DE102005013146A1 - Ortungssystem mit Blindheitserkennung - Google Patents

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Abstract

Ortungssystem für Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei Sensoren (14, 16, 18) zur Ortung von Objekten (28) im Umfeld des Fahrzeugs (10), dadurch gekennzeichnet, daß eine Blindheitserkennungseinrichtung für mindestens einen dieser Sensoren (16) dazu ausgebildet ist, Ortungsdaten des anderen Sensors (18) auszuwerten.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Ortungssystem für Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei Sensoren zur Ortung von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs.
  • Solche Ortungssysteme werden insbesondere in Verbindung mit Fahrerassistenzsystemen eingesetzt. Ein Beispiel eines solchen Assistenzsystems ist ein ACC-System (Adaptive Cruise Control), das eine automatische Abstandsregelung auf ein vorausfahrendes Fahrzeug ermöglicht. Als Sensor ist in diesem Fall zumeist ein Radarsensor (LRR; Long Range Radar) vorgesehen, mit dem Abstände, Relativgeschwindigkeiten und Azimutwinkel von Objekten im Vorfeld des Fahrzeugs gemessen werden können. Im Betrieb kann jedoch die Empfindlichkeit dieses Sensors durch verschiedene Faktoren, insbesondere durch Verschmutzung, Schneebedeckung und dergleichen, beträchtlich herabgesetzt werden, bis hin zur völligen Erblindung des Sensors. Um eine hohe Funktionssicherheit des Systems zu gewährleisten, ist dem Sensor eine Blindheitserkennungseinrichtung zugeordnet. Wenn eine Erblindung des Sensors erkannt wird, so wird das ACC-System abgeschaltet und ein entsprechender Warnhinweis an den Fahrer ausgegeben.
  • Zur Blindheitserkennung sind verschiedene Verfahren bekannt. Zum Beispiel können zu diesem Zweck die Radarechos von stehenden Objekten am Fahrbahnrand ausgewertet werden, etwa von Leitplankenpfosten, Verkehrsschilden und dergleichen. Bei Fahrten in sehr strukturarmen Gegenden, in denen keine stehenden Radarziele vorhanden sind, kann die Blindheitserkennungseinrichtung jedoch fälschlich auf eine Erblindung des Sensors schließen, so daß das ACC-System unnötigerweise abgeschaltet wird.
  • Für fortgeschrittene Fahrerassistenzsysteme ist der Einsatz von komplexeren Ortungssystemen mit mehren Sensoren vorgeschlagen worden. Dies gilt beispielsweise für ACC-Systeme mit einem erweiterten Funktionsumfang, etwa mit einer Stop & Go Funktion, die eine Abstandsregelung auch bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten erlaubt und es insbesondere auch ermöglicht, daß Fahrzeug automatisch in den Stand zu bremsen, und die gegebenenfalls auch das automatische Wiederanfahren des Fahrzeugs steuert, wenn der Verkehr es erlaubt. Durch die erweiterte Sensorik soll dann insbesondere eine Ortung von Objekten im Nahbereich ermöglicht werden. Geeignet hierfür sind z.B. kurzreichweitige Radarsensoren (SRR; Short Range Radar), Videosensoren, Lidarsensoren, Ultraschallsensoren und dergleichen. Sofern bei solchen komplexeren Ortungssystemen eine Blindheitserkennungseinrichtung für den Radarsensor oder die Radarsensoren vorgesehen ist, so ist die Blindheits erkennungseinrichtung jeweils speziell dem betreffenden Sensor zugeordnet.
  • Aus DE 101 49 115 A1 ist ein Ortungssystem der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Ortungsdaten mehrerer Sensoren, beispielsweise eines Radarsensors, eines Videosystems und/oder eines Lidarsensors, für Objekte, die in einer Überlappungszone der Ortungsbereiche der Sensoren liegen, miteinander abgeglichen und auf Konsistenz geprüft werden, so daß Fehljustierungen oder sonstige Funktionsstörungen eines Sensors erkannt und gegebenenfalls korrigiert werden können.
