DE102012018012A1

DE102012018012A1 - Verfahren zum Betreiben eines Umfeldbeobachtungssystems für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012018012A1
Application number: DE102012018012.8A
Authority: DE
Inventors: Sascha Heinrichs-Bartscher
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-05-15
Also published as: WO2014041062A1; US20150224986A1; CN104620126B; EP2895878A1; CN104620126A; US9776629B2

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben eines Umfeldbeobachtungssystems für ein Kraftfahrzeug, mittels dem die Positionen von Objekten im Umfeld seitlich neben, sowie vor und hinter dem Fahrzeug bestimmt werden, wird zur Verbesserung der Genauigkeit des Umfeldbeobachtungssystems vorgeschlagen, dass der Bewegungspfad (BP) für ein ortsfestes Objekt (P), an dem sich das Fahrzeug vorbei bewegt, ermittelt wird, und daraus die Winkelabweichung (ΦK) bestimmt wird, unter der der für das ortsfeste Objekt (P) ermittelte Bewegungspfad (BP) von dem Bewegungspfad (BF) des Fahrzeugs abweicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Umfeldbeobachtungssystems für ein Kraftfahrzeug, mittels dem die Positionen von Objekten im Umfeld seitlich neben, sowie vor und hinter dem Fahrzeug bestimmt werden.
Es ist bereits bekannt, in modernen Kraftfahrzeugen Umfeldbeobachtungssysteme einzusetzen. Die wichtigsten Komponenten eines Umfeldbeobachtungssystems sind Sensoren, die die Entfernung, die Winkellage und die Relativgeschwindigkeit von Objekten im Umfeld seitlich neben, sowie vor und hinter dem eigenen Fahrzeug erfassen. Da die größte Leistungsfähigkeit bei der Positionsbestimmung von Objekten – vor allem bei schlechtem Wetter – mittels Radarsensoren erreicht wird, ist hier die Bezeichnung Umfeldbeobachtungssystem mit der Bezeichnung Radarsystem als gleichbedeutend anzusehen.
Mittels Umfeldbeobachtungssystemen werden zur Erhöhung der Fahrsicherheit unter anderem die folgenden Funktionen realisiert.
Bei der adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC, Adaptive Cruise Control) werden die Positionen von vor dem eigenen Fahrzeug fahrenden Fahrzeugen erfasst, um die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs durch selbsttätiges Beschleunigen, Gaswegnehmen oder Bremsen automatisch an wechselnde Verkehrsbedingungen anzupassen. Damit erlaubt ein ACC System die Einhaltung eines von der Geschwindigkeit abhängigen Abstands des eigenen Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Ein ACC System ist in der WO 2004/045888 A1 beschrieben.
Bei einem Kollisionswarnsystem (FCW, Forward Collision Warning) wird zusätzlich zu einem ACC System der Fahrer vor kritischen Abstandssituationen gewarnt und durch automatisches Teilbremsen darin unterstützt den Anhalteweg zu verkürzen. Bei einem automatischen Notbremssystem (AEB, Automatic Emergency Braking) können darüber hinaus im Idealfall Kollisionen sogar gänzlich vermieden werden. Ein FCW bzw. AEB System ist in der WO 2012/062451 A1 beschrieben.
Bei einem Spurwechselassistenzsystem (LCA, Lane Change Assistant) werden die Positionen von hinter und seitlich neben dem eigenen Fahrzeug fahrenden Fahrzeugen erfasst, um den Fahrer vor Fahrzeugen im toten Winkel neben dem eigenen Fahrzeug und vor Fahrzeugen, die sich in einem für einen Spurwechsel kritischen Bereich neben bzw. hinter dem eigenen Fahrzeug befinden, zu warnen. Ein LCA System ist in der DE 10 2010 054 221 A1 beschrieben.
Da zur Positionsbestimmung von Objekten deren Polarkoordinaten, nämlich deren Entfernung und deren Winkellage in Bezug auf den/die eigentlichen Sensor(en), erfasst werden, ist es erforderlich den/die Sensor(en) bei der Montage am Fahrzeug sehr genau zu justieren, und zwar so, dass die Montageposition des/der Sensor(s/en) zur Beobachtung des Umfelds vor und hinter dem Fahrzeug parallel zur Fahrzeuglängsachse und die Montageposition des/der Sensor(s/en) zur Beobachtung des Umfelds seitlich neben dem Fahrzeug senkrecht zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet ist/sind. Ist dies nicht gewährleistet, wird vor allem die Erfassung der Winkellage von Objekten fehlerhaft, so dass die Genauigkeit des Umfeldbeobachtungssystems nachteilig beeinträchtigt wird. Andererseits ist es allerdings erforderlich, eine vorgegebene Montagetoleranz zuzulassen, um die Kosten und den Aufwand bei der Montage des/der Sensor(s/en) gering zu halten.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, schlägt die Erfindung zum Betreiben eines eingangs erwähnten Umfeldbeobachtungssystem vor, dass der Bewegungspfad für ein ortsfestes Objekt, an dem sich das Fahrzeug vorbei bewegt, ermittelt wird, und daraus die Winkelabweichung bestimmt wird, unter der der für das ortsfeste Objekt ermittelte Bewegungspfad von dem Bewegungspfad des Fahrzeugs abweicht.
