WO2012136494A1 - Verfahren zum bestimmen eines korrekturwerts für die messung eines zielwinkels mit einem radargerät, fahrerassistenzsystem und kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum bestimmen eines korrekturwerts für die messung eines zielwinkels mit einem radargerät, fahrerassistenzsystem und kraftfahrzeug Download PDF

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motor vehicle
ratio
correction value
radar device
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PCT/EP2012/055207
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Urs Luebbert
Stefan Goerner
Udo Haberland
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for determining a correction value for the
  • a radar device Measuring a target angle by means of a radar device in a motor vehicle.
  • the radar transmits a transmission signal and receives a reception signal which is the transmission signal reflected from an object.
  • the target angle is determined by the
  • Receiving signal according to a predetermined measurement method determines.
  • the invention additionally relates to a driver assistance system for a motor vehicle, as well as a motor vehicle having a driver assistance system.
  • the interest is particularly the phase monopulse measurement using an automotive radar device.
  • This method serves to determine the target angle of an object and represents a known method in radar technology. For determining the target angle - angle between a reference axis extending through the radar device and a connecting line passing through the radar device and the object - according to the phase monopulse method it requires at least two
  • Receiving antenna units which may be two individual receiving antennas or two receiving antenna arrays (arrays). The by the
  • Receive antenna units received signals are in two separate
  • Reception channels prepared and processed as digital signals using a computing device.
  • the target angle is determined depending on the phase shift between the received signals of the two receiving channels.
  • the relationship of the target angle and the phase difference between the phases of the received signals is modeled in the computing device, namely by a target angle phase difference characteristic (also under the designation
  • Such a radar device can be used for a driver assistance system which on the one hand serves to monitor the blind spot area of the motor vehicle and on the other hand is also used as a lane change assistant.
  • a driver assistance system warns the driver of the presence of others
  • the driver assistance system must be able to detect vehicles that are located next to and behind the vehicle.
  • two radars are installed behind the rear bumper in the prior art, namely a radar at the right corner and a radar at the left corner of the rear bumper. With the two radars, the vehicles are detected in the environment, it distance, relative speed, as well as the target angle - azimuth angle - measured. On the basis of all this information, the others can
  • Vehicles are tracked or it can be determined in each case the instantaneous position of these vehicles with respect to their own motor vehicle. From this it is determined whether the vehicles are within the blind spot area or the lane change area.
  • Angular measurement accuracy is. Mounting tolerances, high-frequency properties and the shape of the bumper influence the directional characteristics of the antennas and also falsify the measurement of the target angle. In addition, the actual target angle phase difference dependency may vary over the life of the motor vehicle, for example, due to deformation of the bumper due to slight collisions often caused when parking the motor vehicle in longitudinal parking spaces. There is thus a particular challenge in
  • the actual mounting angle of the radar should be known to the driver assistance system so that it can be measured from the measured target angle and the measured
  • Distance relative to the sensor coordinate system can determine the target position relative to the own motor vehicle.
  • the actual installation angle can be determined by means of a calibration.
  • the actual installation angle can then be stored in a non-volatile memory of the driver assistance system.
  • Such calibration is relative expensive and takes a relatively long time.
  • a change in the installation angle over the life of the motor vehicle can not be detected.
  • a correction value for the relative angle is determined. Further, a yaw rate correction value is determined from the relative angle, the correction value, the relative distance, the relative speed, the vehicle airspeed, and a yaw rate.
  • the document DE 196 10 351 C2 describes a radar device for a
  • the radar device transmits a transmission signal to scan a distant object in the horizontal direction.
  • Patent claim 14 as well as by a motor vehicle with the features according to claim 15 solved.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the description.
  • An inventive method is used to determine a correction offset or correction value for the measurement of a target angle by means of a radar device in a motor vehicle.
  • the radar transmits and receives a transmission signal
  • the received signal is the transmission signal reflected by a target or vehicle-external object.
  • the target angle is determined based on the received signal according to a predetermined measuring method (such as the phase monopulse method). It is a respect to an environment of
  • Motor vehicle immovable - so relative to the road fixed - detected object based on the received signal A radial speed of the motor vehicle with respect to the immovable object is measured on the basis of the received signal of the radar device, and the current radial speed and a current one
  • Airspeed of the motor vehicle are set in proportion.
  • Correction value for the measurement of the target angle is then determined as a function of this ratio.
  • a basic idea of the present invention is therefore to determine the correction value a radial velocity of an immovable, fixed one
  • Object - such as an infrastructure object - to measure the motor vehicle and this radial speed with the vehicle's own speed - this is the actual speed of the motor vehicle with respect to the road and can be measured for example by means of a wheel speed sensor -
  • the invention takes advantage of the fact that the
  • Radial speed and y denote the target angle. Based on this relationship, the target angle can therefore be determined independently of the actual mounting angle of the radar device, so that a target angle determined therefrom for determining the
  • Correction value can be used. It is thus possible to automatically determine the correction value during operation of the motor vehicle or while driving and to calibrate the radar device. Due to the aging of the Components as well as system errors caused by installation tolerances can thus be corrected, and precise determination of the target angle is ensured.
  • the invention is also based on the finding that the determination of the target angle according to the predetermined measuring method-such as the phase monopulse method-using a stored target angle-parameter characteristic has a low variance or a low measurement noise, but is subject to a systematic error. namely due to the aging of the components or due to the installation tolerances.
  • the target angle values calculated depending on the radial velocity have a high variance, but can be considered to be on the whole faithful to expectations.
  • the error in the calculation of the target angle as a function of the radial velocity is thus a random error - due to the accuracy of the measurement of the radial velocity - and not a systematic error. This error can be approximated to be mean free. It is thus possible, by means of filtering - for example an averaging - of the
  • Ratio of the radial velocity to the airspeed over a certain time to achieve very precise correction values and correct the target angle parameter characteristic or adapt it to an average cosine function obtained from the values of the ratio.
  • Motor vehicle needs, such as the current yaw rate.
  • the target angle can be determined in accordance with a parameter of the received signal based on a stored target angle parameter characteristic, and the target angle parameter characteristic can be corrected based on the correction value.
  • This embodiment can be implemented without much effort and also allows for a precise measurement of the target angle in different angular ranges.
  • the radar device via a single
  • Receiving antenna unit has and at least two transmitting antenna units - at least two individual transmission antennas or at least two groups of
  • Transmit antennas arrays
  • the target angle can be determined according to the predetermined measuring method by evaluating the received signals transmitted by two independent transmitting antenna units.
  • the radar device comprises at least two receiving antenna units. Then, for each
  • Receiving antenna unit each be provided a separate receiving channel in which the signals received by the associated receiving antenna unit are processed. For the determination of the target angle then signals are available in two independent receiving channels, and it can be the phase monopulse method or the amplitude monopulse method for determining the target angle
  • Target angle can be used. Then the target angle parameter characteristic is a
  • Target angle phase difference characteristic or a target angle amplitude difference characteristic can in this embodiment with only one
  • the predetermined measuring method is therefore preferably the phase monopulse method, in which the target angle differs depending on the phase difference between the received signals
  • Receiving antenna units is measured based on a stored target angle phase difference characteristic. Then, this target angle phase difference characteristic can be corrected based on the correction value.
  • This measuring method in particular has a low measurement noise and thus ensures a very precise measurement of the target angle, in particular if the systematic error due to the aging of the components and the installation tolerances is corrected on the basis of the correction value.
  • the radial velocity is measured with respect to an immovable or fixed object.
  • This immovable object can enter
  • Infrastructure object which is located next to a road. An object can then be classified as immovable object, if with a predetermined
  • Reference radial speed is, which from the current airspeed of the motor vehicle and from the current, according to the specific measurement method
  • this classification method uses the according to the predetermined
  • Measuring method (eg phase monopulse measurement) determined target angle.
  • This has the following advantages: On the one hand, the computational effort is reduced to a minimum, because the ratio of the radial velocity to the intrinsic velocity does not have to be in the current target angle for every single measurement or every single object be converted. On the other hand, the variance of the said
  • Ratio relatively high and the conversion into the target angle much more stable when the ratio is averaged over a long time.
  • At least one value of the ratio is determined for each of a plurality of target angle intervals.
  • the ratio can thus be determined as a (cosine) function as a function of the target angle.
  • the correction value - in this case a correction quantity - as one of the
  • Target angle dependent function can be determined, and an entire target angle parameter characteristic can be corrected.
  • the radar device continuously scans this immovable object while driving, so that the radial velocity and the ratio of the radial velocity to the intrinsic velocity are each obtained for a plurality of target angle values.
  • a plurality of values of the ratio are available, each associated with a different target angular interval.
  • the assignment of a current value of the ratio to a target angle interval may be such that a corresponding, after the
  • predetermined value of the target angle measured, to be calibrated measuring method is determined.
  • the current ratio value is then assigned to that target angle interval into which the corresponding current value of the target angle also falls. So, the assignment of the current value of the ratio to a
  • Target angle interval on the basis of the current, measured according to the predetermined measurement method value of the target angle.
  • This embodiment also has the advantages already described above: On the one hand, the computational effort can be reduced to a minimum, because the current ratio value does not have to be transformed in a complex manner into the angular range; on the other hand, the variance in the measurement of the ratio is relatively high, and this transformation is much more stable when the ratio values are averaged over a long time. Thus, the assignment of the ratio values can be made very precise and error-free.
  • At least one value of the ratio is available for the determination of the correction value.
  • two approaches are usefully possible: For a large number of target angle intervals, different correction values for the measurement of the target angle can be determined in each case. Alternatively it can be provided that from the respective values of Ratio is determined for a plurality of target angular intervals of common correction factor. The latter embodiment may, for example, be such that the "old" target angle parameter characteristic is fitted to the cosine function of the ratio.
  • the correction value corresponds to the offset between the "old" characteristic and the cosine function of the ratio. Such a procedure can be carried out without much computational effort.
  • the determination of the ratio is associated with a relatively large measurement variance, since even slight measurement errors in the measurement of the
  • Radial velocity cause large errors in the determination of the ratio.
  • the measurement of the radial velocity has a high variance, but can be considered as
  • Embodiment provided that the ratio of the radial velocity to the airspeed over a predetermined period of time is averaged.
  • a plurality of values of the ratio may be respectively collected, and from the respective plurality of values, one may be respectively
  • Mean value for the ratio can be calculated. For each of the plurality of target angle intervals, an average value of the ratio is then available, which was determined from a multiplicity of collected ratio values. In this way, it is possible to determine the correction offset with the highest precision and to ensure overall a highly accurate determination of the target angle according to the predetermined measurement method.
  • the target angle intervals can each have, for example, an angular width from a value range of 0.5 ° to 3 °.
  • each target angle interval can have an angle width of 1 °.
  • the averaging of the ratio can be carried out, for example, such that a predetermined number of values of the ratio-in particular between 10,000 and 100,000, for example 20,000 or 40,000 or 60,000 or 80,000 values-are collected for each target angular interval, and the mean value therefrom
  • the collected values may be deleted after the calculation of the mean value, and new values may be collected for individual target angle intervals.
