DE102018124582A1

DE102018124582A1 - Verfahren zur Erfassung bei einem Radarsystem

Info

Publication number: DE102018124582A1
Application number: DE102018124582.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas von Rhein
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2020-04-09
Also published as: US20210223383A1; CN112771402A; WO2020069923A1

Abstract

Verfahren zur Erfassung bei einem Radarsystem (10) mit wenigstens einer Empfangsantenne (30) eines Fahrzeuges (1), wobei die nachfolgenden Schritte wiederholt durchgeführt werden:- Durchführen einer Erfassung eines Sensorsignals (101) bei jeder der Empfangsantennen (30) des Radarsystems (10), wobei das jeweils hierdurch erfasste Sensorsignal (102) für eine Detektion von Rohzielen (5) durch das Radarsystem (10) spezifisch ist,- Durchführen eines Vergleichs des erfassten Sensorsignals oder der erfassten Sensorsignale (102) verschiedener der Empfangsantennen (30) jeweils zur Bereitstellung eines phasenangepassten Sensorsignals (120), wobei eine Kombination der phasenangepassten Sensorsignale (120) aus verschiedenen der Wiederholungen der Schritte durchgeführt wird, um ein Erfassungsergebnis (121) bereitzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung bei einem Radarsystem. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Radarsystem.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass bei einem Radarsystem eines Fahrzeuges in regelmäßigen Abständen reflektierte Signale durch das Radarsystem erfasst werden, um anhand dieser Erfassung Rohziele in einer Umgebung des Fahrzeuges zu detektieren. Ein Qualitätsmaß für diese Detektion kann das sogenannte Signal-zu-Rausch-Verhältnis sein. Dabei hat sich gezeigt, dass eine längere Messung bzw. Integration eines Erfassungssignals diesen Wert verbessern kann.
Jedoch ist es häufig ein Problem, dass sich die Messzeit bzw. Integrationszeit bei einem Radarsystem nicht ohne Weiteres verlängern lässt. Ebenfalls kann die Erhöhung der Messzeit bzw. Integrationszeit zu einem höheren Leistungsverbrauch führen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu reduzieren. Insbesondere ist es eine Aufgabe, eine verbesserte Erfassung bei einem Radarsystem eines Fahrzeuges bereitzustellen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Radarsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Radarsystem, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Erfassung bei einem Radarsystem mit wenigstens einer oder wenigstens zwei Empfangsantennen eines Fahrzeuges.
Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die nachfolgenden Schritte wiederholt durchgeführt werden, bevorzugt nacheinander in der angegebenen oder in beliebiger Reihenfolge, wobei einzelne Schritte auch wiederholt durchgeführt werden können:

- Durchführen einer Erfassung eines Sensorsignals bei jeder der Empfangsantennen des Radarsystems, wobei das jeweils erfasste Sensorsignal für eine Detektion von Rohzielen durch das Radarsystem spezifisch ist,
- Durchführen einer Verarbeitung und insbesondere eines Vergleichs des erfassten Sensorsignals (insbesondere der gleichen Empfangsantenne) - oder der erfassten Sensorsignale verschiedener der Empfangsantennen - jeweils zur Bereitstellung eines phasenangepassten Sensorsignals, wobei insbesondere hierbei das erfasste Sensorsignal einer ersten Empfangsantenne als Referenzantenne mit dem erfassten Sensorsignal einer zweiten Empfangsantenne verglichen wird, und/oder (insbesondere davon unabhängig) das erfasste Sensorsignal der Referenzantenne mit dem erfassten Sensorsignal einer dritten Empfangsantenne verglichen wird, und/oder (insbesondere davon unabhängig) das erfasste Sensorsignal der Referenzantenne mit dem erfassten Sensorsignal einer vierten Empfangsantenne verglichen wird.

