DE102006033952A1 - Erkennung und Kompensation von Zielverlusten beim Kanalübergang - Google Patents

Erkennung und Kompensation von Zielverlusten beim Kanalübergang Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung und Kompensation von Zielverlusten einer Abstandssensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs bei einem Übergang eines Zielobjekts (4) von einem Detektionskanal der Abstandssensoreinrichtung in einen benachbarten Detektionskanal, wobei eine mittlere Größe eines schwachen Detektionsbereichs zwischen zwei Intensitätsmaxima zweier benachbarter Detektionskanäle bestimmt wird und die Dauer, die ein schmales, insbesondere ein einkanaliges Zielobjekt (4) in diesem vorausbestimmten Bereich verweilt, berechnet wird.

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung und Kompensation von Zielverlusten einer Abstandssensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs bei einem Übergang eines Zielobjekts von einem Detektionskanal der Abstandssensoreinrichtung in einen benachbarten Detektionskanal.
  • Aus dem Stand der Technik sind so genannte adaptive Geschwindigkeitsregelungseinrichtungen (engl.: Adaptive Cruise Control, ACC) für Kraftfahrzeuge bekannt, die häufig auch als Abstandsregeltempomaten oder automatische Abstandsreglungseinrichtungen bezeichnet werden. Bei den bekannten Abstandsregelungseinrichtungen wird mit Hilfe einer Abstandssensoreinrichtung sowohl die Position als auch die Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs erfasst. Die Abstandssensoreinrichtung kann zum Beispiel auf Radar- oder LIDAR-basierten Sensoren beruhen. Die Geschwindigkeit sowie der Abstand des mit der Abstandsregelungseinrichtung ausgestatteten Fahrzeugs werden in Abhängigkeit von den gemessenen Größen adaptiv mit einem Motor- und/oder einem Bremseneingriff geregelt.
  • Bei den bekannten Abstandssensoreinrichtungen überlappen sich die Intensitätsmaxima in den einzelnen Detektionskanälen der Abstandssensoreinrichtung üblicherweise nicht. Daher kann beim Betrieb der Abstandssensoreinrichtung die Situation eintreten, dass relativ schwach reflektierende Ziele zwischen den Intensitätsmaxima zweier benachbarter Kanäle nicht mehr detektiert werden können, obwohl sie am Intensitätsmaximum erkannt wurden.
  • Es hat sich gezeigt, dass dieses Verhalten durch eine Dämpfung des ausgesandten Signals durch Verschmutzung der Abstandssensoreinrichtung oder durch Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel durch Starkregen oder dergleichen, weiter verstärkt wird.
  • Sollte ein Zielobjekt, das mit der Abstandssensoreinrichtung erfasst werden soll, aus einem zunächst unbekannten Grund im aktuellen Messzyklus nicht mit Daten aktualisiert worden sein, so wird dieses Zielobjekt in der Regel von der Abstandsregelungseinrichtung in Abhängigkeit von der bisherigen Qualität und Lebenszeit für eine bestimmte Anzahl nachfolgender Messzyklen vorhergesagt. Eine Kompensation von Zielverlusten, welche durch eine ungleichmäßige Energieverteilung innerhalb des Sichtfeldes der Abstandssensoreinrichtung hervorgerufen werden, wird bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren allerdings nicht durchgeführt. Dies führt beispielsweise bei vergleichsweise schmalen, insbesondere einkanaligen Zielen, wie zum Beispiel vorausfahrenden Motorrädern, dazu, dass derartige Zielobjekte zwar in der Zielmitte noch erkennbar sind, aber im Bereich eines Übergangs zwischen zwei benachbarten Detektionskanälen der Abstandssensoreinrichtung verworfen werden und so in jedem Detektionskanal erneut erfasst werden müssen.
  • Dieses Verhalten führt unter Umständen zu für den Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht nachvollziehbaren Verlusten des relevanten Zielobjekts.
  • Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung und Kompensation von Zielverlusten einer Abstandssensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs bei einem Übergang eines Zielobjekts von einem Detektionskanal der Abstandssensoreinrichtung in einen benachbarten Detektionskanal zur Verfügung zu stellen, das dazu geeignet ist, auch vergleichsweise schmale, insbesondere einkanalige Zielobjekte ohne Zielverlust zu erfassen.