  • a sliding average of each of the predetermined number of values is calculated.
  • the bumper can distort the directional characteristics of the antennas also angle-dependent.
  • the measured installation angle error for example, in the lateral detection range (in addition to the motor vehicle) is a little different than in the rear
  • angle-dependent distortion it makes sense to evaluate only measurements on immovable objects from a partial angle range for determining the correction value, in which the determination of the target angle requires the greatest precision. It is also possible to process different detection areas separately from each other and to determine a separate correction value for each area.
  • the target angle is to be measured particularly precisely, in particular for the application of the lane change assistant, and in this application those
  • Radial speed can be determined to the airspeed exclusively for the following angular range: If the radar device is arranged in a rear corner region of the motor vehicle, it can with respect to a reference axis in
  • Vehicle longitudinal direction through the radar device runs, the genante exclusive partial angle range on the one hand by a first angle limit of a
  • the target angle of a vehicle located on the adjacent lane vehicle can be measured with the utmost precision, and the computational effort is reduced to a minimum au to the outside.
  • the following procedure proves to be particularly advantageous: If the correction value is smaller than a predefined threshold, then the target angle-in particular the target angle-parameter characteristic-is corrected on the basis of the correction value.
  • the radar device and in particular also the entire driver assistance system is deactivated. In this way it is prevented that the radar device is active even with an unexpectedly large error or too large a deviation of the actual installation angle from the planned installation angle of the radar device.
  • a measurement error of the airspeed of the vehicle may also be present
  • Motor vehicle are determined. These - for example, using a
  • Radcordieresensors - measured airspeed can then be corrected on the basis of the detected measurement error, and it can display the correct airspeed to the driver and / or by the driver assistance system for internal
  • This embodiment is based on the fact that the ratio of the radial velocity to the intrinsic velocity is in principle a cosine function, ie a function with a minimum of -1 and a maximum of 1. If the actual maximum of the ratio exceeds or falls below the value of one, then the deviation of the actual maximum from the ideal maximum is a measure of the measurement error of the vehicle's own speed. In this way, the measurement of the airspeed can be made plausible.
  • a continuous wave radar is preferably used as the radar device, which is used for
  • the radar may include one or more transmit antenna units and one or more receive antenna units.
  • the radar device may include a receiver to which the at least one receiving antenna unit is coupled. Such a receiver may, for example, a mixer, a
  • Low-pass filter an amplifier and an analog-to-digital converter included.
  • the signals received by the at least one receiving antenna unit are then mixed down into the base band in the receiver, low-pass filtered and analog-to-digital converted.
  • the digital signal is then processed by a computing device that calculates the distance, the relative speed, as well as the target angle on the basis of a target angle parameter characteristic on the basis of the digital signal.
  • the receiver can each have a mixer, one for each receiving antenna unit
  • Low-pass filter, an amplifier and an analog-to-digital converter include.
  • the signals received by the receiving antenna units are then down-converted in the receiver to the baseband, low-pass filtered and analog-to-digital converted.
  • the computing device can perform on the received signals the Fourier transform, in particular the FFT (Fast Fourier Transformation), the phases or the amplitudes of the received signals detect and compare with each other to determine the target angle.
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • the radar device preferably uses a separate transmitting antenna unit, be it a single transmitting antenna or a transmitting antenna group, which is fed by means of a local oscillator to generate a transmission signal.
  • a separate transmitting antenna unit be it a single transmitting antenna or a transmitting antenna group, which is fed by means of a local oscillator to generate a transmission signal.
  • Transmit signal may also be supplied to the respective mixers in the receiver to down-mix the received signals into baseband.
  • the transmit antenna unit can be phased, so as to be a relatively wide overall
  • a driver assistance system for a motor vehicle.
  • the driver assistance system comprises a radar device, which comprises at least one receiving antenna unit for receiving a received signal.
  • the driver assistance system also includes a computing device, which is used to determine a target angle based on the received signal according to a predetermined
  • the computing device can be based on the
  • Receiving signal detect a stationary object, measure a radial velocity of the motor vehicle with respect to the immovable object and a correction value for the determination of the target angle in dependence on a ratio of
  • An inventive motor vehicle includes an inventive
  • Figure 1 is a schematic representation of a plan view of a motor vehicle according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a radar device with a computing device
  • Fig. 3 is a schematic representation of a plan view of the motor vehicle according to
  • Fig. 5A shows an ideal and a shifted course of a phase difference
  • Fig. 5B shows an ideal and a distorted course of the phase difference
  • FIG. 6 in a schematic representation of the motor vehicle according to FIG. 1, wherein a
  • motor vehicle 1 may be, for example, a passenger car. It comprises a driver assistance system 2, which guides the driver in guiding the driver
  • the driver assistance system 2 can be, for example, a system for monitoring the blind spot area of the motor vehicle 1 and / or for assisting the driver when changing the lane.
  • the driver assistance system 2 comprises a first radar device 3 and a second radar device 4.
  • the first radar device 3 is arranged in a left corner of a rear bumper, while the second radar device 4 is arranged in a right corner of the same bumper.
  • Radars 3, 4 are installed behind the bumper.
  • the first radar device 3 detects a detection range 7, which is defined by an azimuth angle ⁇ , which is limited in FIG. 1 by two boundary lines 7a, 7b.
  • the second radar device 4 has a detection range 8, which is defined by a corresponding azimuth angle ⁇ .
  • the azimuth angle ⁇ is limited by two lines 8a, 8b.
  • the azimuth angles ⁇ in the exemplary embodiment are each about 170 °.
  • Detection areas 7, 8 of the radar 3, 4 overlap, so that a
  • Overlap area 9 is given.
  • the overlapping area 9 is bounded at an angle by the lines 7b, 8b.
  • Overlap area 9 about 70 °.
  • the first and the second radar devices 3, 4 are electrically coupled to a computing device 5.
  • the same computing device 5 may comprise, for example, a common for the first and the second radar 3, 4 microcontroller 6, as well as a digital signal processor, not shown in the figures.
  • two separate microcontroller 6 and / or two digital signal processors may be provided which communicate with each other, for example via a present in the motor vehicle 1 communication bus.
  • the radars 3, 4 locate objects.
  • the radar devices 3, 4 can determine a distance R of an object 10 from the respective radar device 3, 4, as well as a relative speed of this object 10 with respect to the motor vehicle 1 and a target angle ⁇ .
  • the target angle ⁇ is an angle between a reference axis 1 1, which extends in the vehicle longitudinal direction through the respective radar device 3, 4, and a connecting line 12, which connects the respective radar device 3, 4 with the object 10.
  • 2 shows a block diagram of a single radar device 3, 4 including the computing device 5.
  • the radar device 3, 4 comprises a transmitting antenna unit 13, which may be an antenna group or array and may comprise a plurality of patch antennas.
  • the transmitting antenna unit 13 is fed via a feed circuit 14.
  • the transmitting antenna unit 13 is fed by means of a local oscillator 15, which generates a transmission signal S 0 .
  • Transmission signal S 0 is a frequency-modulated electromagnetic wave whose frequency has a sawtooth-shaped course in the exemplary embodiment. So that's it
  • Transmission signal S 0 frequency-modulated; For example, its frequency may periodically pass between a first frequency value and a second frequency value.
  • the mean frequency of the transmission signal S 0 is 24 GHz in the exemplary embodiment.
  • the local oscillator 15 is driven by the computing device 5.
  • the oscillator 15 is, for example, a voltage controlled oscillator (Voltage Controlled Oscillator), which generates the transmission signal S 0 with such a frequency, which is dependent on the amplitude of a DC voltage provided by the computing device 5 to the oscillator 15.
  • Voltage Controlled Oscillator Voltage Controlled Oscillator
  • the radar unit 3, 4 comprises two receiving antenna units 17, 18 which are each coupled to a receiver 16 via a feed circuit 19, 20.
  • the receiving antenna unit 17, 18 in the embodiment include a plurality of patch antennas and may be two-dimensional antenna arrays (arrays).
  • the supply circuits 19, 20 each provide a received signal Si, S 2 ready.
  • the received signals Si, S 2 are then each amplified by means of a low-noise amplifier 21, 22 (Low Noise Amplifier), down-mixed by means of a mixer 23, 24, using a low-pass filter 25, 26 low-pass filtered and by analog-to-digital converter 27, 28 analog -digital converted.
  • the transmission signal S 0 is used; it is passed to the mixers 23, 24, for example by means of a directional coupler.
  • the received signals Si, S 2 are then processed by means of the computing device 5, which then determines the distance R, the target angle ⁇ , as well as the relative speed from the received signals Si, S 2 .
  • the respective radar 3, 4 and further receiving antenna units each having a
  • the radar 3, 4 can also several Transmit antenna units include.
  • the invention is not limited to the radar device 3, 4 shown in FIG. 2.
  • the transmitting antenna unit 13, and more particularly the feeding circuit 14, can be controlled to successively separate different portions A to H of the
  • Detection area 7 and 8 lit (see Fig. 1). For example, to a transmitting lobe of the transmitting antenna unit 13 electronically in horizontal
  • Reception antenna units 17, 18 may in this case have a relatively wide reception characteristic in the horizontal direction, with which the entire detection area 7 or 8 is covered.
  • Other configurations can alternatively or additionally realize narrow reception angle ranges in conjunction with broad transmission lobes.
  • Detected area 7 of the first radar 3 shown. Accordingly, here the detection area 8 of the radar unit 4 is subdivided into a plurality of subregions, which are illuminated one after the other by the radar device 4.
  • the number of subareas A to H is shown in FIG. 1 merely by way of example. Depending on the configuration of the antenna characteristic, this number can vary accordingly.
  • the subareas A to H are detected by the radar 3 and 4 successively. The measuring cycles are repeated continuously.
  • the radar 3 or 4 for each subarea A to H (ie per beam) sends separately each a predetermined sequence of frequency-modulated
  • Wave impulses (chirps).
  • the radar unit 3, 4 thus transmits one sequence of frequency-modulated wave pulses per measurement cycle and per sub-region A to H, respectively. These wave pulses are then reflected by an object 10 and through the
  • the computing device 5 can determine the target angle y of the vehicle-external object 10 based on the received signals Si, S 2 , namely an angle between the reference axis 1 1 and the connecting line 12.
  • a target angle-phase difference characteristic is stored in the computing device 5 which represents the relationship of the target angle ⁇ and a phase difference between the phases of the received signals Si, S 2 .
  • the computing device 5 thus calculates the Phase difference between the received signals Si, S 2 and then determines the associated value of the target angle ⁇ based on the target angle phase difference characteristic.
  • the computing device 5 first detects
  • the computing device 5 measures, based on the received signals Si, S 2, a radial velocity v r of the immovable object 29 with respect to the motor vehicle 1.
  • the airspeed v hos t of the motor vehicle 1 is known; For example, it can be measured using a wheel speed sensor.
  • the airspeed v hos t is thus the speed of the motor vehicle 1 with respect to the road.