Grundsätzlich kann der Bewegungspfad des Fahrzeugs jeden beliebigen, insbesondere kurvigen, Verlauf aufweisen, da moderne Kraftfahrzeuge ohnehin mit einem elektronischen Stabilitätsregel-Programm (ESP) ausgerüstet sind, das die zum Bestimmen des Bewegungspfads des Fahrzeugs benötigten Daten, z. B. den Lenkungswinkel, die Gierrate, die Längs-/Querbeschleunigung sowie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, bereitstellt. Um allerdings den Aufwand und die Genauigkeit zum Bestimmen der Winkelabweichung zu optimieren, ist in bevorzugter Weise vorgesehen, dass dann, wenn sich das Fahrzeug entlang eines geradlinigen Bewegungspfades bewegt, der Bewegungspfad für ein ortsfestes Objekt, an dem sich das Fahrzeug vorbei bewegt, ermittelt wird, und daraus die Winkelabweichung bestimmt wird, unter der der für das ortsfeste Objekt ermittelte Bewegungspfad von dem geradlinigen Bewegungspfad des Fahrzeugs abweicht. Denn wenn sich das Fahrzeug entlang eines (im Wesentlichen) geradlinigen Bewegungspfades bewegt, stellt sich auch für das ortsfeste Objekt ein (im Wesentlichen) geradliniger Bewegungspfad ein.
Da die erfindungsgemäß bestimmte Winkelabweichung dem Fehlerwinkel entspricht, der bei der Erfassung der Winkellage von Objekten auftritt, wenn die Montageposition des/der eigentlichen Sensor(s/en) nicht senkrecht oder nicht parallel zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet ist, ergeben sich die folgenden Vorteile.
In vorteilhafter Weise kann dann, wenn die Winkelabweichung größer als oder gleich wie ein erster vorherbestimmter Grenzwert ist, eine Fehlermeldung und/oder eine Warnung ausgegeben werden, wobei ein entsprechender Fehlercode in einem Fehlerspeicher für Diagnosezwecke hinterlegt werden kann. Bei einem Werkstattaufenthalt kann dann eine mechanische Neu- bzw. Nachjustierung des/der betroffenen Sensor(s/en) vorgenommen werden. Denn bereits bei leichten Auffahrunfällen kann es zu einer mechanischen Fehljustierung des/der Sensor(s/en) kommen, vor allem dann, wenn er/sie im Bereich der Stoßfänger des Fahrzeugs montiert sind.
In besonders bevorzugter Weise ist vorgesehen, dass die Winkelabweichung als Korrekturwert bei der Positionsbestimmung von Objekten mittels des Umfeldbeobachtungssystems herangezogen wird, so dass im Betrieb des Fahrzeugs eine elektronische Selbstkalibrierung des/der Sensor(s/en) erfolgt. Eine solche Selbstkalibrierung kann nicht nur z. B. beim „End-of-Line” Test bei Inbetriebnahme des Neufahrzeugs und/oder im Diagnosemodus bei Werkstattaufenthalten durchgeführt werden, sondern auch z. B. in periodischen Abständen in Abhängigkeit einer vorherbestimmten Betriebsdauer und/oder vorherbestimmten Fahrleistung des Fahrzeugs.
Erfindungsgemäß wird die Winkelabweichung in Bezug auf ortsfeste Objekte, also solche, deren Relativgeschwindigkeitskomponente in Bewegungsrichtung des eigenen Fahrzeugs gesehen – gleich der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs mit umgekehrtem Vorzeichen ist, bestimmt, und im Rahmen der Umfeldbeobachtung als Korrekturwert bei der Positionsbestimmung von Objekten, vor allem sich bewegendenden Objekten, also Fahrzeugen, die sich relativ in Bezug auf das eigene Fahrzeug bewegen, herangezogen.
