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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Abstandssensors für die Umfelderkennung in einem Kraftfahrzeug, bei welchem Teilsektoren innerhalb eines Erfassungswinkelbereichs des Abstandssensors festgelegt werden, für welche durch den Abstandssensor sequenziell Abstandswerte zu Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden.
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In modernen Kraftfahrzeugen werden zur Abstands-, Lage- und/oder Konturvermessung vorausliegender Objekte Abstandssensoren eingesetzt. Insbesondere finden vermehrt Laserscanner Anwendung. Solche Laserscanner unterteilen ihren gesamten horizontalen Erfassungswinkelbereich in Teilsektoren und bestimmen für jeden der Teilsektoren mit einer bestimmten Taktrate die Abstandswerte der im jeweiligen Teilsektor lokalisierten Objekte. Die Teilsektoren werden dabei nacheinander abgearbeitet. Unter der Taktrate ist dabei die Wiederholrate zu verstehen, mit welcher die Abstandswerte sämtlicher interessierender Teilsektoren aktualisiert werden.
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Die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Vorrichtungen und Verfahren, in welchen die Messdaten solcher Laserscanner Verwendung finden, hängt stark von der Größe des horizontalen Erfassungswinkelbereichs des Laserscanners und von dessen Reichweite ab. Wünschenswert sind für moderne Fahrerassistenzsysteme beispielsweise ein horizontaler Erfassungswinkel von 60° und eine Mindestreichweite von 60 Metern.
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Solche Anforderungen, insbesondere an die Mindestreichweite, bestehen auch für schwach reflektierende Objekte. Herkömmliche Laserscanner stoßen dabei an technische Grenzen. Um einen Teilsektor mit hoher Reichweite abzusuchen, ist in der Regel eine hohe Ausgangsleistung des Laserscanners erforderlich. Die Ausgangsleistung optischer Systeme darf jedoch, beispielsweise aus Gründen der menschlichen Augensicherheit, nicht zu hoch liegen. Zudem erhöht eine hohe Ausgangsleistung den Energieverbrauch eines Laserscanners. Eine hohe Reichweite ist also prinzipiell erreichbar, konkurriert jedoch mit Anforderungen hinsichtlich Augensicherheit und Energieverbrauch.
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Unter Umständen können die gewünschten Reichweitenanforderungen auch bei geringerer Ausgangsleistung erfüllt werden. Hierzu ist die so genannte Pulszahl zu erhöhen. Unter der Pulszahl ist die Anzahl der Messungen in einem Teilsektor zu verstehen, über welche gemittelt wird, um zu einem einzigen Messergebnis zu gelangen. Je höher die Pulszahl gewählt wird, umso geringer ist jedoch die erreichbare Taktrate zum Absuchen des gesamten Erfassungswinkelbereichs. Eine hohe Reichweite ist also prinzipiell erreichbar, konkurriert jedoch mit der Taktrate der bekannten Laserscanner.
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DE 101 51 982 A1 offenbart eine optoelektronische Erfassungseinrichtung für ein Fahrzeug. Neben einem Laserscanner weist diese eine Adaptionseinrichtung auf. Die Intensität der ausgesendeten Abtaststrahlung kann mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs variiert werden. Ferner ist vorgesehen, nur unter bestimmten Winkeln zur Fahrtrichtung Laserstrahlen mit hoher Leistung auszusenden.
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Auch
DE 199 10 667 A1 schlägt eine Vorrichtung mit einem Lasersensor für ein Kraftfahrzeug vor. Zur Erhöhung der Augensicherheit ist vorgesehen, die Sendeleistung des Lastersensors in Abhängigkeit seiner Abstrahlrichtung zu variieren. Zusätzlich kann der Leistungsverlauf über den Scanbereich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt werden.
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EP 1 302 747 A1 lehrt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Objekterkennungssystems eines Fahrzeugs. Aus einer Mehrzahl von Eingangsparametern und -informationen wird ein Aufmerksamkeitsplan (englisch „attention plan“) erstellt, mittels welchem der Betrieb eines Erkennungsgeräts, z.B. eines Laser- oder Radarsensors, optimiert wird. Als Eingangsgrößen werden unter anderem fahrdynamische Parameter und Karteninformationen vorgeschlagen.