Die vorgenannten Schritte können wiederholt durchgeführt werden, wobei insbesondere die Zeitdauer bzw. zeitlichen Abstände der einzelnen Wiederholungen einer Zykluszeitdauer entspricht.
Dabei kann neben der Verbesserung des Signal-zu-Rausch Verhältnisses einer Antenne ggf. der Vorteil durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erzielt werden, dass alle weiteren Empfangsantennen eine gleichwertige Verbesserung erreichen, um einen Einfallswinkel bestimmen zu können.
Es ist möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, bevorzugt nach dem Vergleich und/oder bei jeder Wiederholung, eine Kombination der phasenangepassten Sensorsignale aus verschiedenen der Wiederholungen der Schritte durchgeführt wird, um ein Erfassungsergebnis bereitzustellen.
So kann beispielsweise innerhalb einer Wiederholung das phasenangepasste Sensorsignal einer bestimmten der Empfangsantennen aus dieser Wiederholung mit dem phasenangepassten Sensorsignal der gleichen Empfangsantenne aus der vorangegangenen Wiederholung kombiniert werden. Diese Kombination kann zum Beispiel für die zweite und/oder dritte und/oder vierte Empfangsantenne und/oder weitere (inkls. der Referenzantenne) durchgeführt werden.
Im Rahmen der Erfindung wird unter einem Vergleich insbesondere eine (z. B. mittels eines Computers durchgeführte) Verarbeitung verstanden, bei welcher das erfasste Sensorsignal einer gleichen Empfangsantenne und/oder die erfassten Sensorsignale verschiedener der Empfangsantennen miteinander verarbeitet und daher berücksichtigt werden. Auf diese Weise wird ein Vergleich z. B. dadurch ermöglicht, dass das Ergebnis der Verarbeitung von den Unterschieden der Sensorsignale (wie der Phasendifferenz) voneinander abhängig ist. Auch kann es möglich sein, dass das Sensorsignal einer einzigen Empfangsantenne mit sich selbst verglichen bzw. verarbeitet wird, z. B. durch eine Multiplikation des Sensorsignals mit dem konjugiert komplexen Sensorsignal.
Nachfolgend sind zwei mögliche Varianten für den Vergleich bespielhaft dargestellt. Der Vergleich kann entsprechend durch jede dieser zwei Varianten erfolgen, wobei die zweite eine Vereinfachung der ersten ist:
Eine erste Ausgestaltung des Vergleichs gemäß einer ersten Variante wird nachfolgend beispielhaft dargestellt. So kann das Sensorsignal in der nachfolgenden Form als m(t,l) beschrieben werden: $m (t, l) = \sum_{n = 0}^{N - 1} A_{n} e^{i ω_{n} (t) t} e^{i θ_{l}} + ε_{l}$
mit t als Zeit, I als eine Antennennummer, $m (t, l) = \sum_{n = 0}^{N - 1} A_{n} e^{i ω_{n} (t) t} e^{i θ_{l}} + ε_{l}$
als das Rauschen in dieser Antenne und
ω_n(t) als eine Frequenz des Ziels sowie An als eine Amplitude des Ziels/Quelle. ω_n(t) kann dabei für einen kurzen Betrachtunsgzeitraum als konstant angesehen werden, wird sich aber über einen längeren Zeitraum ändern. $ω_{n} (t) = ω_{n 0} + α ν_{n} t$
α ist hierbei eine Konstante und enthält alle HF Parameter (Chirp Parametisierung, Trägerfrequenz).
Nun kann die Messung an verschiedenen Zeitpunkten stattfinden, also: T₀, T₁, T₂ usw., wobei die Folge nicht äquidistant sein muss. Es ist z. B. möglich, dass die Zeitpunkte wie folgt festgelegt sind: T₀=0, T₁=50ms, T₂=78ms, T₃=113ms, usw.
Durch eine Fourier-Transformation (FT) kann nun über einen kurzen Ausschnitt von m(t), z.B. FT über 8ms, m(ω) erhalten werden. Neben Rauschen enthält m(ω) auch die Quellen s zum Zeitpunkt T_k $m (ω, T_{k}, l) = {\begin{matrix} ω = ω_{n} (T_{k}) & A_{n} e^{i ω_{n} (T_{k}) T_{k}} e^{i θ_{l}} + ε_{l, T_{k}} (ω_{n}) \\ ω \neq ω_{n} (T_{k}) & ε_{l, T_{k}} (ω) \end{matrix}$
Nun kann ε so größer oder gleich An sein, dass man den Peak im Spektrum nicht sieht. Durch koheräntes Addieren mehrerer Messungen könnte An deutlich über ε angehoben werden.
Dadurch, dass die Messzeitpunkte T_k nicht beliebig genau bekannt sind, ist ω_n auch nicht beliebig genau bekannt: T_k=T_k+T_jitter. Ebenso muss sich ω_n nicht wie oben Verhalten. Diese Unsicherheit wird in erster Näherung auch in T_jitter gepackt. $m (ω, T_{k}, l) = {\begin{matrix} ω = ω_{n} (T_{k}) & A_{n} e^{i ω_{n} (T_{k} + t_{j i t t e r}) (T_{k} + t_{j i t t e r})} e^{i θ_{l}} + ε_{l, T_{k}} (ω_{n}) \\ ω \neq ω_{n} (T_{k}) & ε_{l, T_{k}} (ω) \end{matrix}$
Das kohärente Aufaddieren kann durch die Unsicherheit von T_jitter unmöglich gemacht werden. Daher kann erfindungsgemäß ggf. ausgenutzt werden, dass T_jitter für alle Empfangsantennen gleich ist, und mit mit der negativen Phase je Frequenzbin multipliziert werden: $\begin{array}{l} \begin{matrix} m_{M I A} (ω, T_{k}, l) = m (ω, T_{k}, l) e^{- i p h a s e (m (ω, T_{k}, l = 0))} \end{matrix} \\ = {\begin{matrix} ω = ω_{n} (T_{k}) & (A_{n} e^{i ω_{n} (T_{k} + t_{j i t t e r}) (T_{k} + t_{j i t t e r})} e^{i θ_{l}} + ε_{l, T_{k}} (ω_{n})) e^{- i ω_{n} (T_{k} + t_{j i t t e r}) (T_{k} + t_{j i t t e r})} e^{- i θ_{0}} e^{- δ_{ε,0, ω_{n}}} \\ ω \neq ω_{n} (T_{k}) & ε_{l, T_{k}} (ω) e^{- δ_{ε,0, ω}} \end{matrix} \\ = {\begin{matrix} ω = ω_{n} (T_{k}) & A_{n} e^{i (θ_{l} - θ_{0})} e^{- i δ_{ε,0, ω_{n}}} + ε_{l, T_{k}} (ω_{n}) e^{- i ω_{n} (T_{k} + t_{j i t t e r}) (T_{k} + t_{j i t t e r}) e^{- i θ_{0}} e^{- i δ_{ε,0, ω_{n}}}} \\ ω \neq ω_{n} (T_{k}) & ε_{l, T_{k}} (ω) e^{- δ_{ε,0, ω}} \end{matrix} \end{array}$
Die Rauschanteile werden umbenannt, da hier nur die Phase gedreht wurde zu: $m_{M I A} (ω, T_{k}, l) = {\begin{matrix} ω = ω_{n} (T_{k}) & A_{n} e^{i (θ_{l} - θ_{0})} e^{- i δ_{ε,0, ω_{n}}} + ε_{M I A, l, T_{k}} (ω_{n}) \\ ω \neq ω_{n} (T_{k}) & ε_{M I A, l, T_{k}} (ω) \end{matrix}$
Wenn nun der Rauschanteil e(j*δ) umgeschrieben wird zu e(-j*δ)=(1+b) kann man es durchmultiplizieren zu: $A_{n} e^{i (θ_{l} - θ_{0})} e^{- i δ_{ε,0, ω_{n}}} = A_{n} e^{i (θ_{l} - θ_{0})} (1 + b) = A_{n} e^{i (θ_{l} - θ_{0})} + b A_{n} e^{i (θ_{l} - θ_{0})}$
b wird dabei als „rauschartig“ aufgefasst und deshalb der gesamte Term ε_MIA zugeschrieben.
Es folgt: $m_{M I A} (ω, T_{k}, l) = {\begin{matrix} ω = ω_{n} (T_{k}) & A_{n} e^{i (θ_{l} - θ_{0})} + ε_{M I A,}_{l, T_{k}} (ω_{n}) \\ ω \neq ω_{n} (T_{k}) & ε_{M I A,}_{l, T_{k}} (ω) \end{matrix}$
Es kann nun ein Ziel bei ω(T_K) geschätzt werden. Aufgrund der Chirp Parametrisierung ist die Lage des potentiellen Ziels zu allen vorherigen Messzeitpunkten bekannt, ω (T(_K-1)), ω (T(_K-2)), ...
Die komplexwertigen Werte A(T_k) an den Binpositionen entprechend des Bewegungsmodells werden addiert und können damit An über ε heben.
Nachfolgend ist beispielhaft die zweite Variante des Vergleichs dargestellt:

Anstatt, wie oben beschrieben, das Spektrum mit der Referenzphase je Bin aus der Referenzantenne zu korrigieren, kann auch nur mit dem konjugiert komplexen Wert der Referenzantenne multipliziert werden. Dadurch werden die Amplituden zwar zu einer Art Leistung skaliert, doch bietet dies Rechenaufwand Vorteile:
- m_l*exp(-j*phase(m₀)) = m_l * conj(m₀)/sqrt(Re(m₀)²+lm(m₀)²) wird vereinfacht zu:
- m_l*conj(m₀)

Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann dabei den Vorteil bereitstellen, dass die Messzeit bzw. Integrationszeit für die jeweilige Erfassung effektiv bei dem Erfassungsergebnis erhöht werden kann. In anderen Worten kann ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessert werden. Dies kann bevorzugt bei gleichzeitiger Beibehaltung der Zykluszeitdauer und/oder der Messzeit (Erfassungszeitdauer) pro Zyklus erfolgen. Dadurch, dass diese Verbesserung nicht nur eine Empfangsantenne, sondern alle Empfangsantennen betriffen kann, ist neben der reinen Detekion auch eine korrekte Bestimmung des Einfallswinkels möglich.
Selbst wenn das S/N (Signal zu Rausch Verhältnis) aussreichen würde, um eine Detekion zu ermöglichen, kann vorteilhafterweise über ein erfindungsgemäßes Verfahren das S/N auf allen Empfangsantennen vergrößert werden, und damit die Winkelbestimmung stabilisiert.
Das Erfassungsergebnis entspricht beispielsweise hinsichtlich der Information und/oder der Dimensionen (zum Beispiel als zweidimensionale Matrix) dem einzelnen Sensorsignal, aus welchem das Erfassungsergebnis durch die Kombination entstanden ist. Im Gegensatz zu diesem Sensorsignal kann das Erfassungsergebnis allerdings ein verbessertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufweisen. Es ist dabei möglich, dass mittels einer zweidimensionalen Fouriertransformation der Sennsorsignale ein zweidimensionales Erfassungsergebnis (2D-Spektrum) ermittelt werden kann, welches für eine Geschwindigkeit und/oder für einen räumlichen Abstand der Rohziele spezifisch ist.
Ebenso ist es möglich, dass das Erfassungsergebnis für Bewegungsmodelle außerhalb des eindeutigen Spektralbereich berechnet wird.
Optional kann es vorgesehen sein, dass eine der Empfangsantennen als Referenzantenne definiert wird, und der Vergleich dadurch durchgeführt wird, dass für jede der weiteren Empfangsantennen das erfasste Sensorsignal der jeweiligen weiteren Empfangsantenne mit dem erfassten Sensorsignal der Referenzantenne verarbeitet wird, um das phasenangepasste Sensorsignal der jeweiligen weiteren Empfangsantenne zu erhalten. Auf diese Weise kann zum Beispiel ein phasenangepasstes Sensorsignal der zweiten Empfangsantenne, ein phasenangepasstes Sensorsignal der dritten Empfangsantenne und ein phasenangepasstes Sensorsignal der vierten Empfangsantenne erhalten werden, wobei eine erste Empfangsantenne als die Referenzantenne dient. Insbesondere wird bei diesem Vergleich genutzt, dass aufgrund äquidistanter und/oder vorbekannter räumlicher Abstände der Empfangsantennen zueinander die Phasenbeziehung der Sensorsignale dieser Empfangsantennen zueinander bekannt ist. Daher kann auf diese Weise durch den Vergleich die Phase der Sensorsignale harmonisiert und/oder normalisiert werden. Dies kann zudem die anschließende Kombination der Sensorsignale ermöglichen, da die Kombination aufgrund der unterschiedlichen Phasen der Sensorsignale sonst gegebenenfalls nicht möglich wäre.
Es kann optional möglich sein, dass jedes der erfassten Sensorsignale in der Form einer digitalen Erfassungsinformation mit verschiedenen Werten und jeweils verschiedenen (ggf. zumindest teilweise räumlichen) Positionen, insbesondere einer ein- oder zweidimensionalen Koordinate, bevorzugt für eine Erfassungsfeld des Radarsystems vorliegt, und vorzugsweise die phasenangepassten Sensorsignale anhand des Vergleichs aus diesen Werten und Positionen gebildet werden, wobei bevorzugt für die Kombination die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:

- Durchführen einer Verschiebung der Werte bei den phasenangepassten Sensorsignalen in Abhängigkeit von einem Detektionsparameter der Detektion, insbesondere einer Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung und/oder dergleichen des Fahrzeuges,
- Durchführen eine Linearkombination der phasenangepassten Sensorsignale gleicher Empfangsantennen, vorzugsweise durch eine Bildung eines arithmetischen Mittelwerts oder einer Summenbildung oder dergleichen.

Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass das erfasste Sensorsignal für einen Abstand und/oder eine Relativgeschwindigkeit wenigstens eines durch die Detektion detektierten Rohziels spezifisch ist. Zur Ermittlung dieser Informationen kann beispielsweise eine Fouriertransformation des Sensorsignals bzw. des Erfassungsergebnisses durchgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn die Kombination für mehrere und insbesondere jede der Wiederholungen durchgeführt wird, um jeweils das Erfassungsergebnis bereitzustellen, wobei aus den Erfassungsergebnissen jeweils ein Spektrum für die Detektion ermittelt wird. Das Spektrum kann beispielsweise zweidimensional ausgeführt sein, um in einfacher Weise einen Abstand und/oder eine Relativgeschwindigkeit für die Rohziele zu ermitteln.
Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn eine der Empfangsantennen als Referenzantenne für weitere der Empfangsantennen definiert wird, und jedes der erfassten Sensorsignale in der Form einer digitalen Erfassungsinformation mit verschiedenen Werten und jeweils verschiedenen Positionen vorliegt, wobei vorzugsweise bei dem Vergleich ein Verarbeiten der erfassten Sensorsignale verschiedener der Empfangsantennen dadurch erfolgt, dass positionsweise das erfasste Sensorsignal der jeweiligen weiteren Empfangsantenne mit einer komplex konjugierten des erfassten Sensorsignals der Referenzantenne multipliziert wird, um jeweils ein phasenangepasstes Sensorsignal für die jeweilige weitere Empfangsantenne bereitzustellen. In anderen Worten kann eine Projektion durchgeführt werden, bei welcher die Phasen harmonisiert werden. Dies ermöglicht die zuverlässige weitere Verarbeitung unterschiedlicher Sensorsignale unterschiedlicher Wiederholungen.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn im Rahmen der Erfindung die Kombination mit den phasenangepassten Sensorsignalen aus mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens vier der Wiederholungen durchgeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch ein Rauschen bei dem Sensorsignal reduziert werden kann. In anderen Worten kann das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessert werden.
Zudem ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Kombination jeweils nur mit den phasenangepassten Sensorsignalen gleicher Empfangsantennen durchgeführt wird. Dabei kann auch ein Erfassungsergebnis für jede der Empfangsantennen (gegebenenfalls außer der Referenzantenne) pro Wiederholung ermittelt werden.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die wiederholten Erfassungen des Sensorsignals jeweils während einer Erfassungszeitdauer durchgeführt werden, wobei insbesondere die Wiederholungen im Zeitabstand einer Zykluszeitdauer durchgeführt werden.
Es ist ferner möglich, dass die Erfassungszeitdauer im Bereich von 2 ms bis 40 ms, vorzugsweise 4 ms bis 30 ms, bevorzugt 8 ms bis 20 ms liegt, und/oder die Zykluszeitdauer im Bereich von 20 ms bis 100 ms, vorzugsweise 30 ms bis 70 ms liegt, und bevorzugt 50 ms beträgt. Dies ermöglicht eine zuverlässige Detektion von Objekten, d. h. insbesondere von Rohzielen und/oder von reflektierten Signalen aus der Umgebung des Fahrzeuges.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Kombination dazu ausgeführt ist, eine numerisch erhöhte (effektive) Erfassungszeitdauer für das Erfassungsergebnis dadurch zu erhalten, dass mehrere zeitlich aufeinanderfolgend erfasste Sensorsignale insbesondere gleicher Empfangsantennen mit jeweils einer Erfassungszeitdauer geringer als die erhöhte Erfassungszeitdauer phasenrichtig miteinander kombiniert werden. Die phasenrichtige Kombination kann zum Beispiel durch eine Angleichung der Phasen mittels des Vergleichs erfolgen. Auch kann die phasenrichtige Kombination ggf. als ein kohärentes Aufaddieren und/oder als eine Integration angesehen werden.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Radarsystem für ein Fahrzeug mit wenigstens einer oder wenigstens zwei Empfangsantennen, aufweisend eine Verarbeitungsvorrichtung, welche so angepasst ist, dass die Verarbeitungsvorrichtung die nachfolgenden Schritte ausführt:

- Durchführen einer Erfassung eines Sensorsignals bei jeder der Empfangsantennen des Radarsystems, bevorzugt durch eine Analog-Digital-Umwandlung, wobei das jeweils hierdurch erfasste Sensorsignal für eine Detektion von Rohzielen durch das Radarsystem spezifisch ist,
- Durchführen eines Vergleichs des erfassten Sensorsignals oder der erfassten Sensorsignale verschiedener der Empfangsantennen jeweils zur Bereitstellung eines phasenangepassten Sensorsignals,

Von weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Empfangsantennen als mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens vier oder mindestens fünf Empfangsantennen vorgesehen sind. Dies ermöglicht eine zuverlässige Erfassung der Umgebung des Fahrzeuges.
Das Radarsystem ist bspw. als ein 24 GHz- oder als ein 77 GHz-Radarsystem ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich ist das Radarsystem als ein Dauerstrichradar, insbesondere als ein FMCW (englisch: frequency modulated continous wave radar) ausgebildet, welches eine Abstands- und/oder Geschwindigkeitsmessung durchführen kann.
Ferner kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug und/oder Personenkraftfahrzeug und/oder autonomes Fahrzeug und/oder Elektrofahrzeug und/oder dergleichen handeln. Die (ggf. verarbeitete) Erfassungsinformation wird bspw. durch ein Assistenzsystem und/oder durch ein Steuergerät des Fahrzeuges genutzt, welches ein zumindest teilweise autonomes Fahren und/oder automatisches Einparken des Fahrzeuges bereitstellt.
Bevorzugt kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Verarbeitungsmittel wie ein Computerprogramm, insbesondere Computerprogrammprodukt, vorgesehen ist, welches bei Ausführung durch die Verarbeitungsvorrichtung diese zur Durchführung der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens veranlasst. Ferner ist ein solches Computerprogramm als Gegenstand dieser Erfindung unter Schutz gestellt. Ebenfalls unter Schutz gestellt ist ein computerlesbares Medium, insbesondere ein Datenträger, mit dem erfindungsgemäßen Computerprogramm.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Radarsystem sowie eines weiteren vorausfahrenden Fahrzeuges jeweils in einer Seitenansicht,
2 ein schematisches Schaltbild von Komponenten eines erfindungsgemäßen Radarsystems,
3 eine schematische Darstellung einer Detektion eines erfindungsgemäßen Radarsystems,
4 eine schematische Darstellung eines Vergleichs eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
5 eine schematische Darstellung einer Kombination bei einem erfindungsgemäßen Verfahren,
6 eine schematische Darstellung einer Kombination bei einem erfindungsgemäßen Verfahren,
7 eine schematische Darstellung zur Visualisierung der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
In 1 ist schematisch ein Fahrzeug 1 mit einem erfindungsgemäßen Radarsystem 10 gezeigt. Ein Pfeil symbolisiert dabei die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges 1. Darüber hinaus ist ein bewegtes Objekt 6 in der Form eines weiteren vorausfahrenden Fahrzeuges sowie ein statisches Objekt 7 in einer Umgebung 2 des Fahrzeuges 1 gezeigt. Bei dem bewegten und statischen Objekt handelt es sich jeweils um Objekte 5, welche in wenigstens einem Erfassungsfeld 14 des Radarsystems 10 liegen. Beispielhaft sind dabei in 1 verschiedene Erfassungsfelder 14 für verschiedene Positionen wenigstens einer Empfangsantenne 30 gezeigt, welche alternativ oder kombinativ vorgesehen sein können. So ist die Anordnung des Radarsystems 10 zumindest teilweise im Außenspiegel oder im Stoßfänger oder dergleichen möglich. Ein Radarsensor 11 kann dabei als Detektor 11 abhängig von der Position des Fahrzeuges 1 Reflexionen von diesen Objekten 5 über die wenigstens eine Empfangsantenne 30 empfangen und anhand dieser Reflexionen die Objekte 5 als Rohziele 5 detektieren und/oder die Umgebung 2 rekonstruieren. Hierzu wird ein Erfassungssignal 101 erfasst und eine Signalverarbeitung des Erfassungssignals 101 durch eine Verarbeitungsvorrichtung 15 durchgeführt, wobei das Erfassungssignal 101 von der wenigstens einen Empfangsantenne 30 empfangen werden kann.
