DE102013208735A1

DE102013208735A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln und Kompensieren eines Dejustagewinkels eines Radarsensors eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013208735A1
Application number: DE102013208735.7A
Authority: DE
Inventors: Dirk Steinbuch; Raik Schnabel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-11-13
Also published as: CN104155634A; FR3005509A1; US9366751B2; CN104155634B; US20140333473A1; FR3005509B1

Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Ermitteln und Kompensieren eines Dejustagewinkels (20) eines Radarsensors (2) eines Fahrzeugs (1) mit den Schritten: Erzeugen (S01) von ersten Daten, welche Informationen über eine gemessene Ausrichtung des Radarsensors (2) bezüglich einer aktuellen Bewegung des Fahrzeugs (1) enthalten; Erzeugen (S02) von zweiten Daten, welche Informationen über eine gemessene Ausrichtung von am Fahrzeug (1) definierten Referenzachsen (32, 34, 35) bezüglich der aktuellen Bewegung des Fahrzeugs (1) enthalten; Ermitteln (S03) eines Dejustagewinkels (20) durch Vergleichen der erzeugten ersten Daten mit den erzeugten zweiten Daten; Kompensieren (S04) des ermittelten Dejustagewinkels (20) durch Einstellen einer Antennencharakteristik des Radarsensors (2), wobei eine Emissionsrichtung (45) der Hauptkeule der Antennencharakteristik abhängig von dem ermittelten Dejustagewinkel (20) geändert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln und Kompensieren eines Dejustagewinkels eines Radarsensors eines Fahrzeugs.
Stand der Technik
Fahrerassistenzsysteme sind elektronische Zusatzeinrichtungen in Kraftfahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen. Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte, aber auch die Steigerung des Fahrkomforts und die Verbesserung der Fahrökonomie im Vordergrund. Fahrerassistenzsysteme greifen teilautonom oder autonom in Antrieb, Steuerung (z.B. Gas, Bremse) oder Signalisierungseinrichtungen des Fahrzeugs ein oder warnen durch geeignete Mensch-Maschine-Schnittstellen den Fahrer kurz vor oder während kritischer Situationen.
Zu den bekannten Fahrerassistenzsystemen gehören z.B. Antiblockiersysteme (ABS), elektronische Stabilitätsprogramme (ESP), automatische Notbremsen (ANB) und dergleichen. Viele Fahrerassistenzsysteme verwenden Radarsensoren zur Umfeldüberwachung und Abstandsmessung. Der Ausrichtung und Eichung solcher Radarsensoren kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. In Normen, wie der ISO 26262, ist beispielsweise festgelegt, in welchen Zeitintervallen die Funktionsfähigkeit von Radarsensoren sichergestellt werden sollte.
Da Radarsensoren typischerweise in oder hinter der Stoßstange eines Fahrzeugs verbaut werden, können sie durch externe Einflüsse wie Parkrempler, Steinschlag, Schneelast, etc. dejustiert werden, ohne dass der Fahrzeugführer dies sofort erkennt. Aufgrund der hohen Reichweiten solcher Sensoren kann sich bereits eine kaum wahrnehmbare Dejustage um einen geringen Dejustagewinkel in den von den Radarsensoren erzeugten Informationen bemerkbar machen.
In der US 7 813 851 B2 ist ein Dejustage-Ermittlungsverfahren beschrieben, mit dem eine Beschleunigung entlang einer Richtungsachse gemessen wird, welche eine feste Ausrichtung bezüglich der Messachse einer vorwärts gerichteten Sensoranordnung aufweist. Die gemessene Beschleunigung wird mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen. Bei Überschreiben des Grenzwerts überschreitet, kann der Radarsensor deaktiviert und werden. Eine Verwendung des Radarsensors ist erst wieder nach einer erneuten Justage, beispielsweise in einer Werkstatt, möglich. Dies ist aus Komfortgründen nachteilig.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Ermitteln und Kompensieren eines Dejustagewinkels eines Radarsensors eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 und eine entsprechende Vorrichtung nach Anspruch 10.