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In Thompson, Chris; Huang, Yingping; Fu, Shan: „Intelligent imaging systems for automotive applications“, Proceedings of SPIE 5272, Industrial and Highway Sensors Technology, 2004 (DOI: 10.1117/12.516534) wird die Ausgestaltung optischer Fahrzeugsensorsysteme thematisiert. Als zwingend abzudeckender Überwachungsbereich (englisch „must-cover area“) eines Sensorsystems wird ein Bereich definiert, in welchem eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit einer möglichen Kollision zwischen dem Fahrzeug und einem Fußgänger besteht, ohne dass dem Fahrer oder dem Fußgänger noch ausreichend Reaktionszeit bliebe. Dieser Bereich hängt von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und derjenigen des Fußgängers ab.
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Zusammenfassend sind Verfahren und Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik unter bestimmten Randbedingungen nicht in der Lage, bei großer Reichweite hohe Taktraten einzuhalten bzw. bei hohen Taktraten eine große Reichweite zu erzielen.
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Eine vergleichbare Problematik besteht neben Laserscannern auch bei anderen Abstandssensoren für die Umfelderkennung in Kraftfahrzeugen, welche für eine Gesamtaufnahme eines Erfassungsbereichs sequenziell eine Vielzahl von Teilsektoren abarbeiten. Die Reichweite des Abstandssensors ist dabei unter Umständen mit anderen Messparametern korreliert als, wie dies bei Laserscannern der Fall ist, mit der Ausgangsleistung und der Pulszahl.
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Durch die beschränkte Reichweite bzw. Taktrate existierender solcher Abstandssensoren wird die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Vorrichtungen und Verfahren beschränkt, in welchen die Messdaten solcher Abstandssensoren Verwendung finden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zum Betrieb eines sequenziell arbeitenden Abstandssensors für die Umfelderkennung in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, durch welches verbesserte Messdaten zur Verfügung gestellt werden können.
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Gelöst wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Durch die Erfindung kann eine hohe Reichweite eingestellt werden für Teilsektoren, welche von besonderem Interesse sind. In anderen Teilsektoren, welche von geringerem Interesse sind, wird die Reichweite entsprechend abgesenkt. Die unterschiedlichen Reichweiten werden erreicht durch eine entsprechende Variation zumindest eines mit der Reichweite des Abstandssensors korrelierten Messparameters des Abstandssensors. Bei Laserscannern sind, ebenso wie bei anderen Typen von sequenziell arbeitenden Abstandssensoren, die wichtigsten mit der Reichweite korrelierten Messparameter die Pulszahl und die Ausgangsleistung. Auf sequenziell arbeitende Abstandssensoren, deren Reichweite mit anderen Messparametern korreliert ist, lässt sich die Lehre der Erfindung jedoch gleichermaßen anwenden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Anzahl der durchgeführten Messungen je Teilsektor, also die Pulszahl, unter den Teilsektoren variiert. Die Pulszahl kann somit insbesondere für Teilsektoren, welche von besonderem Interesse sind, sehr hoch gewählt werden. Andere Teilsektoren werden mit geringerer Pulszahl abgesucht. Da somit nicht jeder Teilsektor mit hoher Pulszahl abgesucht wird, kann die über alle abgesuchten Teilsektoren gemittelte mittlere Pulszahl gering gehalten werden. Da für die Taktrate die Summe der Pulszahlen aller Teilsektoren ausschlaggebend ist, ist somit eine hohe Taktrate erzielbar.