Um die elektronische Selbstkalibrierung des/der Sensor(s/en) nur dann durchzuführen, wenn die mechanische Justierung des/der Sensor(s/en) innerhalb einer vorgegebene Montagetoleranz liegt, kann vorgesehen werden, dass dann, wenn die Winkelabweichung kleiner als oder gleich wie ein zweiter vorherbestimmter Grenzwert ist, die Winkelabweichung als Korrekturwert bei der Positionsbestimmung von Objekten mittels des Umfeldbeobachtungssystems herangezogen wird. Dabei kann der zweite vorherbestimmte Grenzwert der vorgegebenen Montagetoleranz entsprechen, deren Größenordnung ±3 Grad betragen kann. Auch kann der zweite vorherbestimmte Grenzwert dem ersten vorherbestimmten Grenzwert entsprechen, der für eine mechanische Neu- bzw. Nachjustierung des/der Sensor(s/en) maßgeblich ist.
Da bedingt durch die elektronische Selbstkalibrierung die Positionsbestimmung von Objekten mit einer sehr hohen Genauigkeit erfolgt, kann in vorteilhafter Weise weiterhin vorgesehen sein, dass die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Positionsbestimmungen zurückgelegte Wegstrecke des Fahrzeugs ermittelt wird, und daraus die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund bestimmt wird. Die so bestimmte Geschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund kann anderen elektronischen Fahrzeugsystemen für Plausibilitätsüberprüfungen zur Verfügung gestellt werden.
In diesem Zusammenhang ist ein elektronisch gesteuertes Bremssystem, das ein elektronisches Stabilitätsregel-Programm (ESP) umfasst, besonders relevant, da die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund zum Bestimmen des Abrollumfanges der Räder des Fahrzeugs herangezogen werden kann. Denn beim ESP geht der Abrollumfang der Räder als Parameter in die Berechnung der Radgeschwindigkeiten ein, so dass durch dessen Kenntnis die Genauigkeit der Berechnung der Radgeschwindigkeiten und somit die Regelgüte des ESP verbessert werden kann.
Da die elektronischen Fahrzeugsysteme in modernen Kraftfahrzeugen jeweils elektronische Steuereinheiten (ECU, Electronic Control Unit) umfassen, die über Bussysteme – z. B. „Controller Area Network” (CAN) – untereinander Daten austauschen, betrifft die Erfindung auch eine ECU für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Mikrocomputer, wobei das erfindungsgemäße Verfahren als Computerprogramm zumindest teilweise auf dem wenigstens einen Mikrocomputer abgespeichert ist und zumindest teilweise auf dem wenigstens einen Mikrocomputer abläuft. Denn ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass es software-technisch auf dem wenigstens einen Mikrocomputer implementiert werden kann, so dass keine kostenintensiven und aufwendigen Änderungen an der System-Hardware notwendig sind.
Ganz wesentlich ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren software-technisch auf eine oder mehrere ECUS in einem Kraftfahrzeug verteilt werden kann.
Von daher betrifft die Erfindung auch ein Umfeldbeobachtungssystem für ein Kraftfahrzeug, mittels dem die Positionen von Objekten im Umfeld seitlich neben, sowie vor und hinter dem Fahrzeug bestimmt werden, wobei die ECU, auf deren wenigstens einem Mikrocomputer das erfindungsgemäße Verfahren zumindest teilweise abgespeichert ist und zumindest teilweise abläuft, Bestandteil des Umfeldbeobachtungssystems ist.
Da das Umfeldbeobachtungssystem mit dem Bremssystem zusammenwirkt, z. B. um das Kraftfahrzeug automatisch abzubremsen, betrifft die Erfindung auch ein elektronisch gesteuertes Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, das unter anderem ein elektronisches Stabilitätsregel-Programm (ESP) umfasst, wobei die ECU, auf deren wenigstens einem Mikrocomputer das erfindungsgemäße Verfahren zumindest teilweise abgespeichert ist und zumindest teilweise abläuft, Bestandteil des Bremssystems ist.
Da das Umfeldbeobachtungssystem mit dem Antriebsstrang (Antriebsmotor-Getriebe-Differential) zusammenwirkt, z. B. um das Kraftfahrzeug automatisch zu beschleunigen, und das Bremssystem mit dem Antriebsstrang zusammenwirkt, z. B. um die Leistung des Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs anzupassen, betrifft die Erfindung auch einen elektronisch gesteuerten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, der unter anderem eine elektronische Motorleistungssteuerung (EMS) umfasst, wobei die ECU, auf deren wenigstens einem Mikrocomputer das erfindungsgemäße Verfahren zumindest teilweise abgespeichert ist und zumindest teilweise abläuft, Bestandteil des Antriebsstrangs ist.
Im Folgenden werden die Bedeutung und die Ausführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigt
1 in zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ein Fahrzeug mit einem korrekt kalibrierten Radarsystem, das sich an einem ortsfesten Objekt vorbei bewegt,
2 in zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ein Fahrzeug mit einem nicht korrekt kalibrierten Radarsystem, das sich an einem ortsfesten Objekt vorbei bewegt, und
3 ein Ablaufdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,

wobei Identisches jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen ist.