Dabei sieht das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte vor: Erzeugen von ersten Daten, welche Informationen über eine gemessene Ausrichtung des Radarsensors bezüglich einer aktuellen Bewegung des Fahrzeugs enthalten; Erzeugen von zweiten Daten, welche Informationen über eine gemessene Ausrichtung von am Fahrzeug definierten Referenzachsen bezüglich der aktuellen Bewegung des Fahrzeugs enthalten; Ermitteln eines Dejustagewinkels durch Vergleichen der erzeugten ersten Daten mit den erzeugten zweiten Daten; Kompensieren des ermittelten Dejustagewinkels durch Einstellen einer Antennencharakteristik des Radarsensors, wobei eine Emissionsrichtung der Hauptkeule der Antennencharakteristik abhängig von dem ermittelten Dejustagewinkel geändert wird.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen eine Vorrichtung zum Ermitteln und Kompensieren eines Dejustagewinkels eines Radarsensors eines Fahrzeugs, mit einer Antenne mit einstellbarer Antennencharakteristik und mit einer Messeinrichtung, die derart ausgebildet ist, erste Daten, welche Informationen über eine Ausrichtung des Radarsensors bezüglich einer aktuellen Bewegung des Fahrzeugs beinhalten, zu erzeugen und zweite Daten, welche Informationen über eine Ausrichtung von am Fahrzeug definierten Referenzachsen bezüglich der aktuellen Bewegung des Fahrzeugs beinhalten, zu erzeugen. Die Vorrichtung weist eine Recheneinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, durch Vergleichen der erzeugten ersten Daten mit den erzeugten zweiten Daten einen Dejustagewinkel zu ermitteln. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Steuereinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, den ermittelten Dejustagewinkel durch Einstellen der Antennencharakteristik des Radarsensors zu kompensieren, wobei sie ein Ändern einer Emissionsrichtung der Hauptkeule der Antennencharakteristik abhängig von dem ermittelten Dejustagewinkel steuert.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Vorteile der Erfindung Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein Verfahren zum Ermitteln und Kompensieren eines Dejustagewinkels eines Radarsensors eines Fahrzeugs bereitzustellen, mit welchem eine Überprüfung und ein Kompensieren der Justage des Radarsensors während des Betriebs des Fahrzeugs möglich ist. Die Überprüfung der Justage kann damit in geringen und/oder zumindest regelmäßigen Abständen durchgeführt werden.
Weiterhin stellt die Erfindung eine Möglichkeit bereit, eine Dejustage ohne Werkstattbesuch bereits im Fahrbetrieb eines Fahrzeugs zu kompensieren, was für den Fahrzeugführer und/oder den Fahrzeughalter einen Komfortgewinn darstellt. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung enthalten die ersten Daten Informationen über eine Beschleunigung entlang der Emissionsrichtung der Hauptkeule des Radarsensors. Die Hauptkeule des Radarsensors ist der Raumwinkel, in dem bei dem Aussenden von Radarstrahlen der größte Teil der Sendeleistung abgestrahlt wird. Die ersten Daten enthalten weiterhin Informationen über eine Beschleunigung entlang einer von der Emissionsrichtung verschiedenen zweiten Richtung bezüglich des Radarsensors. Die zweiten Daten können gemäß einer bevorzugten Weiterbildung Informationen über Beschleunigungen mindestens entlang der definierten Referenzachsen enthalten. In vielen Fahrzeugen sind Beschleunigungssensoren bereits als Bestandteil anderer Fahrassistenzsysteme installiert, sodass hierfür kaum zusätzliche Bauteile benötigt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind mindestens zwei der Referenzachsen voneinander linear unabhängig und stehen vorzugsweise rechtwinklig aufeinander. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung enthalten die ersten Daten Informationen über zwei linear unabhängige Richtungen bezüglich des Radarsensors, welche vorzugsweise senkrecht aufeinander stehen. Die Verwendung von Paaren jeweils voneinander linear unabhängiger Richtungen ermöglicht Messungen von beliebigen Beschleunigungen mit gleichmäßig geringen Messungenauigkeiten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird zum Ermitteln des Dejustagewinkels eine Differenz zwischen einer Beschleunigung entlang einer Emissionsrichtung der Hauptkeule des Radarsensors und einer Beschleunigung entlang einer ersten Referenzachse berechnet. Vorteilhafterweise entspricht die erste Referenzachse der Sollrichtung für die Emissionsrichtung der Hauptkeule des Radarsensors, sodass der Dejustagewinkel besonders einfach