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Erfindungsgemäß wird die Ausgangsleistung des Abstandssensors unter den Teilsektoren variiert. Insbesondere für Teilsektoren, welche von besonderem Interesse sind, kann die Ausgangsleistung somit sehr hoch gewählt werden. Das Absuchen anderer Teilsektoren erfolgt mit geringerer Ausgangsleistung. Die mittlere Ausgangsleistung wird somit gering gehalten. Da für die Augensicherheit der Mittelwert der Ausgangsleistung entscheidend ist, kann trotz einer selektiven Erhöhung der Ausgangsleistung eine ausreichende Augensicherheit gewährleistet werden. Der Energiebedarf des Abstandssensors kann durch die Beschränkung der mittleren Ausgangsleistung ebenfalls gering gehalten werden. Eine Variation der Ausgangsleistung kann auch mit einer Variation der Pulszahl kombiniert werden.
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Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass sich die Randbedingungen, welche bisher gegen eine Erhöhung der Reichweite zu sprechen schienen, durchwegs auf Größen beziehen, welche sich aus der Gesamtheit der Messungen des Abstandssensors in allen Teilsektoren ergeben. Beispielsweise ist nicht die maximale, sondern die mittlere Ausgangsleistung eines Laserscanners entscheidend für eine Gefährdung der Augensicherheit. Eine kurzzeitige Erhöhung der Ausgangsleistung hingegen ist unbedenklich. Da alle Teilsektoren im Verlauf einer Gesamtaufnahme nacheinander abgearbeitet werden, kann eine selektive Erhöhung eines Messparameters für bestimmte Teilsektoren durch eine Verringerung in anderen Teilsektoren ausgeglichen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beruht daher auf dem Gedanken, die Detektionsperformanz eines verwendeten Abstandssensors auf die interessierenden Teilsektoren zu konzentrieren. Diese Konzentration erfolgt durch eine selektive, d. h. auf bestimmte Teilsektoren beschränkte, Reichweitenerhöhung. Verfahren gemäß dem Stand der Technik suchen im Gegensatz zur Erfindung typischerweise jeden Teilsektor des horizontalen Erfassungswinkelbereichs mit identischen Messparametern ab, bei Laserscannern beispielsweise mit identischer Ausgangsleistung und Pulszahl.
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Vorzugsweise erfolgt die Variation in Abhängigkeit von fahrdynamischen Größen eines Kraftfahrzeugs. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich der speziellen Detektionsanforderungen der Umfelderkennung eines fahrenden Kraftfahrzeugs optimiert werden. Als Grundlage zur Anpassung der Messparameter kann beispielsweise eine Fahrspurprädiktion dienen. Zahlreiche fahrdynamische Größen werden in modernen Kraftfahrzeugen ohnehin für verschiedenste Zwecke erfasst. Ihre erfindungsgemäße Nutzung bereitet somit keinen bzw. sehr geringen Zusatzaufwand.
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Die erfindungsgemäße Variation zumindest eines mit der Reichweite des Abstandssensors korrelierten Messparameters des Abstandssensors erfolgt in Abhängigkeit vom Lenkwinkel und/oder der Gierrate des Kraftfahrzeugs. Aus dem Lenkwinkel und/oder der Gierrate sowie ggf. dem Zeitverlauf dieser Größen kann näherungsweise auf zukünftige Aufenthaltsorte des Kraftfahrzeugs geschlossen werden. Diese sind für die Umfelderkennung von besonderem Interesse. Je nach Lenkwinkel und/oder Gierrate kann die Reichweite somit in die Richtung maximiert werden, in welche sich das Fahrzeug bewegen wird. Diese Richtung kann als Vorzugsrichtung des Abstandssensors bezeichnet werden. Je größer die Richtungsabweichung anderer Teilsektoren von dieser Vorzugsrichtung ist, umso mehr kann die Reichweite für diese Teilsektoren abgesenkt werden.
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Während einzelne fahrdynamische Größen eine näherungsweise Abschätzung zukünftiger Aufenthaltsorte erlauben, kann durch die Erfassung einer Vielzahl solcher Größen und eine geeignete Informationsverarbeitung eine vollständige Fahrspurprädiktion geleistet werden. Eine solche vollständige Fahrspurprädiktion kann als besonders zuverlässige Grundlage zur Anpassung der Messparameter dienen.
