DE102009057032A1 - Method for radar-assisted control of e.g. automatic distance regulation of passenger car, involves measuring backscatter signal of radar beam, and influencing vehicle function based on backscatter signal - Google Patents

Method for radar-assisted control of e.g. automatic distance regulation of passenger car, involves measuring backscatter signal of radar beam, and influencing vehicle function based on backscatter signal Download PDF

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Abstract

The method involves determining pitch of a road, and controlling vertical alignment of a radar beam based on the pitch of road in an oscillating manner, where the radar beam is emitted by a vehicle (101). A backscatter signal of the radar beam is measured, and a vehicle function is influenced based on the backscatter signal. The emitted radar beam is vertically adjusted in a periodical manner. Height of an illuminated object e.g. traversing obstacle on road, another vehicle (102), bicyclist, motor-cyclist, pedestrian, bridge and tunnel, is determined based on the backscatter signal. An independent claim is also included for a device for radar-assisted control of a function of a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur radargestützten Steuerung einer Funktion eines Fahrzeugs. Weiterhin wird ein Fahrzeug umfassend mindestens eine derartige Vorrichtung angegeben.The invention relates to a method and a device for radar-based control of a function of a vehicle. Furthermore, a vehicle comprising at least one such device is specified.

Für Fahrassistenzsysteme und Funktionen der aktiven Sicherheit werden heute in einem Fahrzeug auch Radarsysteme eingesetzt, anhand derer ein Abstand, eine Relativgeschwindigkeit oder ein Azimuthwinkel von Objekten (z. B. Fahrzeugen) vor dem emittierenden Fahrzeug gemessen werden kann. Aufgrund dieser Informationen wird die jeweilige Fahrsituation erkannt und es können entsprechende Aktionen (z. B. Beschleunigung, Bremsen, Ausgabe von Warnungen) eingeleitet werden.For driver assistance systems and active safety functions, radar systems are also used today in a vehicle, by means of which a distance, a relative speed or an azimuth angle of objects (eg vehicles) in front of the emitting vehicle can be measured. Based on this information, the respective driving situation is recognized and corresponding actions (eg acceleration, braking, issuing of warnings) can be initiated.

Hierbei ist es von Nachteil, dass die bekannten Radarsysteme die Objekthöhe nicht erkennen. Dieser Nachteil macht die Systeme anfällig für Störungen im Hinblick auf überfahrbare Objekte (z. B. ein auf der Straße liegender Kronkorken oder eine Getränkedose) oder unterfahrbare Objekte (z. B. Brücken). Dieser Effekt verschärft sich bei stehenden Objekten. Ohne die Information der Objekthöhe kann in einem Rückstreusignal einer Radarkeule ein Kronkorken oft nicht von einem Fußgänger und eine Brücke kaum von einem Stauende unterschieden werden. Entsprechend kann eine zuverlässige Einleitung einer Notbremsfunktion von dem Radarsystem nicht gewährleistet werden.It is disadvantageous that the known radar systems do not recognize the object height. This disadvantage makes the systems susceptible to disturbances with respect to drive-over objects (eg an on-the-road bottle cap or a beverage can) or accessible objects (eg bridges). This effect is exacerbated by standing objects. Without the information of the object height, a crown cork can often hardly be distinguished from a pedestrian and a bridge from a jam end in a backscatter signal of a radar lobe. Accordingly, a reliable initiation of an emergency braking function can not be guaranteed by the radar system.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere ein verbessertes Radarsystem zur Steuerung einer Fahrzeugfunktion anzugeben.The object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned above and in particular to provide an improved radar system for controlling a vehicle function.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved according to the features of the independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur radargestützten Steuerung einer Funktion eines Fahrzeugs angegeben,

  • (a) bei dem eine vertikale Ausrichtung eines von dem Fahrzeug emittierten Radarstrahls oszillierend angesteuert wird;
  • (b) bei dem ein Rückstreusignal des Radarstrahls gemessen wird;
  • (c) bei dem abhängig von dem Rückstreusignal mindestens eine Fahrzeugfunktion beeinflusst wird.
To achieve the object, a method for the radar-based control of a function of a vehicle is specified,
  • (A) in which a vertical orientation of a radar beam emitted from the vehicle is driven in an oscillating manner;
  • (b) measuring a backscatter signal of the radar beam;
  • (C) in which depending on the backscatter signal at least one vehicle function is influenced.

Hierbei kann die oszillierende Ansteuerung insbesondere eine periodisch regelmäßige oder unregelmäßige, zeitkontinuierliche oder zeitdiskrete Ansteuerung des Radarstrahls umfassen. Insbesondere kann die Ansteuerung des Radarstrahls in dem möglichen Ereignisraum des Radarstrahls oder einem Teilraum davon stattfinden, also unterschiedliche vertikale Auslenkungen erfahren.In this case, the oscillating drive may in particular comprise a periodically regular or irregular, time-continuous or discrete-time control of the radar beam. In particular, the control of the radar beam can take place in the possible event space of the radar beam or a subspace thereof, that is, experience different vertical deflections.

Somit kann anhand einer geeigneten Ansteuerung der vertikalen Ausrichtung des Radarstrahls erreicht werden, dass eine Höhe eines angestrahlten Objekts ermittelt werden kann. Dies gilt für das stehende als auch für das bewegte Fahrzeug ebenso wie für das stehende als auch das bewegte Objekt.Thus, by means of a suitable control of the vertical alignment of the radar beam, it can be achieved that a height of an illuminated object can be determined. This applies to the stationary as well as the moving vehicle as well as the stationary and the moving object.

