DE102019200127A1

DE102019200127A1 - Radarsensorarchitektur

Info

Publication number: DE102019200127A1
Application number: DE102019200127.0A
Authority: DE
Inventors: Miroslav Knezevic; Felix Erfurth
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2020-07-09

Abstract

Karosserieelement, umfassend ein Sensormodul (42), der dazu ausgelegt ist RF-Signale zu erzeugen und zu empfangen, sowie ein oder mehrere Wellenleiterantennen (43), die mit dem Sensormodul (42) gekoppelt sind, wobei die Wellenleiterantennen (43) Abstrahlelemente (44) zum Abstrahlen der RF-Signale aufweisen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Radar-Antennensystem, insbesondere ein Radar-Antennensystem für autonome oder teilautonome Fahrzeuge und Fahrerassistenzsysteme.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die Radar-Technologie („Radio Detection and Ranging“) bezieht sich auf Vorrichtungen, Verfahren und Systeme zur Ortung und Erkennung von Objekten auf Basis von elektromagnetischen Wellen im Radiofrequenzbereich. Das Radar sendet ein elektromagnetisches Signal und empfängt Echos von Objekten. Mittels der Radar-Technologie kann beispielsweise über die Auswertung von Laufzeiten eine Position und unter Berücksichtigung von Frequenzsignaländerung (Doppler-Effekt) eine relative Geschwindigkeit eines Objekts ermittelt werden.
Die Radar-Technologie wird beispielsweise in autonomen oder teilautonomen Fahrzeugen eingesetzt. Autonome Fahrzeuge erhalten mittels Radar Position und Geschwindigkeiten von Objekten, wie anderen Verkehrsteilnehmern oder Hindernissen. Aktuelle Konzepte der Radar-Technologie sehen vor, mehrere Sensoren um das Fahrzeug zu verteilen, beispielsweise direkt im Stoßfänger zu integrieren. Dafür müssen allerdings die verschiedenen Sensoren kohärent betrieben werden, was technisch eine Herausforderung ist. Gleichzeitig erhöht eine hohe Anzahl an Sensormodulen auch die Kosten.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein optimiertes Antennensystem bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch das Antennensystem nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Gemäß den unten beschriebenen Ausführungsformen wird ein Karosserieelement bereitgestellt, das ein Sensormodul umfasst, das dazu ausgelegt ist, RF-Signale zu erzeugen und zu empfangen, sowie ein oder mehrere Wellenleiterantennen, die mit dem Sensormodul gekoppelt sind. Die Wellenleiterantennen weisen Abstrahlelemente zum Abstrahlen der RF-Signale auf.
Das erfindungsgemäße Karosserieelement hat den Vorteil, dass es ein Antennensystem umfasst. Bei dem Antennensystem kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung zur Erkennung- und Ortung von Objekten auf der Basis elektromagnetischer Wellen im Radiofrequenzbereich handeln. Das Antennenmodul kann mehrere Sendeantennen und Empfangsantennen für beispielsweise den Millimeterwellenbereich umfassen, die als Hohlleiterantennenstruktur angeordnet sind.
Das Karosserieelement kann beispielsweise ein Stoßfänger, oder dergleichen sein. Das Karosserieelement kann für eine Seite eines Fahrzeugs vorgesehen sein (z.B. Stoßfänger vorne oder hinten), kann aber auch um das Fahrzeug herumlaufen. Letzteres hat den Vorteil, dass mit dem Karosserieelement die im Karosserieelement verbauten Wellenleiterantennen um das Fahrzeug herumgeführt werden können.
Ein erfindungsgemäßes Karosserieelement kann auch als „intelligentes Karosserieelement“ bezeichnet werden, da es bereits so ausgebildet ist, dass die Antennenstrukturen Teil des Karosserieelements ist. Es muss deshalb keine zusätzliche Antenne mehr gefertigt und installiert werden. Das Sensormodul und die Wellenleiterantennen sind beispielsweise konform in das Karosserieelement eingeclipst oder im Karosserieelement integriert. Konform ist hier so zu verstehen, dass die Wellenleiterantenne an den Verlauf einer Oberfläche (innenseitig oder außenseitig) des Karosserieelements angepasst ist. Der Wellenleiter läuft beispielsweise kontaktschlüssig oder formschlüssig an einer Oberfläche des Karosserieelements entlang, oder ist zusammen mit dem Karosserieelement als ein Verbundteil ausgebildet. Die Wellenleiterantennen können vom Sensormodul weg zu beliebigen Orten des Karosserieelements führen, beispielsweise zu einer der beiden Seiten eines Stoßfängers.
Verteilte Antennen sind günstiger als mehrere Sensoren am Fahrzeug. Die konforme Antenne (z.B. angepasst an die Form des Stoßfängers oder Fahrzeugs) lässt sich flexibler im Fahrzeug an das Fahrzeug anpassen als Sensoren, von denen jeder einzeln kalibriert werden muss. Die Installation/Fahrzeugaufbau für den Erstausrüster (OEM) ist einfacher und damit kostengünstiger, als mehrere Sensoren zu installieren und zu verkabeln.
Das Antennensystem kann bei entsprechender Auslegung (Nahbereich) beispielsweise die Funktion von Ultraschall-Parksensoren übernehmen. Die Nachteile der Ultraschallparksensorintegration bei der Herstellung (Stanzen, erneutes Lackieren) würden wegfallen. Das Radarsystem wäre im Gegensatz zu den Ultraschallsensoren nicht sichtbar und vollständig ins Designkonzept integriert.
Das System ist nicht auf Automotive beschränkt. Denkbare Einsatzfelder wären auch Trucks, Busse, Schiffe und dergleichen. Auch kann die vorliegende Erfindung für industrielle Anwendungen wie Gabelstapler, Kräne, usw. oder medizinische Anwendungen wie autonom oder teilautonom fahrende Essenswagen, Wagen mit Wäsche, oder dergleichen zur Anwendung kommen.
Bei den Wellenleiterantennen kann es sich um Hohlleiter, beispielsweise Metallrohre ohne Innenleiter mit rechteckigem, kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt handeln. Die Wellenleiter müssen jedoch nicht zwingend hohl sein, sondern können auch mit einem Dielektrikum gefüllt sein.