    •
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen ermöglicht es bei Ortungssystemen, die mehrere Sensoren aufweisen, mit einfachen Mitteln eine Blindheitserkennung zu implementieren oder deren Verläßlichkeit zu verbessern.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Blindheitserkennungseinrichtung für einen der Sensoren dazu ausgebildet ist, Ortungsdaten eines anderen Sensors auszuwerten.
  • Wenn sich beispielsweise ein Objekt in der Überlappungszone der Ortungsbereiche der beiden Sensoren befindet, so muß dieses Objekt normalerweise von beiden Sensoren erkannt werden. Wird das Objekt in diesem Fall nur von einem der Sensoren erkannt, so ist dies ein Indiz, das entweder für sich allein oder gegebenenfalls in Kombination mit anderen Indizien, die auf unabhängige Weise von der Blindheitserkennungseinrichtung gewonnen werden, auf eine Erblindung des Sensors schließen läßt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Besonders vorteilhaft ist die Erfindung in den Fällen, in denen die Blindheitserkennungseinrichtung mehrere unabhängige Kriterien zur Blindheitserkennung überprüft, wobei dann die Auswertung der Ortungsdaten des anderen Sensors ein zusätzliches und überdies sehr aussagekräftiges Entscheidungskriterium bereitstellt.
  • Als "Objekt" werden generell nur solche Radarechos interpretiert, die sich hinreichend deutlich vom Rauschpegel abheben. Der Schwellenwert, den die Signalamplitude dabei mindestens haben muß, ist ein kritischer Parameter. Wird diese Schwelle sehr hoch angesetzt, so werden Ereignisse, die eine Blindheitserkennung ermöglichen, nur relativ selten auftreten, und die Empfindlichkeit der Blindheitserkennung ist entsprechend herabgesetzt. Wählt man dagegen einen sehr niedrigen Schwellenwert, so steigt die Wahrscheinlichkeit, daß ein Objekt, das von einem Sensor erkannt wurde, von dem anderen Sensor aufgrund einer nur vorübergehenden Signalstörung übersehen wird, so daß dann fälschlich auf die Erblindung des Sensors geschlossen wird. Es ist deshalb zweckmäßig, nicht schon bei einem einzelnen Ereignis dieser Art auf eine Erblindung des Sensors zu schließen, sondern vielmehr erst dann, wenn solche Ereignisse mit einer gewissen Häufigkeit auftreten.
  • Die Häufigkeitsschwelle kann dabei ihrerseits davon abhängig sein, in welchem Ausmaß andere Kriterien für die Blindheitserkennung erfüllt sind. Beispielsweise sind Blindheitserkennungseinrichtungen bekannt, die die Dämpfung der Signalamplitude und/oder die Abnahme der Winkelauflösung auswerten, die durch einen Schmutz- oder Schneebelag auf dem Sensor verursacht wird. Eine Erblindung des Sensors durch Schmutz oder Schnee wird nämlich in der Regel nicht plötzlich auftreten, sondern sich allmählich anbahnen, was an einer stetigen Abnahme der Signalamplitude und der Winkelauflösung zu erkennen ist. Wenn dann die Radarechos schließlich ganz ausbleiben, läßt sich anhand eines einzelnen Sensors noch nicht sicher entscheiden, ob der Sensor erblindet ist oder ob wirklich keine Objekte vorhanden sind. In dieser Situation kann dann die Auswertung der Ortungsdaten eines anderen Sensors das entscheidende Kriterium bilden.
  • Die Auswertung der Ortungsdaten des anderen Sensors ist im Prinzip nicht auf Objekte beschränkt, die sich im Überlappungsbereich der Sensoren befinden. Wenn beispielsweise ein Kriterium für die Blindheitserkennung darin besteht, daß keine stehenden Objekte am Fahrbahnrand mehr geortet werden, so erlaubt häufig die Auswertung der Daten des anderen Sensors die Entscheidung, ob wirklich eine Erblindung vorliegt oder ob schlicht keine stehenden Objekte vorhanden sind.