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Bevorzugt erfolgt die erfindungsgemäße Variation zumindest eines mit der Reichweite des Abstandssensors korrelierten Messparameters des Abstandssensors in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Das Ausmaß der Reichweitenabsenkung in Teilsektoren, deren Richtung von der Vorzugsrichtung abweicht, kann dementsprechend abhängig von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt werden. Je langsamer das Fahrzeug fährt, umso größer wird die Wahrscheinlichkeit, dass innerhalb der Zeit bis zum Erreichen eines zukünftigen Aufenthaltsorts ein anderer Verkehrsteilnehmer von der Seite aus in die Fahrspur des Fahrzeuges gelangen kann. Dies bedeutet, dass bei stehendem Fahrzeug, wie gemäß dem Stand der Technik üblich, eine uniforme Empfindlichkeitseinstellung mit entsprechend eingeschränkter Reichweite über den gesamten Betrachtungswinkel einzustellen ist. Im Gegensatz zu einem schnell bewegten Fahrzeug kann bei einem stehenden oder langsam bewegten Fahrzeug auch eine geringere maximale Reichweite toleriert werden. Bei einem schnell bewegten Fahrzeug hingegen steht die maximale Reichweite entlang der Vorzugsrichtung im Vordergrund.
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Die Variation der Reichweite über die Teilsektoren kann prinzipiell in nahezu beliebiger Art und Weise erfolgen. Vorzugsweise erfolgt sie entsprechend einer Dreiecks- oder Glockenform mit einem Maximum in Richtung der Fahrzeuglängsrichtung bzw. in der Vorzugsrichtung, sofern eine solche bekannt ist und von der Fahrzeuglängsrichtung abweicht. Bei Verwendung einer Dreiecks- oder, beispielsweise Gaußschen, Glockenkurve zur Variation einer Größe ist der Mittelwert dieser Größe sehr einfach mathematisch bestimmbar. Umgekehrt ist eine geeignete Variationskurve leicht aus einem vorgegebenen Mittelwert ableitbar. Da im Zusammenhang mit der Erfindung, wie beschrieben, häufig der Mittelwert der Ausgangsleistung oder der Pulszahl von Interesse ist, wird eine solche Variationsform bevorzugt. Dieselben Vorteile bietet auch eine Rechteck- oder Trapezform der Variationskurve.
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Wird die Variationskurve der Ausgangsleistung eines Laserscanners beispielsweise als Gaußsche Glockenkurve festgelegt, so ist das Maximum der Glocke vorzugsweise im Teilsektor der Vorzugsrichtung festzulegen. Der Wert des Maximums sowie die Breite der Glocke sind vorzugsweise abhängig von der Fahrgeschwindigkeit festzulegen. Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit wird dabei der Wert des Maximums größer und die Breite kleiner gewählt.
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Zur besonders genauen Bestimmung einer Variationskurve wird erfindungsgemäß gemäß verschiedener Modellannahmen ein Intrusionskorridor rund um eine prädizierte Fahrspur bestimmt, innerhalb dessen sich ein Objekt befinden müsste, um eine Mindestwahrscheinlichkeit zu besitzen, mit dem Kraftfahrzeug zu kollidieren. Die dabei zugrunde gelegten Modellannahmen können auch Karteninformationen eines Navigationssystems umfassen, beispielsweise Informationen bezüglich des aktuellen Verkehrsraums (z. B. Stadt, Land oder Autobahn) und/oder Informationen bezüglich vorausliegender Straßenkreuzungen bzw. -einmündungen. Ein solcher Intrusionskorridor ist geschwindigkeitsabhängig, seine Breite nimmt mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ab. Die erfindungsgemäße Variation der Reichweite des Abstandssensors erfolgt so, dass ein bekannter Intrusionskorridor komplett durch den Abstandssensor überwacht wird.
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Gemäß einer bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung dient als Abstandssensor ein Laserscanner. Verschiedene Abschnitte der vorliegenden Beschreibung der Erfindung beziehen sich ohne Beschränkung der Allgemeinheit auf diese Variante der vorliegenden Erfindung.