Die vertikale Ausrichtung des Radarstrahls kann verstellt werden, indem z. B. ein Spiegel eines Radargeräts so angesteuert wird, dass der Radarstrahl bzw. die durch den Radarstrahl bedingte Radarkeule vertikal bewegt wird. Hierbei sei angemerkt, dass nachfolgend die hier erwähnte Bewegung des Radarstrahls eine Bewegung einer mehr oder minder breiten Radarkeule bedingt. Der Radarstrahl wird vorzugsweise von einem Radargerät emittiert, das an einem Fahrzeug, insbesondere an bzw. in einer Front des Fahrzeugs angeordnet ist.The vertical orientation of the radar beam can be adjusted by z. B. a mirror of a radar device is controlled so that the radar beam or caused by the radar beam radar beam is moved vertically. It should be noted that subsequently the movement of the radar beam mentioned here causes a movement of a more or less wide radar lobe. The radar beam is preferably emitted by a radar device which is arranged on a vehicle, in particular on or in a front of the vehicle.

Bei dem Rückstreusignal handelt es sich um ein Signal, das bedingt durch den emittierten Radarstrahl von dem Radargerät (oder einem sonstigen Sensor) gemessen werden kann. Insbesondere wird der Radarstrahl zumindest zeitweise reflektiert, eine Amplitude dieser Reflexion wird anhand des Rückstreusignals bestimmt.The backscatter signal is a signal that can be measured by the radar device (or other sensor) due to the emitted radar beam. In particular, the radar beam is reflected at least temporarily, an amplitude of this reflection is determined on the basis of the backscatter signal.

Die Beeinflussung der Fahrzeugfunktion umfasst eine Steuerung mindestens einer Fahrzeugfunktion. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine sicherheitsrelevante Funktion oder um eine Komfortfunktion des Fahrzeugs. Allerdings kann auch eine Informationsfunktion (z. B. des Fahrzeugführers oder der Insassen des Fahrzeugs) wahrgenommen werden.Influencing the vehicle function includes controlling at least one vehicle function. This is preferably a safety-relevant function or a comfort function of the vehicle. However, an information function (eg of the vehicle driver or the occupants of the vehicle) can also be performed.

Der Vorteil der hier vorgeschlagenen Lösung umfasst insbesondere eine vereinfachte und effiziente Ausführung der radargestützten Steuerung des Fahrzeugs, da durch die verbesserte Objekterkennung kostspielige weitere Komponenten, z. B. eine weitere Kamera zur Objekterkennung, entfallen können.The advantage of the solution proposed here comprises, in particular, a simplified and efficient execution of the radar-based control of the vehicle, since the improved object recognition means that expensive additional components, for example, are required. B. another camera for object detection, can be omitted.

Eine Weiterbildung ist es, dass der von dem Fahrzeug emittierte Radarstrahl vertikal im Wesentlichen periodisch verstellt wird.A development is that the radar beam emitted by the vehicle is vertically adjusted substantially periodically.

Insbesondere wird der emittierte Radarstrahl periodisch in einem vorgegebenen Intervall, also zwischen einem oberen und einem unteren Punkt verstellt. Damit oszilliert der Radarstrahl (mit einer vorgegebenen Frequenz und einem Elevationswinkelunterschied Δφ) zwischen den beiden vorgegeben Punkten.In particular, the emitted radar beam is periodically adjusted in a predetermined interval, ie between an upper and a lower point. This oscillates the radar beam (with a given frequency and a Elevation angle difference Δφ) between the two given points.

Durch die wiederkehrende (z. B. periodische regelmäßige oder unregelmäßige) Veränderung des Elevationswinkels ist es möglich, über eine vorgegebene Zeitdauer unterschiedliche Rückstreusignale zu erhalten. Diese können entsprechend, insbesondere bei einer Bewegung des Fahrzeugs, ausgewertet werden, z. B. durch einen Vergleich mit vorgegebenen Mustern. So kann effizient ein Objekt, insbesondere die Höhe des Objekts, ermittelt werden.Due to the recurrent (eg periodic regular or irregular) change in the elevation angle, it is possible to obtain different backscatter signals over a predetermined period of time. These can be evaluated accordingly, in particular during a movement of the vehicle, for. B. by comparison with predetermined patterns. Thus, an object, in particular the height of the object, can be determined efficiently.

Eine andere Weiterbildung ist es, dass eine Neigung der Fahrbahn bestimmt wird und dass die vertikale Ausrichtung des Radarstrahls abhängig von der Neigung der Fahrbahn angesteuert wird.Another development is that an inclination of the road is determined and that the vertical orientation of the radar beam is controlled depending on the inclination of the road.

Somit kann der Radarstrahl abhängig von dem (Höhen-)Profil der Fahrbahn geeignet so angesteuert werden, dass derartige Profile der Fahrbahn zumindest teilweise kompensiert werden und das Rückstreusignal ein (nahezu) vergleichbares Ergebnis unabhängig von dem Höhenverlauf der Fahrbahn liefert.Thus, depending on the (height) profile of the roadway, the radar beam can be suitably controlled such that such profiles of the roadway are at least partially compensated for and the backscatter signal delivers a (nearly) comparable result independent of the height profile of the roadway.

Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass eine Nickbewegung des Fahrzeugs bestimmt wird und dass die vertikale Ausrichtung des Radarstrahls abhängig von der Nickbewegung des Fahrzeugs angesteuert wird.In particular, it is a development that a pitching movement of the vehicle is determined and that the vertical orientation of the radar beam is controlled depending on the pitching motion of the vehicle.