Bei dem Sensormodul kann es beispielsweise um einen Hochfrequenzwellen-Radar-Sensor mit den zugehörigen Niederfrequenz-Steuerschaltkreisen handeln (RF+LF-Schaltkreis-Modul). Bei dem Sensormodul kann es sich beispielsweise um einen Single-Chip-Radar handeln, bei dem mehrere Antennen für beispielsweise den Millimeterwellenbereich an diesen Chip gekoppelt sind. Eine solche Integration ist möglich, da der Radar-Frequenzbereich winzige Antennen möglich macht.
Das Sensormodul kann an einer beliebigen Stelle des Karosserieelements positioniert sein, beispielsweise in der Mitte des Karosserieelements, so dass das Sensormodul beispielsweise vorn zentral am Fahrzeug positioniert ist.
Bei der Hohlleiterantennenstruktur handelt es sich vorzugsweise um eine 3D-Hohlleiterantennenstruktur. Die Hohlleiterantennenstruktur ist beispielsweise dazu ausgelegt, elektromagnetische
Wellen im Radiofrequenzbereich über ein oder mehrere Hohlräume zu transportieren und auszusenden und/oder Echosignale der gesendeten elektromagnetischen Wellen zu empfangen und zum Sensormodul zu transportieren. Die Hohlleiterantennenstruktur umfasst hierfür Kanäle die als Wellenleiter dienen. Dadurch bleibt die Verteilung des Feldes der injizierten Welle weitgehend erhalten und der Übergang in den freien Raum ist praktisch frei von Reflexionen.
Die Wellenleiterantennen können beispielsweise so ausgelegt sein, dass sie eine Wanderwelle auf einer Führungsstruktur als Hauptstrahlmechanismus verwendet, beispielsweise als Travelling-Leaky-Wave-Antennen oder dergleichen. Beispielsweise fließt ein Hochfrequenzstrom, der die Hochfrequenzwellen erzeugt, in einer Richtung durch die Antenne. Ein Vorteil von Travelling-Leaky-Wave-Antennen ist, dass sie eine große Bandbreite aufweisen.
Zur Kopplung des Sensormoduls an die Wellenleiterantennen können beispielsweise Öffnungskanäle der Hohlleiterantennenstruktur auf den Einspeisepunkten des RF-Chips positioniert werden. Der RF-Chip hat beispielsweise Pins, an welche zumindest eine kurze Leitung anschließt, welcher zu einer abstrahlenden Struktur wie einem Patch, einem kleinen dielektrischen Resonator, oder dergleichen führt. Diese Struktur kann dann direkt in die 3D-Antenne strahlen. Es ist aber auch eine Kombination aus Antenne und Patch denkbar, bei der die abstrahlende Struktur direkt auf oder am RF-Chip sitzt. Auch kann eine Leiterplatte des Sensormoduls ein oder mehrere Aussparungen aufweisen, die zur strukturellen Verbindung der Hohlleiterantennenstruktur mit der Leiterplatte dienen. Die Aussparungen sind beispielsweise dazu ausgelegt, Teile der Hohlleiterantennenstruktur aufzunehmen. Beispielsweise könnte die Hohlleiterantennenstruktur eine Wandstruktur aufweisen, der in die Aussparungen eingreift. Die Aussparungen sind beispielsweise dazu ausgelegt, eine „Nut“ eines „Nut-Feder“-Systems zu bilden, wobei in die Nut ein Vorsprung der Hohlleiterantennenstruktur eingesteckt wird, der als „Feder“ dient. Die Verbindung zwischen Nut und Feder ist beispielsweise formschlüssig senkrecht zur Leiterplatte.
Bei den Abstrahlelementen der Wellenleiterantennen kann es sich beispielsweise um Schlitze in den Wellenleitern oder dergleichen handeln. Vorzugsweise sind die Abstrahlelemente so ausgelegt, dass bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen entstehen. Durch das „Sweepen“ der Frequenz kann somit ein definierter Winkelbereich gescannt werden. RF-„Sweep“ oder „Frequenz-Sweep“ meint dabei ein Verändern der Abstrahlfrequenz und wird mit einem Sensormodul mit einer abstimmbaren Sendefrequenz realisiert. Wenn die Frequenz des RF-Senders geändert wird, um ein gewünschtes Frequenzband zu erzeugen („Sweep“), strahlt der RF-Sender entsprechende Frequenzen ab, die von den Wellenleitern zu den Abstrahlelementen übertragen werden.
Sind die Abstrahlelemente der Wellenleiterantennen auf eine dem Fachmann bekannte Weise so ausgelegt, dass bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen entstehen, so wird durch die zeitliche Veränderung der RF-Frequenz eine zeitlich veränderte Abstrahlcharakteristik bewirkt. Weist das Antennensystem mehrere Antennen mit unterschiedlich ausgelegten Abstrahlelementen auf, die zusammengeschaltet sind, kann das Antennensystem auf der Grundlage von Beamforming auch mehrdimensionale Radardaten gemäß einem Azimuth- und/oder Elevationswinkel erzeugen. Die Abstrahlelemente wirken dabei so, dass eine Hohlleiterantenne eine vorbestimmte Abstrahlcharakteristik aufweist, ähnlich wie ein Antennarray das Beamforming mittels Überlagerung der Funksignale mehrerer Antennen erzeugt.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Antennensystem ferner ein oder mehrere RF-Verstärker, um das Signal des Sensormoduls zu verstärken. Diese RF-Verstärker können an Verstärkerstützstellen im Karosserieelement vorgesehen werden.
In einigen Ausführungsformen sind die Wellenleiterantennen des Antennensystems in mehrere Gruppen mit unterschiedlichen Abstrahlcharakteristiken aufgeteilt. Dies ermöglicht eine Winkelmessung/-bestimmung von Objekten in spezifischen Ebenen. Die Wellenleiterantennen der Gruppen können beispielsweise verschiedene Elevationsebenen und/oder verschiedene laterale Winkelbereiche als Messbereiche definieren. Dabei können sich die Bereiche vollständig überlappen, nicht überlappen oder teilweise überlappen.
Gemäß einer Ausführungsform weist wenigstens eine der Wellenleiterantennen Abstrahlelemente nur in einem Teilbereich des Wellenleiters auf, vorzugsweise mit einem Abstand von dem Sensormodul bis zu einem Endbereich des Wellenleiters. Alternativ kann sich der Teilbereich mit Abstrahlelementen auch nach einer Verstärkerstützstelle liegen, bei dem ein RF-Verstärker angeordnet ist und sich beispielsweise bis zum jeweiligen äußeren Ende des Wellenleiters erstrecken.