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Die Durchführbarkeit eines erfindungsgemäßen Verfahrens erfordert die Verfügbarkeit eines geeigneten Abstandssensors. Dessen Bereitstellung entspricht der oben zweitgenannten Aufgabe der Erfindung.
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Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch einen Abstandssensor, insbesondere zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren, durch welchen sequenziell für mehrere Teilsektoren innerhalb eines Erfassungswinkelbereichs Abstandswerte zu Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmbar sind, und bei welchem ein mit der Reichweite des Abstandssensors korrelierter Messparameter des Abstandssensors unter den Teilsektoren variierbar ist.
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Aus technischer und physikalischer Sicht ist ein erfindungsgemäßer Abstandssensor ausgehend vom Stand der Technik verhältnismäßig einfach realisierbar. Bei Laserscannern gemäß dem Stand der Technik ist beispielsweise im Wesentlichen die Steuerungssoftware zu modifizieren.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung weiter erläutert. Dabei zeigen jeweils schematisch
- 1 eine Fahrspurprädiktion eines Kraftfahrzeugs und den Erfassungswinkelbereich eines an dem Kraftfahrzeug angeordneten Abstandssensors,
- 2 eine richtungsabhängige Reichweiteneinstellung (Variationskurve) eines Abstandssensors als Ergebnis eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei hoher Fahrgeschwindigkeit und
- 3 eine richtungsabhängige Reichweiteneinstellung (Variationskurve) eines Abstandssensors als weiteres Ergebnis eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei geringer Fahrgeschwindigkeit.
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In 1 ist eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 1 zusammen mit dem Erfassungswinkelbereich 2 eines Abstandssensors des Kraftfahrzeugs und einer prädizierten Fahrspur 5 des Kraftfahrzeugs 1 abgebildet.
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Bei dem an der Front des Kraftfahrzeugs 1 angeordneten, in 1 nicht eigens grafisch dargestellten, Abstandssensor handelt es sich um einen erfindungsgemäßen Abstandssensor. Dementsprechend ist sein Erfassungswinkelbereich 2 in Teilsektoren unterteilt. Für jeden der Teilsektoren sind in sequenzieller Abarbeitung Abstandswerte zu Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmbar. Die Reichweite bzw. ein mit der Reichweite des Abstandssensors korrelierter Messparameter des Abstandssensors ist unter den Teilsektoren variierbar. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Abstandssensor um einen Laserscanner mit unter den Teilsektoren variierbarer Ausgangsleistung. Alle Teilsektoren des Laserscanners besitzen dieselbe Winkelgröße, grenzen lückenlos aneinander an und sind somit gleichmäßig über den Erfassungswinkelbereich 2 verteilt.
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Für den Laserscanner besteht aus Gründen der Augensicherheit die Anforderung einer beschränkten mittleren Ausgangsleistung. Die maximale Reichweite des Laserscanners ist in 1 durch die äußere Begrenzung 3 des Erfassungswinkelbereichs 2 dargestellt. Würde der Laserscanner jedoch alle Teilsektoren im Erfassungswinkelbereich 2 mit derjenigen Ausgangsleistung absuchen, die erforderlich wäre, um die maximale Reichweite zu erzielen, so würde die mittlere Ausgangsleistung deutlich über dem aus Gründen der Augensicherheit zulässigen Mittelwert liegen.
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Erfindungsgemäß wird die Ausgangsleistung - und somit die Reichweite - des Laserscanners daher nur für bestimmte Teilsektoren über den zulässigen Mittelwert erhöht. In Teilsektoren mit hoher Reichweitenanforderung wird die Ausgangsleistung im Vergleich zur vorgegebenen mittleren Ausgangsleistung erhöht, in Teilsektoren mit niedriger Reichweitenanforderung entsprechend verringert, sodass die vorgegebene mittlere Ausgangsleistung für das Absuchen des gesamten horizontalen Erfassungswinkelbereichs 2 eingehalten werden kann.