Somit kann die Bewegung des Fahrzeugs aufgrund von Brems- oder Beschleunigungsmanövern zumindest teilweise ausgeglichen werden, so dass das Rückstreusignal ein (nahezu) vergleichbares Ergebnis unabhängig von derartigen Fahrzeugaktivitäten liefert.Thus, the movement of the vehicle due to braking or acceleration maneuvers can be at least partially compensated so that the backscatter signal provides a (nearly) comparable result independent of such vehicle activities.

Auch ist es eine Weiterbildung, dass die beeinflusste Fahrzeugfunktion eine der folgenden Funktionen oder Aktionen umfasst:

  • – eine automatische Abstandsregelung;
  • – eine Anpassung der Geschwindigkeit;
  • – eine Abbremsung, insbesondere eine Notbremsung des Fahrzeugs;
  • – eine Ausrichtung eines Scheinwerfers;
  • – eine Steuerung einer Lenkachse.
It is also a further development that the influenced vehicle function comprises one of the following functions or actions:
  • - an automatic distance control;
  • - an adaptation of the speed;
  • A deceleration, in particular emergency braking of the vehicle;
  • - an orientation of a headlamp;
  • - A control of a steering axle.

Ferner ist es eine Weiterbildung, dass abhängig von dem Rückstreusignal eine Höhe eines angestrahlten Objekts bestimmt wird.Furthermore, it is a development that, depending on the backscatter signal, a height of an illuminated object is determined.

Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung wird abhängig von einer zeitlichen Änderung des Rückstreusignals in Abhängigkeit von einem Elevationswinkel des Radarstrahls die mindestens eine Fahrzeugfunktion beeinflusst.In the context of an additional development, the at least one vehicle function is influenced as a function of a change in the time of the backscatter signal as a function of an elevation angle of the radar beam.

Da der Elevationswinkel bekannt ist, kann das Rückstreusignal als gemessener Wert in Abhängigkeit von diesem Elevationswinkel genutzt werden, um die Höhe des Objekts von dem das Rückstreusignal reflektiert wird, zu ermitteln. Dies gilt insbesondere für zeitlich aufeinanderfolgende Rückstreusignale in Verbindung mit der zeitlichen Veränderung des Elevationswinkels.Since the elevation angle is known, the backscatter signal can be used as a measured value as a function of this elevation angle to determine the height of the object from which the backscatter signal is reflected. This applies in particular to temporally successive backscatter signals in conjunction with the temporal change of the elevation angle.

Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass das Rückstreusignal mit mindestens einem vorgegebenen Signalverlauf verglichen wird.A next development is that the backscatter signal is compared with at least one predetermined waveform.

Der vorgegebene Signalverlauf kann z. B. in einem (zentralen) Steuergerät oder in dem Radargerät abgespeichert sein.The predetermined waveform can, for. B. be stored in a (central) control unit or in the radar device.

Eine Ausgestaltung ist es, dass Rückstreusignale unterschiedlicher Zeitpunkte mit mindestens einem vorgegebenen Signalverlauf verglichen werden.One refinement is that backscatter signals of different points in time are compared with at least one predetermined signal path.

Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass der mindestens eine vorgegebene Signalverlauf auf Messwerten, berechneten Werten und/oder Simulationswerten basiert.An alternative embodiment is that the at least one predetermined signal curve is based on measured values, calculated values and / or simulation values.

Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass der Vergleich zwischen den Rückstreusignalen und dem mindestens einen vorgegebenen Signalverlauf mittels einer Korrelation durchgeführt wird.A next embodiment is that the comparison between the backscatter signals and the at least one predetermined signal waveform is performed by means of a correlation.

Die Korrelation ist eine Möglichkeit, um eine möglichst gute Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Signalverlauf unter Berücksichtigung des zeitlich veränderlichen Elevationswinkels zu erhalten. Der Kurvenverlauf aus einer Kurvenschar möglicher Verläufe kann somit zur Bestimmung der Höhe herangezogen werden.The correlation is one way to obtain the best possible match with a given waveform, taking into account the time-varying elevation angle. The curve from a set of possible curves can thus be used to determine the height.

Auch ist es eine Ausgestaltung, dass mindestens ein vorgegebener Signalverlauf für eines der folgenden Objekte bereitgestellt wird:

  • – ein überfahrbares Hindernis auf der Fahrbahn;
  • – ein Fahrzeug;
  • – ein Radfahrer;
  • – ein Motorradfahrer;
  • – ein Fußgänger;
  • – eine Brücke;
  • – ein Tunnel.
It is also an embodiment that at least one predetermined signal profile is provided for one of the following objects:
  • - a driveable obstacle on the roadway;
  • - a vehicle;
  • - a cyclist;
  • - a motorcyclist;
  • - a pedestrian;
  • - a bridge;
  • - a tunnel.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst anhand einer Vorrichtung zur radargestützten Steuerung einer Funktion eines Fahrzeugs, umfassend eine Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass das hierin beschriebene Verfahren ausführbar ist.The above object is also achieved by a device for radar-based control of a function of a vehicle, comprising a processing unit that is set up in such a way that the method described here is executable.

Die Verarbeitungseinheit kann z. B. eine analoge oder digitale Verarbeitungseinheit sein, sie kann als ein Prozessor und/oder eine zumindest teilweise festverdrahtete Schaltungsanordnung ausgeführt sein, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren wie hierin beschrieben durchführbar ist.The processing unit may, for. B. may be an analog or digital processing unit, it may as a processor and / or at least partially hard-wired circuitry configured to perform the method as described herein.