Gemäß einer der unten näher beschriebenen Ausführungsformen weist eine Wellenleiterantenne mehrere gewinkelt zueinanderstehende Teilstücke auf.
Die Ausführungsbeispiele betreffen auch eine Karosserie, die wenigstens zwei Karosserieelemente mit Wellenleiterantennen umfasst, wie dies oben beschrieben wurde. Position und Querschnitt der Wellenleiterantennen in den jeweiligen Karosserieelementen sind aneinander angepasst, so dass die Wellenleiterantennen der jeweiligen Karosserieelemente als eine kombinierte Wellenleiterantenne zusammenwirken. Werden mehrere Karosserieteile mit Wellenleitern derart versehen, dass die jeweiligen Wellenleiter der Karosserieteile (nach der Montage am Fahrzeug, bei der die Karosserieteile miteinander verbunden werden) aneinander koppeln, so können Wellenleiterantennen beliebig weit geführt werden, z.B. seitlich am Fahrzeug nach hinten. Beispielsweise erstreckt sich ein Wellenleiter über mehrere Karosserieteile, oder über mehrere Richtflächen (Richtfläche = eine Seite aus Front, Heck, linker Seite, rechter Seite) eines Fahrzeugs. Die Hohlleiter der Karosserieteile können dabei über Schnittstellen miteinander verbunden werden.
Das hier vorgeschlagene Konzept eines Karosserieelements mit verteilten Antennen hat den Vorteil, dass eine geringere Anzahl an RF-Sensoren erforderlich ist und damit die Kosten gesenkt werden. Da die Antennen konform ausgebildet sind, d.h. angepasst an die Form des Karosserieelements, kann man sie „um die Ecke“ verlegen und somit den Field of View (Sichtbereich) der Antenne deutlich erweitern. Gleichzeitig vergrößert man dadurch die Apertur im Vergleich zu einem einzelnen Sensor, wodurch die Winkelauflösung deutlich verbessert wird.
Ausführungsformen werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 ein Blockdiagramm zeigt, das schematisch die Konfiguration eines Fahrzeugs mit einer Steuerungseinheit für autonomes (oder teilautonomes) Fahren darstellt;
2 ein Blockdiagramm zeigt, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerungseinheit (ECU 1, 2, 3, 4 und 5 in 1) darstellt;
3 ein Blockdiagramm zeigt, das eine beispielhafte Konfiguration einer Radareinheit darstellt;
4 eine erste Ausführungsform eines Antennensystems mit verteilten Antennen, die in ein Karosserieelement 41 integriert sind, zeigt;
5 eine zweite Ausführungsform eines Antennensystems mit verteilten Antennen, die in ein Karosserieelement 41 integriert sind, zeigt;
6 schematisch ein Beispiel einer Abstrahlcharakteristik für das Antennensystem der 5 zeigt;
7 eine dritte Ausführungsform eines Antennensystems mit verteilten Antennen, die in ein Karosserieelement 41 integriert sind, zeigt;
8 eine vierte Ausführungsform eines Antennensystems mit verteilten Antennen, die in ein Karosserieelement 41 integriert sind, zeigt;
9 schematisch ein weiteres Beispiel für eine mögliche Abstrahlcharakteristik für das Antennensystem der 8 zeigt;
10a ein erstes Ausführungsbeispiel dafür zeigt, wie ein Wellenleiterantenne mit rechteckigem Querschnitt konform zu einem Karosserieelement ausgeführt werden kann;
10b einen Befestigungsclip für eine Wellenleiterantenne mit rechteckigem Querschnitt zeigt;
11 a ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt, wie ein Wellenleiterantenne mit rundem Querschnitt konform zu einem Karosserieelement ausgeführt werden kann.
11b einen Befestigungsclip für eine Wellenleiterantenne mit rundem Querschnitt zeigt;
12 ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt, wie ein Wellenleiterantenne durch Integration als Metall-Kunststoffverbundteil konform zu einem Karosserieelement ausgeführt werden kann; und
13 ein Ausführungsbeispiel einer Karosserie eines Fahrzeugs zeigt, bei der mehrere Karosserieteile mit Wellenleitern derart versehen sind, dass die jeweiligen Wellenleiter der Karosserieteile aneinander koppeln, wenn die Karosserieteile miteinander verbunden sind.

1 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Fahrzeugs mit einer Steuerungseinheit für autonomes (oder teilautonomes) Fahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Das autonome Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das ohne Einfluss eines menschlichen Fahrers im Straßenverkehr agieren kann. Beim autonomen Fahren übernimmt das Steuerungssystem des Fahrzeugs vollständig oder weitestgehend die Rolle des Fahrers. Autonome (bzw. teilautonome) Fahrzeuge können mit Hilfe verschiedener Sensoren ihre Umgebung wahrnehmen, aus den gewonnenen Informationen ihre Position und die anderen Verkehrsteilnehmer bestimmen und mithilfe des Steuerungssystems und der Navigationssoftware des Fahrzeugs das Fahrziel ansteuern und im Straßenverkehr entsprechend agieren.
Das autonome Fahrzeug 1 umfasst mehrere elektronische Komponenten, welche via ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 28 miteinander verbunden sind. Das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 28 kann beispielsweise ein im Fahrzeug eingebautes standardgemäßes Fahrzeugkommunikationsnetzwerk wie etwa ein CAN-Bus (controller area network), ein LIN-Bus (local interconnect network), ein Ethernet-basierter LAN-Bus (local area network), ein MOST-Bus, ein LVDS-Bus oder dergleichen sein.
In dem in 1 dargestellten Beispiel umfasst das autonome Fahrzeug 1 eine Steuerungseinheit 12 (ECU 1), die ein Lenksystem steuert. Das Lenksystem bezieht sich dabei auf die Komponenten, die eine Richtungssteuerung des Fahrzeugs ermöglichen. Das autonome Fahrzeug 1 umfasst ferner eine Steuerungseinheit 14 (ECU 2), die ein Bremssystem steuert. Das Bremssystem bezieht sich dabei auf die Komponenten, die ein Bremsen des Fahrzeugs ermöglichen. Das autonome Fahrzeug 1 umfasst ferner eine Steuerungseinheit 16 (ECU 3), die einen Antriebsstrang steuert. Der Antriebsstrang bezieht sich dabei auf die Antriebskomponenten des Fahrzeugs. Der Antriebsstrang kann einen Motor, ein Getriebe, eine Antriebs-/Propellerwelle, ein Differential und einen Achsantrieb umfassen.