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Gemäß einer anderen, hier nicht näher dargestellten Ausführungsform der Erfindung, könnte ein vergleichbares Vorgehen die Pulszahl (Zahl der gemittelten Messungen pro Teilsektor) als mit der Reichweite des Abstandssensors korrelierten Messparameter betreffen. Im Vergleich zu einer vorgegebenen mittleren Pulszahl würde die Pulszahl dabei in Teilsektoren mit hoher Reichweitenanforderung erhöht und in Teilsektoren mit niedriger Reichweitenanforderung entsprechend verringert. Da das Signal/Rauschverhältnis gemittelter Messungen von der Quadratwurzel der Zahl der Mittelungen abhängt, lässt sich mit der Pulszahl für jeden Teilsektor die maximale Reichweite für diesen Teilsektor steuern. Durch eine geeignete Kombination von hoher Pulszahl in Teilsektoren mit hohem Reichweitenanspruch und entsprechend niedrigerer Pulszahl in Teilsektoren mit geringerem Reichweitenanspruch kann die Gesamtzahl der Pulse für das Absuchen des gesamten horizontalen Erfassungswinkelbereichs gering gehalten werden. Eine vorgegebene Taktrate (Zahl der Vermessungen des gesamten Erfassungswinkelbereichs pro Sekunde) kann somit eingehalten werden.
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Auf Basis einer Erfassung verschiedener fahrdynamischer Größen, insbesondere der Gierrate und des Lenkwinkels, wird bei dem Fahrzeug 1 eine Fahrspurprädiktion durchgeführt. Als Ergebnis dieser Fahrspurprädiktion ergibt sich die prädizierte Fahrspur 5. Die prädizierte Fahrspur 5 weicht in der Regel von der Fahrzeuglängsrichtung 4 ab. Eine Vorzugsrichtung 6 für den Abstandssensor ergibt sich aus dem Schnittpunkt der prädizierten Fahrspur 5 mit der Reichweitenbegrenzung 3 des Erfassungswinkelbereichs 2. Insbesondere für diese Vorzugsrichtung 6 bzw. den zugehörigen Teilsektor des Laserscanners ist eine hohe Reichweite wünschenswert.
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Gemäß einfacher Varianten der Erfindung kann bereits alleine aus der Vorzugsrichtung 6 eine brauchbare Variationskurve für die Ausgangsleistung des Laserscanners festgelegt werden. Beispielsweise kann dabei eine Glockenkurve mit einem Maximum im Winkelwert der Vorzugsrichtung Anwendung finden.
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Im vorliegenden Beispiel wird zur Festlegung einer solchen Variationskurve zudem unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 und der möglichen Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung anderer Verkehrsteilnehmer ein Intrusionskorridor 7 errechnet. Auf Basis verschiedener Modellannahmen ist eine Kollision des Kraftfahrzeugs 1 mit Objekten, die sich außerhalb dieses Korridors befinden, eher unwahrscheinlich. Somit sind die Reichweiten der Teilsektoren des Laserscanners so zu wählen, dass insbesondere der Intrusionskorridor 7 möglichst gut überwacht werden kann. Außerhalb des Intrusionskorridors 7 können hingegen Abstriche hinsichtlich der Überwachungsqualität toleriert werden.
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Im vorliegenden Beispiel wird die Ausgangsleistung - und somit die Reichweite - der Teilsektoren des Laserscanners so gewählt, dass jederzeit möglichst der gesamte Intrusionskorridor 7 überwacht wird. Dazu wird die Reichweite in den Teilsektoren, in welchen der Intrusionskorridor 7 die Reichweitenbegrenzung 3 des Erfassungswinkelbereichs 2 schneidet, auf ihren Maximalwert eingestellt. In 1 sind dies alle Teilsektoren zwischen den Richtungen 8b und 8a. Für alle anderen Teilsektoren ergibt sich eine Untergrenze für die Reichweite aus den Seitenlinien 7a und 7b des Intrusionskorridors 7. Beispielsweise muss die Reichweite in Fahrzeuglängsrichtung 4 noch ca. 70 Prozent der Maximalreichweite betragen, um die Seitenlinie 7a des in 1 dargestellten Intrusionskorridors 7 in diesem Teilsektor nicht zu unterschreiten. Im vorliegenden Beispiel werden die Reichweitenwerte für die außerhalb der Richtungen 8b und 8a liegenden Teilsektoren gemäß einer trapezförmigen Variationskurve gewählt, welche in 2 dargestellt ist.
