DE102012014182B3

DE102012014182B3 - Fahrzeugklassifikator mit Geschwindigkeits- und Entfernungsmessung

Info

Publication number: DE102012014182B3
Application number: DE102012014182A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hegemann; Marcus Brügge
Original assignee: RTB GmbH and Co KG
Current assignee: RTB GmbH and Co KG
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2032-07-19

Abstract

Fahrzeugklassifikator mit Geschwindigkeits- und Entfernungsmessung Klassifizierungsverfahren und Klassifizierungsanordnung für Fahrzeuge, bei dem mit einem FSK-Radar die horizontale Diagonale eines sich diesem nähernden Fahrzeugs ermittelt wird, die Entfernung einzelner Punkte des Fahrzeugs und den Radarstrahl des FSK-Radars reflektierender ortsfester Objekte erfasst wird, Radarechos, welche durch an ortsfesten Objekten reflektierte Radarstrahlen erzeugt werden, ausgeblendet werden und aus der horizontalen Diagonale und der Entfernung einzelner Punkte des Fahrzeugs dessen Länge und Breite ermittelt und aus diesen auf die Klasse des Fahrzeugs geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugklassifikator mit Geschwindigkeits- und Entfernungsmessung. Sie geht aus von der DE 10 2008 037 233 A1 .
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 037 233 A1 ist eine Klassifikationseinrichtung für Fahrzeuge beschrieben, welche die Länge eines Fahrzeugs, die Zahl der Räder des Fahrzeugs und damit der Achsen und deren Verteilung über die Länge des Fahrzeugs zu ermitteln vermag. Sie ist mit einer neben einer Fahrbahn angeordneten Geschwindigkeitsmesseinrichtung für ein auf der Fahrbahn rollendes Rad ausgerüstet, welche einen Radarsender, einen Radarempfänger, eine Radar-Sende- und -empfangsantenne und eine Auswerteeinrichtung für empfangene reflektierte Radarsignale umfasst, bei der die Strahlungskeule der Radar-Sende- und empfangsantenne vorzugsweise unter einem Winkel von 30° bis 60° entgegen der Bewegungsrichtung des rollenden Rades ausgerichtet ist.
Zum Einsatz kommt ein Dopplerradar. Dieses erkennt nur bewegte Objekte, unbewegte Objekte werden nicht wahrgenommen. Nachteilig ist aber, dass unbewegte Objekte wie Wände, Metallzäune oder- flächen, Leitplanken und auch Bordsteine die Radarstrahlen reflektieren. Trifft der so reflektierte Radarstrahl auf ein bewegtes Objekt, so wird auch dieses Objekt vom Dopplerradar erfasst. Das Dopplerradar kann dann nicht unterscheiden, ob eine erkannte Bewegung direkt vor dem Radarmodul stattfand oder über eine Reflektion wahrgenommen wurde. In der Praxis führt das dann dazu, dass bei der wegführenden Fahrspur eine Reflexion am Bordstein zu einer zu großen gemessenen Länge eines Fahrzeuges führt. Befindet sich in dem Radarstrahl zum Beispiel eine Wand und passiert ein zufahrendes Fahrzeug den Radarstrahl und gleichzeitig oder kurz vor- oder hinterher kreuzt ein weiteres zufahrendes Fahrzeug die reflektierten Strahlen, so kommt es zu einer falschen Klassifizierung des ersten Fahrzeuges.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Klassifikationsverfahren und eine Klassifikationseinrichtung für Fahrzeuge vorzuschlagen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet.
Der verfahrensbezogene Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und der anordnungsbezogene Teil durch die Merkmale des Anspruchs 3 gelöst.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Klassifikationseinrichtung Reflexionen ausblenden kann, wenn sie die Entfernung des reflektierenden Objekts kennt. Erfindungsgemäß wird daher die Klassifikationseinrichtung mit einem FSK-Radar oder einem FMCW-Radar ausgestattet. Diese Radareinrichtungen sind in der Lage, die Entfernung von bewegten Objekten zu erkennen und zu messen. Dadurch erhält jeder Messwert der Klassifikationseinrichtung zusätzlich einen Entfernungswert. Da die Entfernung von den reflektierten Objekten stets größer ist als das zu messende Objekt, lassen sich durch dieses Verfahren Reflexionen sicher ausblenden. Zusätzlich lassen sich durch die Entfernungsinformation auch Rückschlüsse auf die räumlichen Dimensionen eines Fahrzeuges ziehen. Da beispielsweise ein Kleinst-PKW eine ähnliche Länge besitzt wie ein Motorrad aber eine unterschiedliche Breite können durch die zusätzlichen Entfernungsinformationen diese Fahrzeuge besser unterschieden werden. Bei mehrspurigen Fahrbahnen in einer Fahrtrichtung können die erkannten Fahrzeuge den unterschiedlichen Spuren zugeordnet werden.
