den tatsächlichen Winkel der Radarsignale entspricht, die von den zwei Zielobjekten reflektiert wurden. Somit ist auch die Richtung dieser Zielobjekte verfügbar.
Von weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Richtungsinformation anhand der Winkel mehrdeutig verschiedene mögliche Richtungen der Zielobjekte bereitstellt, und anhand des Ergebnisses der DML-Methode die Richtungen für die Zielobjekte eindeutig bestimmt werden. Beispielsweise entspricht dabei die Richtungsinformation einem zweidimensionalen Beamforming-Spektrum, welches die verschiedenen Winkel für verschiedene Amplituden angibt. Das Ergebnis der DML-Methode kann genauso aufgebaut sein, allerdings dreidimensional in einer ersten Dimension die verschiedenen Winkel und in einer zweiten Dimensional die verschiedenen Winkel, und somit Winkelkombinationen, für verschiedene Amplituden angeben.
Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass das Ergebnis der DML- Methode verschiedene mögliche Kombinationen der Winkel für verschiedene Richtungen der Zielobjekte bereitstellt. Das Ergebnis der DML-Methode ist bspw. eine zweidimensionale Matrix, welches in einer ersten Dimension verschiedene Winkel für ein erstes Zielobjekt und in der zweiten Dimension verschiede Winkel für das zweite Zielobjekt umfasst, sodass die Spitzenwerte in dieser Matrix die Winkelkombinationen repräsentieren.
Es kann von Vorteil sein, wenn im Rahmen der Erfindung wenigstens ein Spitzenwert im Ergebnis der DML-Methode erkannt wird und/oder wenigstens ein Maximum des Ergebnisses der DML-Methode bestimmt wird, um die Winkel für die Richtungen der Zielobjekte eindeutig zu bestimmen. Beispielsweise kann an der Stelle des Maximums bzw. Spitzenwertes die Winkelkombination identifiziert werden, welche zur Bestimmung der Richtungen der Zielobjekte genutzt wird. Zwar könnte grundsätzlich auch die DML-Methode unmittelbar (ohne Winkelauswertung und Bestimmung der Richtungsinformation) durchgeführt werden, jedoch lässt sich durch die Analyse gemäß der Winkelauswertung der Rechenaufwand bei der DML-Methode reduzieren. Beispielsweise können anhand von erkannten Spitzenwerten in der Richtungsinformation Startwerte für die DML-Methode gesetzt werden, um nur dort Winkelkombination gemäß der DML-Methode auszuwerten. Es findet somit anhand der Richtungsinformation eine Eingrenzung der in Frage kommenden Winkel auf eine reduzierte Anzahl Winkel statt, welche mittels der DML-Methode ausgewertet werden.
Es kann weiter möglich sein, dass das Durchführen der DML-Methode die nachfolgenden Schritte umfasst:
- Durchführen einer Erkennung von wenigstens oder genau zwei Spitzenwerten bei der Richtungsinformation, um bei den (erkannten) Spitzenwerten jeweilige Winkel zu ermitteln, - Setzen von Kombinationen der ermittelten Winkel als Startpunkte für die DML- Methode,
- Durchführen der DML-Methode für die Startpunkte und deren Umgebung, - Finden eines lokalen Maximums in jeder der Umgebungen,
- Bestimmen eines Maximums der lokalen Maxima, um die Winkel für die Richtungen der Zielobjekte eindeutig zu bestimmen.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass die Winkelauswertung in der Art einer Frequenzanalyse eines Teils der Erfassungsinformation durchgeführt wird, wobei vor der Winkelauswertung dieser Teil mittels einer Erkennung wenigstens eines Spitzenwertes bei der Erfassungsinformation identifiziert wird. Damit lässt sich wenigstens ein Zielobjekt detektiert, wobei ggf. auch zwei Zielobjekte in diesem Teil, insbesondere Bin, überlagern. Die Erfassungsinformation kann bspw. als dreidimensionale Matrix aufgefasst werden. Der Spitzenwert (Peak) kann dann mittels einer Spitzenwerterkennung im zweidimensionalen Spektrum der ersten und zweiten Dimension (insbesondere Entfernung und Relativgeschwindigkeit) detektiert werden, und dort in Richtung der dritten Dimension die Winkelauswertung durchgeführt werden. Die Werte der Erfassungsinformation in Richtung dieser dritten Dimension werden im Rahmen der Erfindung auch als Bin oder als Signalvektor v bezeichnet, aus welchem R als die Kovarianzmatrix von v ermittelt werden kann. Die Winkelauswertung kann z. B. bei einer ULA (uniform linear array) mittels Zero- Padding und einer anschließend Fast-Fourier Transformation (FFT) und bei einer Non-ULA durch das Einfügen von Nullen und anschließender FFT durchgeführt werden.
Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Winkelauswertung wenigstens eine Fouriertransformation zur Frequenzanalyse umfasst. Diese kann insbesondere in der Art einer FFT durchgeführt werden.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Radarsystem für ein Fahrzeug, aufweisend eine (elektronische) Verarbeitungsvorrichtung wie einen digitalen Signalprozessor, welche zur Durchführung der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Hierzu kann die Verarbeitungsvorrichtung z. B. ein Computerprogramm ausführen, welche in einem Speicher des Radarsystems nicht flüchtig hinterlegt ist. Damit bringt das erfindungsgemäße Radarsystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben sind. Optional ist es denkbar, dass das Radarsystem als ein Dauerstrichradar, insbesondere Frequenzmoduliertes Dauerstrichradar (FMCW- Radar), ausgebildet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Radarsystem in einer Seitenansicht des Fahrzeuges,
Fig. 2 eine schematische Darstellung von Teilen eines erfindungsgemäßen
Radarsystems mit einer Sendeantenne,
Fig. 3 eine schematische Darstellung von Teilen eines erfindungsgemäßen
Radarsystems mit einer Empfangsantenne,
Fig. 4 eine schematische Darstellung von Teilen eines erfindungsgemäßen
Radarsystems mit mehreren Sende- und Empfangsantennen,
Fig. 5 eine schematische Darstellung von Teilen eines erfindungsgemäßen
Radarsystems mit mehreren Empfangsantennen, Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 7 eine weitere schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 8 eine weitere schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 9 eine weitere schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 10 eine weitere schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
In Figur 1 ist schematisch ein Fahrzeug 1 mit einem erfindungsgemäßen Radarsystem 2 gezeigt. Das Radarsystem 2 kann wenigstens eine Empfangsantenne 20 aufweisen, und eine Verarbeitungsvorrichtung 3, um anhand wenigstens eines durch die Empfangsantenne 20 empfangenen Radarsignals 230 ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
Konkret können, wie in den Figuren 2 bis 5 gezeigt ist, mehrere Sendeantennen 21 und Empfangsantennen 20 vorgesehen sein. Auch können mehrere Zielobjekte 5 in unterschiedlichen Richtungen detektiert werden. Um die Richtungen zu detektieren, kann z. B. ein MIMO (Multiple Input Multiple Output) oder SIMO (Single Input Multiple Output) Sendeschema genutzt werden. In Figur 2 ist lediglich eine Sendeantenne 21 vorgesehen, jedoch mindestens zwei Empfangsantennen 20. Dies ermöglicht es, einen Winkel 240 in der Form eines Einfallswinkels der an einem Zielobjekt 5 reflektierten Radarsignale 230 anhand eines Laufzeitunterschieds festzustellen, welcher zwischen den Radarsignalen 230 vorliegt, die von unterschiedlichen Empfangsantennen 20 empfangen werden. Dieses Vorgehen kann für die Radarsignale 230 wiederholt werden, welche von anderen Zielobjekten 5 reflektiert werden, um auch für diese den Winkel 240 zu ermitteln.
In Figur 3 ist lediglich eine Empfangsantenne 20 vorgesehen, jedoch mindestens zwei Sendeantennen 21. Dies ermöglicht es, einen Winkel 240 in der Form eines Ausfallswinkels der an einem Zielobjekt 5 reflektierten Radarsignale 230 anhand eines Laufzeitunterschieds festzustellen, welcher zwischen den Radarsignalen 230 vorliegt, die von unterschiedlichen Sendeantennen 21 ausgesendet werden. Dieses Vorgehen kann für die Radarsignale 230 wiederholt werden, welche von anderen Zielobjekten 5 reflektiert werden, um auch für diese den Winkel 240 zu ermitteln.
Gemäß Figur 4 kann eine Kombination der beiden vorgenannten Varianten vorgesehen sein.
In Figur 5 ist verdeutlicht, dass für mehrere Zielobjekte 5 unterschiedliche Winkel 240' und 240'' ermittelt werden können, welche jeweils für die Richtung des Zielobjekts 5 relativ zum Fahrzeug 1 spezifisch sind.