ermittelt werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird zum Ermitteln des Dejustagewinkels eine Differenz zwischen einer Beschleunigung entlang einer von der Emissionsrichtung verschiedenen zweiten Richtung bezüglich des Radarsensors und einer Beschleunigung entlang einer zweiten, von der ersten verschiedenen Referenzachse berechnet. Der Dejustagewinkel kann zu den berechneten Differenzen jeweils proportional sein. In diesem Fall kann das Ermitteln des Dejustagewinkels durch vorbestimmte Proportionalitätsfaktoren erfolgen, sodass sich relative Messungenauigkeiten im Zuge der Berechnungen bzw. des Ermittelns nicht vergrößern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine erste Referenzachse entlang einer Fahrzeuglängsachse definiert. Es kann auch eine zweite Referenzachse entlang einer Fahrzeugquerachse des Fahrzeugs definiert sein. In vielen Fahrzeugen sind Sensoren, welche Informationen über die Längs- und eine Querachse des Fahrzeugs enthalten, als Bestandteile von Fahrassistenzsystemen bereits vorhanden, sodass für das erfindungsgemäße Verfahren nur wenige zusätzliche Komponenten nötig sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Emissionsrichtung der Hauptkeule der Antennencharakteristik mittels elektronischer Strahlschwenkung um den ermittelten Dejustagewinkel eingestellt. Das Einstellen der Antennencharakteristik mittels Strahlschwenkung ist besonders schnell und einfach und kann während des Betriebs an einem fahrenden Fahrzeug erfolgen. Alternativ kann ein Teil des Radarsensors, welcher Antennen aufweist, mechanisch geschwenkt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der ermittelte Dejustagewinkel mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen. Bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwerts wird eine Notfallaktion ausgelöst. So kann sichergestellt sein, dass bei dem etwaigen Auftreten einer Dejustage mit unerwartet großem Dejustagewinkel, welcher beispielsweise während des Fahrbetriebs nicht kompensiert werden kann, optimal reagiert werden kann. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die ausgelöste Notfallaktion das Senden eines optischen, akustischen und/oder haptischen Warnsignals.
Der Fahrzeugführer und/oder der Fahrzeughalter kann z.B. darüber informiert werden, dass er eine Werkstatt für die Behebung der Dejustage aufsuchen sollte. Die Notfallaktion kann auch das Deaktivieren des Radarsensors umfassen. Das Warnsignal kann auf das Deaktivieren des Radarsensors hinweisen, sodass der Fahrzeugführer informiert ist, dass die von dem Radarsensor bereitgestellten Funktionen vorübergehend nicht verfügbar sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Verfahren die Schritte auf: Empfangen von Radarsignalen an voneinander beabstandeten Einzelantennen des mit der eingestellten Antennencharakteristik arbeitenden Radarsensors; Verschieben der Phasen der empfangenen Radarsignale um Phasenverschiebungen, welche jeweils von dem ermittelten Dejustagewinkel und von der Anordnung der Einzelantenne, an welcher ein Radarsignal jeweils empfangen wurde, abhängig sind; und Erzeugen von Positionsdaten, welche Informationen über Positionen um das Fahrzeug herum befindlicher Objekte beinhalten, basierend auf den phasenverschobenen Radarsignalen. Mit diesem Verfahren kann die Genauigkeit der vom Radarsensor bereitgestellten Positionsdaten weiter verbessert werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann die Antenne als Phased-Array-Antenne ausgebildet sein. Solche Antennen eignen sich gut für eine elektronische Strahlschwankung und für eine richtungsabhängige Bearbeitung empfangener Radarsignale.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Fahrzeug als Kraftfahrzeug ausgebildet, welches ein elektronisches Stabilitätsprogramm aufweist, dessen Beschleunigungssensoren dazu ausgebildet sind, die Beschleunigungen des Kraftfahrzeugs entlang der Referenzachsen zum Erzeugen der zweiten Daten zu messen.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden. Obgleich Verfahrensschritte mit Bezugszeichen versehen sind, welche Zahlen aufweisen, ist dadurch keine Reihenfolge festgelegt, insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig erfolgen. Die graphische Darstellung der Verfahrensschritte in den Zeichnungen dient nur zur Veranschaulichung und soll keine zeitliche oder kausale Abhängigkeit der Verfahrensschritte festlegen.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei wird auf Bezugszeichen der 2 Bezug genommen.