Das autonome Fahrzeug 1 umfasst ferner eine Steuerungseinheit für autonomes Fahren 18 (ECU 4). Die Steuerungseinheit für autonomes Fahren 18 ist dazu ausgelegt, das autonome Fahrzeug 1 so zu steuern, dass dieses ganz oder teilweise ohne Einfluss eines menschlichen Fahrers im Straßenverkehr agieren kann. Die Steuerungseinheit für autonomes Fahren 18 steuert ein oder mehrere Fahrzeugsubsysteme, während das Fahrzeug im autonomen Modus betrieben wird, nämlich das Bremssystem 14, das Lenksystem 12 und das Antriebssystem 14. Hierfür kann die Steuerungseinheit für autonomes Fahren 18 beispielsweise über das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 28 mit den entsprechenden Steuerungseinheiten 12, 14 und 16 kommunizieren.
Die Steuerungseinheiten 12, 14 und 16 können ferner von den oben genannten Fahrzeugsubsystemen Fahrzeugbetriebsparameter empfangen, die diese mittels einem oder mehreren Fahrzeugsensoren erfassen. Fahrzeugsensoren sind vorzugsweise solche Sensoren, die einen Zustand des Fahrzeugs oder einen Zustand von Fahrzeugteilen erfassen, insbesondere deren Bewegungszustand. Die Sensoren können einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Gierraten-Sensor, einen Beschleunigungssensor, einen Lenkradwinkelsensor, einen Fahrzeuglastsensor, Temperatursensoren, Drucksensoren und dergleichen umfassen. Beispielsweise können auch Sensoren entlang der Bremsleitung angeordnet sein, um Signale auszugeben, die den Bremsflüssigkeitsdruck an verschiedenen Stellen entlang der hydraulischen Bremsleitung anzeigen. Andere Sensoren in der Nähe des Rades können vorgesehen sein, welche die Radgeschwindigkeit und den Bremsdruck erfassen, der am Rad aufgebracht wird.
Die Fahrzeugsensorik des autonomen Fahrzeugs 1 umfasst ferner eine Satellitennavigationseinheit 24 (GPS-Einheit) und einen oder mehrere optische Sensoren 20, die dazu ausgelegt sind, optische Informationen zu erfassen. Die optischen Sensoren 20 können innerhalb des Fahrzeugs oder außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein. Beispielsweise kann eine Kamera in einem vorderen Bereich des Fahrzeugs 1 zur Aufnahme von Bildern eines vor dem Fahrzeug befindlichen Bereichs eingebaut sein.
Das autonome Fahrzeug 1 umfasst ferner eine Radareinheit 26. Bei der Radareinheit 26 kann es sich beispielsweise um ein Dauerstrichradar (CW-Radar) oder ein moduliertes Dauerstrichradar (FMCW-Radar) handeln. Radardaten werden von der Radareinheit 26 erfasst und beispielsweise an eine Zentralsteuerungseinheit 22 (oder alternativ an die Steuerungseinheit für autonomes Fahren, ECU 4) übertragen.
Die Zentralsteuerungseinheit 22 ist dazu ausgelegt, die Radardaten von der Radareinheit 26 zu empfangen und die Radardaten zu verarbeiten. Die Radardaten umfassen Informationen, wie beispielsweise die zeitliche Verschiebung zwischen Sende- und Empfangsradarstrahlen und Dopplerfrequenz. Basierend auf der Zeitverschiebung wird ein Abstand zwischen dem autonomen Fahrzeug 1 und einem Objekt bestimmt und eine relative Bewegung wird durch die Dopplerfrequenz bestimmt. Die Zentralsteuerungseinheit 22 kann die erhaltene Information selbst auswerten oder beispielsweise an die Steuerungseinheit für autonomes Fahren 18 weiter übertragen.
Wenn steuerungsseitig oder fahrerseitig ein Betriebszustand für das autonome Fahren aktiviert ist, bestimmt die Steuerungseinheit für autonomes Fahren 18, auf Grundlage von zur Verfügung stehenden Daten über eine vorgegebene Fahrtstrecke, auf Grundlage der von der Radareinheit 26 empfangenen Daten, auf Grundlage von mittels optischen Sensoren 20 aufgenommenen Umgebungsdaten, sowie auf Grundlage von mittels den Fahrzeugsensoren erfassten Fahrzeugbetriebsparametern, die der Steuerungseinheit 18 von den Steuerungseinheiten 12, 14 und 16 zugeleitet werden, Parameter für den autonomen Betrieb des Fahrzeugs (beispielsweise Soll-Geschwindigkeit, Soll-Moment, Abstand zum Vorausfahrzeug, Abstand zum Fahrbahnrand, Lenkvorgang und dergleichen).
2 zeigt als schematisches Blockdiagramm eine aus dem Stand der Technik bekannte beispielhafte Radararchitektur. Eine Radareinheit 26 weist einen RF-Chip 301 auf. Bei dem RF-Chip 301 kann es sich beispielsweise um einen Single-Chip-Radar handeln, bei dem mehrere Antennen für beispielsweise den Millimeterwellenbereich (hier n Sendeantennen TX und m Empfangsantennen RX) in einem Chip integriert sind. Eine solche Integration ist möglich, da der Radar-Frequenzbereich winzige Antennen möglich macht. Die Größe anderer notwendiger Komponenten, wie z.B. Induktivitäten ist reduziert, so dass der RF-Chip 301 in einem Massenproduktions-Halbleiterprozess, wie er für Mikroprozessoren verwendet wird, hergestellt werden kann. Der RF-Chip 301 erzeugt die Radarsignale und empfängt die reflektierten Signale. Der RF-Chip 301 führt ferner eine A/D-Konvertierung der erzeugten Daten durch und gibt diese als A/D-konvertiertes Basisbandsignal an ein Interface 302 weiter, das als Schnittstelle zu einem Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 28 dient, beispielsweise ein Serialisierer/De-Serialisierer. Die Radareinheit 26 ist über dieses Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 28 mit einer Prozessoreinheit 303 („CPU“ = Central Processing Unit) verbunden. Bei der Prozessoreinheit 303 kann es sich beispielsweise um die Zentralsteuerungseinheit 22 („Fahrzeug-Controller“) aus 1, um die Steuerungseinheit 18 für autonomes Fahren aus 1, oder um eine zentrale Radar-Verarbeitungseinheit handeln, die für die Weiterverarbeitung der Radardaten vorgesehen ist. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 28 um eine serielle Verbindung mit hoher Datenrate, z.B. um eine Datenverbindung gemäß dem Schnittstellenstandard LVDS („Low Voltage Differential Signaling“) oder um ein Ethernet-Datennetz. Die hohe Datenrate des Fahrzeugkommunikationsnetzwerks 28 ermöglicht eine direkte Übermittlung des A/D-konvertiertes Basisbandsignals an die Prozessoreinheit 303.