  • the computing device 5 continuously determines a ratio of the instantaneous radial speed v r to the instantaneous airspeed v hos t of the motor vehicle 1 for a multiplicity of target angle values or target angle intervals. This ratio v r / v hos t provides a measure of the current target angle ⁇ and the relationship shown in FIG. 3 applies.
  • FIG. 4 shows a multiplicity of measured values of the ratio v r / v hos t as a function of the target angle ⁇ measured using the target angular phase difference characteristic in a diagram. These measurements were obtained for a plurality of immovable objects 29 for a plurality of values of the target angle ⁇ .
  • the ratio v r / v hos t has an overall course of the cosine function.
  • This method of determining the target angle ⁇ is in principle not suitable for the determination of the respective instantaneous target angle y with the highest precision. Namely, as shown in Fig. 4, the ratio v r / v hos t has a relatively large variance; the standard deviation is relatively high.
  • this method has a relatively high measurement noise.
  • this method is in principle to be regarded as unbiased and - which is of great advantage - it comes without knowledge of the actual installation angle of the radar 3, 4 and can thus be used as a reference method to correct the stored target angle phase difference characteristic .
  • the stored target angle phase difference characteristic curve can be corrected.
  • a new characteristic can be defined, namely one which is adapted to the measured values of the ratio v r / v hos t shown in FIG. 4 or is obtained by an interpolation of these measuring points. From FIG. 4, for example, a shift of the characteristic curve by about 2 ° is apparent, which can be recognized by the maximum value of the ratio (v r / v hos t) max. Therefore, the target angle phase difference characteristic curve can be corrected by this 2 °.
  • FIG. 4 An interpolation of the measuring points is shown in FIG. 4 by a solid line 30.
  • all infrastructure targets detected by the radar 3, 4 can be used to determine the ratio v r / v hos t and thus to estimate the mounting angle of the radar 3, 4.
  • the bumper can the
  • Antenna characteristics also angle dependent distort. Then, the measured offset-that is, the correction value-is different in the rear detection range of the radar 3, 4, for example in the lateral detection range. It is thus provided that the immovable objects 29 are evaluated exclusively for a partial angle range in which the greatest precision of the determination of the target angle ⁇ is needed.
  • FIGS. 5A and 5B show characteristics of the phase difference between the phases of the received signals Si, S 2 as a function of the target angle ⁇ . In FIGS. 5A and 5B, therefore, the target angle phase difference characteristics are shown.
  • FIG. 5A shows an ideal target angle-phase difference characteristic 31, which would result for the planned target position of the radar 3, 4 on the motor vehicle 1.
  • Fig. 5A shows a shifted characteristic 32 resulting from the installation angle error
  • FIG. 5A thus results for a pure rotation of the radar 3, 4 in the horizontal direction.
  • the bumper can also influence the antenna characteristics, so that the characteristic curve is distorted.
  • FIG. 5B in addition to the ideal characteristic curve 31, a distorted characteristic curve 33 is also shown.
  • the estimation of the target angle ⁇ according to FIG. 4 and thus the installation angle of the radar 3, 4 compensates only a pure shift of the characteristic. With additional distortion - as in FIG. 5B - this compensation is correct only for a small angular range.
  • detections on the immovable object 29 should be selected and evaluated, which are located in a predetermined angular range behind the motor vehicle 1. This selection of detections can for reasons simplicity based on the phase monopulse measurement to be calibrated.
  • FIG. 6 shows a partial angle region 34 behind the motor vehicle 1 for which the ratio v r / v hos t is measured and evaluated.
  • This partial angle range 34 is an angular range of -10 ° to 50 ° with respect to the reference axis 1. The angle is measured clockwise for the radar unit 4. For the radar unit 4, this partial angle range is correspondingly symmetrical with respect to a central longitudinal axis 35 of the motor vehicle 1. The partial angle range 34 is therefore through a first angle limit of 10 ° in
  • the partial angle range 34 is limited by a second angle limit of 50 ° in the direction away from the central longitudinal axis 35.
  • a plurality of values of the ratio v r / v hos t can be respectively collected over time. All measured values within a measurement cycle are examined to see whether they originate from an immovable object 29 or not. Only those measured values which are located in the partial angle range 34 according to FIG. 6 are selected and evaluated. To determine whether the measurements are from an immovable object 29, the measured radial velocity v r is compared to an estimate of the radial velocity calculated from the airspeed v hos t and the target angle ⁇ determined by the phase monopulse method. These two values agree with the
  • Ratios v r / v hos t are stored for the plurality of target angle intervals according to the following table:
  • the partial angle range 34 is angularly limited by the angular limit values ⁇ 1 and y2, approximately as shown in FIG. This partial angle range 34 is in the same size
  • Target angle intervals dy split.
  • the size of the target angle intervals dy can be
  • the individual target angle intervals dy are consecutively numbered, namely from 0 to N-1, where N denotes the number of target angular intervals dy.
  • the target angle intervals dy are clearly defined or the respective limits are indicated.
  • a value of the ratio v r / v hos t is measured, it is checked on the basis of the current value of the target angle y, which is determined on the basis of the current target angle phase difference characteristic curve, into which column or target angle interval the measured ratio v r / v hos t falls. This is done on the basis of the measured according to the phase monopulse process to be calibrated instantaneous target angle y.
  • Yoff designates the correction value for the target angle phase difference characteristic and corresponds in principle to the unknown angular offset of the installation angle of the
  • the correction value y off can now be evaluated in various ways. For example, it can be dyed for each target angular interval dy or for any groups of
  • Target angle intervals dy each a separate correction value y off are calculated.
  • a common correction value y off can be calculated for all target angle intervals.
  • a cosine function can be adapted to the data vector MV.
  • the cosine function can be adapted to the MV record by mean-square optimization.

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Abstract

Es soll eine Lösung aufgezeigt werden, wie ein Korrekturwert (γoff) für die Messung eines Zielwinkels (γ) mittels eines Radargerätes (3, 4) in einem Kraftfahrzeug (1) besonders zuverlässig und präzise beim Betrieb des Kraftfahrzeugs (1) bestimmt werden kann. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren sendet das Radargerät (3, 4) ein Sendesignal (S0) aus und empfängt ein Empfangssignal (S1, S2). Der Zielwinkel (γ) wird anhand des Empfangssignals (S1, S2) gemäß einem vorbestimmten Messverfahren bestimmt, etwa dem Phasen-Monopuls-Verfahren. Es wird ein bezüglich einer Umgebung des Kraftfahrzeugs (1) unbewegliches Objekt (29) anhand des Empfangssignals (S1, S2) detektiert, und eine Radialgeschwindigkeit (vr) des Kraftfahrzeugs (1) bezüglich des beweglichen Objekts (29) wird gemessen. Die aktuelle Radialgeschwindigkeit (vr) und eine aktuelle Eigengeschwindigkeit (vhost) des Kraftfahrzeugs (1) werden ins Verhältnis (vr/Vhost) gesetzt. Der Korrekturwert (γ) wird in Abhängigkeit von dem Verhältnis (vr/vhost) bestimmt. Es wird auch ein Fahrerassistenzsystem (2), wie auch ein Kraftfahrzeug (1) bereitgestellt.

Description

Verfahren zum Bestimmen eines Korrekturwerts für die Messung eines Zielwinkels mit einem Radargerät, Fahrerassistenzsystem und Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Korrekturwerts für die
Messung eines Zielwinkels mittels eines Radargerätes in einem Kraftfahrzeug. Das Radargerät sendet ein Sendesignal aus und empfängt ein Empfangssignal, welches das von einem Objekt reflektierte Sendesignal ist. Der Zielwinkel wird anhand des
Empfangssignals gemäß einem vorbestimmten Messverfahren (etwa Phasen-Monopuls- Verfahren) bestimmt. Die Erfindung betrifft au ßerdem ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug, wie auch ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem.
Vorliegend gilt das Interesse insbesondere der Phasen-Monopuls-Messung mithilfe eines Automobilradargerätes. Dieses Verfahren dient zum Bestimmen des Zielwinkels eines Objektes und stellt in der Radartechnik eine bekannte Methode dar. Zur Bestimmung des Zielwinkels - Winkel zwischen einer durch das Radargerät verlaufenden Referenzachse und einer durch das Radargerät und das Objekt verlaufenden Verbindungslinie - nach dem Phasen-Monopuls-Verfahren bedarf es zumindest zweier
Empfangsantenneneinheiten, welche zwei einzelne Empfangsantennen oder aber zwei Empfangsantennengruppen (Arrays) sein können. Die durch die
Empfangsantenneneinheiten empfangenen Signale werden in zwei separaten
Empfangskanälen aufbereitet und als digitale Signale mithilfe einer Recheneinrichtung verarbeitet. Der Zielwinkel wird abhängig von der Phasenverschiebung zwischen den empfangenen Signalen der beiden Empfangskanäle bestimmt. Es wird zu diesem Zwecke der Zusammenhang des Zielwinkels und der Phasendifferenz zwischen den Phasen der empfangen Signale in der Recheneinrichtung modelliert, nämlich durch eine Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie (auch unter der Bezeichnung
„Phasenmonopulscharakteristik" bekannt).
Ein derartiges Radargerät kann für ein Fahrerassistenzsystem eingesetzt werden, welches einerseits zur Überwachung des Totwinkelbereiches des Kraftfahrzeugs dient und andererseits auch als ein Spurwechselassistent verwendet wird. Ein solches Fahrerassistenzsystem warnt den Fahrer vor der Anwesenheit von anderen
Kraftfahrzeugen im Totwinkelbereich des Kraftfahrzeugs; auf der anderen Seite warnt das System auch vor Fahrzeugen, die bis zu 70 m entfernt hinter dem eigenen
Kraftfahrzeug auf der Nachbarspur fahren und das eigene Kraftfahrzeug bald überholen werden. Für diese Anwendungen muss das Fahrerassistenzsystem Fahrzeuge erfassen können, die sich neben und hinter dem eigenen Kraftfahrzeug befinden. Dazu werden im Stand der Technik zwei Radargeräte hinter dem hinteren Stoßfänger verbaut, nämlich ein Radargerät an der rechten Ecke und ein Radargerät an der linken Ecke des hinteren Stoßfängers. Mit den beiden Radargeräten werden die Fahrzeuge in der Umgebung detektiert, es werden Entfernung, relative Geschwindigkeit, wie auch der Zielwinkel - Azimutwinkel - gemessen. Anhand all dieser Informationen können die anderen
Fahrzeuge verfolgt werden beziehungsweise es kann die jeweils augenblickliche Position dieser Fahrzeuge bezüglich des eigenen Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Daraus wird ermittelt, ob sich die Fahrzeuge innerhalb des Totwinkelbereiches oder aber des Spurwechselbereiches befinden.