  • VORTEILE DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gemäß Anspruch 1 dadurch aus, dass eine mittlere Größe eines schwachen Detektionsbereichs zwischen zwei Intensitätsmaxima zweier benachbarter Detektionskanäle bestimmt wird und die Dauer, die ein schmales, insbesondere ein einkanaliges Zielobjekt in diesem vorausbestimmten schwachen Detektionsbereich verweilt, berechnet wird. Dadurch kann der Zeitpunkt des Eintritts des Zielobjekts in den benachbarten Detektionskanal bestimmt werden und somit das Vorhandensein eines Zielobjekts für den Zeitpunkt eines Übergangs von einem Kanal i zu einem benachbarten Kanal i+1 (beziehungsweise i–1) vorhergesagt werden, so dass einem möglichen Zielverlust auf einfache und effiziente Weise vorgebeugt werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Lösung kann sich insbesondere verhältnismäßig schmale, vorzugsweise stehende Zielobjekte, wie zum Beispiel Leitpfosten am Fahrbahnrand bei der Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs zunutze machen, indem der Weg zwischen dem Verschwinden des Zielobjekts aus einem Detektionskanal i der Abstandssensoreinrichtung und dem Auftauchen des Zielobjekts im benachbarten Detektionskanal i+1 (beziehungsweise i–1) gemessen wird. Mittels geeigneter geometrischer Zusammenhänge kann insbesondere der schwache Detektionsbereich zwischen den beiden benachbarten Kanälen i, i+1 (beziehungsweise i, i–1) auf einfache Weise bestimmt werden.
  • Durch den hier vorgestellten Ansatz kann eine adaptive Anpassung an das Signalbild der Abstandssensoreinrichtung erreicht werden, um auch vergleichsweise schmale Ziele, die potentiell bei einem Übergang zwischen zwei Kanälen nicht detektiert werden können, durch das hier beschriebene Verfahren zu stabilisieren und damit auch für eine weitere Verarbeitung, insbesondere in der Längsregelung, kontinuierlich verfügbar zu halten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass eine laterale Breite b des schwachen Detektionsbereichs anhand der Beziehung b = tan(αi)·s,bestimmt wird, wobei αi der Übergangswinkel zwischen dem Kanal i und dem benachbarten Kanal ist und s den Weg bezeichnet, den das Kraftfahrzeug bis zum Wiedereintritt des Zielobjekts in einen ausreichend sensitiven Bereich des benachbarten Kanals zurücklegt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass der Weg s durch eine zeitliche Integration der Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Die Bestimmung des Weges s kann somit mit vergleichsweise geringem Aufwand erfolgen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein mittlerer Öffnungswinkel w des schwachen Detektionsbereichs zwischen den benachbarten Detektionskanälen bestimmt.
  • Es kann in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass der mittlere Öffnungswinkel w des schwachen Detektionsbereichs durch die Beziehung: w = arcsin(b/d)bestimmt wird, wobei d die mittlere radiale Entfernung zwischen dem Verschwinden und dem Wiederauftauchen des Zielobjekts in benachbarten Detektionskanälen ist. Die Größe d ist somit eine virtuelle Zielentfernung beim Kanalübergang von einem Detektionskanal in einen benachbarten Detektionskanal, die sich aus dem Mittelwert der radialen Zielentfernungen beim Verschwinden und Auftauschen des Zielobjekts in den benachbarten Kanälen ergibt.
  • Um die Genauigkeit des Verfahrens zu erhöhen, wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass der mittlere Öffnungswinkel w des schwachen Detektionsbereichs durch eine Mehrzahl von Messungen für unterschiedliche Kanäle und/oder Zielobjekte ermittelt wird. Dabei kann aus Vereinfachungsgründen angenommen werden, dass die Energieverteilung in den einzelnen Detektionskanälen vergleichbar ist.
  • Mit der Kenntnis des mittleren Öffnungswinkels w lässt sich in einer bevorzugten Ausführungsform bei gewissermaßen invertierter Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens die Strecke zwischen dem Verschwinden einer Reflexion in einem Detektionskanal i und dem Auftauchen der Reflexion im benachbarten Detektionskanal i+1 (beziehungsweise i–1) der Abstandssensoreinrichtung berechnen.
  • Die Länge s des schwachen Detektionsbereichs kann in einer vorteilhaften Ausführungsform aus der Beziehung: s = d × sin(w)/tan(αi)bestimmt werden, wobei d die zuletzt gemessene Entfernung des Zielobjekts ist und αi der Winkel zum erwarteten Kanalübergang ist.
  • Des Weiteren besteht in einer bevorzugten Ausführungsform die Möglichkeit, dass die Relativgeschwindigkeit vrel des Kraftfahrzeugs relativ zum Zielobjekt gemessen wird.