3 zeigt als schematisches Blockdiagramm eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte beispielhafte Radararchitektur. Wie im Beispiel der 2 weist eine Radareinheit 26 einen RF-Chip 301 mit mehreren Antennen für beispielsweise den Millimeterwellenbereich (hier n Sendeantennen TX und m Empfangsantennen RX) auf, die in einem Chip integriert sind. Der RF-Chip 301 erzeugt die Radarsignale und empfängt die reflektierten Signale. Der RF-Chip 301 führt ferner eine A/D-Konvertierung der erzeugten Daten durch und gibt diese als A/D-konvertiertes Basisbandsignal an einen Radar-Mikroprozessor 304 weiter. Der Radar-Mikroprozessor 304 führt eine Vorverarbeitung der Radardaten durch. Beispielsweise erzeugt der Radar-Mikroprozessor 304 aus den Radardaten eine Zielobjekt-Liste („ungetrackt“) oder eine Objekt-Liste („getrackt“) und gibt diese an das Interface 302 zum Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 28 weiter. Die Radareinheit 26 ist über dieses Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 28 mit einer Prozessoreinheit 303 („CPU“ = Central Processing Unit) verbunden. Bei der Prozessoreinheit 303 kann es sich beispielsweise um die Zentralsteuerungseinheit 22 („Fahrzeug-Controller“) aus 1, um die Steuerungseinheit 18 für autonomes Fahren aus 1, oder um eine zentrale Radar-Verarbeitungseinheit handeln, die für die Weiterverarbeitung der Radardaten vorgesehen ist. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 28 um eine serielle Verbindung mit geringerer Datenrate, z.B. um eine Datenverbindung gemäß dem Schnittstellenstandard CAN-FD („Low Voltage Differential Signaling“). Da nicht das gesamte A/D-konvertierte Basisbandsignal übertragen wird, reicht eine geringere Datenrate für die Übertragung an die Prozessoreinheit 303 aus.
4 zeigt eine erste Ausführungsform eines Antennensystems mit verteilten Antennen, die in ein Karosserieelement 41 verlegt sind. Das Karosserieelement 41 ist hier beispielsweise als Stoßfänger ausgeführt. Das Antennensystem umfasst ein Sensormodul 42, das in der Mitte des Karosserieelements 41 positioniert ist und zwei Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 speist. Beispielsweise wird elektromagnetische Energie durch eine in einem bestimmten Abstand vom Einspeisepunkt angebrachte Stabantenne ein- oder ausgekoppelt. Die Wellenleiterantennen sind z.B. als Travelling-Leaky-Wave-Antennen ausgelegt. Die Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 weisen Abstrahlelemente 44, z.B. Schlitze, auf. Das Sensormodul 42 ist beispielsweise konform in das Karosserieelement 41 eingeclipst oder im Karosserieelement 41 integriert (vgl. 11a). Das Sensormodul 42 ist hier somit vorn zentral am Fahrzeug positioniert. Die Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 führen vom Sensormodul 42 weg zu den jeweiligen Seiten des Karosserieelements. In der hier gezeigten Ausführungsform enden die Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 an den Außenseiten des Karosserieelements 41. Sie könnten aber beliebig weit geführt werden (z.B. seitlich am Fahrzeug nach hinten).
Diese Abstrahlelemente 44 der Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 können so ausgelegt sein, dass bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen entstehen. Durch ein „Sweepen“ der RF-Frequenz kann somit ein definierter Winkelbereich gescannt werden.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Antennensystems mit verteilten Antennen, die in ein Karosserieelement 41 ausgebildet sind. Das Karosserieelement 41 ist hier wieder als Stoßfänger ausgeführt. Das Antennensystem umfasst wie im ersten Ausführungsbeispiel ein Sensormodul 42, der in der Mitte des Karosserieelements 41 positioniert ist. Das Sensormodul 42 speist sechs Wellenleiterantennen 43-1 bis 43-6, nämlich zwei obere Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2, zwei mittlere Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 und zwei untere Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6. Die Wellenleiterantennen 43-1 bis 43-6 führen vom Sensormodul 42 weg an die jeweiligen Seiten des Karosserieelements. Das Antennensystem dieser Ausführungsform umfasst ferner zwei RF-Verstärker 45-1, 45-2, die an Verstärkerstützstellen in den Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 angeordnet sind und die das Signal verstärken. Beispielsweise könnte ein RF-Verstärker im Hohlleiter 50 cm nach dem Sensormodul 42 positioniert werden.
Die Aufteilung der Wellenleiter in mehrere Gruppen mit spezifischer Abstrahlcharakteristik, wie sie in den Ausführungsformen der 5 und 6 gezeigt ist, ermöglicht eine Winkelmessung/-bestimmung von Objekten in spezifischen Ebenen. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die Abstrahlelemente 44 auf eine dem Fachmann bekannte Weise für eine Abstrahlung in eine bestimmte Raumrichtung bzw. in eine Abstrahlung in einen bestimmten Winkelbereich ausgelegt werden. 6 zeigt schematisch als Beispiel eine mögliche Abstrahlcharakteristik für das Antennensystem der 5. Die Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 sind als eine erste Gruppe mit spezifischer Abstrahlcharakteristik ausgebildet, die eine obere Elevationsebene 46-1 abdeckt. Die Teilstücke 43-3c bzw. 43-4c der mittleren Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 sind als eine zweite Gruppe mit spezifischer Abstrahlcharakteristik ausgebildet, die eine mittlere Elevationsebene 46-2 abdeckt. Die Teilstücke 43-5c und 43-6c der unteren Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6 sind als eine dritte Gruppe mit spezifischer Abstrahlcharakteristik ausgebildet, die eine untere Elevationsebene 46-3 abdeckt. Jede Gruppe von Wellenleiterantennen ist somit auf einer jeweiligen Höhenebene im Karosserieelement angeordnet. Obgleich in 6 nicht gezeigt, können sich die Elevationsebenen in alternativen Ausführungen auch überlappen.
