DE102006058303A1

DE102006058303A1 - Verfahren zur Erkennung einer vertikalen Fehlausrichtung eines Radarsensors

Info

Publication number: DE102006058303A1
Application number: DE102006058303A
Authority: DE
Inventors: Thilo Leineweber; Martin Randler; Ruediger Jordan
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2006-12-11
Publication date: 2008-06-12
Also published as: WO2008071476A1

Abstract

Ein Verfahren zur Erkennung einer vertikalen Fehlausrichtung der Strahlungscharakteristik eines Radarsensors eines Regelsystems für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eines Fahrgeschwindigkeits- und/oder adaptiven Fahrgeschwindigkeitssystems ist gekennzeichnet durch die Schritte: - es wird die Empfangsleistung der an einem Objekt reflektierten Radarstrahlung ermittelt; - es wird die Abstandsabhängigkeit und die horizontale Winkelabhängigkeit gemäß der Radargleichung kompensiert; - der so verarbeiteten Empfangsleistung wird eine Signatur zugeordnet; - die Signatur wird mit einer einem gleichartigen Objekt zugeordneten und in einer Speichereinrichtung gespeicherten Signatur verglichen; - aus dem Vergleich wird die Größe und die Richtung der vertikalen Fehlausrichtung des Radarsensors ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer vertikalen Fehlausrichtung der Strahlungscharakteristik eines Radarsensors eines Regelsystems für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eines Abstands-, und/oder Fahrgeschwindigkeitsregelsystems.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, welche zur Durchführung des Verfahrens geeignet sind.
Stand der Technik
Verfahren und Vorrichtungen zur Dejustageerkennung sind seit Längerem bekannt. Auch mit der Funktion, ihren Sensorsichtbereich selbst korrigieren zu können.
So geht beispielsweise aus der DE 100 19 182 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Fehlausrichtung der Strahlungscharakteristik eines Sensors zur Geschwindigkeits- und Abstandsregelung eines Fahrzeugs hervor, welches eine Kombination zweier Einzelverfahren darstellt. Die beiden Einzelverfahren sind so gewählt, dass das eine Verfahren seine Vorteile in den Bereichen besitzt, in denen das andere Verfahren nachteilig funktioniert, sodass die Schwächen des einen Verfahrens durch die Stärken des anderen Verfahrens kompensiert werden können. Mithilfe dieser Kombination lässt sich mit großer Sicherheit entscheiden, ob eine Dejustage vorliegt, die mit geeigneten Nachführmaßnahmen beseitigt werden kann oder eine so extreme Dejustage vorliegt, dass das System abgeschaltet werden muss.
Das aus diesem Dokument hervorgehende Verfahren ist nur dann auch für eine vertikale Dejustageerkennung und/oder Korrektur geeignet, wenn der Radarsensor den Elevationswinkel der reflektierenden Objekte zu messen gestattet. Radarsensoren mit dieser zusätzlichen Funktion sind aufwendig und werden in Fahrzeugen nur selten eingesetzt.
In Fahrzeugen werden fast ausschließlich Umfeldsensoren eingesetzt, die nur bedingt über die Möglichkeit verfügen, eine Dejustage zwischen der Achse des Umfeldsensors und der Fahrzeugachse/Fahrachse zu erkennen. Die horizontale Dejustagekompensation kann hierbei beispielsweise über eine Trajektorienverfolgung von stehenden Objekten bestimmt und kompensiert werden. Für eine vertikale Dejustage ist dies nicht möglich, weil derartige Umfeldsensoren in vertikaler Richtung keinen Winkel messen und deshalb auch keine Dejustage aus einer Trajektorienbetrachtung erkannt werden kann.
Eine vertikale Dejustage kann zu falschen horizontalen Winkeln führen, da das verwendete Antennendiagramm im Schnitt im Wesentlichen bei 0° vertikaler Dejustage entspricht. Wenn der vertikale Dejustagewinkel von 0° verschieden ist, weicht das Antennendiagramm stark von dem idealen verwendeten Antennendiagramm ab und ist insoweit nur noch begrenzt gültig.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs ist es sehr vorteilhaft möglich, auch mit einem nicht vertikale Winkel messenden Umfeldsensor eine vertikale Dejustage zu erkennen.
Grundidee der Erfindung ist die Betrachtung des Rückstreuverhaltens verschiedener Objekte. Der Rückstreuquerschnitt eines Objektes beschreibt, wie viel Radarleistung vom Objekt reflektiert wird. Hierzu wird die Empfangsleistung der an einem Objekt reflektierten Radarstrahlung ermittelt, sodann werden Abstandsabhängigkeiten und horizontale Winkelabhängigkeiten der Empfangsleistung mittels der an sich bekannten Radar-Gleichung kompensiert und es wird der so verarbeiteten Empfangsleistung eine Signatur zugeordnet, die Signatur wird mit einer einem gleichartigen Objekt zugeordneten und in einer Speichereinrichtung gespeicherten Signatur verglichen und aus dem Vergleich wird die Größe und die Richtung der vertikalen Fehlausrichtung ermittelt.
Sehr vorteilhaft bei diesem Verfahren ist es, dass keine zusätzliche Sensorik erforderlich ist, auch muss keine Anpassung der existierenden Radarsensorik vorgenommen werden, beispielsweise müssen keine aufwendigen Sensoren verwendet werden, durch die der Elevationswinkel gemessen werden kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
So wird bei einer Ausgestaltung des Verfahrens als stillstehendes Objekt eine Brücke gewählt, die von einem den Radarsensor tragenden Fahrzeug unterfahren wird. Als Objekt kann ferner auch in Fahrzeug gewählt werden, welches vor dem Fahrzeug angeordnet ist, das den Radarsensor trägt. Beide Objekte kommen im Straßenverkehr relativ häufig vor, sodass eine Erkennung einer vertikalen Dejustage der Strahlungscharakteristik des Radarsensors und gegebenenfalls eine Kompensation praktisch in nahezu jeder Fahrsituation vorgenommen werden kann.