In 1 wird in zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t₁ und t₂ ein Fahrzeug betrachtet, das sich entlang eines geradlinigen Bewegungspfades B_F, also auf einem Bewegungspfad B_F ohne Richtungsänderung, bewegt. Der geradlinige Bewegungspfad B_F des Fahrzeugs führt in einem parallelen Abstand d an einem ortsfesten bzw. stehenden Objekt P vorbei. Das Fahrzeug ist mit einem Radarsystem ausgestattet, um – in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs gesehen – das Umfeld links neben und links hinter dem Fahrzeug zu erfassen. Bei 1 wird von einem korrekt kalibrierten bzw. justierten Radarsystem ausgegangen, bei dem die vorherbestimmte Montageposition des Radarsensors an der linken hinteren Ecke des Fahrzeugs so bestimmt ist, dass der Erfassungsbereich R des Radarsystems genau senkrecht zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet ist.
Im Zeitpunkt t₁ ist das ortsfeste Objekt P in den Erfassungsbereich R des Radarsystems gelangt und es werden zur Positionsbestimmung des ortsfesten Objektes dessen Polarkoordinaten, nämlich die Entfernung r₁ und der Winkel Φ₁, in Bezug auf die – in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs gesehen – linke hintere Ecke des Fahrzeugs erfasst. Aus der Entfernung r₁ und dem Winkel Φ₁ können sowohl der parallele Abstand d zu dem ortsfesten Objekt P d = r₁cos(Φ₁) als auch der Weg s₁, den die linke hintere Ecke des Fahrzeugs ausgehend vom Zeitpunkt t₁ (noch) zurückzulegen hat, bis diese sich (genau) in dem parallelen Abstand d zu dem ortsfesten Objekt P befindet, bestimmt werden. s₁ = r₁sin(Φ₁)
Im Zeitpunkt t₂ hat das Fahrzeug ausgehend vom Zeitpunkt t₁ die Wegstrecke s zurückgelegt und das ortsfeste Objekt P befindet sich immer noch in dem Erfassungsbereich R des Radarsystems, so dass die Entfernung r₂ und der Winkel Φ₂ in Bezug auf die linke hintere Ecke des Fahrzeugs erfasst, und gleichfalls sowohl der parallele Abstand d zu dem ortsfesten Objekt P d = r₂cos(Φ₂) als auch der Weg s₂, den die linke hintere Ecke des Fahrzeugs ausgehend vom Zeitpunkt t₂ (noch) zurückzulegen hat, bis diese sich (genau) in dem parallelen Abstand d zu dem ortsfesten Objekt P befindet, bestimmt werden können. s₂ = r₂sin(Φ₂)
Ist das Radarsystem korrekt kalibriert bzw. justiert, so gilt als eine erste Bedingung B1 r₁cos(Φ₁) = r₂cos(Φ₂) (B1) weil der parallele Abstand d in den Zeitpunkten t₁ und t₂ konstant bleibt. Deshalb verläuft auch der für das ortsfeste Objekt P ermittelte Bewegungspfad B_P parallel zu dem geradlinigen Bewegungspfad B_F des Fahrzeugs.
Zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ hat das Fahrzeug die Wegstrecke s zurückgelegt. Von daher besteht zwischen den Wegen s₁ und s₂ und der Wegstrecke s der Zusammenhang s₂ = s₁ – s und es gilt als eine zweite Bedingung B2 dafür, dass das Radarsystem korrekt kalibriert bzw. justiert ist r₂sin(Φ₂) = r₁sin(Φ₁) – s (B2)
Da die Geschwindigkeiten v₁ und v₂ des Fahrzeugs in den Zeitpunkten t₁ und t₂ jeweils bekannt sind – z. B. auf Basis der beim ESP ohnehin vorhandenen Radgeschwindigkeitsberechnung – kann unter Annahme einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ mit der konstanten Beschleunigung a = (v₂ – v₁)/(t₂ – t₁) die Wegstrecke s durch zweifaches Integrieren ermittelt werden. s = ½(v₂ – v₁)(t₂ – t₁) + v₁(t₂ – t₁)
In 2 ist das Fahrzeug, das an dem ortsfesten Objekt P vorbei bewegt wird, in zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t₁ und t₂ für den Fall dargestellt, dass das Radarsystem nicht korrekt kalibriert bzw. justiert ist; also im Unterschied zu 1 die vorherbestimmte Montageposition des Radarsensors nicht eingehalten wird, so dass der Erfassungsbereich R des Radarsystems nicht senkrecht zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet ist. In diesem Fall tritt eine Winkelabweichung Φ_K auf, aufgrund von der der für das ortsfeste Objekt P ermittelte Bewegungspfad B_P nicht parallel zu dem geradlinigen Bewegungspfad B_F des Fahrzeugs verläuft. Bei der in 2 dargestellten Situation ist der Abstand d₁ im Zeitpunkt t₁ größer als der Abstand d₂ im Zeitpunkt t₂(d₁ > d₂). Der Winkel, unter dem der für das ortsfeste Objekt P ermittelte Bewegungspfad B_P und der geradlinige Bewegungspfad B_F des Fahrzeugs zueinander verlaufen, entspricht aufgrund der geometrischen Verhältnisse der Winkelabweichung Φ_K.