Der Prozessor kann jede Art von Prozessor oder Rechner oder Computer mit entsprechend notwendiger Peripherie (Speicher, Input/Output-Schnittstellen, Ein-Ausgabe-Geräte, etc.) sein oder einen solchen umfassen. Weiterhin kann eine festverdrahtete Schaltungseinheit, z. B. ein FPGA oder ein ASIC oder eine sonstige integrierte Schaltung, vorgesehen sein.The processor may be or include any type of processor or computer or computer with correspondingly necessary peripherals (memory, input / output interfaces, input / output devices, etc.). Furthermore, a hardwired circuit unit, for. As an FPGA or an ASIC or other integrated circuit may be provided.

Die Vorrichtung kann Teil des Radargeräts sein oder mit diesem in Verbindung stehen. Insbesondere kann die Vorrichtung mit einer Steuerung in dem Fahrzeug assoziiert sein bzw. als Teil desselben ausgeführt sein.The device may be part of or related to the radar. In particular, the device may be associated with, or part of, a controller in the vehicle.

Auch wird die oben genannte Aufgabe gelöst mittels eines Fahrzeugs umfassend mindestens eine der hierin beschriebenen Vorrichtungen.Also, the above object is achieved by means of a vehicle comprising at least one of the devices described herein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.Embodiments of the invention are illustrated and explained below with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung zweier Fahrzeuge, die hintereinander fahren, wobei das hintere Fahrzeug ein Radargerät mit einer verstellbaren Ausbreitungskeule aufweist und ein Elevationswinkel φ der Ausbreitungskeule des Radarstrahls so in einem Bereich zwischen einer oberen Ausbreitungskeule und einer unteren Ausbreitungskeule insbesondere periodisch verstellt werden kann; 1 a schematic representation of two vehicles driving one behind the other, the rear vehicle having a radar device with an adjustable spreading lobe and an elevation angle φ of the propagation lobe of the radar beam can be adjusted so periodically in particular in a region between an upper spreading lobe and a lower propagation lobe;

2 Diagramme unterschiedlicher Rückstreusignale in Abhängigkeit von einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf des Elevationswinkels φ(t) für ein stehendes Fahrzeug; 2 Diagrams of different backscatter signals as a function of a predetermined time profile of the elevation angle φ (t) for a stationary vehicle;

3 zwei Diagramme zur Darstellung eines gemessenen zeitlichen Verlaufs des Elevationswinkels φ(t) über beispielhaft gegebene Abtastschritte sowie eines Verlaufs einer Amplitude eines Rückstreusignals von einem Objekt für diesen Verlauf des Elevationswinkels φ(t); 3 two diagrams showing a measured time course of the elevation angle φ (t) via exemplary given sampling steps and a curve of an amplitude of a backscatter signal from an object for this course of the elevation angle φ (t);

4 ein Diagramm umfassend eine vorbestimmte (z. B. mittels Simulation oder empirischer Messungen) Kurvenschar betreffend einen erwarteten zeitlichen Verlauf des Elevationswinkels für eine höchste Signalamplitude sowie eine stärkste Rückstreuung in Abhängigkeit von einer Höhe des Objekts; 4 a diagram comprising a predetermined (eg by means of simulation or empirical measurements) set of curves concerning an expected time course of the elevation angle for a highest signal amplitude and a strongest backscattering in dependence on a height of the object;

5 ein Diagramm mit einer Kurvenschar betreffend eine Abweichung zwischen dem erwarteten Elevationswinkel maximaler Amplitude und dem durchlaufenen Elevationswinkel; 5 a diagram with a family of curves concerning a deviation between the expected maximum amplitude elevation angle and the swept elevation angle;

6 ein schematisches Ablaufdiagramm mit Schritten eines Verfahrens zur Erkennung einer Höhe eines von Radarstrahlen beleuchteten Objekts. 6 a schematic flow diagram with steps of a method for detecting a height of a radar-illuminated object.

Der hier vorgeschlagene Ansatz nutzt insbesondere ein Radargerät mit einer verstellbaren bzw. ansteuerbaren Elevationscharakteristik, also der Möglichkeit einer vertikalen Ausrichtung des von dem Radargerät emittierten Radarstrahls. Derartige Radargeräte sind bekannt und können käuflich erworben werden.The approach proposed here uses, in particular, a radar device with an adjustable or controllable elevation characteristic, ie the possibility of vertical alignment of the radar beam emitted by the radar device. Such radars are known and can be purchased.

1 zeigt eine schematische Darstellung zweier Fahrzeuge 101 und 102, die hintereinander fahren, wobei das hintere Fahrzeug 101 ein Radargerät 103 mit einer verstellbaren Ausbreitungskeule aufweist. Ein Elevationswinkel φ der Ausbreitungskeule des Radarstrahls kann so in einem Bereich zwischen einer oberen Ausbreitungskeule 104b und einer unteren Ausbreitungskeule 104b insbesondere periodisch um einen Winkel Δφ verstellt werden. Die Verstellung kann beispielsweise durch die Ansteuerung eines Elevationsspiegels des Radargeräts 103 erfolgen. So ist es möglich, die Umgebung vor dem Radargerät 103 in vertikaler Richtung zeitlich unterschiedlich zu beleuchten. 1 shows a schematic representation of two vehicles 101 and 102 driving in a row, with the rear vehicle 101 a radar device 103 having an adjustable spreading lobe. An elevation angle φ of the propagation lobe of the radar beam may thus be in a region between an upper propagation lobe 104 b and a lower spreading lobe 104 b be adjusted in particular periodically by an angle Δφ. The adjustment can, for example, by the control of an elevation mirror of the radar 103 respectively. So it is possible the environment in front of the radar device 103 to illuminate differently in time in the vertical direction.