In 2 ist die beschriebene Erfassung mit weiteren Einzelheiten anhand eines schematischen Schaltbilds eines erfindungsgemäßen Radarsystems 10 näher dargestellt. Beispielhaft ist wenigstens eine Sendeantenne 20 sowie wenigstens eine erste 30a, zweite 30b sowie dritte 30c Empfangsantenne vorgesehen. Zunächst wird dabei über eine Sendeverarbeitungseinheit 21 ein Sendesignal 103 generiert, welches über die wenigstens eine Sendeantenne 20 in die Umgebung 2 des Fahrzeuges 1 abgestrahlt wird. Ein solches Sendesignal 103 ist beispielhaft in 3 näher dargestellt. Bei dem Radarsystem handelt es sich zum Beispiel um ein Dauerstrichradar und/oder um ein FMCW-Radar (englisch: frequency modulated continous wave radar), welches insbesondere eine Abstands- und/oder Geschwindigkeitsmessung, vorzugsweise mittels des Doppler-Effekts, bereitstellt. Es kann sich dabei beispielsweise um ein 24 GHz- oder 77 GHz-Radarsystem handeln. Um Parameter von Objekten 5 in der Umgebung 2 des Fahrzeuges 1, wie zum Beispiel Abstand oder Geschwindigkeit oder den Winkel, zu erfassen, kann das Sendesignal 103 zum Beispiel hinsichtlich der Frequenz f moduliert werden. Vorteilhafterweise können zur Erfassung sequenziell N Frequenz-Chirps innerhalb der Zeitdauer T1 mit einer variierenden Frequenz f als Sendesignal 103 über die wenigstens eine Sendeantenne 20 ausgegeben werden. Bei einem solchen Chirp kann sich die Frequenz f zeitlich im Bereich der Bandbreite B verändern. Die Zeitdauer eines jeweiligen Chirps ist dann T1/N, wie in 3 auch durch einen Doppelpfeil schematisch dargestellt ist. Es kann beispielsweise eine lineare Frequenzmodulation genutzt werden, bei welcher bei einem jeweiligen Chirp die Frequenz f sich linear innerhalb der Bandbreite B verändert. Nach der Zeitdauer T1 kann innerhalb der Periode T2-T1 eine Auswertung eines Empfangssignals 101 (oder auch: Erfassungssignal 101) erfolgen. Der gesamte Messzyklus hat somit eine Zeitdauer T2, welche somit einer Zykluszeitdauer T2 entspricht.
Gemäß 2 können zum Empfangen mindestens eines Erfassungssignals 101 die Empfangsantennen 30 äquidistant in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sein. Durch jedes Objekt 5 im Erfassungsfeld 14 kann das ausgesendete Sendesignal 103 reflektiert und/oder zurückgestreut werden, und somit mindestens eine der Empfangsantennen 30 erreichen. Das hierdurch empfangene Erfassungssignal 101 kann anschließend demoduliert und/oder abwärtsgemischt werden, insbesondere durch den gezeigten Demodulator 33 bzw. die Abwärtsmischer 33. Anschließend kann das Erfassungssignal 101 (auch als Sensorsignal 101 bezeichnet) durch einen Analog-Digital-Wandler einer Empfangsverarbeitungseinheit 31 in eine digitale Erfassungsinformation 102 (auch als ein erfasstes Sensorsignal 102 bezeichnet) umgewandelt werden. Bis zum Ende der Zeitdauer T1 als eine Erfassungszeitdauer T1 können die hierdurch ermittelten Daten in einer MxN-Matrix mit M Samples pro Chirp und N Chirps eingespeichert werden. Anhand dieser Matrix kann anschließend durch eine Fouriertransformation der Matrix (d. h. der Erfassungsinformation 102) ein Spektrum 110 ermittelt werden, welches für eine Relativgeschwindigkeit und/oder eine Distanz der Objekte 5 in der Umgebung 2 im Erfassungsfeld 14 spezifisch ist. Es handelt sich dabei insbesondere um ein zweidimensionales Spektrum 110 (entsprechend der zweidimensionalen Matrix gemäß der Erfassungsinformation 102), sodass die unterschiedlichen Koordinaten die unterschiedlichen Parameter (wie die Distanz und die Relativgeschwindigkeit) repräsentieren.
Um bei der Erfassung auch eine Phase des Erfassungssignals 101 ermitteln zu können, kann es möglich sein, dass wenigstens eine der Abwärtsmischungen durch die Abwärtsmischer 33 doppelt ausgeführt ist. Bei einer der Abwärtsmischungen kann dann die hierzu genutzte Referenzfrequenz 104 durch einen Phasenschieber 32 phasenverschoben und somit in eine phasenverschobene Referenzfrequenz 105 umgewandelt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein I & Q-Verfahren (In-Phase-&-Quadrature-Verfahren) bereitgestellt werden.
Um eine (z. B. hinsichtlich des Signal-Rausch-Abstands) verbesserte Erfassungsinformation 102 zu erhalten, kann erfindungsgemäß eine weitergehende Verarbeitung der Erfassungsinformation 102 erfolgen. Aus dieser verarbeiteten Erfassungsinformation 102 kann dann das Spektrum 110 ermittelt werden. Hierzu wird die Erfassungsinformation 102 bspw. zunächst in ein phasenangepasstes Sensorsignal 120 umgewandelt, und anschließend ggf. in ein kombiniertes Sensorsignal 121 (als Erfassungsergebnis 121) überführt, aus welchen das Spektrum 110 bestimmt werden kann.