  • Die Erfindung ist bei Kombinationen von Sensoren unterschiedlicher Art anwendbar, beispielsweise bei Kombinationen von LRR- und SRR-Radarsensoren, von SRR-Sensoren untereinander, von Radarsensoren und Videosensoren sowie von Radarsensoren mit Ultraschallsensoren. In bestimmten Fällen erweist sich die Kombination von Radarsensoren und Ultraschallsensoren als besonders zweckmäßig. Beispielsweise sind Blindheitserkennungseinrichtungen für Radarsensoren bekannt, bei denen ein Teil des Radarstrahls durch einen Strahlteiler auf die Fahrbahnoberfläche abgelenkt wird, so daß man verstärkt Radarechos von Fahrbahnunebenheiten empfängt. Das Ausbleiben dieser Radarechos stellt dann ein Indiz für eine Erblindung des Senors dar. Auch hier ist jedoch nicht ohne weiteres zu entscheiden, ob wirklich eine Erblindung vorliegt oder ob die Fahrbahnoberfläche so glatt ist, daß sie keine genügend starken Echos erzeugt. Die Auswertung der Daten von Ultraschallsensoren ermöglicht es, zwischen diesen Fällen zu unterscheiden.
  • Die Erfindung läßt sich mit unterschiedlichen Architekturen des Ortungssystems realisieren. Eine denkbare Architektur besteht darin, daß die Blindheitserkennungseinrichtung in einem Zentralrechner implementiert ist, der die Ortungsdaten der mehreren Sensoren auswertet. Eine alternative Architektur besteht darin, daß die Blindheitserkennungseinrichtung für einen Sensor in eine Auswertungsstufe dieses Sensors integriert ist, in der die Sensordaten einer Vorverarbeitung unterzogen werden. Die Ortungsdaten mindestens einen anderen Sensors werden dann dieser Vorverarbeitungsstufe entweder direkt von dem anderen Sensor oder vom Zentralrechner zugeführt.
    •
  • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Skizze eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Ortungssystem;
  • 2 ein Blockdiagramm eines Ortungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
  • 3 ein Blockdiagramm eines Ortungssystems gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
  • 1 zeigt einen schematischen Grundriß eines Fahrzeugs 10, das mit einem Fahrerassistenzsystem, beispielsweise einem ACC-System ausgerüstet ist. Das ACC-System wird im Kern durch einen Zentralrechner 12 gebildet, der die Daten eines durch mehrere Sensoren gebildeten Ortungssystems auswertet. Das Ortungssystem umfaßt im gezeigten Beispiel einen LRR-Sensor 14, der die Daten für die Abstandsregelung liefert, zwei symmetrisch dazu angeordnete SRR-Sensoren 16 zur Ortung von Objekten im Nahbereich sowie ergänzend zwei Ultraschallsensoren 18, die ebenfalls Objekte im Nahbereich orten und gegebenenfalls zugleich die Funktion einer Einparkhilfe erfüllen können.
  • In Diagrammform sind in 1 außerdem der Ortungsbereich 20 des LRR-Sensors 14, die Ortungsbereiche 22 der beiden SRR-Sensoren 16 sowie die Ortungsbereiche 24 der beiden Ultraschallsensoren 18 dargestellt. Diese Darstellung ist nicht maßstäblich. Die Abmessungen der Ortungsbereiche sind im Verhältnis zu den Abmessungen des Fahrzeugs 10 stark verkleinert wiedergegeben.
  • Die verschiedenen Ortungsbereiche 20, 22, 24 bilden verschiedene Überlappungszonen miteinander. Als Beispiel ist eine Überlappungszone 26 zwischen einem der beiden Ortungsbereiche 22 und einem der beiden Ortungsbereiche 24 schraffiert dargestellt. In dieser Überlappungszone befindet sich ein Objekt 28, das somit bei voller Funktionsfähigkeit der Sensoren sowohl vom SRR-Sensor 16 als auch vom Ultraschallsensor 18 geortet wird. Wenn das Objekt 28 nur von einem dieser beiden Sensoren geortet wird, so läßt dies auf eine Erblindung des Sensors schließen, der das Objekt nicht geortet hat.