Vorzugsweise kann die Winkeländerung Δφ so gewählt werden, dass sich eine deutliche Amplitudenänderung für übliche Straßenszenarien und Objekte ergibt. Für die Ausbreitungskeule 104a ergibt sich ein unterer Punkt A und für die Ausbreitungskeule 104b ergibt sich ein oberer Punkt B, wobei die Ausbreitungskeule z. B. kontinuierlich über die Winkeländerung Δφ zwischen den Punkten A und B hin und her bewegt werden kann.Preferably, the angle change Δφ can be chosen so that there is a significant change in amplitude for common road scenarios and objects. For the spreading lobe 104a results in a lower point A and for the spreading lobe 104 b results in an upper point B, wherein the propagation lobe z. B. can be continuously moved back and forth between the points A and B via the angle change Δφ.

Der untere Punkt A ist vorzugsweise nicht zu stark auf die Fahrbahn gerichtet, um Störungen durch Spiegelung an der Fahrbahnoberfläche zu vermeiden. Der obere Punkt B ist vorteilhaft so einzustellen, dass Fahrzeuge erkannt werden und eine solche Erkennung auch über den Verstellbereich zwischen den Punkten B und A (ununterbrochen) gegeben ist.The lower point A is preferably not too strong directed to the roadway to avoid disturbances by reflection on the road surface. The upper point B is advantageous to set so that vehicles are detected and such recognition is also given over the adjustment range between the points B and A (uninterrupted).

Optional kann die Ausrichtung des verstellbaren Radarstrahls, z. B. mittels Parametern der Elevation, dynamisch an die Einbaulage in dem Fahrzeug und/oder an das Höhenprofil des Straßenverlaufs angepasst werden.Optionally, the orientation of the adjustable radar beam, z. B. by means of parameters of the elevation, dynamically adapted to the mounting position in the vehicle and / or to the height profile of the road.

Weiterhin ist es möglich, anhand des ermittelten Höhenprofils des Straßenverlaufs (Straßenneigung) weitere Information für andere Fahrassistenzsysteme des Fahrzeugs abzuleiten, z. B. eine vorausschauende Scheinwerferkegeladaption durchzuführen.Furthermore, it is possible to derive further information for other driver assistance systems of the vehicle on the basis of the ascertained height profile of the road course (road inclination), z. B. to perform a predictive headlight cone adaptation.

Die Ausbreitungskeulen 104a, 104b des Radargeräts 103 bewirken Rückstreusignale der angestrahlten Objekte. Diese Rückstreusignale ändern ihre Amplitude abhängig von der Höhe eines angestrahlten Reflexionspunktes je nach Wahl der Punkte A und B (also abhängig von einem Strahlmaximum des Radarstrahls). The spreading lobes 104a . 104 b of the radar 103 cause backscatter signals of the illuminated objects. These backscatter signals change their amplitude depending on the height of an illuminated reflection point depending on the choice of points A and B (that is, depending on a beam maximum of the radar beam).

Anhand des zeitlichen Verlaufs der Amplituden der Rückstreusignale kann auf eine Lage bzw. eine Höhe des angestrahlten Objekts rückgeschlossen werden. Hierbei ist vorzugsweise eine Modulation der Rückstreusignale zu berücksichtigen, sofern sich das Fahrzeug auf das angestrahlte Objekt zubewegt.On the basis of the time course of the amplitudes of the backscatter signals can be deduced a position or a height of the illuminated object. In this case, a modulation of the backscatter signals is preferably to be considered if the vehicle moves towards the illuminated object.

Nähert sich hingegen das Fahrzeug nicht dem Objekt an (statischer Fall: Fahrzeug und Objekt stehen), so kann die Höhe des Objekts bestimmt werden und es kann eine Klassifizierung, ob das Objekt überfahrbar oder unterfahrbar ist, durch einen Phasenvergleich durchgeführt werden.If, on the other hand, the vehicle does not approach the object (static case: vehicle and object are stationary), the height of the object can be determined and a classification as to whether the object can be driven over or underpassed can be performed by a phase comparison.

2 zeigt Diagramme unterschiedlicher Rückstreusignale in Abhängigkeit von einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf des Elevationswinkels φ(t) für ein stehendes Fahrzeug. 2 shows diagrams of different backscatter signals in response to a predetermined time profile of the elevation angle φ (t) for a stationary vehicle.

In einem Diagramm 201 ist der periodische Verlauf des Elevationswinkels φ(t) der Ausbreitungskeule des Radarstrahls dargestellt. Die Ausbreitungskeule oszilliert zwischen den Punkten A und B (siehe auch die beiden beispielhaft gezeigten Endstellungen der Ausbreitungskeulen 104a und 104b in 1).In a diagram 201 the periodic profile of the elevation angle φ (t) of the propagation lobe of the radar beam is shown. The propagation lobe oscillates between the points A and B (see also the two end positions of the propagation lobes shown by way of example) 104a and 104 b in 1 ).

Ein Diagramm 202 zeigt den Verlauf einer Amplitude eines Rückstreusignals von einer Brücke für den Fall, dass das Fahrzeug vor der Brücke steht (statischer Fall).A diagram 202 shows the course of an amplitude of a backscatter signal from a bridge in the event that the vehicle is in front of the bridge (static case).