7 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Antennensystems mit verteilten Antennen, die in einem Karosserieelement 41 ausgebildet sind. Das Karosserieelement 41 ist hier wieder als Stoßfänger ausgeführt. Das Antennensystem umfasst wie im zweiten Ausführungsbeispiel ein Sensormodul 42, der in der Mitte des Karosserieelements 41 positioniert ist und sechs Wellenleiterantennen 43-1 bis 43-6 speist, nämlich zwei obere Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2, zwei mittlere Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 und zwei untere Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6. Die Wellenleiterantennen 43-1 bis 43-6 führen vom Sensormodul 42 weg an die jeweiligen Seiten des Karosserieelements. In der hier gezeigten Ausführungsform enden die unteren Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6 an den Endbereichen des flächig ausgebildeten Karosserieelements 41. Die mittleren Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 sind kürzer ausgelegt, als die Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6. Die oberen Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 sind wiederum kürzer ausgelegt, als die mittleren Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6. Die Wellenleiterantennen haben demnach unterschiedliche Längen. Das Antennensystem dieser Ausführungsform umfasst ferner zwei RF-Verstärker 45-1 und 45-2, die an Verstärkerstützstellen in den mittleren Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 angeordnet sind und die das Signal verstärken, sowie zwei RF-Verstärker 45-3 und 45-4, die an Verstärkerstützstellen in den unteren Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 angeordnet sind. Die oberen Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 weisen Abstrahlelemente 44, z.B. Schlitze, auf, die über die gesamte Länge der Wellenleiter angeordnet sind. Die mittleren Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 weisen dagegen Abstrahlelemente 44 nur in einem Teilbereich der Wellenleiter auf, der sich von der jeweiligen Verstärkerstützstelle 45-1, 45-2 bis zum jeweiligen äußeren Ende des Wellenleiters erstreckt. Die unteren Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6 weisen gleichermaßen Abstrahlelemente 44 nur in einem Teilbereich der Wellenleiter auf, der sich von der jeweiligen Verstärkerstützstelle 45-3, 45-4 bis zum jeweiligen äußeren Ende des Wellenleiters erstreckt. Durch das Vorsehen der Schlitze lediglich in Teilbereichen der Wellenleiter kann die Leitungseigenschaft der Wellenleiter optimiert werden und die Abstrahlcharakteristik des Antennensystems konfiguriert werden. Beispielsweise wird in der vorliegenden Ausführungsform das Signal möglichst verlustfrei bis zu den Verstärkerstützstellen 45-1 bis 45-4 geführt und dort verstärkt, bevor es über die Schlitze 44 abgestrahlt wird.
8 zeigt eine vierte Ausführungsform eines Antennensystems mit verteilten Antennen, die in ein Karosserieelement 41 ausgebildet sind. Das Karosserieelement 41 ist hier wieder als Stoßfänger ausgeführt. Das Antennensystem umfasst wie im dritten Ausführungsbeispiel ein Sensormodul 42, das in der Mitte des Karosserieelements 41 positioniert ist und sechs Wellenleiterantennen 43-1 bis 43-6 speist, nämlich zwei obere Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2, zwei mittlere Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 und zwei untere Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6. Die Wellenleiterantennen 43-1 bis 43-6 führen vom Sensormodul 42 weg nach links und rechts am Fahrzeug. In der hier gezeigten Ausführungsform enden die unteren Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6 an den Endbereichen des flächig ausgebildeten Karosserieelements 41. Die mittleren Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 sind kürzer ausgelegt, als die Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6. Die oberen Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 sind wiederum kürzer ausgelegt, als die mittleren Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6. Die Wellenleiterantennen haben demnach, wie in der dritten Ausführungsform, unterschiedliche Längen. Die untere Wellenleiterantenne 43-5 weist drei Teilstücke 43-5a, 43-5b und 43-5c auf, die gewinkelt zueinander angeordnet sind. Das erste Teilstück 43-5a läuft horizontal bis zu einer Verstärkerstützstelle 45-3 nach außen. Das zweite Teilstück 43-5b schließt gewinkelt an das erste Teilstücke 43-5a an und führt die Wellenleiterantenne weiter nach außen und nach oben. Das dritte Teilstücke 43-5c schließt gewinkelt an das zweite Teilstück 43-5b an und verläuft auf gleicher Höhe wie die obere Wellenleiterantenne 43-1 horizontal bis zur Außenseite des Karosserieelements 41. Die untere Wellenleiterantenne 43-6 weist ebenfalls drei Teilstücke 43-6a, 43-6b und 43-6c auf, die gewinkelt zueinander angeordnet sind. Das erste Teilstück 43-6a läuft horizontal bis zu einer Verstärkerstützstelle 45-4 nach außen. Das zweite Teilstück 43-6b schließt gewinkelt an das erste Teilstücke 43-6a an und führt die Wellenleiterantenne weiter nach außen und nach oben. Das dritte Teilstücke 43-6c schließt gewinkelt an das zweite Teilstück 43-6b an und verläuft auf gleicher Höhe wie die obere Wellenleiterantenne 43-2 horizontal bis zur Außenseite des Karosserieelements 41. Die mittlere Wellenleiterantenne 43-3 weist ebenfalls drei Teilstücke 43-3a, 43-3b und 43-3c auf, die gewinkelt zueinander angeordnet sind. Das erste Teilstück 43-3a läuft horizontal bis zu einer Verstärkerstützstelle 45-1 nach außen. Das zweite Teilstück 43-3b schließt gewinkelt an das erste Teilstücke 43-3a an und führt die Wellenleiterantenne weiter nach außen und nach oben. Das dritte Teilstücke 43-3c schließt gewinkelt an das zweite Teilstück 43-3b an und verläuft auf gleicher Höhe wie die obere Wellenleiterantenne 43-1 horizontal bis zur Außenseite des Karosserieelements 41. Die mittlere Wellenleiterantenne 43-4 weist ebenfalls drei Teilstücke 43-4a, 43-4b und 43-4c auf, die gewinkelt zueinander angeordnet sind. Das erste Teilstück 43-4a läuft horizontal bis zu einer Verstärkerstützstelle 45-2 nach außen. Das zweite Teilstück 43-4b schließt gewinkelt an das erste Teilstücke 43-4a an und führt die Wellenleiterantenne weiter nach außen und nach oben. Das dritte Teilstücke 43-4c schließt gewinkelt an das zweite Teilstück 43-4b an und verläuft auf gleicher Höhe wie die obere Wellenleiterantenne 43-2 horizontal bis zur Außenseite des Karosserieelements 41. An den Verstärkerstützstellen der unteren Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6 sind zwei RF-Verstärker 45-3 und 45-4 angeordnet, die das Signal verstärken. An den Verstärkerstützstellen der mittleren Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 sind ebenfalls zwei RF-Verstärker 45-1 und 45-2 angeordnet, die das Signal verstärken. Die oberen Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 weisen Abstrahlelemente 44, z.B. Schlitze, auf, die über die gesamte Länge der Wellenleiter angeordnet sind. Die mittleren Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 weisen dagegen Abstrahlelemente 44 nur in den äußeren Teilstücken 43-3c und 43-4c auf. Die unteren Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6 weisen Abstrahlelemente 44 ebenfalls nur in den äußeren Teilstücken 43-5c und 43-6c auf. Durch das Vorsehen der Schlitze lediglich in den Teilstücken 43-3c und 43-4c bzw. 43-5c und 43-6c der Wellenleiterantennen kann die Leitungseigenschaft der Wellenleiter optimiert werden und die Abstrahlcharakteristik des Antennensystems konfiguriert werden. Beispielsweise wird in der vorliegenden Ausführungsform das Signal möglichst verlustfrei bis zu den Verstärkerstützstellen 45-1 bis 45-4 geführt und dort verstärkt, bevor es über die Schlitze 44 der Teilstücke 43-3c und 43-4c bzw. 43-5c und 43-6c abgestrahlt wird.