Die Spurzuordnung entfernter Fahrzeuge erfordert eine besonders hohe
Winkelmessgenauigkeit von weniger als 1 °. Dafür muss der Einbauwinkel des
Radargerätes genau bekannt sein. Die Einbautoleranzen in der Serienproduktion können jedoch so groß sein, dass die Einbau-Winkeltoleranz größer als die geforderte
Winkelmessgenauigkeit ist. Einbautoleranzen, hochfrequente Eigenschaften und die Form des Stoßfängers beeinflussen au ßerdem die Richtcharakteristik der Antennen und verfälschen auch die Messung des Zielwinkels. Außerdem kann sich die tatsächliche Zielwinkel-Phasendifferenz-Abhängigkeit über die Lebensdauer des Kraftfahrzeugs verändern, nämlich beispielsweise aufgrund einer Deformation des Stoßfängers durch leichte Kollisionen, die häufig beim Einparken des Kraftfahrzeugs in Längsparklücken verursacht werden. Es besteht somit eine besondere Herausforderung darin,
systematische Fehler, also zum Beispiel solche, die durch Einbautoleranzen oder aber durch Alterung der Bauteile verursacht werden, bei der Messung des Zielwinkels zu korrigieren.
Der tatsächliche Einbauwinkel des Radargerätes soll dem Fahrerassistenzsystem bekannt sein, damit es aus dem gemessenen Zielwinkel und der gemessenen
Entfernung relativ zum Sensorkoordinatensystem die Zielposition relativ zum eigenen Kraftfahrzeug bestimmen kann. Bei der Endmontage des Radargerätes am
Kraftfahrzeug kann der tatsächliche Einbauwinkel mithilfe einer Kalibrierung ermittelt werden. Der tatsächliche Einbauwinkel kann dann in einem nicht-flüchtigen Speicher des Fahrerassistenzsystems abgelegt werden. Eine derartige Kalibrierung ist jedoch relativ teuer und beansprucht verhältnismäßig viel Zeit. Des Weiteren kann eine Veränderung des Einbauwinkels über die Lebensdauer des Kraftfahrzeugs nicht erkannt werden.
Es sind aus dem Stand der Technik bereits Verfahren bekannt, welche zur Kalibrierung der Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie beim Betrieb des Kraftfahrzeugs - also während der Fahrt - dienen. Die Druckschrift DE 10 2009 024 064 A1 beschreibt ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Verfahren aus dem Hause der Anmelderin, bei denen eine Entfernung eines Objektes zu dem Radargerät sowie eine Entfernung desselben Objektes zu einem separaten Sensor gemessen werden. Der Zielwinkel wird aus diesen Messwerten nach dem Trilaterationsverfahren berechnet, und die Zielwinkel- Phasendifferenz-Kennlinie wird dann abhängig vom Ergebnis dieser Berechnung korrigiert.
Aus dem Dokument EP 1 159 638 B1 ist ein Verfahren zur Justageerkennung bei einem Kraftfahrzeug-Sensorsystem bekannt, bei welchem von einem stehenden Objekt reflektierte elektromagnetische Wellen empfangen werden. Anhand der ausgesendeten und der empfangenen Signale wird ein relativer Winkel und ein relativer Abstand zwischen dem detektierten Objekt und einer Bezugsachse des Kraftfahrzeugs sowie eine Relativgeschwindigkeit des Objektes bezüglich des Kraftfahrzeugs bestimmt.
Anhand des relativen Winkels, des relativen Abstands und einer Fahrzeug- Eigengeschwindigkeit wird ein Korrekturwert für den relativen Winkel bestimmt. Des Weiteren wird anhand des relativen Winkels, des Korrekturwerts, des relativen Abstands, der Relativgeschwindigkeit, der Fahrzeug-Eigengeschwindigkeit und einer Gierrate ein Korrekturwert für die Gierrate bestimmt.
Die Druckschrift DE 196 10 351 C2 beschreibt eine Radarvorrichtung für ein
Kraftfahrzeug, bei welcher eine Strahlemissionsachse entsprechend einem Korrekturwert korrigiert wird, um einen Fehler der Strahlemissionsachse gegenüber einer geradlinigen Bahn des Kraftfahrzeugs in horizontaler Richtung auf ein Minimum zu reduzieren. Zur Bestimmung dieses Korrekturwertes sendet die Radarvorrichtung ein Sendesignal, um ein entferntes Objekt in horizontaler Richtung abzutasten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung der Korrekturwert beim Betrieb des Kraftfahrzeugs ohne viel Aufwand bestimmt werden kann, so dass der Zielwinkel mit höchster Präzision bestimmt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 , durch ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 14, wie auch durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Bestimmen eines Korrekturoffsets bzw. Korrekturwertes für die Messung eines Zielwinkels mittels eines Radargerätes in einem Kraftfahrzeug. Das Radargerät sendet ein Sendesignal aus und empfängt ein
Empfangssignal. Das Empfangssignal ist das von einem Ziel beziehungsweise fahrzeugexternen Objekt reflektierte Sendesignal. Der Zielwinkel wird anhand des Empfangssignals gemäß einem vorbestimmten Messverfahren (etwa dem Phasen- Monopuls-Verfahren) bestimmt. Es wird ein bezüglich einer Umgebung des
Kraftfahrzeugs unbewegliches - also relativ zur Straße feststehendes - Objekt anhand des Empfangssignals detektiert. Es wird eine radiale Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bezüglich des unbeweglichen Objektes anhand des Empfangssignals des Radargerätes gemessen, und die aktuelle Radialgeschwindigkeit und eine aktuelle
Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs werden ins Verhältnis gesetzt. Der
Korrekturwert für die Messung des Zielwinkels wird dann in Abhängigkeit von diesem Verhältnis bestimmt.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, zur Bestimmung des Korrekturwerts eine Radialgeschwindigkeit eines unbeweglichen, feststehenden
Objektes - etwa eines Infrastrukturobjektes - bezüglich des Kraftfahrzeugs zu messen und diese Radialgeschwindigkeit mit der Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs - diese ist die tatsächliche Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bezüglich der Straße und kann beispielsweise mithilfe eines Raddrehzahlsensors gemessen werden - ins
Verhältnis zu setzen. Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, dass der
Zielwinkel auch von der Radialgeschwindigkeit des unbeweglichen Objektes sowie von der Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig ist. Es gilt nämlich folgende Beziehung: vhost = vr * cos(y), wobei vhost die Eigengeschwindigkeit, vr die
Radialgeschwindigkeit und y den Zielwinkel bezeichnen. Anhand dieser Beziehung kann der Zielwinkel also unabhängig von dem tatsächlichen Einbauwinkel des Radargerätes bestimmt werden, so dass ein daraus ermittelter Zielwinkel zur Bestimmung des
Korrekturwerts herangezogen werden kann. Es gelingt somit, den Korrekturwert auch während des Betriebs des Kraftfahrzeugs beziehungsweise während der Fahrt automatisch zu bestimmen und das Radargerät zu kalibrieren. Durch die Alterung der Bauteile sowie durch Einbautoleranzen bedingte systematische Fehler können somit korrigiert werden, und es wird eine präzise Bestimmung des Zielwinkels gewährleistet.
Die Erfindung beruht auch auf der Erkenntnis, dass die Bestimmung des Zielwinkels gemäß dem vorbestimmten Messverfahren - etwa dem Phasen-Monopuls-Verfahren - mithilfe einer abgelegten Zielwinkel-Parameter-Kennlinie eine geringe Varianz beziehungsweise geringes Messrauschen aufweist, jedoch mit einem systematischen Fehler behaftet ist, nämlich aufgrund der Alterung der Bauteile oder auch aufgrund der Einbautoleranzen. Demgegenüber weisen die abhängig von der Radialgeschwindigkeit berechneten Zielwinkelwerte eine hohe Varianz auf, können jedoch insgesamt als erwartungstreu angesehen werden. Der Fehler bei der Berechnung des Zielwinkels abhängig von der Radialgeschwindigkeit ist somit ein zufälliger Fehler - bedingt durch die Genauigkeit der Messung der Radialgeschwindigkeit - und kein systematischer Fehler. Dieser Fehler kann näherungsweise als mittelwertfrei angesehen werden. Es ist somit möglich, mithilfe einer Filterung - beispielsweise einer Mittelung - des
Verhältnisses der Radialgeschwindigkeit zur Eigengeschwindigkeit über eine bestimmte Zeit sehr präzise Korrekturwerte zu erreichen und die Zielwinkel-Parameter-Kennlinie korrigieren bzw. auf eine gemittelte, aus den Werten des Verhältnisses gewonnene Kosinus-Funktion anzupassen. Es werden hier keine weiteren Parameter des
Kraftfahrzeugs benötigt, wie zum Beispiel die aktuelle Gierrate.
Nach dem vorbestimmten Messverfahren kann der Zielwinkel also in Abhängigkeit von einem Parameter des Empfangssignals anhand einer abgelegten Zielwinkel-Parameter- Kennlinie bestimmt werden, und die Zielwinkel-Parameter-Kennlinie kann anhand des Korrekturwerts korrigiert werden. Diese Ausführungsform kann ohne viel Aufwand implementiert werden und ermöglicht au ßerdem eine präzise Messung des Zielwinkels in unterschiedlichen Winkelbereichen.
Prinzipiell kann vorgesehen sein, dass das Radargerät über eine einzige
Empfangsantenneneinheit verfügt und zumindest zwei Sendeantenneneinheiten - zumindest zwei einzelne Sendeantennen oder zumindest zwei Gruppen von
Sendeantennen (Arrays) - eingesetzt werden. In diesem Falle kann der Zielwinkel nach dem vorbestimmten Messverfahren durch Auswertung der empfangenen Signale bestimmt werden, die durch zwei unabhängige Sendeantenneneinheiten gesendet werden. Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Radargerät zumindest zwei Empfangsantenneneinheiten umfasst. Dann kann für jede
Empfangsantenneneinheit jeweils ein separater Empfangskanal bereitgestellt sein, in welchem die durch die zugeordnete Empfangsantenneneinheit empfangenen Signale aufbereitet werden. Für die Bestimmung des Zielwinkels stehen dann Signale in zwei unabhängigen Empfangskanälen zur Verfügung, und es kann das Phasen-Monopuls- Verfahren oder auch das Amplituden-Monopuls-Verfahren zur Bestimmung des
Zielwinkels verwendet werden. Dann ist die Zielwinkel-Parameter-Kennlinie eine
Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie oder eine Zielwinkel-Amplitudendifferenz-Kennlinie. Das Radargerät kann in dieser Ausführungsform mit lediglich einer
Sendeantenneneinheit auskommen. Das vorbestimmte Messverfahren ist also bevorzugt das Phasen-Monopuls-Verfahren, bei welchem der Zielwinkel in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen den Empfangssignalen unterschiedlicher
Empfangsantenneneinheiten anhand einer abgelegten Zielwinkel-Phasendifferenz- Kennlinie gemessen wird. Dann kann diese Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie anhand des Korrekturwerts korrigiert werden. Gerade dieses Messverfahren besitzt ein geringes Messrauschen und sorgt somit für eine sehr präzise Messung des Zielwinkels, und zwar insbesondere dann, wenn der systematische Fehler aufgrund der Alterung der Bauteile sowie der Einbautoleranzen anhand des Korrekturwerts korrigiert wird.