Aufgrund der geometrischen Verhältnisse kann die Winkelabweichung Φ_K dadurch ermittelt werden, dass der für das ortsfeste Objekt P ermittelte Bewegungspfad B_P auf einen für das ortsfeste Objekt P virtuellen Bewegungspfad B_P* projiziert wird, der parallel zu dem geradlinigen Bewegungspfad B_F des Fahrzeugs verläuft. Dazu werden der im Zeitpunkt t₁ ermittelte Weg s₁ und der im Zeitpunkt t₂ ermittelte Weg s₂ auf Streckenabschnitte XP und ZP projiziert, die sich auf dem virtuellen Bewegungspfad B_P* befinden, und deren Längen bestimmt. Auf diese Weise ergibt sich für den Streckenabschnitt XP XP = s₁/cos(Φ_K) und für den Streckenabschnitt ZP ZP = s₂/cos(Φ_K)
Da aufgrund der geometrischen Verhältnisse die zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ zurückgelegte Wegstrecke s der Differenz der Streckenabschnitte XP und ZP entspricht, gilt s = (s₁ – s₂)/cos(Φ_K)
Deshalb ist die Winkelabweichung Φ_K bestimmt durch die Gleichung Φ_K = arccos((s₁ – s₂)/s)(G1)
Das Bestimmen der Winkelabweichung Φ_K zum Überprüfen, ob das Radarsystem korrekt kalibriert bzw. justiert ist, wird in bevorzugter Weise immer nur dann durchgeführt, wenn sich das Fahrzeug tatsächlich entlang eines (im Wesentlichen) geradlinigen Bewegungspfades B_F bewegt. Um dies zu festzustellen, kann auf beim ESP ohnehin vorhandene Informationen bzw. Daten zugegriffen werden, wie z. B. den Lenkungswinkel, die Gierrate, die Längs-/Querbeschleunigung sowie die Geschwindigkeit v_FZG des Fahrzeugs.
Des Weiteren darf sich das Bestimmen der Winkelabweichung Φ_K nur auf ortsfeste Objekte P beziehen. Da das Radarsystem bzw. der Radarsensor neben den Polarkoordinaten auch die Relativgeschwindigkeit v_REL von Objekten in Bezug auf die Geschwindigkeit v_FZG des eigenen Fahrzeugs erfasst, können ortsfeste Objekte P als solche identifiziert werden, deren Relativgeschwindigkeitskomponente – in Bewegungsrichtung des eigenen Fahrzeugs gesehen – v_REL,X gleich der Geschwindigkeit v_FZG des eigenen Fahrzeugs mit umgekehrtem Vorzeichen ist (v_REL,X = –v_FZG). In der Praxis wird für die Identifizierung ortsfester Objekt P eine Abweichung Δ_v zugelassen, deren Größenordnung ±3 km/h beträgt, so dass die Differenz aus dem Absolutwert der Relativgeschwindigkeitskomponente – in Bewegungsrichtung des eigenen Fahrzeugs gesehen – v_REL,X und dem Absolutwert der Geschwindigkeit v_FZG des Fahrzeugs kleiner als oder gleich wie diese Abweichung sein muss |v_REL,X| – |v_FZG| ≤ |Δ_v|
Um die Genauigkeit und die Güte der so bestimmten Winkelabweichung Φ_K zu gewährleisten, werden bei der praktischen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Betrieb des Radarsystems die Positionsbestimmungen von ortsfesten Objekten P nicht nur in zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t₁ und t₂ – wie bei dem (vereinfachten) Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 – vorgenommen, sondern es müssen beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorherbestimmte Kriterien erfüllt sein, damit eine aktuell bestimmte Winkelabweichung Φ_K verifiziert und für weiterführende Maßnahmen zugelassen wird. Die folgenden Kriterien K1 bis K4 können für sich allein oder in geeigneter Kombination miteinander in Betracht kommen:

K1. Die Positionsbestimmung des ortsfesten Objekts P muss über eine vorherbestimmte Mindestanzahl N_TMIN von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t₁ bis t_n erfolgt sein (n ≥ N_TMIN)

K2. Das ortsfeste Objekt P muss sich für eine vorherbestimmte Mindestzeitdauer T_MIN in dem Erfassungsbereich R des Radarsystems befunden haben (t_n – t₁ ≥ T_MIN), wobei die vorherbestimmte Mindestzeitdauer T_MIN in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit v_FZG des Fahrzeugs gewählt sein kann (T_MIN = f(v_FZG)).