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Festgelegt wird dabei nicht die Reichweite selbst, sondern die mit der Reichweite korrelierte Ausgangsleistung. Die Reichweite ergibt sich aus dieser. 2 zeigt die Variationskurve P1 (w) der Ausgangsleistung P über dem Winkel w der Teilsektoren des Laserscanners. Da die Teilsektoren im betrachteten Beispielsystem sehr klein sind, wurde der Einfachheit halber auf eine Diskretisierung der Winkelwerte w verzichtet. Die Darstellung betrifft den Erfassungswinkelbereich 2 aus 1. Dieser erstreckt sich zwischen den - jeweils auf die Fahrzeuglängsrichtung 4 bezogenen - Winkeln w1 und w2. Der Winkelwert w5 entspricht der Vorzugsrichtung 6, die Winkelwerte w3 und w4 entsprechen den Richtungen 8b und 8a (Achtung: die Größenverhältnisse in 2 entsprechen nicht exakt denjenigen aus 1).
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Zwischen w3 und w4 wird die Ausgangsleistung P gemäß der Forderung nach maximaler Reichweite in diesem Winkelbereich auf ihren Maximalwert P_max gesetzt. Außerhalb des Winkelbereichs zwischen w3 und w4 nimmt die Ausgangsleistung P zunächst linear ab und nimmt dann einen Mindestwert P_min an. Der Mindestwert P_min ergibt sich aus Anforderungen hinsichtlich einer hier nicht weiter diskutierten Mindestreichweite. Die Steilheit des Abfalls der Trapezflanken ist so gewählt, dass die oben im Zusammenhang mit den Seitenlinien 7a und 7b des Intrusionskorridors 7 erwähnte Untergrenze für die Reichweite stets eingehalten ist.
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Es wird somit der vollständige Intrusionskorridor überwacht. Als Mittelwert der Ausgangsleistung P über alle Teilsektoren ergibt sich anhand der Kurve P1 (w) der, in 2 als Strichlinie dargestellte, Wert P_avg. Der Mittelwert P_avg entspricht im vorliegenden Beispiel exakt dem für die Augensicherheit kritischen zulässigen Mittelwert. Fände dieser Mittelwert, wie bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik, Anwendung auf jeden einzelnen Teilsektor, so würden vor allem weit entfernt gelegene Teile des Intrusionskorridors 7 unüberwacht bleiben. Durch die erfindungsgemäße selektive Erhöhung der Ausgangsleistung P über den Mittelwert P_avg, gelingt es hingegen, den Intrusionskorridor 7 vollständig zu überwachen.
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Bei einem schmalen Intrusionskorridor kann eine vollständige Überwachung des Intrusionskorridors sogar mit einer mittleren Ausgangsleistung erreicht werden, die unter dem zulässigen Mittelwert liegt. Dies kann bewusst angestrebt werden, beispielsweise um den Energiebedarf des Laserscanners bei ausreichender Detektionsperformanz zu senken. Alternativ kann, wie im vorliegenden Beispiel, die Detektionsperformanz in den Randbereichen soweit erhöht werden, dass der Mittelwert P_avg annähernd oder exakt dem zulässigen Mittelwert entspricht. Hierzu ist beispielsweise eine über die Anforderungen hinausgehende Wahl von P_min oder ein weniger steiler Abfall der Flanken des Trapezes möglich. Aufgrund der einfachen Trapezform der Variationskurve lassen sich die zur Festlegung der Variationskurve erforderlichen charakteristischen Parameter derselben leicht für einen vorgegebenen Intrusionskorridor bestimmen.