Also wird die Radialgeschwindigkeit in Bezug auf ein unbewegliches beziehungsweise feststehendes Objekt gemessen. Dieses unbewegliche Objekt kann ein
Infrastrukturobjekt sein, welches sich neben einer Straße befindet. Ein Objekt kann dann als unbewegliches Objekts klassifiziert werden, wenn mit einer vorbestimmten
Genauigkeit - etwa ± 1 km/h oder ± 2 km/h oder ± 3 km/h oder ± 4 km/h oder ± 5 km/h - die aktuelle gemessene Radialgeschwindigkeit gleich einer aktuellen
Referenzradialgeschwindigkeit ist, welche aus der aktuellen Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und aus dem aktuellen, nach dem bestimmten Messverfahren
gemessenen Zielwinkel errechnet wird. Stimmt also die Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs mit der mithilfe des Radargerätes gemessenen relativen Geschwindigkeit des Objektes überein, so wird dieses Objekt als ein unbewegliches Objekt klassifiziert. Dies ist eine sehr robuste und zuverlässige Methode zur Klassifizierung von Objekten. Diese Klassifizierungsmethode verwendet also den nach dem vorbestimmten
Messverfahren (z.B. Phasen-Monopuls-Messung) ermittelten Zielwinkel. Dies hat folgende Vorteile: Einerseits ist der Rechenaufwand auf ein Minimum reduziert, denn das Verhältnis der Radialgeschwindigkeit zur Eigengeschwindigkeit muss nicht für jede einzelne Messung beziehungsweise jedes einzelne Objekt in den aktuellen Zielwinkel umgerechnet werden. Auf der anderen Seite ist die Varianz des genannten
Verhältnisses verhältnismäßig hoch und die Umrechnung in den Zielwinkel wesentlich stabiler, wenn das genannte Verhältnis über lange Zeit gemittelt wird.
In einer Ausführungsform wird für eine Vielzahl von Zielwinkelintervallen jeweils zumindest ein Wert des Verhältnisses bestimmt. Das Verhältnis kann also als eine (Kosinus-)Funktion in Abhängigkeit von dem Zielwinkel bestimmt werden. Somit kann auch der Korrekturwert - in diesem Fall eine Korrekturgröße - als eine von dem
Zielwinkel abhängige Funktion ermittelt werden, und eine gesamte Zielwinkel-Parameter- Kennlinie kann korrigiert werden.
Wird ein unbewegliches Objekt detektiert, so tastet das Radargerät während der Fahrt kontinuierlich dieses unbewegliche Objekt ab, so dass die Radialgeschwindigkeit und das Verhältnis der Radialgeschwindigkeit zur Eigengeschwindigkeit jeweils für eine Vielzahl von Zielwinkelwerten gewonnen werden. Es stehen also bei einem einzelnen unbeweglichen Objekt eine Vielzahl von Werten des Verhältnisses zur Verfügung, die jeweils einem anderen Zielwinkelintervall zugeordnet sind. Die Zuordnung eines aktuellen Wertes des Verhältnisses zu einem Zielwinkelintervall kann derart aussehen, dass zu diesem aktuellen Verhältniswert ein korrespondierender, nach dem
vorbestimmten, zu kalibrierenden Messverfahren gemessener Wert des Zielwinkels bestimmt wird. Der aktuelle Verhältniswert wird dann demjenigen Zielwinkelintervall zugeordnet, in welches auch der korrespondierende aktuelle Wert des Zielwinkels fällt. Also erfolgt die Zuordnung des aktuellen Wertes des Verhältnisses zu einem
Zielwinkelintervall anhand des aktuellen, nach dem vorbestimmten Messverfahren gemessenen Werts des Zielwinkels. Diese Ausführungsform hat auch die bereits oben beschriebenen Vorteile: Einerseits kann der Rechenaufwand auf ein Minimum reduziert werden, denn der aktuelle Verhältniswert muss nicht in aufwendiger Weise in den Winkelbereich transformiert werden; andererseits ist die Varianz bei der Messung des Verhältnisses relativ hoch, und diese Transformation ist dann wesentlich stabiler, wenn die Verhältniswerte über lange Zeit gemittelt werden. Somit kann die Zuordnung der Verhältniswerte sehr präzise und fehlerfrei vorgenommen werden.
Für eine Vielzahl von Zielwinkelintervallen steht also jeweils zumindest ein Wert des Verhältnisses für die Bestimmung des Korrekturwerts zur Verfügung. Nun sind prinzipiell zwei Vorgehensweisen sinnvoll möglich: Für eine Vielzahl von Zielwinkelintervallen können jeweils unterschiedliche Korrekturwerte für die Messung des Zielwinkels bestimmt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass aus den jeweiligen Werten des Verhältnisses ein für eine Vielzahl von Zielwinkelintervallen gemeinsamer Korrekturfaktur bestimmt wird. Letztere Ausführungsform kann beispielsweise so aussehen, dass die „alte" Zielwinkel-Parameter-Kennlinie an die Kosinus-Funktion des Verhältnisses angepasst wird. Hier entspricht der Korrekturwert der Verschiebung beziehungsweise dem Versatz zwischen der„alten" Kennlinie und der Kosinus-Funktion des Verhältnisses. Eine solche Vorgehensweise kann ohne viel Rechenaufwand durchgeführt werden.
Wie bereits ausgeführt, ist die Bestimmung des Verhältnisses mit einer relativ großen Messvarianz behaftet, da schon leichte Messfehler bei der Messung der
Radialgeschwindigkeit große Fehler bei der Bestimmung des Verhältnisses verursachen. Die Messung der Radialgeschwindigkeit hat eine hohe Varianz, kann aber als
Erwartungstreu angenommen werden. Gerade aus diesem Grund ist in einer
Ausführungsform vorgesehen, dass das Verhältnis der Radialgeschwindigkeit zur Eigengeschwindigkeit über eine vorbestimmte Zeitdauer gemittelt wird. Für die Vielzahl der Zielwinkelintervalle können jeweils eine Mehrzahl von Werten des Verhältnisses gesammelt werden, und aus der jeweiligen Mehrzahl der Werte kann jeweils ein
Mittelwert für das Verhältnis berechnet werden. Für die Vielzahl der Zielwinkelintervalle steht dann jeweils ein Mittelwert des Verhältnisses zur Verfügung, welcher aus einer Vielzahl von gesammelten Verhältniswerten bestimmt wurde. Auf diesem Wege gelingt es, den Korrekturoffset mit höchster Präzision zu bestimmen und insgesamt eine höchst genaue Ermittlung des Zielwinkels nach dem vorbestimmten Messverfahren zu gewährleisten.
Die Zielwinkelintervalle können jeweils beispielsweise eine Winkelbreite aus einem Wertebereich von 0,5° bis 3° aufweisen. Beispielsweise kann jedes Zielwinkelintervall eine Winkelbreite von 1 ° aufweisen.
Die Mittelung des Verhältnisses kann beispielsweise derart erfolgen, dass zu jedem Zielwinkelintervall jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Werten des Verhältnisses - insbesondere zwischen 10000 und 100000, beispielsweise 20000 oder 40000 oder 60000 oder 80000 Werte - gesammelt werden, und der Mittelwert aus dieser
vorbestimmten Anzahl der Werte berechnet wird. Gemäß einer ersten Alternative können die gesammelten Werte nach der Berechnung des Mittelwertes gelöscht werden, und neue Werte können für einzelne Zielwinkelintervalle gesammelt werden. Gemäß einer zweiten Alternative kann vorgesehen sein, dass für jedes Zielwinkelintervall jeweils ein gleitendes Mittel aus jeweils der vorbestimmten Anzahl der Werte berechnet wird. Somit kann der Korrekturwert fortlaufend beziehungsweise kontinuierlich bestimmt werden, und die Zielwinkel-Parameter-Kennlinie kann fortlaufend angepasst werden. Es steht somit stets eine genaue Kennlinie für die Messung des Zielwinkels zur Verfügung.
Durch Bestimmung des Korrekturwerts wird im Wesentlichen ein Einbauwinkel-Fehler und somit der tatsächliche Einbauwinkel des Radargerätes ermittelt. Allerdings kann der Stoßfänger die Richtcharakteristiken der Antennen auch winkelabhängig verzerren. In diesem Falle ist der gemessene Einbauwinkel-Fehler beispielsweise im seitlichen Erfassungsbereich (neben dem Kraftfahrzeug) ein wenig anders als im hinteren
Erfassungsbereich (hinter dem Kraftfahrzeug). Aufgrund einer derartigen
winkelabhängigen Verzerrung ist es sinnvoll, für die Bestimmung des Korrekturwerts ausschließlich Messungen an unbeweglichen Objekten aus einem Teilwinkelbereich auszuwerten, in dem die Bestimmung des Zielwinkels die größte Präzision benötigt. Es ist auch möglich, verschiedene Erfassungsbereiche getrennt voneinander zu bearbeiten und für jeden Bereich einen separaten Korrekturwert zu bestimmen.
Also kann vorgesehen sein, dass ausschließlich für einen vorbestimmten
Teilwinkelbereich eines gesamten (azimutalen) Zielwinkelerfassungsbereiches des Radargerätes das Verhältnis der gemessenen Radialgeschwindigkeit zur aktuellen Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Folglich kann auch der Korrekturwert ausschließlich für den vorbestimmten Winkelbereich des gesamten Zielwinkelerfassungsbereiches ermittelt werden.
Weil der Zielwinkel insbesondere für die Anwendung des Spurwechselassistenten besonders präzise gemessen werden soll und bei dieser Anwendung diejenigen
Fahrzeuge besonders genau erfasst werden sollen, die sich auf einer Nachbarspur hinter dem eigenen Kraftfahrzeug befinden, kann das Verhältnis der
Radialgeschwindigkeit zur Eigengeschwindigkeit ausschließlich für den folgenden Winkelbereich bestimmt werden: Ist das Radargerät in einem hinteren Eckbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet, so kann bezüglich einer Referenzachse, die in
Fahrzeuglängsrichtung durch das Radargerät verläuft, der genante ausschließliche Teilwinkelbereich einerseits durch einen ersten Winkelgrenzwert aus einem
Wertebereich von 0 ° bis 20 ° in Richtung zur Mittellängsachse des Kraftfahrzeugs hin und andererseits durch einen zweiten Winkelgrenzwert aus einem Wertebereich von 40 ° bis 60° in Richtung von der Mittellängsachse weg begrenzt sein. Gerade dann kann der Zielwinkel eines auf der Nachbarspur befindlichen Fahrzeugs mit höchster Präzision gemessen werden, und der Rechenaufwand ist au ßerdem auf ein Minimum reduziert. Folgende Vorgehensweise erweist sich als besonders vorteilhaft: Ist der Korrekturwert kleiner als eine vorgegebene Schwelle, so wird der Zielwinkel - insbesondere die Zielwinkel-Parameter-Kennlinie - anhand des Korrekturwerts korrigiert. Wird hingegen festgestellt, dass der Korrekturwert größer als die vorgegebene Schwelle ist, so wird das Radargerät und insbesondere auch das gesamte Fahrerassistenzsystem deaktiviert. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Radargerät auch bei einem unerwartet großen Fehler beziehungsweise einer zu großen Abweichung des tatsächlichen Einbauwinkels vom geplanten Einbauwinkel des Radargerätes aktiv ist.