Ein Diagramm 203 zeigt den Verlauf einer Amplitude eines Rückstreusignals von einem zweiten Fahrzeug, das vor dem den Radarstrahl emittierenden Fahrzeug steht. Gegenüber dem Rückstreusignal gemäß Diagramm 202 ergibt sich eine Phasenverschiebung der Amplituden zueinander.A diagram 203 shows the course of an amplitude of a backscatter signal from a second vehicle, which is in front of the radar beam emitting vehicle. Opposite the backscatter signal according to the diagram 202 results in a phase shift of the amplitudes to each other.

Schließlich zeigt ein Diagramm 204 den Verlauf einer Amplitude eines Rückstreusignals von einer hohen Mauer. Hierbei wird (weitgehend) unabhängig von dem Elevationswinkel φ ein großer Teil des emittierten Signals reflektiert, entsprechend ergibt sich eine (fast) konstante (hohe) Amplitude des Rückstreusignals.Finally, a diagram shows 204 the course of an amplitude of a backscatter signal from a high wall. Here, (largely) regardless of the elevation angle φ a large part of the emitted signal is reflected, correspondingly results in an (almost) constant (high) amplitude of the backscatter signal.

Hierbei sei angemerkt, dass über eine gewisse Verstellung des Winkels φ hinaus das Rückstreusignal auch aus dem Erfassungsbereich des Radargeräts (bzw. eines Sensors des Radargeräts) läuft und damit nicht mehr erfasst werden kann. In so einem Fall ”knickt” die Amplitude im Bereich des eigentlichen Maximums des Rückstrahlsignals ein.It should be noted that over a certain adjustment of the angle φ addition, the backscatter signal from the detection range of the radar (or a sensor of the radar device) is running and thus can not be detected. In such a case, the amplitude "kinks" in the range of the actual maximum of the return beam signal.

Ist das emittierende Fahrzeug in Bewegung (dynamischer Fall), ist vorzugsweise auch die durch die Annäherung bzw. Entfernung hervorgerufene zeitliche Änderung des Rückstreusignals in Abhängigkeit von der Änderung des Elevationswinkels φ in der Auswertung zu berücksichtigen.If the emitting vehicle is in motion (dynamic case), the change in the time of the backscatter signal caused by the approach or removal is preferably also to be considered in the evaluation as a function of the change in the elevation angle φ.

Durch Berücksichtigung der zeitlichen Änderung des Rückstreusignals als auch der Änderung des Elevationswinkels φ ist es möglich, mit hoher Genauigkeit ein Objekt zu erkennen, zu klassifizieren und entsprechende Maßnahmen einzuleiten.By taking into account the temporal change of the backscatter signal as well as the change of the elevation angle φ, it is possible to recognize and classify an object with high accuracy and to initiate appropriate measures.

Somit können gemessene Rückstreusignale, gegebenenfalls mehrere zu unterschiedlichen Zeitpunkten (z. B. alle 60 ms oder alle 100 ms) gemessene Rückstreusignale, mit vorgegebenen Signalverläufen verglichen werden.Thus, measured backscatter signals, if appropriate a plurality of backscatter signals measured at different times (for example every 60 ms or every 100 ms), can be compared with predetermined signal characteristics.

Die vorgegebenen Signalverläufe können beispielsweise auf Simulationsdaten basieren, die insbesondere für den Vergleich abgespeichert sind. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die vorgegebenen Signalverläufe empirisch bestimmte, z. B. gemessene Musterläufe darstellen, die ebenfalls für den Vergleich abgespeichert sind.The predetermined signal curves can be based, for example, on simulation data which are stored in particular for the comparison. Alternatively or additionally, it is possible that the predetermined signal waveforms determined empirically, z. B. represent measured pattern runs, which are also stored for comparison.

3 zeigt einen gemessenen zeitlichen Verlauf des Elevationswinkels φ(t) über beispielhaft gegebene Abtastschritte sowie einen Verlauf einer Amplitude eines Rückstreusignals von einem Objekt für diesen Verlauf des Elevationswinkels φ(t). 3 shows a measured time course of the elevation angle φ (t) via exemplary given sampling steps and a curve of an amplitude of a backscatter signal from an object for this course of the elevation angle φ (t).

Zu mehreren vorgegebenen Zeitpunkten können derartige zeitliche Verläufe des Objekts (also Intensität und Entfernung) bestimmt werden. Aufgrund der Bewegung des Fahrzeugs können diese mehreren zeitlichen Verläufe unterschiedlich sein. Die Art der Veränderung der zeitlichen Verläufe kann genutzt werden, um das angestrahlte Objekt, z. B. eine Höhe des angestrahlten Objekts zu detektieren.At several predetermined times, such temporal courses of the object (ie intensity and distance) can be determined. Due to the movement of the vehicle, these multiple timings may be different. The type of change of the temporal courses can be used to the illuminated object, z. B. to detect a height of the illuminated object.

Hierzu kann z. B. anhand des Entfernungsverlaufs (d. h. anhand der Änderung der aufgenommenen zeitlichen Verläufe des Objekts) ein vorgegebener (z. B. optimaler) Elevationswinkelverlauf für unterschiedliche Höhen, in denen sich das Objekt befindet, bestimmt werden. 4 zeigt beispielhaft eine vorbestimmte (z. B. mittels Simulation oder empirischer Messungen) Kurvenschar betreffend einen erwarteten zeitlichen Verlauf des Elevationswinkels für eine höchste Signalamplitude sowie eine stärkste Rückstreuung in Abhängigkeit von einer Höhe des Objekts.For this purpose, z. B. based on the distance history (ie based on the change in the recorded temporal characteristics of the object) a predetermined (eg., Optimal) elevation angle course for different heights in which the object is located, are determined. 4 shows by way of example a predetermined (eg by means of simulation or empirical measurements) family of curves concerning an expected time course of the elevation angle for a highest signal amplitude and a strongest backscattering as a function of a height of the object.