Sowohl das FMCW- als auch das FSK-Radarverfahren arbeiten mit einer sich periodisch ändernden Sendefrequenz. Bei beiden Verfahren wird die Geschwindigkeit bewegter Objekte nach dem Dopplerprinzip und die Entfernung durch Ermittlung der Phasenverschiebung zwischen Sende- und Empfangssignal gemessen. Das FMCW-Sendesignal ist dreiecksmoduliert. In der Nähe des Umkehrpunktes zwischen ansteigender und abfallender Frequenz bzw. umgekehrt ist das Messergebnis aber undefiniert, so dass sich das FMCW-Radarverfahren nur bedingt für die Klassifikation von Fahrzeugen eignet.
Das FSK-Radarverfahren arbeitet hingegen mit einer sprunghaften periodischen Umschaltung zwischen zwei Sendefrequenzen, weshalb dieses Verfahren keinen undefinierten Bereich aufweist. Es handelt sich also um das bevorzugte Verfahren für die Klassifikation von Fahrzeugen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt
1 eine Klassifizierungseinrichtung mit einem FSK-Radarmodul, dessen Abtaststrahl unter einem spitzen Winkel zu der Bewegungsrichtung eines Fahrzeugs ausgerichtet ist,
2 eine zweispurige Straße mit einer Fahrspur je Fahrtrichtung und einem Radarstrahlen reflektierenden Bordstein,
3 eine zweispurige Straße mit einer Fahrspur je Fahrtrichtung und einer Radarstrahlen reflektierenden Leitplanke,
4 die zweispurige Straße gemäß 2 mit zwei hinter einander fahrenden Fahrzeugen,
5 eine zweispurige Straße mit einer Fahrspur je Richtung zu vier verschiedenen Zeitpunkten,
6 eine vierspurige Straße mit zwei Fahrspuren je Richtung.
1a zeigt eine Klassifizierungseinrichtung mit einem FSK-Radarmodul 12, welches am Rand einer Fahrbahn 8 aufgestellt ist und dessen Radarstrahl 14 unter einem spitzen Winkel a zu der Bewegungsrichtung 2 eines ersten Fahrzeugs 1 ausgerichtet ist. Das Radarmodul 12 vermag die Diagonale D des ersten Fahrzeugs 1, die Zahl der Räder und damit der Achsen des ersten Fahrzeugs 1 und deren räumliche Verteilung über die Länge des ersten Fahrzeugs 1 zu ermitteln. Dazu hat das FSK-Radarmodul 12 eine Geschwindigkeitsmessfunktion für ein rotierendes auf der Fahrbahn rollendes Rad, bei der die Strahlungskeule der Radarantenne im Wesentlichen auf die Nabe des Rades ausgerichtet ist. Des Weiteren verfügt das FSK-Radarmodul 12 über eine Entfernungsmessfunktion, mit deren Hilfe die Entfernung einzelner Punkte des ersten Fahrzeugs 1 von der Radarantenne gemessen werden kann.
In 1b ist ein Laserecho 4 des ersten Fahrzeugs 1 symbolisch dargestellt. Darin entspricht ein erster Abschnitt A der Länge L des ersten Fahrzeugs 1. Da der Radarstrahl 14 das erste Fahrzeug 1 unter dem Winkel a trifft, wird anschließend auch dessen Rückseite 6 erfasst. Dies trifft zu, wenn das FSK-Radarmodul 12 „hinter dem Fahrzeug her- misst. Bei entgegengesetzter Fahrtrichtung würde zunächst die Frontseite des Fahrzeugs 1 und anschließend dessen Seite erfasst. Für diese ist der rasch zunehmende Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem FSK-Radarmodul 12, dargestellt im Abschnitt C des Laserechos 4 charakteristisch.
Es ergibt sich also für das Laserecho 4 ein Abtastmuster, aus dem die Länge und Breite des ersten Fahrzeugs 1 zu ermitteln ist.