  • Es kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Zeit t, die das Zielobjekt innerhalb des schwachen Detektionsbereichs verweilt, mit der Gleichung: t = s/vrel berechnet wird. Daraus lässt dann die Anzahl der Messzyklen bestimmen, in der das Zielobjekt von der Abstandssensoreinrichtung nicht mit Messdaten aktualisiert wird und somit mit Hilfe einer Auswerteeinheit vorhergesagt werden muss.
  • Mit Hilfe des hier beschriebenen Verfahrens können darüber hinaus beispielsweise auch Zielobjekte einer Randbebauung der Fahrbahn stabilisiert werden und dadurch auch für Algorithmen zur Kurvenvorhersage oder Spurbreitenbestimmung nutzbar gemacht werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass sich das hier vorgestellte Verfahren ebenfalls positiv auf die Zielverfolgung bei widrigen äußeren Verhältnissen, wie zum Beispiel bei Regen, einer verschmutzten Sensoreinrichtung beziehungsweise einem verschmutzten Zielfahrzeug auswirken kann, da diese Objekte aufgrund der stark verringerten empfangenen Energie häufig noch als einkanalig gesehen werden können und somit durch den hier beschriebenen Ansatz ebenfalls verstärkt stabilisiert werden können.
  • ZEICHNUNGEN
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
  • 1 eine stark vereinfacht dargestellte Energieverteilung der Detektionssignale in einem mehrkanaligen Empfängermittel einer Abstandssensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug;
  • 2 eine schematische Darstellung des grundlegenden Prinzips eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung und Kompensation von Zielverlusten einer Abstandssensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs.
  • BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
  • In 1 ist eine Energieverteilung 1 der Detektionssignale in einem mehrkanaligen Empfängermittel einer Abstandssensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug vereinfacht dargestellt. Man erkennt, dass die Energieverteilung innerhalb der einzelnen Kanäle nicht homogen ist. Vielmehr gibt es Bereiche (im Allgemeinen in der Mitte eines Kanals), in denen ein verhältnismäßig schwach reflektierendes Zielobjekt noch mit Hilfe einer geeigneten Signalverarbeitung erkennbar ist, wohingegen dieses Zielobjekt in schwachen Detektionsbereichen (meistens am Kanalrand) desselben Kanals nicht mehr detektiert werden kann. In 1 kann man eine Mehrzahl von Energiemaxima 2 in den entsprechenden Kanälen erkennen. Ferner ist eine Energieschwelle 3 als horizontale Linie eingezeichnet, unterhalb derer ein schwach reflektierendes Zielobjekt nicht mehr erkannt werden kann.
  • Wie in 2 schematisch gezeigt, ist eine Abstandssensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die für die Durchführung des nachfolgend erläuterten Verfahrens geeignet ist, in der Lage, einen Detektionsbereich (Strahl) mehrfach aufgefächert nebeneinander darzustellen. Dies kann zum Beispiel mit einem Sendermittel und einem Empfängermittel, welches rotierend wie bei einem Scanner angeordnet sein kann, oder alternativ mit mehreren, im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Sendermitteln und einem Empfängermittel oder zum Beispiel bei LIDAR-basierten Abstandssensoreinrichtungen mit mehreren parallelen Sendermitteln und Empfängermitteln (zum Beispiel 16 × 1°) erfolgen. Die einzelnen Strahlen werden im Allgemeinen sequenziell gesendet.
  • Für ein stehendes, verhältnismäßig schmales und einkanaliges Zielobjekt 4 mit einer gewissen seitlichen Ausdehnung lässt sich der schwache Detektionsbereich für dieses Zielobjekt 4 während einer Geradeausfahrt eines Kraftfahrzeugs, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, berechnen.
  • Verschwindet das einkanalige Zielobjekt 4 aus einem Kanal i auf dessen rechter Kanalseite an einem Austrittspunkt 5, so kann der Weg s, den das Kraftfahrzeug bis zum Wiedereintritt des Zielobjekts 4 an einem Eintrittspunkt 6 in einen ausreichend sensitiven Bereich eines benachbarten Kanals i+1 (beziehungsweise i–1) zurücklegt beispielsweise über eine zeitliche Integration der Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs bestimmt werden.
  • Die laterale Breite b des schwachen Detektionsbereichs ergibt sich mit guter Näherung zu: b/2 = tan(αi)·s/2,wobei αi den Übergangswinkel zwischen dem Kanal i und dem benachbarten Kanal i+1 bezeichnet.
  • Mit ausreichender Näherung lässt sich dann der Öffnungswinkel w des schwachen Detektionsbereichs mit Hilfe der Gleichung: b = d × sin(w)bestimmen, wobei d die mittlere radiale Entfernung zwischen dem Verschwinden und dem Wiederauftauchen des Zielobjekts (4) in benachbarten Detektionskanälen ist. Mit anderen Worten ist d die virtuelle Zielentfernung bei einem Kanalübergang, die sich aus einem Mittelwert der radialen Zielentfernungen beim Verschwinden und Auftauchen des Zielobjekts 4 in den benachbarten Kanälen i und i+1 ergibt.