Um den statistischen Einfluss verschiedener Objekte zu minimieren, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, die Signaturen einer Anzahl von erfassten Objekten zu mitteln und diese zu speichern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch in perspektivischer Ansicht ein mit einem Radarsensor ausgestattetes Fahrzeug, unter einem brückenförmigen Objekt hindurchfahrendes Fahrzeug, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt;
2 schematisch den Rückstreuquerschnitt an einer Brücke jeweils eines vertikal justierten und eines vertikal fehlausgerichteten Sensors und
3 den Rückstreuquerschnitt an einem Fahrzeug eines jeweils vertikal justierten und eines vertikalen fehlausgerichteten Sensors.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist schematisch ein Fahrzeug 100 dargestellt, welches unter einem brückenartigen Objekt 150 hindurchfährt. Das Fahrzeug 100 weist einen Radarsensor 120 auf, dessen Längsachse 105 im Wesentlichen mit der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100 übereinstimmt. Der Radarsensor 120 weist einen sektorförmigen Sensorsichtbereich auf, der durch die in 1 dargestellten Geraden 122, 124, welche den linken bzw. den rechten Rand des Sensorsichtbereiches definieren, gebildet wird. Der Radarsensor 120 ist ein sogenannter Umfeldsensor, dessen Sichtbereich im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene angeordnet ist.
Um nun eine Fehlausrichtung in vertikaler Richtung zu ermitteln, wird die reflektierte Leistung (Empfangsleistung) an dem Objekt 150 in dem Sensor 120 gemessen. Hieraus kann über die an sich bekannte Radargleichung der theoretische Rückstreuquerschnitt berechnet werden. Bei dieser Berechnung werden typische Radareffekte beachtet und kompensiert, zum Beispiel Interferenzlücken oder Ähnliches. Insbesondere wird die Abstandsabhängigkeit und Winkelabhängigkeit der Empfangsleistung in horizontaler Richtung kompensiert. Aus der sich bei dieser Kompensation ergebenden charakteristischen funktionalen Abhängigkeit der Empfangsleistung über dem Abstand, die mit einem erwarteten Muster verglichen wird, können Effekte wie in Interferenzdecken, die in diesem Muster enthalten sind, kompensiert werden.
Die Erfindung macht sich nun zunutze, dass sich der Rückstreuquerschnitt beim Vorbeifahren des Fahrzeugs 100 an einem Objekt 150 eine bestimmte Signatur zeigt. Diese Signatur hängt davon ab, wo das Objekt in Vertikalrichtung sich befindet. So ist beispielsweise eine Brücke zwar in Längs- und Querrichtung über der Fahrbahn angeordnet, wird aber von dem Fahrzeug 100 „unterfahren". Ein solches Objekt kann daher nur bis zu einer bestimmten Minimalentfernung gemessen werden. Um nun die vertikale Fehlausrichtung oder Dejustage zu bestimmen, wird nun die so ermittelte Signatur mit einer erwarteten, dem entsprechenden Objekt zugeordneten Signatur verglichen. Dies ist schematisch in 2 dargestellt, wo der Rückstreuquerschnitt RCS über einem Abstand d bei der Streuung an einer Brücke dargestellt ist. Die obere, mit 210 bezeichnete Kurve stellt dabei die Signatur einer Brücke bei Messung eines in Vertikalrichtung fehlausgerichteten Sensors 120 dar, wohingegen die untere Kurve 220 die Signatur einer Brücke entspricht, die mit einem Sensor 120 gemessen wurde, der in Vertikalrichtung nicht fehlausgerichtet ist.
Diese Signatur 220 wird bevorzugt aus einer Mittelung einer Mehrzahl von Messungen des Rückstreuquerschnitts an derartigen Objekten, also beispielsweise Brücken bestimmt und in einer Speichereinheit, beispielsweise eines Steuergeräts des Fahrzeugs 100 gespeichert. Diese Mittelung stellt so gewissermaßen eine Vergleichssignatur für derartige Objekte dar, mit der die gemessene Signatur 210 verglichen wird. Wie in 2 dargestellt ist, weicht die gemessene Signatur 210 signifikant von der Vergleichssignatur 220 ab, was auf eine vertikale Dejustage des Radarsensors 120 schließen lässt. Rein prinzipiell kann aus einer quantitativen Auswertung der Abweichung auch die Größe der vertikalen Fehlausrichtung bestimmt werden.
Statt einer Brücke 150 kann auch ein anderes Objekt, beispielsweise ein stillstehendes oder auch ein sich entfernendes oder ein sich näherndes Fahrzeug als Vergleichsobjekt verwendet werden. In 3 ist schematisch die Signatur der Radarstrahlung an einem stillstehenden Fahrzeug über dem Abstand des Sensors 120 von dem Fahrzeug dargestellt. Die Signatur eines Fahrzeugs weist eine andere Charakteristik auf. Wie aus 3 ersichtlich, weicht bei einer vertikalen Fehlausrichtung auch in diesem Falle die gemessene Signatur 310 von der gemittelten Vergleichssignatur 320 ab, wobei gemittelte Vergleichssignatur auch hier bedeutet, dass eine Mehrzahl von Signaturen, die auf die beschriebene Weise bestimmt wurden, gemittelt werden und so eine Vergleichs-Signatur.
In der Steuereinrichtung, beispielsweise dem Steuergerät des Fahrzeugs 100 findet nun zunächst eine Überprüfung statt, um welches Objekt es sich handelt, was beispielsweise durch Mustererkennung möglich ist. Es wird zunächst das Muster der Signatur erkannt. Steht das Objekt fest, beispielsweise eine Brücke oder ein Fahrzeug, wird die gemessene Signatur mit einer in dem Speicher hinterlegten Vergleichssignatur verglichen und bei einer Abweichung auf eine vertikale Fehlausrichtung des Sensors 120 geschlossen und/oder die Größe der vertikalen Fehlausrichtung bestimmt und gegebenenfalls der Sensor 120 nachjustiert, wobei hier nur ein mechanisches Nachjustieren möglich ist. In der Regel wird das System bei zu großer vertikaler Dejustage abgeschaltet.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann beispielsweise als Computerprogramm auf einem Rechengerät, insbesondere einem Steuergerät einer Brennkraftmaschine implementiert werden und dort ablaufen. Der Programmcode kann auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein, den das Steuergerät lesen kann.