Die Aufteilung der Wellenleiter in mehrere Teilbereiche bzw. Teilstücke, wie sie auch in den Ausführungsformen der 7 und 8 gezeigt ist, ermöglicht wiederum eine Winkelmessung/-bestimmung von Objekten in spezifischen Ebenen. Beispielsweise könnten die oberen Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 des Antennensystems der 8 als eine erste Gruppe mit spezifischer Abstrahlcharakteristik ausgebildet werden, die eine obere Elevationsebene abdeckt. Die Teilstücke 43-3c bzw. 43-4c der mittleren Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4 könnten als eine zweite Gruppe mit spezifischer Abstrahlcharakteristik ausgebildet werden, die eine mittlere Elevationsebene abdeckt. Die Teilstücke 43-5c und 43-6c der unteren Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6 können dagegen als eine dritte Gruppe mit spezifischer Abstrahlcharakteristik ausgebildet werden, die eine untere Elevationsebene abdeckt, ähnlich wie dies in 6 bezüglich dem Antennensystem der 5 gezeigt ist.
9 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für eine mögliche Abstrahlcharakteristik für das Antennensystem der 8. Die Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 decken einen ersten lateralen Winkelbereich 47-1 bzw. einen zweiten lateralen Winkelbereich 47-2 ab. Die Teilstücke 43-3c und 43-4c der Wellenleiterantennen 43-3 und 43-2 decken einen dritten lateralen Winkelbereich 47-3 bzw. einen vierten lateralen Winkelbereich 47-4 ab. Die Teilstücke 43-5c und 43-6c der Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6 decken einen fünften lateralen Winkelbereich 47-5 bzw. einen sechsten lateralen Winkelbereich 47-6 ab. Dies ermöglicht eine Winkelmessung/-bestimmung von Objekten in lateraler Richtung. Jede Gruppe von Wellenleiterantennen weist somit eine jeweilige seitliche Lage im Karosserieelement auf. Obgleich in 9 nicht gezeigt, könnten sich die Winkelbereiche der Wellenleiterantennen in alternativen Ausführungen auch überlappen.
10a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel dafür, wie eine Wellenleiterantenne konform zu einem Karosserieelement ausgeführt werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel sind an einer Innenwand eines Karosserieelements 41 ein oder mehrere Clipse 48 angebracht, in welche eine Wellenleiterantenne 43-1 eingeclipst ist. Die Clipse 48 halten die Wellenleiterantenne 43-1 in einer vorgesehenen Position. Im Ausführungsbeispiel der 10a hat die Wellenleiterantenne 43-1 einen rechteckigen Querschnitt, so dass auch die Clipse 48 eine entsprechende rechteckige Aufnahme aufweisen, wie dies in 10b näher gezeigt ist. Die Verwendung von Clipsen hat den Vorteil, dass die Wellenleiter schnell und komfortabel am Karosserieelement befestigt werden können.
11a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel dafür, wie eine Wellenleiterantenne konform zu einem Karosserieelement ausgeführt werden kann. Wie im Ausführungsbeispiel der 10a sind In diesem Ausführungsbeispiel an einer Innenwand eines Karosserieelements 41 ein oder mehrere Clipse 48 angebracht, in welche eine Wellenleiterantenne 43-1 eingeclipst ist. Die Clipse 48 halten die Wellenleiterantenne 43-1 in einer vorgesehenen Position. Im Ausführungsbeispiel der 11a hat die Wellenleiterantenne 43-1 einen runden Querschnitt, so dass auch die Clipse 48 eine entsprechende runde Aufnahme aufweisen, wie dies in 11b näher gezeigt ist.
12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel dafür, wie eine Wellenleiterantenne konform zu einem Karosserieelement ausgeführt werden kann. Das Karosserieelement 41 ist hier ein massives Kunststoffteil. Wellenleiterantenne 43-1 und 43-2 sind beide als Hohlleiter, d.h. Metallrohre ohne Innenleiter ausgeführt. Wellenleiterantenne 43-1 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und Wellenleiterantenne 43-2 weist einen runden Querschnitt auf. Die beiden Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 sind in das massive Karosserieelement 41 integriert. Insbesondere sind die Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2 und das Karosserieelement 41, das als massives Kunststoffteil ausgeführt ist, als Metall-Kunststoff-Verbundteil ausgeführt. Dabei befindet sich der Wellenleiter innerhalb des Karosserieelements und ist von außen nicht sichtbar. Beispielsweise kann in einem Fertigungsprozess ein metallischer Hohlleiter mit Kunststoff umspritzt werden, oder das Verbundteil in einem Tiefzieh-Spritzgussvorgang hergestellt werden.