  • Weiterhin ist in 1 ein fahrzeugsfestes kartesisches Koordinatensystem X, Y eingezeichnet, das es gestattet, die Ortungsdaten der von den verschiedenen Sensoren georteten Objekte in untereinander vergleichbarer Weise auszudrücken. Die Y-Koordinate ist zwar nicht direkt meßbar, läßt sich jedoch aus dem Abstand und dem gemessenen Azimutwinkel des Objekts berechnen.
  • In 2 ist eine denkbare Architektur des Ortungssystems als Blockdiagramm dargestellt. Die Sensoren 14- 18 liefern ihre Ortungsdaten an den Zentralrechner 12. Diese Ortungsdaten werden unter anderem von einer Blindheitserkennungseinrichtung 30 ausgewertet, die im Zentralrechner 12 implementiert ist. Die Ortungsbereiche 20, 22, 24 der Sensoren sind in der Blindheitserkennungseinrichtung 30 gespeichert. Wenn z. B. das Objekt 28 vom Ultraschallsensor 18 geortet wird, so überprüft die Blindheitserkennungseinrichtung 30, ob dieses Objekt auch im Ortungsbereich 22 des SRR-Sensors 16 liegt, d. h., ob es in der Überlappungszone 26 liegt. Wenn dies der Fall ist, aber der betreffende SRR-Sensor 16 dieses Objekt nicht ortet, so erkennt die Blindheitserkennungseinrichtung, daß der SRR-Sensor 16 erblindet ist. Auf analoge Weise ist auch eine Blindheitserkennung für andere Paarungen der Sensoren möglich. So läßt sich beispielsweise mit Hilfe der Ortungsdaten der SRR-Sensoren 16 eine Erblindung des LRR-Sensors 14 erkennen.
  • Die Blindheitserkennungseinrichtung 30 kann, soweit sie den für die Abstandsregelung besonders wichtigen LRR-Sensor 14 betrifft, auch so ausgebildet sein, daß sie zur Blindheitserkennung dieses Sensors zusätzlich auch andere Kriterien auswertet. Beispielsweise kann ein Indiz für Erblindung auch darin bestehen, daß der LRR-Sensor 14 keine stehenden Objekte am Fahrbahnrand (in größerem Abstand vom Fahrzeug 10) mehr ortet.
  • Weiterhin kann die Blindheitserkennungseinrichtung 30 beispielsweise auch Ortungsdaten der SRR-Sensoren 16 für Objekte auswerten, die außerhalb der Überlappungszone mit dem Ortungsbereich 20 des LRR-Sensors 14 liegen. Wie in 1 zu erkennen ist, decken die Ortungsbereiche 22 der SRR-Sensoren einen größeren Winkelbereich ab als der Ortungsbereich 20 des LRR-Sensors 14. Ein stehendes Objekt am Fahrbahnrand wird deshalb zunächst vom LRR-Sensor 14 und dann zeitversetzt auch vom SRR-Sensor 16 erfaßt werden. Wenn eine Erblindung des LRR-Sensors 14 wahrscheinlich ist, weil dieser Sensor keine stehenden Objekte am Fahrbahnrand mehr ortet, so läßt sich anhand der Ortungsdaten des SRR-Sensors 16 erkennen, ob solche Objekte in Wahrheit vorhanden sind oder nicht. Wenn der SRR-Sensor 16 noch stehende Objekte erkennt, so kann mit hoher Sicherheit geschlossen werden, daß der LRR-Sensor 14 erblindet ist.
  • 3 zeigt ein Beispiel für eine andere denkbare Architektur des Ortungssystems. Als Sensor ist hier stellvertretend nur der LRR-Sensor 14 gezeigt. Zusätzlich zu dem eigentlichen Sensor 14 ist hier als Blockdiagramm eine Vorverarbeitungsstufe 32 gezeigt, die die von der Radarantenne des Sensors 14 empfangenen Radarechos auswertet und daraus die Ortungsdaten der erfaßten Objekte berechnet und an den Zentralrechner 12 weiterleitet.