In Abhängigkeit von dem Verhältnis der Radialgeschwindigkeit zur Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann auch ein Messfehler der Eigengeschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Diese - beispielsweise mithilfe eines
Raddrehzahlsensors - gemessene Eigengeschwindigkeit kann dann anhand des ermittelten Messfehlers korrigiert werden, und es kann die korrekte Eigengeschwindigkeit dem Fahrer angezeigt und/oder durch das Fahrerassistenzsystem für interne
Rechenvorgänge genutzt werden. Diese Ausführungsform beruht auf der Tatsache, dass das Verhältnis der Radialgeschwindigkeit zur Eigengeschwindigkeit im Prinzip eine Kosinus-Funktion ist, also eine Funktion mit einem Minimum von -1 und einem Maximum von 1 . Überschreitet oder unterschreitet das tatsächliche Maximum des Verhältnisses den Wert von eins, so ist die Abweichung des tatsächlichen Maximums von dem idealen Maximum ein Maß für den Messfehler der Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Auf diese Weise kann die Messung der Eigengeschwindigkeit plausibilisiert werden.
Es wird bevorzugt ein Dauerstrichradar als Radargerät verwendet, welcher zum
Abstrahlen einer frequenzmodulierten kontinuierlichen elektromagnetischen Welle ausgebildet ist (auch unter der Bezeichnung FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave)-Radar bekannt). Mit einem solchen Radargerät gelingt es, die Entfernung eines Objektes von selbigem Radargerät zu bestimmen, wie auch die relative Geschwindigkeit des Objektes bezüglich des Radargerätes sowie die relative Position beziehungsweise den Zielwinkel. Das Radargerät kann eine oder mehrere Sendeantenneneinheiten sowie eine oder mehrere Empfangsantenneneinheiten beinhalten. Das Radargerät kann einen Empfänger umfassen, mit welchem die zumindest eine Empfangsantenneneinheit gekoppelt ist. Ein solcher Empfänger kann zum Beispiel einen Mischer, einen
Tiefpassfilter, einen Verstärker sowie einen Analog-Digital-Wandler umfassten. Die durch die zumindest eine Empfangsantenneneinheit empfangenen Signale werden dann im Empfänger in das Basisband herabgemischt, tiefpass-gefiltert und analog-digital- gewandelt. Das digitale Signal wird dann durch eine Recheneinrichtung verarbeitet, die anhand des digitalen Signals die Entfernung, die relative Geschwindigkeit, wie auch den Zielwinkel anhand einer Zielwinkel-Parameter-Kennlinie berechnet.
Umfasst das Radargerät zumindest zwei Empfangsantenneneinheiten, so kann der Empfänger für jede Empfangsantenneneinheit jeweils einen Mischer, einen
Tiefpassfilter, einen Verstärker sowie einen Analog-Digital-Wandler umfassen. Die durch die Empfangsantenneneinheiten empfangenen Signale werden dann im Empfänger in das Basisband herabgemischt, tiefpass-gefiltert und analog-digital-gewandelt. Die Recheneinrichtung kann an den empfangenen Signalen die Fourier-Transformation, insbesondere die FFT (Fast Fourier Transformation) durchführen, die Phasen oder die Amplituden der empfangenen Signale detektieren und miteinander vergleichen, um den Zielwinkel zu bestimmen.
Bei dem Radargerät wird bevorzugt eine separate Sendeantenneneinheit - sei diese eine einzelne Sendeantenne oder eine Sendeantennengruppe - verwendet, die mithilfe eines lokalen Oszillators zur Erzeugung eines Sendesignals gespeist wird. Das
Sendesignal kann auch den jeweiligen Mischern im Empfänger zugeführt werden, um die empfangenen Signale in das Basisband herabzumischen. Die Sendeantenneneinheit kann phasengesteuert werden, um so insgesamt einen relativ breiten
Umgebungsbereich mit einer schmalen Hauptkeule der Richtcharakteristik erfassen zu können.
Erfindungsgemäß wird darüber hinaus ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Fahrerassistenzsystem umfasst ein Radargerät, welches zumindest eine Empfangsantenneneinheit zum Empfangen eines Empfangssignals umfasst. Das Fahrerassistenzsystem umfasst auch eine Recheneinrichtung, welche zum Bestimmen eines Zielwinkels anhand des Empfangssignals gemäß einem vorbestimmten
Messverfahren ausgebildet ist. Die Recheneinrichtung kann anhand des
Empfangssignals ein unbewegliches Objekt detektieren, eine Radialgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bezüglich des unbeweglichen Objektes messen und einen Korrekturwert für die Bestimmung des Zielwinkels in Abhängigkeit von einem Verhältnis der
Radialgeschwindigkeit zu einer Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmen.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug beinhaltet ein erfindungsgemäßes
Fahrerassistenzsystem. Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren
vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Radargerätes mit einer Recheneinrichtung;
Fig. 3 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeug gemäß
Fig. 1 , wobei ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung näher erläutert wird;
Fig. 4 eine Vielzahl von Messwerten eines Verhältnisses einer
Radialgeschwindigkeit zur Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Zielwinkel;
Fig. 5A einen idealen und einen verschobenen Verlauf einer Phasendifferenz
zwischen den Phasen von Empfangssignalen unterschiedlicher
Empfangsantenneneinheiten in Abhängigkeit von dem Zielwinkel;
Fig. 5B einen idealen und einen verzerrten Verlauf der Phasendifferenz; und
Fig. 6 in schematischer Darstellung das Kraftfahrzeug gemäß Fig. 1 , wobei ein
Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung näher erläutert wird. Ein in Fig. 1 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 kann beispielsweise ein Personenkraftwagen sein. Es umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, das den Fahrer beim Führen des
Kraftfahrzeugs 1 unterstützt. Das Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein System zur Überwachung des Totwinkelbereiches des Kraftfahrzeugs 1 und/oder zum Unterstützen des Fahrers beim Wechseln der Spur sein. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst ein erstes Radargerät 3 sowie ein zweites Radargerät 4. Das erste Radargerät 3 ist in einer linken Ecke eines hinteren Stoßfängers angeordnet, während das zweite Radargerät 4 in einer rechten Ecke desselben Stoßfängers angeordnet ist. Die
Radargeräte 3, 4 sind hinter dem Stoßfänger verbaut.
Das erste Radargerät 3 erfasst einen Erfassungsbereich 7, der durch einen Azimutwinkel α definiert ist, welcher in Fig. 1 durch zwei Begrenzungslinien 7a, 7b begrenzt ist.
Entsprechend weist das zweite Radargerät 4 einen Erfassungsbereich 8 auf, welcher durch einen entsprechenden Azimutwinkel α definiert ist. Der Azimutwinkel α ist durch zwei Linien 8a, 8b begrenzt.
Die Azimutwinkel α betragen im Ausführungsbeispiel jeweils etwa 170 °. Die
Erfassungsbereiche 7, 8 der Radargeräte 3, 4 überschneiden sich, so dass ein
Überlappungsbereich 9 gegeben ist. Der Überlappungsbereich 9 ist durch die Linien 7b, 8b winkelig begrenzt. Im Ausführungsbeispiel beträgt ein Öffnungswinkel ß des
Überlappungsbereiches 9 etwa 70 °.
Das erste und das zweite Radargerät 3, 4 sind mit einer Recheneinrichtung 5 elektrisch gekoppelt. Selbige Recheneinrichtung 5 kann zum Beispiel einen für das erste und das zweite Radargerät 3, 4 gemeinsamen MikroController 6 umfassen, wie auch einen in den Figuren nicht dargestellten digitalen Signalprozessor. Alternativ können auch zwei separate MikroController 6 und/oder zwei digitale Signalprozessoren vorgesehen sein, die zum Beispiel über einen im Kraftfahrzeug 1 vorhandenen Kommunikationsbus miteinander kommunizieren.
In ihren jeweiligen Erfassungsbereichen 7, 8 können die Radargeräte 3, 4 Objekte orten. Insbesondere können die Radargeräte 3, 4 eine Entfernung R eines Objektes 10 von dem jeweiligen Radargerät 3, 4, wie auch eine relative Geschwindigkeit dieses Objektes 10 bezüglich des Kraftfahrzeugs 1 sowie einen Zielwinkel γ bestimmen. Der Zielwinkel γ ist ein Winkel zwischen einer Referenzachse 1 1 , die in Fahrzeuglängsrichtung durch das jeweilige Radargerät 3, 4 verläuft, und einer Verbindungslinie 12, welche das jeweilige Radargerät 3, 4 mit dem Objekt 10 verbindet. Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines einzelnen Radargerätes 3, 4 einschließlich der Recheneinrichtung 5. Das Radargerät 3, 4 umfasst eine Sendeantenneneinheit 13, die eine Antennengruppe beziehungsweise Antennenmatrix (Array) sein kann und eine Vielzahl von Patch-Antennen umfassen kann. Die Sendeantenneneinheit 13 wird über eine Speiseschaltung 14 gespeist. Die Sendeantenneneinheit 13 wird mithilfe eines lokalen Oszillators 15 gespeist, welcher ein Sendesignale S0 erzeugt. Dieses
Sendesignal S0 ist eine frequenzmodulierte elektromagnetische Welle, deren Frequenz im Ausführungsbeispiel einen sägezahnförmigen Verlauf aufweist. Also ist das
Sendesignal S0 frequenzmoduliert; seine Frequenz kann beispielsweise periodisch zwischen einem ersten Frequenzwert und einem zweiten Frequenzwert verlaufen. Die mittlere Frequenz des Sendesignals S0 beträgt im Ausführungsbeispiel 24 GHz.
Der lokale Oszillator 15 wird durch die Recheneinrichtung 5 angesteuert. Der Oszillator 15 ist zum Beispiel ein spannungsgesteuerter Oszillator (Voltage Controlled Oscillator), welcher das Sendesignal S0 mit einer solchen Frequenz erzeugt, die abhängig von der Amplitude einer von der Recheneinrichtung 5 an dem Oszillator 15 bereitgestellten Gleichspannung ist.
Das Radargerät 3, 4 umfasst im Ausführungsbeispiel zwei Empfangsantenneneinheiten 17, 18, die jeweils über eine Speiseschaltung 19, 20 mit einem Empfänger 16 gekoppelt sind. Die Empfangsantenneneinheit 17, 18 umfassen im Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Patch-Antennen und können zweidimensionale Antennenmatrizen (Arrays) sein. Die Speiseschaltungen 19, 20 stellen jeweils ein Empfangssignal Si , S2 bereit. Die Empfangssignale Si , S2 werden dann jeweils mithilfe eines rauscharmen Verstärkers 21 , 22 (Low Noise Amplifier) verstärkt, mithilfe eines Mischers 23, 24 herabgemischt, mithilfe eines Tiefpassfilters 25, 26 tiefpassgefiltert und mittels eines Analog-Digital-Wandlers 27, 28 analog-digital-gewandelt. Zum Herabmischen der Empfangssignale Si , S2 wird das Sendesignal S0 verwendet; es wird an die Mischer 23, 24 geführt, nämlich beispielsweise mithilfe eines Richtkopplers. Die Empfangssignale Si , S2 werden dann mithilfe der Recheneinrichtung 5 verarbeitet, welche aus den Empfangssignalen Si , S2 dann die Entfernung R, den Zielwinkel γ, wie auch die relative Geschwindigkeit bestimmt.