2 zeigt eine zweispurige Straße 10 mit einer Fahrspur je Fahrtrichtung 2, 2'. Das FSK-Radargerät 12 sendet einen Radarstrahl 14 aus. In der in 2 dargestellten Szene verlässt ein zweites Fahrzeug 16 gerade den Radarstrahl 14. Letzterer wird jedoch von einem dahinter liegenden Bordstein 18 reflektiert und trifft als reflektierter Radarstrahl 15 auf das zweite Fahrzeug 16. Eine Klassifikationseinrichtung nach dem in der DE 10 2008 037 233 A1 beschriebenen Stand der Technik, die ausschließlich Bewegungen erfasst, würde davon ausgehen, dass die Reflektion noch zum zweiten Fahrzeug 16 gehört. Dieses würde zu lang gemessen, was zu einer Fehlklassifikation führt. Durch die zusatzliche Entfernungsmessung kann das FSK-Radar 12 die auf einer Reflektion beruhenden, also später eintreffenden Messwerte gezielt unterdrücken.
3 zeigt wiederum die zweispurige Straße 10 mit einer Fahrspur je Richtung. Das FSK-Radargerät 12 sende wiederum einen Radarstrahl 14 aus. In der dargestellten Szene verlässt ein wegfahrendes drittes Fahrzeug 20 gerade den Radarstrahl 14. Dieser wird jedoch von einer dahinter liegende Leitplanke 22 oder einer Wand reflektiert und trifft als reflektierter Strahl 15 auf das dritte Fahrzeug 20. Ein Klassifizierungsradar ohne Entfernungsmessung wie es in der DE 10 2008 037 233 A1 geoffenbart ist, ginge davon aus, dass das Radarecho des reflektierten Strahls 15 noch zu dem dritten Fahrzeug 20 gehört. Dieses wurde zu lang gemessen und es würden zusätzliche Achsen erkannt. Fahrzeuge würden so regelmäßig als Fahrzeuge mit Anhänger erkannt. Mit einer zusätzlichen Entfernungsmessung kann das Klassifizierungsradar die auf einer Reflektion beruhenden Messwerte gezielt unterdrücken.
4 zeigt die zweispurige Straße 10 mit einem vierten Fahrzeug 24, dem in kurzem Abstand ein fünftes Fahrzeug 26 folgt. In der dargestellten Szene verlasst das voran fahrende vierte Fahrzeug 24 gerade den Radarstrahl 14, wahrend das nachfolgende fünfte Fahrzeug 26 von dem reflektierten Radarstrahl 15 erfasst wird. Ohne Entfernungsmessung würden beide Fahrzeuge 24, 26 miteinander verschmolzen. Mit Entfernungsmessung kann das Radarecho des fünften Fahrzeugs 26 gezielt unterdrückt werden und die Radarauswertung vermisst nur das vierte Fahrzeug 24.
5 zeigt die zweispurige Straße 10 zu vier verschiedenen Zeitpunkten t1 (5a), t2 (5b), t3 (5c), und t4 (5d). In den 5a und 5b bewegt sich ein PKW 28 in Fahrtrichtung 2' auf der nach rechts führenden Fahrbahn. Das FSK-Radar 12 sendet den Radarstrahl 14 aus. Zum Zeitpunkt t1 tritt der PKW 28 in den Radarstrahl 14 ein, zum Zeitpunkt t2 befindet sich der PKW 28 komplett im Radarstrahl 14. Wie zu erkennen ist, ist die vordere linke Ecke des PKW 28 zum Zeitpunkt t1 weiter vom FSK-Radar 12 entfernt als die rechte Seite des PKW 28 zum Zeitpunkt t2. Wird diese Entfernungsinformation ausgewertet, lässt sich eine Aussage zur Breite des PKW 28 abgeben.
In 5c erscheint zum Zeitpunkt t3 ein Motorrad 30 im Radarstrahl 14, zum Zeitpunkt t4 befindet sich das Motorrad 30 komplett im Radarstrahl 14. Die Entfernungsdifferenz zwischen der linken und der rechten hinteren Ecke ist geringer als bei dem PKW 28, folglich wird das Motorrad 30 schmaler als der PKW 28 in den 5a und 5b erkannt.
6 zeigt eine vierspurige Straße 32 mit zwei Fahrspuren je Fahrtrichtung 2, 2, 2', 2'. Wie zu erkennen ist, tritt in der dargestellten Szene ein sechtes Fahrzeug 34 auf einer rechten nach rechts führenden Fahrspur 36 in den Radarstrahl 14 ein. Ein siebtes Fahrzeug 38 befindet sich bereits auf einer linken nach rechts führenden Fahrspur 40. Liegt durch die FSK-Radar-Messung eine Entfernungsinformation zu jedem Messwert vor, so können die Messwerte eindeutig einem der beiden Fahrzeuge 34, 36 zugeordnet werden. Diese Fahrzeuge wiederum können den Fahrspuren 36, 40 zugeordnet werden. Ohne FSK-Radar-Messung können Fahrzeuge, die in dieselbe Richtung fahren, nicht unterschieden werden. Erst die FSK-Radar-Messung macht eine Klassifizierung bei mehr als einer Fahrspur möglich.
Bezugszeichenliste