In Figur 6 gezeigt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung einer Richtungsinformation 220 über die Richtungen von mindestens zwei verschiedenen Zielobjekten 5 bei einem Radarsystem 2 für ein Fahrzeug 1 schematisch visualisiert. Gemäß einem ersten Verfahrensschritt kann dabei ein Bereitstellen 101 einer Erfassungsinformation 210 erfolgen, welche für an den Zielobjekten 5 reflektierte und von wenigstens einer Empfangsantenne 20 des Radarsystems 2 empfangene Radarsignale 230 spezifisch ist. Diese Erfassungsinformation 210 ist z. B. ein zweidimensionales Spektrum, aus welchem sich die Entfernung und die Relativgeschwindigkeit der Zielobjekte 5 ermitteln lässt. Anschließend kann gemäß einem zweiten Verfahrensschritt ein Durchführen einer Winkelauswertung 102 bei der Erfassungsinformation 210 erfolgen, um die Richtungsinformation 220 als eine Information über Winkel 240 der Radarsignale 230 zu erhalten, wobei die Winkel 240 für die Richtungen der Zielobjekte 5 spezifisch sind. Ferner kann als ein dritter Verfahrensschritt ein Durchführen einer DML-Methode 103 bei der Erfassungsinformation 210 vorgesehen sein, um anhand eines Ergebnisses 225 der DML-Methode 103 die Richtungen der Zielobjekte 5 bei der Richtungsinformation 220 zu identifizieren. Es ist möglich, dass sodann die Richtungen der Zielobjekte 5 bei der Richtungsinformation 220 dadurch identifiziert werden, dass eine Spitzenwerterkennung 104 bei der Richtungsinformation 220 und/oder bei dem Ergebnis 225 der DML-Methode 103 durchgeführt wird. Auf diese Weise lassen sich z. B. die in Figur 7 dargestellte Spitzenwerte 250 in der Richtungsinformation 220 identifizieren. Jeder Spitzenwert 250 kann durch ein lokales Maxima der Amplitude A gekennzeichnet sein, und einen möglichen Winkel 240 für ein Zielobjekt 5 und damit die Richtung für das Zielobjekt 5 angeben. Wenn bei der Richtungsinformation 220 bspw. bei nur zwei überlagerten Zielobjekten 5 mehr als zwei Spitzenwerte 250 erkannt werden, dann ist die Identifizierung der Richtungen anhand der Winkel 240 nicht eindeutig möglich. So ist in Figur 7 erkennbar, dass mehrere Spitzenwerte 250 und somit mehrere mögliche Winkel 240 Vorkommen, jedoch nur der erste und zweiter Winkel 240‘, 240“ die tatsächlichen Winkel der beiden Zielobjekte 5 darstellen.
Daher kann die DML-Methode 103 genutzt werden, um jede der Winkelkombinationen (gemäß der erkannten Spitzenwerte 250) zu überprüfen. Ein Ergebnis 225 der DML- Methode 103 ist beispielhaft in Figur 8 gezeigt. Das Durchführen der DML-Methode 103 kann dabei die nachfolgenden Schritte umfassen:
Durchführen einer Erkennung 104 von wenigstens zwei Spitzenwerten 250 bei der Richtungsinformation 220, um bei den Spitzenwerten 250 jeweilige Winkel 240 zu ermitteln,
Setzen von Kombinationen der ermittelten Winkel 240 als Startpunkte 260 für die DML-Methode 103,
Durchführen der DML-Methode 103 für die Startpunkte 260 und deren Umgebung 261 , - Finden eines lokalen Maximums in jeder der Umgebungen 261 ,
- Bestimmen eines Maximums der lokalen Maxima, um die Winkel 240 für die Richtungen der Zielobjekte 5 eindeutig zu bestimmen.
Die Winkel 240 für die tatsächlichen Richtungen der Zielobjekte 5 können dabei gemäß der Winkelkombination bestimmt werden, an welcher das Maximum vorliegt. Vorliegt sind die die ersten und zweiten Winkel 240‘, 240“
In Figur 9 ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem lediglich ein Zielobjekt 5 vorliegt (und keine Überlagerung von mehreren Zielobjekten 5 in der Richtungsinformation 220). Daher kann gemäß Figur 10 das Identifizieren der Richtungen der unterschiedlichen Zielobjekte 5 den nachfolgenden Schritt umfassen:
- Unterscheiden zwischen einem einzigen Zielobjekt 5 in der Richtungsinformation 220 und wenigstens oder genau zwei Zielobjekten 5 durch einen Vergleich des Ergebnisses 225 der DML-Methode 103 mit der Richtungsinformation 220.