K3. Während der Dauer der Positionsbestimmung des ortsfesten Objekts P muss die Geschwindigkeit v_FZG des Fahrzeugs größer als oder gleich wie eine vorherbestimmte Mindestgeschwindigkeit v_MIN sein (v_FZG ≥ v_MIN). Die Größenordnung der vorherbestimmten Mindestgeschwindigkeit v_MIN kann 15 km/h betragen.

K4. Es müssen eine vorbestimmte Mindestanzahl N_PMIN unterschiedlicher ortsfester Objekte P_n gemäß wenigstens einem der Kriterien K1 bis K3 erfasst worden sein (n ≥ N_PMIN).
Da aufgrund der angeführten Kriterien K1 bis K4 zunächst eine Vielzahl von Winkelabweichungen Φ_K erfasst werden muss, kann die eigentliche Bestimmung bzw. Verifizierung einer aktuellen und für weiterführende Maßnahmen zugelassenen Winkelabweichung Φ_K mittels statistischer Methoden – z. B. durch Auswertung der Häufigkeits- bzw. Wahrscheinlichkeitsverteilung der erfassten Vielzahl von Winkelabweichungen Φ_K – vorgenommen werden.
Mit der zuletzt bestimmten und verifizierten Winkelabweichung Φ_K können die folgenden weiterführenden Maßnahmen M1 bis M4 für sich allein oder in geeigneter Kombination miteinander durchgeführt werden:

M1. Wenn der Absolutwert der zuletzt bestimmten Winkelabweichung Φ_K größer als oder gleich wie ein erster vorherbestimmter Grenzwert Φ_MAX1 ist (|Φ_K| ≥ |Φ_MAX1|), kann eine Fehlermeldung bzw. Warnung ausgegeben und ein Fehlercode im Fehlerspeicher des Radarsystems für Diagnosezwecke hinterlegt werden. Dabei kann das Überschreiten des ersten vorherbestimmten Grenzwerts Φ_MAX1 auch Anlass für eine Aktualisierung der zuletzt bestimmten Winkelabweichung Φ_K sein. Die Größenordnung des ersten vorherbestimmten Grenzwerts Φ_MAX1 beträgt ±3 Grad.

M2. Die zuletzt bestimmte Winkelabweichung Φ_K wird als Korrektur- bzw. Kalibrierwert herangezogen, um Fehler bei der Positionsbestimmung von sich Objekten durch das Radarsystem zu kompensieren, so dass sich das Radarsystem von selbst elektronisch kalibriert bzw. justiert. Dies wird vor allem bei sich bewegenden Objekten angewandt, also solchen, deren Relativgeschwindigkeitskomponente – in Bewegungsrichtung des eigenen Fahrzeugs gesehen – v_REL,X ungleich der Geschwindigkeit v_FZG des eigenen Fahrzeugs ist (|v_REL,X| ≠ |v_FZG|).

Dazu wird z. B. der Korrekturwert Φ_K zu den für die Objekte erfassten Winkeln Φ_IST je nach geltendem Vorzeichen entweder addiert oder subtrahiert, und die daraus resultierenden bzw. korrigierten Winkel Φ_SOLL (Φ_SOLL = Φ_IST ± Φ_K) für die Polarkoordinaten der erfassten Objekte übernommen.

Das Heranziehen der Winkelabweichung Φ_K als Korrekturwert im Betrieb des Fahrzeugs setzt in der Praxis voraus, dass das Radarsystem bei seiner Montage am Fahrzeug bereits mechanisch so genau justiert wird, dass die durch die Montagetoleranz bedingte Winkelabweichung kleiner als oder gleich wie ein zweiter vorherbestimmter Grenzwert Φ_MAX2 ist, dessen Größenordnung ±3 Grad beträgt. Von daher findet das Heranziehen der Winkelabweichung Φ_K als Korrekturwert im Betrieb des Fahrzeugs nur dann statt, wenn der Absolutwert der zuletzt bestimmten Winkelabweichung Φ_K kleiner als der zweite vorherbestimmte Grenzwert Φ_MAX2 ist (|Φ_K| ≤ |Φ_MAX2|).