In 4 ist schematisch die Durchführung eines Vergleichs bei einem erfindungsgemäßen Verfahren mit weiteren Einzelheiten gezeigt. Dabei ist erkennbar, dass ein Sensorsignal 101 für eine erste Empfangsantenne 30a, ein Sensorsignal 101 für eine zweite Empfangsantenne 30b, ein Sensorsignal 101 für eine dritte Empfangsantenne 30c sowie ein Sensorsignal 101 für eine vierte Empfangsantenne 30d empfangen und mittels einer Empfangsverarbeitungseinheit 31 jeweils in ein erfasstes Sensorsignal 102 (Erfassungsinformation 102) umgewandelt wird. Die Anzahl der Empfangsantennen ist dabei beispielhaft, sodass gegebenenfalls auch weitere Empfangsantennen 30 und somit weitere Sensorsignale 101 vorgesehen sein können. Die erste Empfangsantenne 30a kann dabei als eine Referenzantenne 30a definiert werden. Das erfasste Sensorsignal 102 der Referenzantenne 30a kann dabei mit dem erfassten Sensorsignal 102 der zweiten Empfangsantenne 30b verglichen werden, um ein phasenangepasstes Sensorsignal 120 für die zweite Empfangsantenne 30b zu erhalten. Entsprechend kann auch ein phasenangepasstes Sensorsignal 120 für die dritte Empfangsantenne 30c und ein phasenangepasstes Sensorsignal 120 für die vierte Empfangsantenne 30d ermittelt werden. Diese ermittelten phasenangepassten Sensorsignale 120 können dann einem bestimmten Zyklus zugeordnet werden, in welchem sie erfasst worden sind. Dieser Zyklus wird in 4 beispielhaft mit I bezeichnet.
Gemäß 5 ist die weitere Verarbeitung dargestellt, bei welcher eine Kombination 150 der phasenangepassten Sensorsignale 120 eines ersten Zyklus I mit den phasenangepassten Sensorsignalen 21 eines zeitlich darauf folgenden zweiten Zyklus II durchgeführt wird. Auf diese Weise können für jede der Empfangsantennen 30 (gegebenenfalls mit Ausnahme der Referenzantenne 30a) zugehörige Erfassungsergebnisse 121 ermittelt werden.
In 6 ist schematisch dargestellt, dass bei dieser Kombination 150 zumindest bei einem der für die Kombination 150 genutzten phasenangepassten Sensorsignale 120 gegebenenfalls eine Verschiebung von Werten 160 hinsichtlich der Position 161 erfolgen muss.
In 7 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren visualisiert. Dabei wird gemäß einem ersten Verfahrensschritt 501 eine Erfassung eines Sensorsignals 101 bei jeder der Empfangsantennen 30 des Radarsystems 10 durchgeführt, wobei das jeweils hierdurch erfasste Sensorsignal 102 für eine Detektion von Rohzielen 5 durch das Radarsystem 10 spezifisch ist. Anschließend kann gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 502 ein Vergleich der erfassten Sensorsignale 102 verschiedener der Empfangsantennen 30 jeweils zur Bereitstellung eines phasenangepassten Sensorsignals 120 durchgeführt werden. Gemäß einem dritten Verfahrensschritt 503 wird eine Kombination 150 der phasenangepassten Sensorsignale 120 aus verschiedenen der Wiederholungen der Schritte durchgeführt, um ein Erfassungsergebnis 121 bereitzustellen.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Umgebung
5: Objekt, Rohziel
6: bewegtes Objekt
7: statisches Objekt
10: Radarsystem
11: Radarsensor, Detektor
14: Erfassungsfeld, Erfassungsbereich
15: Verarbeitungsvorrichtung
20: Sendeantenne
21: Sendeverarbeitungseinheit (insbesondere mit Spannungsgesteuerter Oszillator, Hochfrequenzgenerator, Digital-Analog-Konverter)
30: Empfangsantenne
30d: vierte Empfangsantenne
30a: erste Empfangsantenne, Referenzantenne
30b: zweite Empfangsantenne
30c: dritte Empfangsantenne
31: Empfangsverarbeitungseinheit (insbesondere mit Analog-Digital-Konverter)
32: Phasenschieber, 90°
33: Abwärtsmischer
101: Erfassungssignal, Empfangssignal, Sensorsignal
102: Erfassungsinformation, erfasstes Sensorsignal
103: Sendesignal
104: Referenzsignal, phasengleiche Referenzfrequenz
105: phasenverschobene Referenzfrequenz
110: Spektrum
120: phasenangepasstes Sensorsignal
121: kombiniertes Sensorsignal, Erfassungsergebnis
150: Kombination
160: Wert
161: Position
501: erster Verfahrensschritt
502: zweiter Verfahrensschritt
503: dritter Verfahrensschritt
f: Frequenz
t: Zeit
B: Übertragungsbandbreite
N: Anzahl Frequenz-Chirps
T1: erste Zeitdauer
T2: zweite Zeitdauer