Der Vergleich kann z. B. dadurch erfolgen, dass das Maximum des Ergebnisses 225 mit dem Maximum der Richtungsinformation 220 verglichen wird.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeug
2 Radarsystem
3 Verarbeitungsvorrichtung 5 Zielobjekt
20 Empfangsantenne
21 Sendeantenne
101 Bereitstellen
102 Winkelauswertung
103 DML-Methode
104 Erkennung, Spitzenwerterkennung
210 Erfassungsinformation
220 Richtungsinformation, Beamforming-Spektrum
225 zweidimensionales Spektrum, Ergebnis der DML-Methode
230 Radarsignal
240 Winkel
250 Spitzenwert, Peak
260 Startpunkt
261 Umgebung
240' erster Winkel 240“ zweiter Winkel A Amplitude

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung einer Richtungsinformation (220) über Richtungen von mindestens zwei verschiedenen Zielobjekten (5) bei einem Radarsystem (2) für ein Fahrzeug (1), wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:
- Bereitstellen (101) einer Erfassungsinformation (210), welche für an den Zielobjekten (5) reflektierte und von wenigstens einer Empfangsantenne (20) des Radarsystems (2) empfangene Radarsignale (230) spezifisch ist,
- Durchführen einer Winkelauswertung (102) bei der Erfassungsinformation (210), um die Richtungsinformation (220) als eine Information über Winkel (240) der Radarsignale (230) zu erhalten, wobei die Winkel (240) für die Richtungen der Zielobjekte (5) spezifisch sind,
- Durchführen einer DML-Methode (103) bei der Erfassungsinformation (210), um anhand eines Ergebnisses (225) der DML-Methode (103) die Richtungen der Zielobjekte (5) bei der Richtungsinformation (220) zu identifizieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungen der Zielobjekte (5) bei der Richtungsinformation (220) dadurch identifiziert werden, dass anhand des Ergebnisses (225) der DML- Methode (103) die Winkel (240) aus der Richtungsinformation (220) den Zielobjekten (5) zugeordnet werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungen der Zielobjekte (5) bei der Richtungsinformation (220) dadurch identifiziert werden, dass eine Spitzenwerterkennung (104) bei der Richtungsinformation (220) und/oder bei dem Ergebnis (225) der DML- Methode (103) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ergebnis der Winkelauswertung (102) bei dem Durchführen der DML-Methode (103) wiederverwendet wird, um wenigstens eine Rechenoperation zur Bestimmung des Ergebnisses der DML-Methode (103) zu ersetzen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis (225) der DML-Methode (103) als ein zweidimensionales Spektrum (225) ausgeführt ist, welches eine Winkelkombination der Winkel (240) für die Richtungen der mindestens zwei Zielobjekte (5) indiziert.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Identifizieren der Richtungen der unterschiedlichen Zielobjekte (5) den nachfolgenden Schritt umfasst:
- Unterscheiden zwischen einem einzigen Zielobjekt (5) in der Richtungsinformation (220) und wenigstens oder genau zwei Zielobjekten (5) durch einen Vergleich des Ergebnisses (225) der DML-Methode (103) mit der Richtungsinformation (220).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchführen der DML-Methode (103) verschiedene Kombinationen jeweils zwei verschiedener der Winkel (240) ausgewertet werden, um anhand des Ergebnisses dieser Auswertung eine der Kombinationen für die Richtungen der zwei Zielobjekte (5) zu ermitteln.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungsinformation (220) anhand der Winkel (240) mehrdeutig verschiedene mögliche Richtungen der Zielobjekte (5) bereitstellt, und anhand des Ergebnisses (225) der DML-Methode (103) die Richtungen für die Zielobjekte (5) eindeutig bestimmt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der DML-Methode (103) verschiedene mögliche Kombinationen der Winkel (240) für verschiedene Richtungen der Zielobjekte (5) bereitstellt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Spitzenwert im Ergebnis (225) der DML-Methode (103) erkannt wird und/oder wenigstens ein Maximum des Ergebnisses (225) der DML-Methode (103) bestimmt wird, um die Winkel (240) für die Richtungen der Zielobjekte (5) eindeutig zu bestimmen.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführen der DML-Methode (103) die nachfolgenden Schritte umfasst:
- Durchführen einer Erkennung (104) von wenigstens zwei Spitzenwerten (250) bei der Richtungsinformation (220), um bei den Spitzenwerten (250) jeweilige Winkel (240) zu ermitteln,
- Setzen von Kombinationen der ermittelten Winkel (240) als Startpunkte für die DML-Methode (103),
- Durchführen der DML-Methode (103) für die Startpunkte (260) und deren Umgebung (261),
- Finden eines lokalen Maximums in jeder der Umgebungen (261 ),
- Bestimmen eines Maximums der lokalen Maxima, um die Winkel (240) für die Richtungen der Zielobjekte (5) eindeutig zu bestimmen.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelauswertung (102) in der Art einer Frequenzanalyse eines Teils der Erfassungsinformation (210) durchgeführt wird, wobei vor der Winkelauswertung (102) dieser Teil mittels einer Erkennung (104) wenigstens eines Spitzenwertes (250) bei der Erfassungsinformation (210) identifiziert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelauswertung (102) wenigstens eine Fouriertransformation zur Frequenzanalyse umfasst.
14. Radarsystem (2) für ein Fahrzeug (1), aufweisend eine Verarbeitungsvorrichtung (3), welche zur Durchführung der Schritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
15. Radarsystem (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Radarsystem (2) als ein Dauerstrichradar ausgebildet ist.
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