In einem ersten Schritt S01 werden erste Daten erzeugt, welche Informationen über eine gemessene Ausrichtung des Radarsensors 2 bezüglich einer aktuellen Bewegung des Fahrzeugs 1 enthalten. In einem Sollzustand liegt die Emissionsrichtung 45 der Hauptkeule der Antennencharakteristik des Radarsensors 2 in Bezug auf ihre horizontale Ausrichtung in der gleichen Richtung wie eine Fahrzeuglängsachse 35 des Fahrzeugs 1. Mit anderen Worten liegt eine horizontale Komponente der Emissionsrichtung 45 im Sollzustand genau in Fahrtrichtung bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 1. Im Istzustand kann die Emissionsrichtung 45 von der Fahrzeuglängsachse 35 abweichen. Der Unterschied zwischen Soll- und Istzustand ist durch den Dejustagewinkel 20 beschrieben. In einem einfachen Fall, anhand wessen das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben ist, ist die Dejustage rein horizontal, das heißt die Emissionsrichtung 45 ist lediglich in der Horizontalen um einen Dejustagewinkel 22 von einer Parallelen zur Fahrzeuglängsachse 35 verkippt. Das Verfahren kann aber ebenso gut bei einer rein vertikalen Dejustage oder einer kombinierten horizontalen und vertikalen Dejustage durchgeführt werden. Der Sollzustand einer vertikalen Komponente der Emissionsrichtung 45 kann dabei null sein, das heißt die Emissionsrichtung 45 kann parallel zu einer ebenen Fahrbahn sein, die vertikale Komponente kann im Sollzustand aber auch positive oder negative Steigungswerte annehmen, das heißt, schräg nach oben oder unten ausgerichtet sein.
Gemäß dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform werden die ersten Daten von einer Beschleunigungs-Messeinrichtung 4, welche Bestandteil des Radarsensors 2 ist, erzeugt. Die Beschleunigungs-Messeinrichtung 4 misst die aktuelle Beschleunigung des Radarsensors 2 in Richtung der Emissionsrichtung 45, sowie in Richtung einer auf der Emissionsrichtung senkrecht stehenden zweiten Richtung 42. In dem zur Beschreibung der ersten Ausführungsform gewählten Fall befindet liegt die zweite Richtung 42 in der gleichen horizontalen Ebene wie die Emissionsrichtung 45 und die Fahrzeuglängsachse 35. Im Sollzustand ist also eine Gerade durch die zweite Richtung parallel zu einer Fahrzeugquerachse 32, 34 des Fahrzeugs 1. Die gemessenen Beschleunigungen sind durch die aktuelle Bewegung des Fahrzeugs 1 verursacht.
In einem zweiten Schritt S02 werden zweite Daten erzeugt, welche Informationen über eine gemessene Ausrichtung von am Fahrzeug 1 definierten Referenzachsen 32, 34, 35 bezüglich der aktuellen Bewegung des Fahrzeugs 1 enthalten. Gemäß dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform weist das Fahrzeug 1 einen Beschleunigungssensor 8 auf, welcher fest mit dem Fahrzeug 1 verbunden und in Bezug auf das Fahrzeug 1 ausgerichtet ist. Der Beschleunigungssensor 8 ist so ausgebildet und angeordnet, dass er Beschleunigungen entlang der Fahrzeuglängsachse 35, sowie entlang der Fahrzeugquerachse 34 misst. Die Beschleunigungs-Messeinrichtung 4 kann auch so ausgebildet sein, dass sie auch Beschleunigungen entlang einer dritten Richtung 48, welche sowohl auf der Emissionsrichtung 45 sowie auf der zweiten Richtung 42 senkrecht steht, misst.
Der Beschleunigungssensor 8 kann so ausgebildet sein, dass er auch Beschleunigungen entlang einer dritten Fahrzeugachse 38, welche sowohl auf der Fahrzeuglängsachse 35 als auch auf der Fahrzeugquerachse 34 senkrecht steht, misst.