M3. Während die Selbstkalibrierung des Radarsystems gemäß Maßnahme M2 durchgeführt wird bzw. aktiviert ist, kann eine Plausibilitätsüberprüfung dadurch erfolgen, dass überprüft wird, ob die im Zusammenhang mit 1 erläuterten Bedingungen B1 und/oder B2 innerhalb vorherbestimmter Abweichungen Δ_B1 und Δ_B2 erfüllt sind, also ob |r₁cos(Φ₁) – r₂cos(Φ₂)| ≤ |Δ_B1| und/oder |r₂sin(Φ₂) – r₁sin(Φ₁) + s| ≤ |Δ_S2| ist. Wird eine oder werden beide der Bedingungen B1 und B2 nicht erfüllt, kann dies Anlass für eine Aktualisierung der zuletzt bestimmten Winkelabweichung Φ_K und/oder für die Ausgabe einer Fehlermeldung bzw. Warnung sowie Hinterlegung eines Fehlercodes für Diagnosezwecke sein.

M4. Wird die Plausibilitätsüberprüfung gemäß Maßnahme M3 nur anhand der ersten Bedingung B1 durchgeführt, kann die zweite Bedingung B2 dazu herangezogen werden, die Wegstrecke s und die aktuelle Geschwindigkeit v_IST des Fahrzeugs über Grund zu bestimmen. Denn aus der zweiten Bedingung ergibt sich s = r₁sin(Φ₁) – r₂sin(Φ₂) Da die zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkte t₁ und t₂, zwischen denen das Fahrzeug die Wegstrecke s zurücklegt, bekannt sind, ergibt sich die aktuelle Geschwindigkeit v_IST des Fahrzeugs über Grund zu v_IST = (r₁sin(Φ₁) – r₂sin(Φ₂))/(t₂ – t₁) Auf diese Weise erfolgt das Bestimmen der Geschwindigkeit v_IST des Fahrzeugs vollkommen unabhängig von der Radgeschwindigkeitsberechnung beim ESP, so dass diese einer Plausibilitätsüberprüfung unterzogen werden kann.

Es ist in der Praxis üblich, für die Berechnung der Radgeschwindigkeiten v_RAD beim ESP die Drehzahlen n_RAD der Räder des Fahrzeugs über die Zeit zu ermitteln und diese mit dem Parameter Abrollumfang U_RAD der Räder zu multiplizieren v_RAD = n_RADU_RAD Da der Parameter Abrollumfang U_RAD der Räder aufgrund von Wechseln der Reifengröße und Abnutzung der Reifen über die Betriebsdauer des Fahrzeugs variiert, sind voneinander abweichende Ergebnisse bei der Berechnung der Radgeschwindigkeiten v_RAD die Folge, die sich negativ auf die Regelgüte des ESP auswirken können. Um dem entgegenzuwirken kann vorgesehen sein, dass der Parameter Abrollumfang U_RAD wegen Kenntnis der aktuellen Geschwindigkeit v_IST des Fahrzeugs über Grund aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens über die Gleichung U_RAD = v_IST/n_RAD an den aktuellen Zustand der Räder adaptiert wird. Dieses Adaptieren wird nur dann durchgeführt, wenn sich das Fahrzeug gleichförmig und geradlinig bewegt, also sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit und ohne Richtungsänderung bewegt, weil nur dann die Radgeschwindigkeiten v_RAD und die Geschwindigkeit v_IST des Fahrzeugs über Grund physikalisch übereinstimmen (v_RAD = v_IST).
In 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens als Ablaufdiagramm dargestellt, gemäß dem die Schritte S1 bis S9 wie folgt abgearbeitet werden.
In Schritt S1 wird abgefragt, ob die zuletzt bestimmte Winkelabweichung Φ_K zu aktualisieren ist. Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt S2 abgefragt, ob der Bewegungspfad B_F, entlang dem sich das Fahrzeug bewegt, geradlinig ist. Wenn dies der Fall ist, wird mit Schritt S3 fortgefahren, in dem eine aktuelle Winkelabweichung Φ_K gemäß der Gleichung G1 bestimmt und anhand der genannten Kriterien K1 bis K3 verifiziert wird.
Daraufhin wird im Schritt S4 der Absolutwert Φ_K mit dem ersten vorherbestimmten Grenzwert Φ_MAX1 verglichen. Wenn der Absolutwert der zuletzt bestimmten Winkelabweichung Φ_K größer als der Grenzwert Φ_MAX1 ist, wird mit Schritt S5 fortgefahren, in dem eine Fehlermeldung bzw. Warnung ausgegeben und ein Fehlercode für Diagnosezwecke hinterlegt wird. Dann wird Schritt 1 wiederholt.
Wenn die Abfrage in Schritt 1 ergibt, dass die zuletzt bestimmte Winkelabweichung Φ_K nicht zu aktualisieren ist, oder wenn die Abfrage in Schritt 2 ergibt, dass der Bewegungspfad B_F nicht geradlinig ist, wird mit Schritt S6 fortgefahren.
Es wird ebenfalls mit Schritt S6 fortgefahren, wenn der Vergleich in Schritt S4 ergibt, dass der Absolutwert der zuletzt bestimmten Winkelabweichung Φ_K nicht größer als der Grenzwert Φ_MAX1 ist.