Fig. 2 ist eine Prinzipdarstellung des Radargeräts 3, 4. Zum Beispiel kann das jeweilige Radargerät 3, 4 auch weitere Empfangsantenneneinheiten mit jeweils einem
zusätzlichen Empfangskanal beinhalten; das Radargerät 3, 4 kann gleichfalls mehrere Sendeantenneneinheiten beinhalten. Die Erfindung ist nicht auf das in Fig. 2 dargestellte Radargerät 3, 4 beschränkt.
Die Sendeantenneneinheit 13, und genauer gesagt die Speiseschaltung 14, kann so gesteuert werden, dass sie nacheinander verschiedene Teilbereiche A bis H des
Erfassungsbereiches 7 beziehungsweise 8 beleuchtet (siehe Fig. 1 ). Zum Beispiel kann dazu eine Sendekeule der Sendeantenneneinheit 13 elektronisch in horizontaler
Richtung geschwenkt werden, nämlich nach dem Phase-Array-Prinzip. Die
Empfangsantenneneinheiten 17, 18 können in diesem Fall in horizontaler Richtung eine relativ breite Empfangscharakteristik aufweisen, mit der der gesamte Erfassungsbereich 7 beziehungsweise 8 abgedeckt wird. Andere Ausgestaltungen können alternativ oder ergänzend schmale Empfangswinkelbereiche in Verbindung mit breiten Sendekeulen realisieren.
In Fig. 1 sind der Übersichtlichkeit halber lediglich die Teilbereiche A bis H des
Erfassungsbereiches 7 des ersten Radargeräts 3 dargestellt. Entsprechend ist hier auch der Erfassungsbereich 8 des Radargeräts 4 in mehrere Teilbereiche unterteilt, die durch das Radargerät 4 einer nach dem anderen beleuchtet werden. Auch die Anzahl der Teilbereiche A bis H ist in Fig. 1 lediglich beispielhaft dargestellt. Je nach Ausgestaltung der Antennencharakteristik kann diese Anzahl entsprechend variieren.
In einem einzelnen Messzyklus werden die Teilbereiche A bis H durch das Radargerät 3 beziehungsweise 4 nacheinander erfasst. Die Messzyklen werden fortlaufend wiederholt. In einem Messzyklus sendet das Radargerät 3 bzw. 4 für jeden Teilbereich A bis H (also pro Beam) separat jeweils eine vorbestimmte Folge von frequenzmodulierten
Wellenimpulsen (chirps). Das Radargerät 3, 4 sendet also pro Messzyklus und pro Teilbereich A bis H jeweils eine Folge von frequenzmodulierten Wellenimpulsen. Diese Wellenimpulse werden dann von einem Objekt 10 reflektiert und durch die
Empfangsantenneneinheiten 17, 18 empfangen.
Wie bereits ausgeführt, kann die Recheneinrichtung 5 anhand der Empfangssignale Si , S2 den Zielwinkel y des fahrzeugexternen Objektes 10 bestimmen, nämlich einen Winkel zwischen der Referenzachse 1 1 und der Verbindungslinie 12. Dazu ist in der Recheneinrichtung 5 eine Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie abgelegt, welche den Zusammenhang des Zielwinkels γ und einer Phasendifferenz zwischen den Phasen der Empfangssignale Si , S2 wiedergibt. Die Recheneinrichtung 5 berechnet somit die Phasendifferenz zwischen den Empfangssignalen Si , S2 und bestimmt dann anhand der Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie den zugeordneten Wert des Zielwinkels γ.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Korrekturwerts yoff für die
Messung des Zielwinkels γ näher erläutert. Dabei wird die abgelegte Zielwinkel- Phasendifferenz-Kennlinie anhand des Korrekturwerts korrigiert.
Bezug nehmend auf Fig. 3 detektiert die Recheneinrichtung 5 zunächst ein
unbewegliches beziehungsweise bezüglich der Straße feststehendes Objekt 29, welches beispielsweise ein Infrastrukturobjekt sein kann. Die Recheneinrichtung 5 misst anhand der Empfangssignale Si , S2 eine Radialgeschwindigkeit vr des unbeweglichen Objektes 29 bezüglich des Kraftfahrzeugs 1 . Die Eigengeschwindigkeit vhost des Kraftfahrzeugs 1 ist bekannt; sie kann beispielsweise mithilfe eines Raddrehzahlsensors gemessen werden. Die Eigengeschwindigkeit vhost ist also die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 bezüglich der Straße. Während einer Vorbeifahrt des Kraftfahrzeugs 1 an dem unbeweglichen Objekt 29 bestimmt die Recheneinrichtung 5 fortlaufend für eine Vielzahl von Zielwinkelwerten beziehungsweise Zielwinkelintervallen jeweils ein Verhältnis der momentanen Radialgeschwindigkeit vr zur momentanen Eigengeschwindigkeit vhost des Kraftfahrzeugs 1 . Dieses Verhältnis vr/vhost stellt ein Maß für den aktuellen Zielwinkel γ, und es gilt die in Fig. 3 dargestellte Beziehung.
In Fig. 4 sind eine Vielzahl von Messwerten des Verhältnisses vr/vhost in Abhängigkeit von dem mithilfe der Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie gemessenen Zielwinkel γ in einem Diagramm dargestellt. Diese Messwerte wurden für eine Vielzahl von unbeweglichen Objekten 29 für eine Vielzahl von Werten des Zielwinkels γ gewonnen. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, weist das Verhältnis vr/vhost insgesamt einen Verlauf der Kosinus-Funktion auf. Diese Methode der Bestimmung des Zielwinkels γ ist prinzipiell nicht geeignet für die Bestimmung des jeweils augenblicklichen Zielwinkels y mit höchster Präzision. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist das Verhältnis vr/vhost nämlich mit einer relativ großen Varianz behaftet; die Standardabweichung ist relativ hoch. Mit anderen Worten weist diese Methode ein relativ hohes Messrauschen auf. Jedoch ist diese Methode im Prinzip als erwartungstreu anzusehen und - was von größtem Vorteil ist - sie kommt ohne Kenntnis über den tatsächlichen Einbauwinkel des Radargeräts 3, 4 aus und kann somit als eine Referenzmethode genutzt werden, um die abgelegte Zielwinkel-Phasendifferenz- Kennlinie zu korrigieren. Werden genügend Messwerte des Verhältnisses vr/vhost über die Zeit gesammelt, so kann damit die abgelegte Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie korrigiert werden. Beispielsweise kann eine neue Kennlinie definiert werden, nämlich eine solche, die an die in Fig. 4 dargestellten Messwerte des Verhältnisses vr/vhost angepasst wird beziehungsweise durch eine Interpolation dieser Messpunkte gewonnen wird. Aus Fig. 4 geht beispielsweise eine Verschiebung der Kennlinie um etwa 2 ° hervor, was anhand des Maximalwertes des Verhältnisses (vr/vhost)max zu erkennen ist. Um diese 2 ° kann also die Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie korrigiert werden.
Eine Interpolation der Messpunkte ist in Fig. 4 mit einer durchgezogenen Linie 30 dargestellt.
Prinzipiell können alle Infrastrukturziele, die vom Radargerät 3, 4 detektiert werden, zur Bestimmung des Verhältnisses vr/vhost und somit zur Schätzung des Einbauwinkels des Radargeräts 3, 4 benutzt werden. Allerdings kann der Stoßfänger die
Antennencharakteristiken auch winkelabhängig verzerren. Dann ist der gemessene Offset - also der Korrekturwert - beispielsweise im seitlichen Erfassungsbereich anders im hinteren Erfassungsbereich des Radargeräts 3, 4. Es ist somit vorgesehen, dass die unbeweglichen Objekte 29 ausschließlich für einen Teilwinkelbereich ausgewertet werden, in dem die größte Präzision der Bestimmung des Zielwinkels γ benötigt wird.
Die Figuren 5A und 5B zeigen Verläufe der Phasendifferenz · zwischen den Phasen der Empfangssignale Si , S2 in Abhängigkeit von dem Zielwinkel γ. In den Figuren 5A und 5B sind also die Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinien gezeigt. Fig. 5A zeigt einerseits eine ideale Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie 31 , welche sich für die geplante Soll- Position des Radargeräts 3, 4 am Kraftfahrzeug 1 ergeben würde. Andererseits zeigt die Fig. 5A eine verschobene Kennlinie 32, die sich aus dem Einbauwinkelfehler
beziehungsweise aus dem Korrekturwert ergibt. Die Darstellung gemäß Fig. 5A ergibt sich also für eine reine Verdrehung des Radargeräts 3, 4 in horizontaler Richtung. Wie bereits ausgeführt, kann der Stoßfänger auch die Antennencharakteristika beeinflussen, so dass die Kennlinie verzerrt wird. In Fig. 5B ist neben der idealen Kennlinie 31 auch eine verzerrte Kennlinie 33 dargestellt. Die Schätzung des Zielwinkels γ gemäß Fig. 4 und somit des Einbauwinkels des Radargeräts 3, 4 kompensiert lediglich eine reine Verschiebung der Kennlinie. Bei einer zusätzlichen Verzerrung - wie in Fig. 5B - ist diese Kompensation ausschließlich für einen kleinen Winkelbereich korrekt.
Im Falle des Spurwechselassistenten ist eine hohe Präzision im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs 1 gefordert. Es sollen also Detektionen am unbeweglichen Objekt 29 selektiert und ausgewertet werden, die sich in einem vorgegebenen Winkelbereich hinter dem Kraftfahrzeug 1 befinden. Diese Selektion der Detektionen kann dabei aus Gründen der Einfachheit anhand der zu kalibrierenden Phasen-Monopuls-Messung gemacht werden.
In Fig. 6 ist ein Teilwinkelbereich 34 hinter dem Kraftfahrzeug 1 dargestellt, für welchen das Verhältnis vr/vhost gemessen und ausgewertet wird. Dieser Teilwinkelbereich 34 ist ein Winkelbereich von -10° bis 50 " bezüglich der Referenzachse 1 1 . Dabei wird der Winkel im Uhrzeigersinn gemessen. Für das Radargerät 4 ist dieser Teilwinkelbereich entsprechend symmetrisch bezüglich einer Mittellängsachse 35 des Kraftfahrzeugs 1 . Der Teilwinkelbereich 34 ist also durch einen ersten Winkelgrenzwert von 10° in
Richtung zur Mittellängsachse 35 beschränkt; andererseits ist der Teilwinkelbereich 34 durch einen zweiten Winkelgrenzwert von 50 ° in Richtung von der Mittellängsachse 35 weg begrenzt.