In einem Verfahrensschritt S03 wird durch Vergleichen der erzeugten ersten Daten mit den erzeugten zweiten Daten ein Dejustagewinkel 20 mittels einer Recheneinrichtung 12 ermittelt. Gemäß dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform wird die Beschleunigung a_ref,hor, welche von dem Beschleunigungssensor 8 in Richtung der Fahrzeuglängsachse 35 gemessen wird, von der Beschleunigung a_sens,hor abgezogen, welche von der Beschleunigungs-Messeinrichtung 4 in der Emissionsrichtung 45 gemessen wird. Der Dejustagewinkel 20 kann im einfachsten Fall, abhängig von der relativen Lage der Beschleunigungs-Messeinrichtung 4 und des Beschleunigungssensors 8, im Wesentlichen proportional zu der Differenz a_just,hor = a_sens,hor – a_ref,hor sein.
Werden, wie oben beschrieben, Beschleunigungen entlang einer dritten Richtung 48 und entlang einer dritten Fahrzeugachse 38 gemessen, kann auch eine Differenz a_just,vert = a_sens,vert – a_ref,vert berechnet werden. Dabei ist a_sens,vert eine von der Beschleunigungs-Messeinrichtung 4 in der dritten Richtung gemessene Beschleunigung und a_ref,vert eine von dem Beschleunigungssensor 8 in Richtung der dritten Fahrzeugachse gemessene Beschleunigung. Abhängig von der relativen Lage der Beschleunigungs-Messeinrichtung 4 und des Beschleunigungssensors 8 kann der Dejustagewinkel auch proportional zu der Differenz a_just,vert sein.
Bei beliebigen Anordnungen des Radarsensors 2 in Bezug auf den Beschleunigungssensor 8 kann das Ermitteln S03 des Dejustagewinkels 20 basierend auf der geometrischen Lagerelation erfolgen. Die relative Lage zwischen dem Radarsensor 2 und dem Beschleunigungssensor 8 kann nach einer Ausrichtung in einem Werk oder in einer Fahrzeugwerkstatt ermittelt und für den regulären Fahrbetrieb hinterlegt werden, es kann aber auch im Fahrbetrieb eine Messung der relativen Lage erfolgen und das Ergebnis für das Ermitteln S03 des Dejustagewinkels 20 verwendet werden.
In einem Verfahrensschritt S04 wird der ermittelte Dejustagewinkel 20 durch Einstellen einer Antennencharakteristik des Radarsensors 2 mittels einer Steuereinrichtung 10 kompensiert. Mit anderen Worten wird ein Zustand hergestellt, welcher dem Sollzustand entspricht. Zum Einstellen S04 der Antennencharakteristik wird die Hauptkeule der Antennencharakteristik abhängig von dem ermittelten Dejustagewinkel 20 geändert.
Gemäß der ersten Ausführungsform weist der Radarsensor 2 eine Phased-Array-Antenne 3 auf, welche eine Mehrzahl von Einzelantennen umfasst. Das Ändern der Antennencharakteristik erfolgt mittels elektronischer Strahlschwenkung. Die Antennencharakteristik wird also gezielt so verändert, dass sie in Bezug auf das Fahrzeug der Abstrahlung im ausgerichteten Fall, das heißt bei einem Dejustagewinkel von null Grad, entspricht. So kann das gewünschte Erfassungsfeld, welches üblicherweise symmetrisch zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs bei Geradeausfahrt angeordnet ist, wiederhergestellt werden. Ist der Radarsensor beispielsweise um ein Grad nach rechts in der Horizontalen dejustiert, kann durch eine Veränderung der Antennenbelegung dafür gesorgt werden, dass die gesamte Antennencharakteristik um ein Grad nach links geschwenkt wird.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Fahrzeug 1 weist dabei den Radarsensor 2 mit der Antenne 3 und der Beschleunigungs-Messeinrichtung 4 auf. In der Figur sind Antenne 3 und Beschleunigungs-Messeinrichtung 4 getrennt gezeichnet, vorteilhafterweise befinden sie sich aber sehr nah beieinander. Beispielsweise kann die Beschleunigungs-Messeinrichtung 4 direkt in einen hochfrequenzerzeugenden Halbleiterkörper der Antenne 3 oder dessen Gehäuse integriert sein. Die Emissionsrichtung 45, die zweite Richtung 42, entlang welcher Beschleunigungen gemessen werden können, und die dritte Richtung 48, entlang welcher Beschleunigungen gemessen werden können, kreuzen sich im Wesentlichen in einem Punkt.