1: erstes Fahrzeug
2: Bewegungsrichtung von 1
4: Radarecho
6: Rückseite von 1
8: Fahrbahn
10: zweispurige Straße
12: FSK-Radar
14: Radarstrahl
15: reflektierter Radarstrahl
16: zweites Fahrzeug
18: Bordstein
20: drittes Fahrzeug
22: Leitplanke
24: viertes Fahrzeug
26: fünftes Fahrzeug
28: PKW
30: Motorrad
32: vierspurige Straße
34: sechtes Fahrzeug
36: rechte nach rechts führende Fahrspur
38: siebtes Fahrzeug
40: linke nach rechts führende Fahrspur

Claims

Klassifizierungsverfahren für Fahrzeuge (1; 16; 20; 24; 26; 28; 30) insbesondere des Straßenverkehrs, bei dem mit einem FSK-Radar (12) oder einem FMCW-Radar – die horizontale Diagonale eines sich diesem nähernden Fahrzeugs (1; 16; 20; 24; 26; 28; 30) ermittelt wird, – die Entfernung einzelner Punkte des Fahrzeugs (1; 16; 20; 24; 26; 28; 30) und den Radarstrahl (14) des FSK-Radars (12) oder FMCW-Radars reflektierender ortsfester Objekte (18; 22) erfasst wird, – Radarechos, welche durch an ortsfesten Objekten reflektierte Radarstrahlen (15) erzeugt werden, ausgeblendet werden, – aus der horizontalen Diagonale und der Entfernung einzelner Punkte des Fahrzeugs (1; 16; 20; 24; 26; 28; 30) auf dessen Länge (L) und Breite (B) und aus diesen auf die Klasse des Fahrzeugs (1; 16; 20; 24; 26; 28; 30) geschlossen wird.
Klassifizierungsverfahren nach Anspruch 1, gemäß dem bei mehreren Fahrspuren (36, 40) in einer Fahrtrichtung die erkannten Fahrzeuge (34, 38) mit Hilfe des FSK-Radars (12) oder des FMCW-Radars den unterschiedlichen Fahrspuren (36, 40) zugeordnet würden.
Klassifizierungseinrichtung für Fahrzeuge (1; 16; 20; 24; 26; 28; 30) insbesondere des Straßenverkehrs, ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem an einem Rand eines Verkehrsweges (8; 10) aufgestellten FSK-Radar (12) oder FMCW-Radar, welches einen Radarsender, einen Radarempfänger, eine Radar-Sende- und -empfangsantenne und eine Auswerteeinrichtung für empfangene reflektierte Radarsignale umfasst, bei der die Strahlungsachse der Radarantenne einen spitzen Winkel (a) mit dem Vektor der Bewegungsrichtung (2) eines Fahrzeugs (1; 16; 20; 24; 26; 28; 30) bildet.