Es kann beispielsweise der folgende Algorithmus implementiert werden:
Für eine Vielzahl von Zielwinkelintervallen können jeweils eine Mehrzahl von Werten des Verhältnisses vr/vhost über die Zeit gesammelt werden. Alle Messwerte innerhalb eines Messzyklus werden daraufhin untersucht, ob sie von einem unbeweglichen Objekt 29 stammen oder nicht. Es werden ausschließlich solche Messwerte selektiert und ausgewertet, die in dem Teilwinkelbereich 34 gemäß Fig. 6 liegen. Um zu bestimmen, ob die Messwerte von einem unbeweglichen Objekt 29 stammen, wird die gemessene Radialgeschwindigkeit vr mit einer aus der Eigengeschwindigkeit vhost und dem nach dem Phasen-Monopuls-Verfahren bestimmten Zielwinkel γ errechneten Schätzung der Radialgeschwindigkeit verglichen. Stimmen diese beiden Werte der
Radialgeschwindigkeit überein - nämlich mit einer vorgegebenen Genauigkeit -, so wird das Objekt als ein unbewegliches Objekt klassifiziert. Die einzelnen Werte des
Verhältnisses vr/vhost werden für die Vielzahl der Zielwinkelintervalle gemäß der nachfolgenden Tabelle gespeichert:
Index i 0 1 N-2 N-1
Intervall γ1 ...γ1 +dy γ1 +dy...γ1 +2dy y2-2dy...y2-dy y2-dy...γ2
S(i):
Summe
Vr/vhost
nm(i):
Anzahl
Messunge
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Der Teilwinkelbereich 34 ist durch die Winkelgrenzwerte γ1 und y2 winkelig begrenzt, etwa wie in Fig. 6 dargestellt. Dieser Teilwinkelbereich 34 ist in gleich große
Zielwinkelintervalle dy aufgeteilt. Die Größe der Zielwinkelintervalle dy kann
beispielsweise auf 1 " festgelegt werden.
In der ersten Reihe der Tabelle sind die einzelnen Zielwinkelintervalle dy fortlaufend nummeriert, nämlich von 0 bis N-1 , wobei N die Anzahl der Zielwinkelintervalle dy bezeichnet. In der zweiten Reihe sind die Zielwinkelintervalle dy eindeutig definiert beziehungsweise die jeweiligen Begrenzungen sind angegeben.
Wird ein Wert des Verhältnisses vr/vhost gemessen, so wird anhand des aktuellen, anhand der aktuellen Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie ermittelten Wertes des Zielwinkels y überprüft, in welche Spalte beziehungsweise in welches Zielwinkelintervall das gemessene Verhältnis vr/vhost fällt. Dies wird anhand des nach dem zu kalibrierenden Phasen-Monopuls-Verfahren gemessenen momentanen Zielwinkel y vorgenommen. Wird festgestellt, in welches der Zielwinkelintervalle dy der jeweils momentane Wert des Verhältnisses vr/vhost fällt, so wird in der dritten Reihe die Summe S(i) aus allen für dieses Intervall vorhandenen Werten des Verhältnisses vr/vhost berechnet, und die Anzahl der Messungen wird in der vierten Reihe um eins erhöht beziehungsweise inkrementiert.
Also werden eine Vielzahl von Werten des Verhältnisses vr/vhost für die Vielzahl der Zielwinkelintervalle dy gesammelt und gruppiert. Es können beispielsweise für jedes Zielwinkelintervall dy jeweils 20000 (40000 oder 60000) Werte des Verhältnisses vr/vhost gesammelt werden. Dann steht für jedes Zielwinkelintervall eine Summe S(i) aus 20000 einzelnen Werten (40000 oder 60000) zur Verfügung, wie auch die jeweilige Anzahl nm(i) der Werte. Dann kann für jedes Zielwinkelintervall jeweils ein Mittelwert des Verhältnisses berechnet werden: MV(i)=S(i)/nm(i). Die Mittelwerte MV(i) beschreiben im Idealfall eine Kosinus-Funktion:
MV(i) = cos(y(i) + yoff), wobei: y(i) = y1 + dy/2 + i*dy. Yoff bezeichnet hier den Korrekturwert für die Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie und entspricht prinzipiell dem unbekannten Winkelversatz des Einbauwinkels des
Radargeräts 3, 4.
Der Korrekturwert yoff kann nun auf verschiedene Art ausgewertet werden. Es kann beispielsweise für jedes Zielwinkelintervall dy oder für beliebige Gruppen von
Zielwinkelintervallen dy jeweils ein eigener Korrekturwert yoff berechnet werden. Alternativ kann für alle Zielwinkelintervalle ein gemeinsamer Korrekturwert yoff berechnet werden. In diesem Falle kann eine Kosinus-Funktion an den Datenvektor MV angepasst werden. Die Kosinus-Funktion kann durch die Mean-Square-Optimierung an den Datensatz MV angepasst werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Bestimmen eines Korrekturwertes (yoff) für die Messung eines
Zielwinkels (γ) mittels eines Radargerätes (3, 4) in einem Kraftfahrzeug (1 ), bei welchem:
- das Radargerät (3, 4) ein Sendesignal (S0) aussendet und ein Empfangssignal (Si , S2) empfängt und
- der Zielwinkel (γ) anhand des Empfangssignals (Si , S2) gemäß einem
vorbestimmten Messverfahren bestimmt wird,
gekennzeichnet durch
Detektieren eines bezüglich einer Umgebung des Kraftfahrzeugs (1 ) unbeweglichen Objektes (29) anhand des Empfangssignals (Si , S2),
Messen einer relativen Radialgeschwindigkeit (vr) zwischen dem Kraftfahrzeug (1 ) und dem unbeweglichen Objekt (29) anhand des Empfangssignals (Si , S2), wobei die aktuelle Radialgeschwindigkeit (vr) und eine aktuelle
Eigengeschwindigkeit (vhosl) des Kraftfahrzeugs (1 ) ins Verhältnis (vr/vhost) gesetzt werden, und
Bestimmen des Korrekturwertes (yoff) in Abhängigkeit von dem Verhältnis
(vr/vhost).
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach dem vorbestimmten Messverfahren der Zielwinkel (γ) in Abhängigkeit von einem Parameter des Empfangssignals (Si , S2) anhand einer abgelegten
Zielwinkel-Parameter-Kennlinie bestimmt wird, und die Zielwinkel-Parameter- Kennlinie anhand des Korrekturwertes (yoff) korrigiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass - zumindest zwei Empfangsantenneneinheiten (1 7, 1 8) des Radargeräts (3, 4) jeweils ein Empfangssignal (Si , S2) empfangen,
nach dem vorbestimmten Messverfahren der Zielwinkel (γ) in Abhängigkeit von einer Phasendifferenz zwischen den Empfangssignalen (Si , S2) anhand einer abgelegten Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie (31 ) gemessen wird, und die Zielwinkel-Phasendifferenz-Kennlinie (31 ) anhand des Korrekturwertes (yoff) korrigiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Objekt (29) dann als unbewegliches Objekt (29) klassifiziert wird, wenn mit einer vorbestimmten Genauigkeit die aktuelle gemessene Radialgeschwindigkeit (vr) gleich einer aktuellen Referenzradialgeschwindigkeit ist, welche aus der aktuellen Eigengeschwindigkeit (vhosl) des Kraftfahrzeugs (1 ) und aus dem aktuellen, nach dem vorbestimmten Messverfahren gemessenen Zielwinkel (γ) errechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
für eine Vielzahl von Zielwinkelintervallen (dy) jeweils zumindest ein Wert des Verhältnisses (vr/vhost) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zuordnung eines aktuellen Wertes des Verhältnisses (vr/vhost) zu einem
Zielwinkelintervall (dy) anhand eines aktuellen, nach dem vorbestimmten
Messverfahren gemessenen Wert des Zielwinkels (y) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
für eine Vielzahl von Zielwinkelintervallen (dy) jeweils unterschiedliche
Korrekturwerte (yoff) für die Messung des Zielwinkels (y) bestimmt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
aus den jeweiligen Werten des Verhältnisses (vr/vhost) ein für eine Vielzahl von Zielwinkelintervallen (dy) gemeinsamer Korrekturwert (yoff) bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
für die Vielzahl der Zielwinkelintervalle (dy) jeweils eine Mehrzahl von Werten des Verhältnisses (vr/vhost) gesammelt werden und aus der jeweiligen Mehrzahl der Werte ein Mittelwert (MV) für das Verhältnis (vr/vhost) berechnet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ausschließlich für einen vorbestimmten Teilwinkelbereich (34) eines gesamten Zielwinkelerfassungsbereichs (7, 8) des Radargeräts (3, 4) das Verhältnis (vr/vhost) der gemessenen Radialgeschwindigkeit (vr) zur aktuellen Eigengeschwindigkeit (Vhost) des Kraftfahrzeugs (1 ) bestimmt wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Radargerät (3, 4) in einem hinteren Eckbereich des Kraftfahrzeugs (1 ) angeordnet ist, und dass bezüglich einer Referenzachse (1 1 ), die in
Fahrzeuglängsrichtung durch das Radargerät (3, 4) verläuft, das Verhältnis (vr/vhost) ausschließlich für einen Teilwinkelbereich (34) von einem ersten Winkelgrenzwert (y1 ) aus einem Wertebereich von 0 ° bis 20 ° in Richtung zur Mittellängsachse (35) des Kraftfahrzeugs (1 ) hin bis zu einem zweiten Winkelgrenzwert (y2) aus einem Wertebereich von 40 ° bis 60 ° in Richtung von der Mittellängsachse (35) weg bestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
- falls der Korrekturwert (yoff) kleiner als eine vorgegebene Schwelle ist,
Korrigieren des Zielwinkels (y) anhand des Korrekturwerts (yoff), und - falls der Korrekturwert (yoff) größer als die vorgegebene Schwelle ist,
Deaktivieren des Radargerätes (3, 4).
1 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in Abhängigkeit von dem Verhältnis (vr/vhost) auch ein Messfehler der
Eigengeschwindigkeit (vhosl) des Kraftfahrzeugs (1 ) bestimmt wird.
14. Fahrerassistenzsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1 ), mit:
- einem Radargerät (3, 4) mit zumindest einer Empfangsantenneneinheit (1 7, 1 8) zum Empfangen eines Empfangssignals (Si , S2) und
einer Recheneinrichtung (5) zum Bestimmen eines Zielwinkels (γ) anhand des Empfangssignals (Si , S2) gemäß einem vorbestimmten Messverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass
die Recheneinrichtung (5) dazu ausgelegt ist, anhand des Empfangssignals (Si , S2) ein unbewegliches Objekt (29) zu detektieren, eine Radialgeschwindigkeit (vr) des Kraftfahrzeugs (1 ) bezüglich des unbeweglichen Objektes (29) zu messen und einen Korrekturwert (yoff) für die Bestimmung des Zielwinkels (γ) in Abhängigkeit von einem Verhältnis (vr/vhost) der Radialgeschwindigkeit (vr) zu einer
Eigengeschwindigkeit (vhosl) des Kraftfahrzeugs (1 ) zu bestimmen.
1 5. Kraftfahrzeug (1 ) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 14.
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