Das Fahrzeug 1 weist außerdem den Beschleunigungssensor 8 auf, welcher Beschleunigungen entlang der Fahrzeuglängsachse 35, der Fahrzeugquerachse 34 und/oder entlang der dritten Fahrzeugachse 38 messen kann. Der Beschleunigungssensor 8 kann als kompakte Einheit, aber auch als Netzwerk einzelner Beschleunigungssensoreinheiten ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Beschleunigungssensoreinheit auch eine Beschleunigung entlang der Fahrzeugquerachse 32 messen. Der Übersichtlichkeit halber ist der Beschleunigungssensor 8 mit vergleichsweise großem Abstand von dem Radarsensor 2 eingezeichnet. Die beiden Sensoren 2, 8 können aber auch sehr nahe beieinander liegen, was die Berechnungen noch präziser machen kann. Es sollte lediglich sichergestellt sein, dass die Lagerelation zwischen dem Beschleunigungssensor 8 und dem Radarsensor 2 bekannt ist und/oder gemessen werden kann, und dass der Beschleunigungssensor 8 nicht durch die gleichen externen Einflüsse wie der Radarsensor 2 dejustiert werden kann.
Der Dejustagewinkel 20 wird von der Emissionsrichtung 45 und der Fahrzeuglängsachse 35 eingeschlossen. Ein Baum 5 steht in 2 für ein Objekt, in Bezug auf welches den Fahrzeugführer der Abstand und die Ausrichtung des Fahrzeugs 1 interessiert.
3 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht im Wesentlichen dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform.
Nach dem Ermitteln S03 des Dejustagewinkels 20 wird gemäß dem Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform in einem Verfahrensschritt S10 der ermittelte Dejustagewinkel 20 mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen. Überschreitet der ermittelte Dejustagewinkel 20 den Grenzwert, wird in einem Verfahrensschritt S20 eine Notfallaktion ausgelöst.
Die Notfallaktion kann ein optisches, akustisches und/oder haptisches Warnsignal und/oder das Deaktivieren des Radarsensors 2 umfassen.
4 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren gemäß der dritten Ausführungsform weist dieselben Schritte auf wie das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform. In einem Verfahrensschritt S05 werden zudem an voneinander beabstandeten Einzelantennen des mit der eingestellten Antennencharakteristik arbeitenden Radarsensors 2 Radarsignale empfangen. Die Einzelantennen können Teil einer Phased-Array-Antenne 3 sein. Die Radarsignale können von der Phased-Array-Antenne 3, welche mit der eingestellten Antennencharakteristik arbeitet, ausgesendet werden.
An den Einzelantennen werden Signale mit Amplituden und mit Phasen empfangen, welche auch von der Anordnung der entsprechenden Einzelantenne und dem ermittelten Dejustagewinkel 20 abhängen. In einem Verfahrensschritt S06 werden die Phasen der empfangenen Radarsignale elektronisch und/oder rechnerisch um Phasenverschiebungen verschoben, welche in Abhängigkeit von dem ermittelten Dejustagewinkel 20 und von der Anordnung der entsprechenden Einzelantenne, welche ein bestimmtes Radarsignal empfangen hat, berechnet werden. Es können auch Amplituden der empfangenen Radarsignale verändert werden. In einem Verfahrensschritt 07 werden Positionsdaten erzeugt, welche Informationen über Positionen um das Fahrzeug 1 herum befindlicher Objekte 5 beinhalten. Die zum Erzeugen der Positionsdaten nötigen Berechnungen basieren auf den phasenverschobenen Radarsignalen.
5 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 5 werden die ersten Daten D1 und die zweiten Daten D2 der Steuereinrichtung 10 und der Recheneinrichtung 12 bereitgestellt. Die Steuereinrichtung 10 und die Recheneinrichtung 12 können in einer arithmetisch-logischen Einheit, engl. „arithmetic logic unit“ (ALU) bzw. einem Zentralprozessor (CPU) 11 integriert sein. Die Steuereinrichtung 10 steuert und/oder regelt einen Amplitudenmodulator 52 und/oder einen Phasenschieber 54, welche ein Signal 50 modulieren, welches der Antenne 3 und/oder den Einzelantennen der Antenne 3 bereitgestellt wird. Das Verfahren ist für eine beliebige Anzahl von Kanälen, welche Einzelantennen zugeordnet sind, sowie für beliebige Anzahlen und Ausprägungsformen von verstärkenden und/oder phasenverschiebenden Elementen 52, 54 geeignet.