Mit Hilfe der tatsächlich durchlaufenen Elevationswinkeleinstellungen kann eine Winkelabweichung für den jeweiligen Zeitabschnitt für die verschiedenen Höhen bestimmt werden. Diesbezüglich zeigt 5 beispielhaft eine Kurvenschar betreffend eine Abweichung zwischen dem erwarteten Elevationswinkel maximaler Amplitude und dem durchlaufenen Elevationswinkel. Diese Kurven werden mit dem aktuell gemessenen Amplitudenverlauf korreliert. Die Höhe des Objektes entspricht dem Kurvenverlauf, der am besten mit dem gemessenen Verlauf übereinstimmt.With the aid of the actual elevation angle settings, it is possible to determine an angle deviation for the respective time segment for the different heights. In this regard shows 5 an example of a set of curves relating to a deviation between the expected elevation angle of maximum amplitude and the swept elevation angle. These curves are correlated with the currently measured amplitude curve. The height of the object corresponds to the curve that best matches the measured course.

Der Verlauf der Winkelabweichung hängt über die Abstrahlcharakteristik der Radarantenne mit dem Intensitätsverlauf zusammen und kann ebenfalls berücksichtigt werden.The course of the angular deviation depends on the radiation characteristic of the radar antenna with the intensity profile and can also be taken into account.

Die einzelnen Verläufe der Winkelabweichungen werden mit dem tatsächlichen Intensitätsverlauf des Objektes verglichen, z. B. mittels einer Korrelation. Der mit der tatsächlichen Höhe des Objektes simulierte Winkelverlauf erzeugt den Winkelabweichungsverlauf, der dem tatsächlichen Intensitätsverlauf am ähnlichsten ist und besitzt somit den größten Korrelationskoeffizienten. Dadurch kann auf die tatsächliche Höhe des Objekts rückgeschlossen werden bzw. kann bestimmt werden, ob das Objekt über- oder unterfahrbar ist.The individual curves of the angular deviations are compared with the actual intensity profile of the object, z. B. by means of a correlation. The angle curve simulated with the actual height of the object produces the angle deviation curve, which is most similar to the actual intensity curve, and thus has the largest correlation coefficient. As a result, the actual height of the object can be deduced or it can be determined whether the object can be moved over or under.

Basierend auf diesem Ansatz sind weitere Lösungen möglich, die auf dem Vergleich zwischen gemessenen Zeitverläufen und theoretisch zu erwartenden Zeitverläufen beruhen.Based on this approach, further solutions based on the comparison between measured time courses and theoretically expected time courses are possible.

6 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm mit Schritten eines Verfahrens zur Erkennung einer Höhe eines von Radarstrahlen beleuchteten Objekts. 6 shows a schematic flow diagram with steps of a method for detecting a height of a radar-illuminated object.

In einem Schritt 601 werden von einem Fahrzeug mittels eines Radargeräts Radarstrahlen emittiert, wobei die Elevation (vertikale Auslenkung) der Radarstrahlen um einen Winkel Δφ oszilliert. Diese Oszillation kann insbesondere gleichmäßig oder ungleichmäßig sein. Darüber hinaus kann die Elevation abhängig von der Fahrbahn (Neigung der Fahrbahn) sowie der Bewegung des Fahrzeugs (Nickbewegung) verändert werden. Es ergibt sich ein zeitlicher Verlauf eines Elevationswinkels φ(t). Der Elevationswinkel kann z. B. in einem Bereich von +2° bis +4° liegen bei einer Oszillationsfrequenz von ca. 1 Hz bis ca. 4 Hz.In one step 601 Radar beams are emitted from a vehicle by means of a radar, wherein the elevation (vertical deflection) of the radar beams oscillates by an angle Δφ. In particular, this oscillation may be uniform or irregular. In addition, the elevation can be changed depending on the road (inclination of the road) and the movement of the vehicle (pitching motion). This results in a time course of an elevation angle φ (t). The elevation angle can z. B. in a range of + 2 ° to + 4 ° are at an oscillation frequency of about 1 Hz to about 4 Hz.

In einem Schritt 602 werden die reflektierten Radarstrahlen (Rückstreusignale) bestimmt.In one step 602 the reflected radar beams (backscatter signals) are determined.

In einem Schritt 603 wird die Höhe eines angestrahlten Objekts bestimmt, indem ein Vergleich durchgeführt wird zwischen den Rückstreusignalen und vorgegebenen Signalverläufen unter Berücksichtigung des (bekannten) zeitlichen Verlauf des Elevationswinkels φ(t).In one step 603 the height of an illuminated object is determined by performing a comparison between the backscatter signals and predetermined signal curves taking into account the (known) time profile of the elevation angle φ (t).

(Weitere) Vorteile:(Other advantages:

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Erkennung eines Stauendes, einer Brücke, eines Fußgängers und diverser Bodenobjekte verbessert. Damit ist eine Unterscheidung zwischen derartigen Objekten möglich, was zu einer Reihe zusätzlicher Einsatzmöglichkeiten des Radarsystems im Bereich von Fahrassistenzsystemen bzw. zur aktiven Sicherheit in einem Fahrzeug beiträgt. So kann z. B. ein Fußgängerschutz oder eine selbsttätige Gefahrenbremse realisiert werden.By using the method according to the invention, the recognition of a jam end, a bridge, a pedestrian and various ground objects is improved. Thus, a distinction between such objects is possible, which contributes to a number of additional uses of the radar system in the field of driver assistance systems and active safety in a vehicle. So z. As a pedestrian protection or an automatic hazard brake can be realized.