Claims

Verfahren zur Erfassung bei einem Radarsystem (10) mit wenigstens einer Empfangsantenne (30) eines Fahrzeuges (1), wobei die nachfolgenden Schritte wiederholt durchgeführt werden: - Durchführen einer Erfassung eines Sensorsignals (101) bei jeder der Empfangsantennen (30) des Radarsystems (10), wobei das jeweils hierdurch erfasste Sensorsignal (102) für eine Detektion von Rohzielen (5) durch das Radarsystem (10) spezifisch ist, - Durchführen eines Vergleichs des erfassten Sensorsignals (102) oder der erfassten Sensorsignale (102) verschiedener der Empfangsantennen (30) jeweils zur Bereitstellung eines phasenangepassten Sensorsignals (120), wobei eine Kombination (150) der phasenangepassten Sensorsignale (120) aus verschiedenen der Wiederholungen der Schritte durchgeführt wird, um ein Erfassungsergebnis (121) bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Empfangsantennen (30) als Referenzantenne (30a) definiert wird, und der Vergleich dadurch durchgeführt wird, dass für jede der weiteren Empfangsantennen (30) das erfasste Sensorsignal (102) der jeweiligen weiteren Empfangsantenne (30) mit dem erfassten Sensorsignal (102) der Referenzantenne (30a) verarbeitet wird, um das phasenangepasste Sensorsignal (120) der jeweiligen weiteren Empfangsantenne (30) zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der erfassten Sensorsignale (102) in der Form einer digitalen Erfassungsinformation (102) mit verschiedenen Werten (160) und jeweils verschiedenen Positionen (161) eines Erfassungsfelds (14) des Radarsystems (10) vorliegt, und die phasenangepassten Sensorsignale (120) anhand des Vergleichs aus diesen Werten und Positionen (161) gebildet werden, wobei für die Kombination (150) die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: - Durchführen einer Verschiebung der Werte (160) bei den phasenangepassten Sensorsignalen (120) in Abhängigkeit von einem Detektionsparameter der Detektion, insbesondere einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges (1), - Durchführen eine Linearkombination der phasenangepassten Sensorsignale (120) gleicher Empfangsantennen (30).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erfasste Sensorsignal (102) für einen Abstand und eine Relativgeschwindigkeit wenigstens eines durch die Detektion detektierten Rohziels (5) spezifisch ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination (150) für mehrere und insbesondere jede der Wiederholungen durchgeführt wird, um jeweils das Erfassungsergebnis (121) bereitzustellen, wobei aus den Erfassungsergebnissen (121) jeweils ein Spektrum (110) für die Detektion ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Empfangsantennen (30) als Referenzantenne (30a) für weitere der Empfangsantenne (30) definiert wird, und jedes der erfassten Sensorsignale (102) in der Form einer digitalen Erfassungsinformation (102) mit verschiedenen Werten (160) und jeweils verschiedenen Positionen (161) vorliegt, wobei bei dem Vergleich ein Verarbeiten der erfassten Sensorsignale (102) verschiedener der Empfangsantennen (30) dadurch erfolgt, dass positionsweise das erfasste Sensorsignal (102) der jeweiligen weiteren Empfangsantenne (30) mit einer komplex konjugierten des erfassten Sensorsignals (102) der Referenzantenne (30a) multipliziert wird, um jeweils ein phasenangepasstes Sensorsignal (120) für die jeweilige weitere Empfangsantenne (30) bereitzustellen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination (150) mit den phasenangepassten Sensorsignalen (120) aus mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens vier der Wiederholungen durchgeführt wird, um ein Rauschen bei dem Sensorsignal (120) zu reduzieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination (150) jeweils nur mit den phasenangepassten Sensorsignalen (120) gleicher Empfangsantennen (30) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederholten Erfassungen des Sensorsignals (101) jeweils während einer Erfassungszeitdauer (T1) durchgeführt werden, wobei die Wiederholungen im Zeitabstand einer Zykluszeitdauer (T2) durchgeführt werden, wobei die Erfassungszeitdauer (T1) im Bereich von 2 ms bis 40 ms, vorzugsweise 4 ms bis 30 ms, bevorzugt 8 ms bis 20 ms liegt, und die Zykluszeitdauer (T2) im Bereich von 20 ms bis 100 ms, vorzugsweise 30 ms bis 70 ms liegt, und bevorzugt 50 ms beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination (150) dazu ausgeführt ist, eine numerisch erhöhte Erfassungszeitdauer (T1) für das Erfassungsergebnis (121) dadurch zu erhalten, dass mehrere zeitlich aufeinanderfolgend erfasste Sensorsignale (102) insbesondere gleicher Empfangsantennen (30) mit jeweils einer Erfassungszeitdauer (T1) geringer als die erhöhte Erfassungszeitdauer (T1) phasenrichtig miteinander kombiniert werden.
Radarsystem (10) mit wenigstens einer Empfangsantenne (30) für ein Fahrzeug (1), aufweisend eine Verarbeitungsvorrichtung (15), welche so angepasst ist, dass die Verarbeitungsvorrichtung (15) die nachfolgenden Schritte ausführt: - Durchführen einer Erfassung eines Sensorsignals (101) bei jeder der Empfangsantennen (30) des Radarsystems (10), wobei das jeweils hierdurch erfasste Sensorsignal (102) für eine Detektion von Rohzielen (5) durch das Radarsystem (10) spezifisch ist, - Durchführen eines Vergleichs des erfassten Sensorsignals (102) oder der erfassten Sensorsignale (102) verschiedener der Empfangsantennen (30) jeweils zur Bereitstellung eines phasenangepassten Sensorsignals (120), wobei eine Kombination (150) der phasenangepassten Sensorsignale (120) aus verschiedenen der Wiederholungen der Schritte durchgeführt wird, um ein Erfassungsergebnis (121) bereitzustellen.
Radarsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsantennen (30) als mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens vier oder mindestens fünf Empfangsantennen (30) vorgesehen sind.
Radarsystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verarbeitungsmittel vorgesehen ist, welches bei Ausführung durch die Verarbeitungsvorrichtung (15) diese zur Durchführung der Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 veranlasst.