6 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß der vierten Ausführungsform werden in einem Verfahrensschritt S00 eine Montage und/oder Justage des Radarsensors 2 in einem Werk oder einer Werkstatt durchgeführt. Die Verfahrensschritte S01, S02 und S03 werden im Fahrbetrieb laufend durchgeführt. In einem Verfahrensschritt S09 wird überprüft, ob eine Abweichung von der Solllage vorliegt. Eine solche Abweichung liegt vor, wenn der ermittelte Dejustagewinkel 20 oder einer von mehreren ermittelten Dejustagewinkeln 20 nicht innerhalb einer Toleranz um null Grad liegt. Wird eine solche Abweichung nicht festgestellt, wird der normale Fahrbetrieb mit den Verfahrensschritten S01, S02 und S03 fortgesetzt. Wird eine Abweichung von der Solllage ermittelt, wird im Verfahrensschritt S10 der ermittelte Dejustagewinkel 20 mit dem vorbestimmten Grenzwert verglichen. In einem Verfahrensschritt S11, welcher ein Teil des Verfahrensschritts S10 ist, wird festgestellt, ob der ermittelte Dejustagewinkel 20 den vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Ist dies der Fall, wird die Notfallaktion ausgelöst S20. Gemäß der vierten Ausführungsform ist nach dem Auslösen S20 der Notfallaktion eine Werkstattanfahrt vorgesehen, wo eine erneute Montage und/oder Justage S00 des Radarsensors 2 erfolgt.
Überschreitet der ermittelte Dejustagewinkel 20 den vorbestimmten Grenzwert nicht, das heißt, ist der ermittelte Dejustagewinkel 20 größer als null Grad, aber kleiner als der vorbestimmte Grenzwert, so werden die aus der vorhergehenden Beschreibung bekannten Verfahrensschritte S04 und S05 durchgeführt. Danach kann der normale Fahrbetrieb mit den laufend durchgeführten Schritten S01, S02 und S03 fortgesetzt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise kann für das Erzeugen der ersten und der zweiten Daten eine Vielzahl von Sensoren verwendet werden, wie beispielsweise miniaturisierte oder nicht miniaturisierte Inertialsensoren und/oder Lagesensoren, welche in mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) integriert sein können. Moderne Fahrdynamiksysteme verfügen über eine Vielzahl von Sensoren, welche auf einem Bussystems des Fahrzeugs zur Verfügung stehen können. Ein im Fahrzeug befindliches ESP kann einen Referenzsensor aufweisen, welcher die zweiten Daten erzeugen kann, sodass für das erfindungsgemäße Verfahren keine zusätzlichen externen Hilfsmittel notwendig sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7813851 B2 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 26262 [0003]

Claims

Verfahren zum Ermitteln und Kompensieren eines Dejustagewinkels (20) eines Radarsensors (2) eines Fahrzeugs (1) mit den Schritten: • Erzeugen (S01) von ersten Daten, welche Informationen über eine gemessene Ausrichtung des Radarsensors (2) bezüglich einer aktuellen Bewegung des Fahrzeugs (1) enthalten; • Erzeugen (S02) von zweiten Daten, welche Informationen über eine gemessene Ausrichtung von am Fahrzeug (1) definierten Referenzachsen (32, 34, 35) bezüglich der aktuellen Bewegung des Fahrzeugs (1) enthalten; • Ermitteln (S03) eines Dejustagewinkels (20) durch Vergleichen der erzeugten ersten Daten mit den erzeugten zweiten Daten; • Kompensieren (S04) des ermittelten Dejustagewinkels (20) durch Einstellen einer Antennencharakteristik des Radarsensors (2), wobei eine Emissionsrichtung (45) der Hauptkeule der Antennencharakteristik abhängig von dem ermittelten Dejustagewinkel (20) geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ersten Daten Informationen über eine Beschleunigung entlang der Emissionsrichtung (45) der Hauptkeule des Radarsensors (2) und entlang einer von der Emissionsrichtung (45) verschiedenen zweiten Richtung (42) bezüglich des Radarsensors (2) enthalten und/oder wobei die zweiten Daten Informationen über Beschleunigungen mindestens entlang der definierten Referenzachsen (32, 34, 35) enthalten.