Claims

Verfahren zur Erkennung einer vertikalen Fehlausrichtung der Strahlungscharakteristik eines Radarsensors (120) eines Regelsystems für ein Kraftfahrzeug (100), insbesondere eines Fahrgeschwindigkeits- und/oder adaptiven Fahrgeschwindigkeitssystems, gekennzeichnet durch die Schritte: – es wird die Empfangsleistung der an einem Objekt (150) reflektierten Radarstrahlung ermittelt; – es wird die Abstandsabhängigkeit und die horizontale Winkelabhängigkeit gemäß der Radargleichung kompensiert; – der so verarbeiteten Empfangsleistung wird eine Signatur zugeordnet; – die Signatur wird mit einer einem gleichartigen Objekt (150) geordneten und in einer Speichereinrichtung gespeicherten Signatur verglichen; – aus dem Vergleich wird die Größe und die Richtung der vertikalen Fehlausrichtung des Radarsensors ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Objekt (150) eine Brücke gewählt wird, die von einem den Radarsensor (120) tragenden Fahrzeug (100) unterfahren wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Objekt ein stillstehendes, sich entfernendes oder sich näherndes Fahrzeug gewählt wird, an dem das den Radarsensor (120) tragende Fahrzeug (100) vorbeifährt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Speichereinrichtung gespeicherte Signatur der Mittelwert einer Mehrzahl von Signaturen ist, die aus einer Mehrzahl von gemessenen Rückstreuquerschnitten bestimmt werden.
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt, wenn es auf einem Rechenfeld, insbesondere dem Steuergerät einer Brennkraftmaschine abläuft.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät eines Fahrzeugs ausgeführt wird.