In Schritt S6 wird dann abgefragt, ob die Selbstkalibrierung des Radarsystems zu aktivieren ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren beendet. Von daher wird das erfindungsgemäße Verfahren immer dann beendet, wenn die zuletzt bestimmte Winkelabweichung Φ_K gemäß Schritt S1 nicht zu aktualisieren ist und wenn die Selbstkalibrierung des Radarsystems gemäß Schritt S6 nicht zu aktivieren ist.
Wenn die Abfrage in Schritt S6 ergibt, dass die Selbstkalibrierung des Radarsystems zu aktivieren ist, wird mit Schritt S7 fortgefahren, in dem die eigentliche Selbstkalibrierung wie zuvor beschrieben durchgeführt wird.
Währenddessen wird in Schritt S8 zwecks Plausibilitätsüberprüfung verglichen, ob die Bedingung B1 innerhalb der vorherbestimmten Abweichung Δ_B1 erfüllt ist. Wenn dies der Fall ist, wird mit Schritt S9 fortgefahren, in dem die aktuelle Geschwindigkeit v_IST des Fahrzeugs über Grund ermittelt wird.
Ergibt der Vergleich in Schritt S8, dass die Bedingung B1 innerhalb der vorherbestimmten Abweichung Δ_B1 nicht erfüllt ist, wird mit Schritt S7 fortgefahren.
Abschließend sei noch erwähnt, dass anhand von 1 bis 3 beispielhaft ein praxisnahes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert wird, weshalb es im Ermessen eines Fachmanns liegt, im Umfang der Ansprüche und der Beschreibung Abänderungen und Kombinationen vorzunehmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2004/045888 A1 [0004]
WO 2012/062451 A1 [0005]
DE 102010054221 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Umfeldbeobachtungssystems für ein Kraftfahrzeug, mittels dem die Positionen von Objekten im Umfeld seitlich neben, sowie vor und hinter dem Fahrzeug bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungspfad (B_P) für ein ortsfestes Objekt (P), an dem sich das Fahrzeug vorbei bewegt, ermittelt wird, und daraus die Winkelabweichung (Φ_K) bestimmt wird, unter der der für das ortsfeste Objekt (P) ermittelte Bewegungspfad (B_P) von dem Bewegungspfad (B_F) des Fahrzeugs abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn sich das Fahrzeug entlang eines geradlinigen Bewegungspfades (B_F) bewegt, der Bewegungspfad (B_P) für ein ortsfestes Objekt (P), an dem sich das Fahrzeug vorbei bewegt, ermittelt wird, und daraus die Winkelabweichung (Φ_K) bestimmt wird, unter der der für das ortsfeste Objekt (P) ermittelte Bewegungspfad (B_P) von dem geradlinigen Bewegungspfad (B_F) des Fahrzeugs abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Winkelabweichung (Φ_K) größer als oder gleich wie ein erster vorherbestimmter Grenzwert (Φ_MAX1) ist, eine Fehlermeldung und/oder eine Warnung ausgegeben werden/wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelabweichung (Φ_K) als Korrekturwert bei der Positionsbestimmung von Objekten mittels des Umfeldbeobachtungssystems herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Winkelabweichung (Φ_K) kleiner als oder gleich wie ein zweiter vorherbestimmter Grenzwert (Φ_MAX2) ist, die Winkelabweichung (Φ_K) als Korrekturwert bei der Positionsbestimmung von Objekten mittels des Umfeldbeobachtungssystems herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Positionsbestimmungen zurückgelegte Wegstrecke (s) des Fahrzeugs ermittelt wird, und daraus die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund (v_IST) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund (v_IST) zum Bestimmen des Abrollumfanges der Räder (U_RAD) des Fahrzeugs herangezogen wird.
Elektronische Steuereinheit (ECU) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Mikrocomputer, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Computerprogramm zumindest teilweise auf dem wenigstens einen Mikrocomputer abgespeichert ist und zumindest teilweise auf dem wenigstens einen Mikrocomputer abläuft.
Umfeldbeobachtungssystem für ein Kraftfahrzeug, mittels dem die Positionen von Objekten im Umfeld seitlich neben, sowie vor und hinter dem Fahrzeug bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinheit (ECU) nach Anspruch 8 Bestandteil des Umfeldbeobachtungssystems ist.
Elektronisch gesteuertes Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, das unter anderem ein elektronisches Stabilitätsregel-Programm (ESP) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinheit (ECU) nach Anspruch 8 Bestandteil des Bremssystems ist.
Elektronisch gesteuerter Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, der unter anderem eine elektronische Motorleistungssteuerung (EMS) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinheit (ECU) nach Anspruch 8 Bestandteil des Antriebsstrangs ist.