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens zwei der Referenzachsen (32, 34, 35) voneinander linear unabhängig sind, vorzugsweise rechtwinklig aufeinander stehen, und/oder wobei die ersten Daten Informationen über zwei voneinander linear unabhängige Richtungen (42, 45) bezüglich des Radarsensors (2) enthalten, welche vorzugsweise senkrecht aufeinander stehen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei zum Ermitteln (S03) des Dejustagewinkels (20) eine Differenz zwischen einer Beschleunigung entlang einer Emissionsrichtung (45) der Hauptkeule des Radarsensors (2) und einer Beschleunigung entlang einer ersten Referenzachse (32, 34, 35) berechnet wird und wobei eine Differenz zwischen einer Beschleunigung entlang einer von der Emissionsrichtung (45) verschiedenen zweiten Richtung (42) bezüglich des Radarsensors (2) und einer Beschleunigung entlang einer zweiten, von der ersten verschiedenen Referenzachse (32, 34, 35) berechnet wird und wobei der Dejustagewinkel (20) so ermittelt wird (S03), dass er zu den berechneten Differenzen jeweils proportional ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine erste Referenzachse (35) entlang einer Fahrzeuglängsachse (35) des Fahrzeugs (1) definiert ist und/oder eine zweite Referenzachse (32, 34) entlang einer Fahrzeugquerachse (32, 34) des Fahrzeugs (1) definiert ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Emissionsrichtung (45) der Hauptkeule der Antennencharakteristik mittels elektronischer Strahlschwenkung um den ermittelten Dejustagewinkel (20) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der ermittelte Dejustagewinkel (20) mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen (S10) wird und wobei bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwerts eine Notfallaktion ausgelöst (S20) wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die ausgelöste (S20) Notfallaktion das Senden eines Warnsignals und/oder das Deaktivieren des Radarsensors (2) umfasst.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, mit den Schritten: • Empfangen (S05) von Radarsignalen an voneinander beabstandeten Einzelantennen des mit der eingestellten Antennencharakteristik arbeitenden Radarsensors (2); • Verschieben (S06) der Phasen der empfangenen Radarsignale um Phasenverschiebungen, welche jeweils von dem ermittelten Dejustagewinkel (20) und von der Anordnung der Einzelantenne, an welcher ein Radarsignal empfangen wurde, abhängig sind; und • Erzeugen (S07) von Positionsdaten, welche Informationen über Positionen um das Fahrzeug (1) herum befindlicher Objekte (5) beinhalten, basierend auf den phasenverschobenen Radarsignalen.
Vorrichtung zur Ermittlung und Kompensation eines Dejustagewinkels (20) eines Radarsensors (20) eines Fahrzeugs (1), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit: • einer Antenne (3) mit einstellbarer Antennencharakteristik; und • einer Messeinrichtung (4), die derart ausgebildet ist, erste Daten welche Informationen über eine Ausrichtung des Radarsensors (2) bezüglich einer aktuellen Bewegung des Fahrzeugs (1) beinhalten, zu erzeugen (S01) und zweite Daten, welche Informationen über eine Ausrichtung von am Fahrzeug (1) definierten Referenzachsen (32, 34, 35) bezüglich der aktuellen Bewegung des Fahrzeugs (1) beinhalten, zu erzeugen (S02); und; • einer Recheneinrichtung (12), welche dazu ausgebildet ist, durch Vergleichen der erzeugten ersten Daten mit den erzeugten zweiten Daten einen Dejustagewinkel (20) zu ermitteln (S03); und • einer Steuereinrichtung (10), welche dazu ausgebildet ist, den ermittelten Dejustagewinkel (20) durch Einstellen der Antennencharakteristik des Radarsensors (2) zu kompensieren (S04), wobei sie ein Ändern einer Emissionsrichtung (45) der Hauptkeule der Antennencharakteristik abhängig von dem ermittelten Dejustagewinkel (20) steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Antenne (3) als Phased-Array-Antenne ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei das Fahrzeug (1) als Kraftfahrzeug (1) ausgebildet ist, welches ein ESP aufweist, dessen Beschleunigungssensoren (8) dazu ausgebildet sind, die Beschleunigungen des Kraftfahrzeugs (1) entlang der Referenzachsen (32, 34, 35) zum Erzeugen (S02) der zweiten Daten zu messen.