  • Eine Blindheitserkennungseinrichtung 34 ist in diesem Fall in die Vorverarbeitungsstufe 32 integriert. Der Zentralrechner 12, der auch die Ortungsdaten aller übrigen Sensoren auswertet, übermittelt die von allen Sensoren erhaltenen Ortungsdaten an die Blindheitserkennungseinrichtung 34 des Sensors 14. Die Vorbearbeitungsstufe 32 dieses Sensors "kennt" den Ortungsbereich des Sensors 14 und kann somit feststellen, ob die vom Zentralrechner 12 übermittelten Ortungsdaten der anderen Sensoren innerhalb des Ortungsbereiches des Sensors 14 liegen oder nicht. Wenn ersteres der Fall ist, der Sensor 14 aber selbst kein entsprechendes Objekt ortet, übermittelt die Blindheitserkennungseinrichtung 34 ein Blindheitssignal an den Zentralrechner 12. Auch in diesem Fall kann die Blindheiterkennungseinrichtung 34 auch noch weitere Kriterien zur Erkennung der Erblindung des Sensors 14 überprüfen.
  • Die in 3 gezeigte Architektur hat den Vorteil, daß die Blindheitserkennungseinrichtung 34 speziell auf den zugehörigen Sensor abgestimmt sein kann und als standardisierten Input lediglich die Ortungsdaten der übrigen Sensoren benötigt. Die Blindheitserkennungseinrichtung 34 benötigt somit keine Informationen über die Beschaf fenheit und Anzahl der übrigen Sensoren. Dies erlaubt eine hohe Flexibilität bei der Gestaltung des Ortungssystems als ganzes und ermöglicht es, Sensoren verschiedenster Art in flexibler Weise miteinander zu kombinieren, ohne daß die jeweiligen Blindheitserkennungseinrichtungen speziell angepaßt werden müssen.

Claims (8)

  1. Ortungssystem für Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei Sensonen (14, 16, 18) zur Ortung von Objekten (28) im Umfeld des Fahrzeugs (10), dadurch gekennzeichnet, daß eine Blindheitserkennungseinrichtung (30; 34) für mindestens einen dieser Sensoren (16; 14) dazu ausgebildet ist, Ortungsdaten des anderen Sensors (18) auszuwerten.
  2. Ortungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindheitserkennungseinrichtung (30; 34) dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob ein von dem anderen Sensor (18) geortetes Objekt (28) in einer Überlappungszone (26) der Ortungsbereiche (22, 24) der beiden Sensoren liegt und ob der Sensor (16), dessen Blindheit erkannt werden soll, dieses Objekt ebenfalls ortet.
  3. Ortungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindheitserkennungseinrich tung (30; 34) für mindestens, einen der Sensoren (14, 16) dazu ausgebildet ist, zusätzlich weitere Blindheitskriterien zu prüfen, die für diesen Sensor spezifisch sind.
  4. Ortungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindheitserkennungseinrichtung (30; 34) einem Radarsensor (16; 14) zugeordnet ist und daß mindestens einer der anderen Sensoren ein weiterer Radarsensor, ein Videosensor, ein Lidar-Sensor oder ein Ultraschallsensor (18) ist.
  5. Ortungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindheitserkennungseinrichtung (34) einem LRR-Sensor (14) zugeordnet ist.
  6. Ortungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindheitserkennungseinrichtung (30) einem SRR-Sensor (16) zugeordnet ist.
  7. Ortungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindheitserkennungseinrichtung (30) für einen oder mehrere Sensoren in einem Zentralrechner (12) implementiert ist, der die Ortungsdaten der mehreren Sensoren auswertet.
  8. Ortungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindheitserkennungseinrichtung (34) in eine Vorverarbeitungsstufe (32) eines Sensors (14) integriert ist und Ortungsdaten der anderen Sensoren (16, 18) von einem Zentral rechner (12) oder direkt von den anderen Sensoren empfängt.
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