  • Daraus ergibt sich für den Öffnungswinkel w des schwachen Detektionsbereichs: w = arcsin(b/d).
  • Der Öffnungswinkel w des schwachen Detektionsbereichs kann somit mit Hilfe einer einfachen geometrischen Beziehung bestimmt werden.
  • Es soll an dieser Stelle ausdrücklich angemerkt werden, dass die vorstehenden Ausführungen in analoger Weise natürlich auch für Kanalübergänge auf der linken Seite der Abstandssensoreinrichtung gelten.
  • Durch wiederholte Messungen für unterschiedliche Kanäle i und Zielobjekte 4 lässt sich mit guter Näherung der Öffnungswinkel w des schwachen Detektionsbereichs ermitteln.
  • Mit Kenntnis des Öffnungswinkels w lässt sich dann für ein vergleichsweise schmales, insbesondere einkanaliges Objekt 4 ermitteln, wie lange es voraussichtlich innerhalb des schwachen Detektionsbereichs des Kanals i des Empfängermittels der Abstandssensoreinrichtung verweilen wird.
  • Dazu kann die Länge s des schwachen Detektionsbereichs anhand der Gleichung: s = d × sin(w)/tan(αi),berechnet werden, wobei für d die zuletzt gemessene Entfernung des Zielobjekts 4 angenommen wird und αi der Winkel zum erwarteten Kanalübergang ist.
  • Mit Hilfe der Relativgeschwindigkeit vrel des Kraftfahrzeugs relativ zum Zielobjekt 4, die auf einfache Weise bestimmt werden kann, lässt sich die Zeit, die das Zielobjekt 4 in den schwachen Detektionsbereich eintaucht mit der Gleichung: t = s/vrel berechnen. Durch eine Diskretisierung dieses Wertes mit der Zykluszeit ergibt sich die Anzahl der Messungen, die erforderlich sind, um den Ort des Zielobjekts 4 vorherzusagen.
  • Zusammenfassend ermöglicht es das hier beschriebene Verfahren, mögliche Zielverluste, die während des Betriebs der Abstandssensoreinrichtung auftreten können, auf einfache Weise zu erfassen und zu kompensieren.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Erkennung und Kompensation von Zielverlusten einer Abstandssensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs bei einem Übergang eines Zielobjekts (4) von einem Detektionskanal der Abstandssensoreinrichtung in einen benachbarten Detektionskanal, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – eine mittlere Größe eines schwachen Detektionsbereichs zwischen zwei Intensitätsmaxima zweier benachbarter Detektionskanäle wird bestimmt; – die Dauer, die ein schmales, insbesondere ein einkanaliges Zielobjekt (4) in diesem vorausbestimmten Bereich verweilt, wird berechnet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine laterale Breite b des schwachen Detektionsbereichs anhand der Beziehung b = tan(αi)·s,bestimmt wird, wobei αi der Übergangswinkel zwischen dem Kanal i und dem benachbarten Kanal ist und s den Weg bezeichnet, den das Kraftfahrzeug bis zum Wiedereintritt des Zielobjekts (4) in einen ausreichend sensitiven Bereich des benachbarten Kanals zurücklegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg s durch eine zeitliche Integration der Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Öffnungswinkel w des schwachen Detektionsbereichs zwischen den benachbarten Detektionskanälen bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Öffnungswinkel w des schwachen Detektionsbereichs durch die Beziehung: w = arcsin(b/d)bestimmt wird, wobei d die mittlere radiale Entfernung zwischen dem Verschwinden und dem Wiederauftauchen des Zielobjekts (4) in benachbarten Detektionskanälen ist.
  6. Verfahren nach einem der Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Öffnungswinkel w des schwachen Detektionsbereichs durch eine Mehrzahl von Messungen für unterschiedliche Kanäle i und/oder Zielobjekte (4) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge s des schwachen Detektionsbereichs aus der Beziehung s = d × sin(w)/tan(αi)bestimmt wird, wobei d die zuletzt gemessene Entfernung des Zielobjekts (4) ist und αi der Winkel zum erwarteten Kanalübergang ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit vrel des Kraftfahrzeugs relativ zum Zielobjekt (4) gemessen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit t, die das Zielobjekt (4) innerhalb des schwachen Detektionsbereichs verweilt, mit der Gleichung: t = s/vrel berechnet wird.
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