13 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Karosserie eines Fahrzeugs, bei der mehrere Karosserieteile mit Wellenleitern derart versehen sind, dass die jeweiligen Wellenleiter der Karosserieteile aneinander koppeln, wenn die Karosserieteile miteinander verbunden sind. In 13 sind drei miteinander verbundene Karosserieteile 41-1, 41-2 und 41-3 in einer Draufsicht gezeigt, nämlich ein vorderer Stoßfänger 41 -1, ein linker Kotflügel 41-2 und ein rechter Kotflügel 41-3. Der vordere Stoßfänger 41-1 weist ein Radar-Sensormodul 42 auf, das mittig angeordnet ist, sowie zwei konforme, als Hohlleiter ausgebildete Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2, die vom Sensormodul 42 weg zu den jeweiligen Seiten des Stoßfängers 41-1 laufen. Der linke Kotflügel 41-2 weist eine als Hohlleiter ausgebildete, konforme Wellenleiterantenne 43-3 auf und der rechte Kotflügel 41-3 weist eine ebenfalls als Hohlleiter ausgebildete, konforme Wellenleiterantenne 43-4 auf. Die Wellenleiterantennen 43-1 und 43-3 sind in die jeweiligen Karosserieteile 41-1 und 41-2 ausgebildet (z.B. integriert als Metall-Kunstoffverbundteil, wie in 11a gezeigt, oder eingeclipst, wie in 10a gezeigt). Die Positionen der Hohlleiter der Wellenleiterantennen 43-1 und 43-3 in den jeweiligen Karosserieteilen 41-1 und 41-2 sind aufeinander abgestimmt und die Hohlleiter weisen den gleichen Querschnitt auf, so dass die Hohlleiter im verbundenen Zustand aneinander koppeln und als eine kombinierte, durchlaufende Wellenleiterantenne wirken. Entsprechendes gilt für die Hohlleiter der Wellenleiterantennen 43-2 und 43-4 in den jeweiligen Karosserieteilen 41-1 und 41-3. Auf diese Weise können die Wellenleiterantennen beliebig weit geführt werden, z.B. seitlich am Fahrzeug nach hinten, wie dies in 13 gezeigt ist.
Bezugszeichenliste

1: Autonomes Fahrzeug
12: Steuerungseinheit für Lenksystem
14: Steuerungseinheit für Bremssystem
16: Steuerungseinheit für Antriebstrang
18: Steuerungseinheit für autonomes Fahren
20: optische Sensoren
22: Zentralsteuerungseinheit
24: Satellitennavigationseinheit
26: Radareinheit
28: Fahrzeugkommunikationsnetzwerk
41: Karosserieelement
42: Sensormodul
43-1,43-2: Wellenleiterantennen
43-3,43-4: Wellenleiterantennen
43-5, 43-6: Wellenleiterantennen
43-3a, b, c: erstes, zweites bzw. drittes Teilstück der Wellenleiterantenne 43-3
43-4a, b, c: erstes, zweites bzw. drittes Teilstück der Wellenleiterantenne 43-4
43-5a, b, c: erstes, zweites bzw. drittes Teilstück der Wellenleiterantenne 43-5
43-6a, b, c: erstes, zweites bzw. drittes Teilstück der Wellenleiterantenne 43-6
44: Abstrahlelement (Schlitz)
45-1, 45-2: RF-Verstärker
45-1, 45-2: RF-Verstärker
46-1: obere Elevationsebene
46-2: mittlere Elevationsebene
46-3: untere Elevationsebene
47-1, 47-2: lateraler Winkelbereich der Wellenleiterantennen 43-1 und 43-2
47-3, 47-4: lateraler Winkelbereich der Wellenleiterantennen 43-3 und 43-4
47-5, 47-6: lateraler Winkelbereich der Wellenleiterantennen 43-5 und 43-6
48: Befestigungsclip

Claims

Karosserieelement, umfassend ein Sensormodul (42), der dazu ausgelegt ist RF-Signale zu erzeugen und zu empfangen, sowie ein oder mehrere Wellenleiterantennen (43), die mit dem Sensormodul (42) gekoppelt sind, wobei die Wellenleiterantennen (43) Abstrahlelemente (44) zum Abstrahlen der RF-Signale aufweisen.
Karosserieelement nach Anspruch 1, wobei das Sensormodul (42) und die Wellenleiterantennen (43) konform in das Karosserieelement eingeclipst oder im Karosserieelement integriert sind.
Karosserieelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abstrahlelemente (44) so ausgelegt sind, dass bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedliche Hauptstrahlrichtungen entstehen.
Karosserieelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen oder mehrere RF-Verstärker (45-1, 45-2) umfasst, um das Signal des Sensormoduls (42) zu verstärken.
Karosserieelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wellenleiterantennen (43) in mehrere Gruppen mit unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik aufgeteilt sind.
Karosserieelement nach Anspruch 5, bei dem die Wellenleiterantennen (43) der Gruppen verschiedene Elevationsebenen (46-1, 46-2, 46-3) und/oder verschiedene laterale Winkelbereich (47-1, 47-2, 47-3, 47-4, 47-5, 47-6) als Messbereiche definieren.
Karosserieelement nach Anspruch 6, bei dem jede Gruppe von Wellenleiterantennen (43) auf einer jeweiligen Höhenebene im Karosserieelement angeordnet ist.
Karosserieelement nach Anspruch 6, bei dem jede Gruppe von Wellenleiterantennen (43) eine jeweilige seitliche Lage im Karosserieelement aufweist.
Karosserieelement nach Anspruch 6, 7 oder 8, bei dem sich die Elevationsebenen (46-1, 46-2, 46-3) bzw. Winkelbereiche (47-1, 47-2, 47-3, 47-4, 47-5, 47-6) vollständig überlappen, nicht überlappen oder teilweise überlappen.
Karosserieelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Wellenleiterantenne (43-3, 43-4) Abstrahlelemente (44) nur in einem Teilbereich des Wellenleiters aufweist.
Karosserieelement nach Anspruch 10, bei dem sich der Teilbereich von einer Verstärkerstützstelle (45-1, 45-2), bei dem ein RF-Verstärker (45-1, 45-2) angeordnet ist, bis zum jeweiligen Ende des Wellenleiters erstreckt.
Karosserieelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Wellenleiterantenne (43-3, 43-4) mehrere gewinkelt zueinanderstehende Teilstücke aufweist.
Fahrzeug mit einer Karosserie, umfassend wenigstens zwei Karosserieelemente (41-1, 41-2, 41-3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Position und Querschnitt der Wellenleiterantennen (43-1, 43-2, 43-3, 43-4) in den jeweiligen Karosserieelementen (41-1, 41-2, 41-3) aneinander angepasst sind, so dass die Wellenleiterantennen (43-1, 43-2, 43-3, 43-4) der jeweiligen Karosserieelemente (41-1, 41-2, 41-3) als eine kombinierte Wellenleiterantenne zusammenwirken.