Auch ist es von Vorteil, dass die Zuverlässigkeit bestehender Systeme mit geringen Kosten verbessert werden kann. Insbesondere kann sogar auf zusätzliche Sensorik (Kamera) oder aufwändige Datenfusionssysteme verzichtet werden.It is also advantageous that the reliability of existing systems can be improved at low cost. In particular, even additional sensor technology (camera) or complex data fusion systems can be dispensed with.

Claims (15)

Verfahren zur radargestützten Steuerung einer Funktion eines Fahrzeugs, (a) bei dem eine vertikale Ausrichtung eines von dem Fahrzeug emittierten Radarstrahls oszillierend angesteuert wird; (b) bei dem ein Rückstreusignal des Radarstrahls gemessen wird; (c) bei dem abhängig von dem Rückstreusignal mindestens eine Fahrzeugfunktion beeinflusst wird.Method for the radar-based control of a function of a vehicle, (A) in which a vertical orientation of a radar beam emitted from the vehicle is driven in an oscillating manner; (b) measuring a backscatter signal of the radar beam; (C) in which depending on the backscatter signal at least one vehicle function is influenced. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der von dem Fahrzeug emittierte Radarstrahl vertikal im Wesentlichen periodisch verstellt wird.The method of claim 1, wherein the radar beam emitted from the vehicle is vertically adjusted substantially periodically. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem eine Neigung der Fahrbahn bestimmt wird, – bei dem die vertikale Ausrichtung des Radarstrahls abhängig von der Neigung der Fahrbahn angesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, - in which an inclination of the roadway is determined, - In which the vertical orientation of the radar beam is controlled depending on the inclination of the road. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem eine Nickbewegung des Fahrzeugs bestimmt wird, – bei dem die vertikale Ausrichtung des Radarstrahls abhängig von der Nickbewegung des Fahrzeugs angesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, In which a pitching movement of the vehicle is determined, - In which the vertical orientation of the radar beam is driven depending on the pitching motion of the vehicle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die beeinflusste Fahrzeugfunktion eine der folgenden Funktionen oder Aktionen umfasst: – eine automatische Abstandsregelung; – eine Anpassung der Geschwindigkeit; – eine Abbremsung, insbesondere eine Notbremsung des Fahrzeugs; – eine Ausrichtung eines Scheinwerfers; – eine Steuerung einer Lenkachse.Method according to one of the preceding claims, in which the influenced vehicle function comprises one of the following functions or actions: an automatic distance control; - an adaptation of the speed; A deceleration, in particular emergency braking of the vehicle; - an orientation of a headlamp; - A control of a steering axle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem abhängig von dem Rückstreusignal eine Höhe eines angestrahlten Objekts bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, in which a height of an illuminated object is determined as a function of the backscatter signal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem abhängig von einer zeitlichen Änderung des Rückstreusignals in Abhängigkeit von einem Elevationswinkel des Radarstrahls die mindestens eine Fahrzeugfunktion beeinflusst wird.Method according to one of the preceding claims, in which the at least one vehicle function is influenced as a function of a temporal change of the backscatter signal as a function of an elevation angle of the radar beam. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Rückstreusignal mit mindestens einem vorgegebenen Signalverlauf verglichen wird.The method of claim 7, wherein the backscatter signal is compared with at least one predetermined waveform. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem Rückstreusignale unterschiedlicher Zeitpunkte mit mindestens einem vorgegebenen Signalverlauf verglichen werden.Method according to Claim 7, in which backscatter signals of different points in time are compared with at least one predetermined signal profile. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem der mindestens eine vorgegebene Signalverlauf auf Messwerten, berechneten Werten und/oder Simulationswerten basiert.Method according to one of claims 8 or 9, wherein the at least one predetermined signal waveform based on measured values, calculated values and / or simulation values. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der Vergleich zwischen den Rückstreusignalen und dem mindestens einen vorgegebenen Signalverlauf mittels einer Korrelation durchgeführt wird.Method according to one of claims 8 to 10, wherein the comparison between the backscatter signals and the at least one predetermined signal waveform is performed by means of a correlation. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem mindestens ein vorgegebener Signalverlauf für eines der folgenden Objekte bereitgestellt wird: – ein überfahrbares Hindernis auf der Fahrbahn; – ein Fahrzeug; – ein Radfahrer; – ein Motorradfahrer; – ein Fußgänger; – eine Brücke; – ein Tunnel.Method according to one of claims 7 to 11, wherein at least one predetermined waveform for one of the following objects is provided: - a driveable obstacle on the roadway; - a vehicle; - a cyclist; - a motorcyclist; - a pedestrian; - a bridge; - a tunnel. Vorrichtung zur radargestützten Steuerung einer Funktion eines Fahrzeugs, umfassend eine Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführbar ist.A device for radar-based control of a function of a vehicle, comprising a processing unit that is configured such that the method according to any one of the preceding claims is executable. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Vorrichtung Teil eines Steuergeräts des Fahrzeugs und/oder Teil des Radargeräts ist.Device according to Claim 13, in which the device is part of a control device of the vehicle and / or part of the radar device. Fahrzeug mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14.Vehicle with a device according to one of claims 13 or 14.
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