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Die Darstellungen des Intrusionskorridors 7 in 1 und der Variationskurve P1 (w) in 2 beziehen sich auf einen bestimmten Geschwindigkeitswert des Fahrzeugs 1. Die dabei zugrundegelegte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 ist verhältnismäßig hoch, woraus sich ein schmaler Intrusionskorridor 7 ergibt. Bei noch höheren Fahrgeschwindigkeitswerten ergibt sich ein entsprechend schmalerer Intrusionskorridor. Das beschriebene Verfahren ist auf einen solchen schmaleren Intrusionskorridor in analoger Weise anwendbar.
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Bei geringeren Fahrgeschwindigkeiten oder bei stehendem Fahrzeug 1 hingegen wird der Intrusionskorridor zu breit, als dass er auf die beschriebene Art und Weise vollständig überwacht werden könnte. Die maximale Ausgangsleistung wäre für zu viele Teilsektoren erforderlich. Das oben beschriebene Beispielverfahren zur Festlegung einer Variationskurve kann daher nur für Geschwindigkeiten oberhalb eines Geschwindigkeitsschwellwerts Anwendung finden.
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Bei von Null verschiedenen, jedoch unterhalb dieses Geschwindigkeitsschwellwerts liegenden Geschwindigkeiten wird das oben beschriebene Verfahren dementsprechend dahingehend modifiziert, dass ein verkürzter Intrusionskorridor berechnet wird, welcher nicht durch die Reichweite begrenzt wird, welche bei maximaler Ausgangsleistung P_max des Laserscanners erzielbar ist (Begrenzung 3 in 1), sondern durch die Reichweite, welche bei einer Ausgangsleistung P‘ erzielbar ist. P‘ ist dabei kleiner als P_max.
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Eine entsprechende Variationskurve P2(w) ist in 3 dargestellt. Die Winkel w3' und w4', welche den Winkeln w3 und w4 aus 2 entsprechen, liegen entsprechend dem breiteren Intrusionskorridor und entsprechend der sich aus P‘ ergebenden verringerten Reichweite wesentlich weiter voneinander entfernt als w3 und w4 in 2.
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P‘ ist somit ein weiterer festlegbarer charakteristischer Parameter der Variationskurve. Obwohl w3' und w4' selbst von P‘ abhängen, kann unter der Voraussetzung einer von der Geschwindigkeit abhängigen Breite des Intrusionskorridors, aufgrund der einfachen Trapezform der Variationskurve ein verhältnismäßig einfacher algebraischer Zusammenhang zwischen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 und einem geeigneten P‘ bestimmt werden. Ein solcher Zusammenhang kann auch heuristisch ermittelt werden. Die übrigen zur Festlegung der Variationskurve erforderlichen charakteristischen Parameter lassen sich dann ebenfalls leicht für einen vorgegebenen Intrusionskorridor bestimmen.
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Als Extremfall des beschriebenen Beispielverfahrens ergibt sich bei stehendem Fahrzeug ein Intrusionskorridor, der sich über den gesamten Erfassungswinkelbereich erstreckt. P‘ ist dann gleich dem zulässigen Mittelwert der Ausgangsleistung zu wählen. Nur bei stehendem Fahrzeug 1 wird somit, wie gemäß dem Stand der Technik üblich, eine uniforme Reichweiteneinstellung mit entsprechend eingeschränkter Reichweite über den gesamten Erfassungswinkelbereich eingestellt.
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Das vorliegende Beispiel belegt, dass durch die Erfindung unter Beibehaltung der Anforderungen an die Augensicherheit insbesondere bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten eine effektive Reichweitensteigerung eines entfernungsvermessenden Laserscanners erzielt werden kann. Faktisch erfolgt die Reichweitensteigerung selektiv für diejenigen Teilsektoren, in welchen eine hohe Reichweite besonders vorteilhaft ist. Fahrspurprädiktionsabhängig wird dabei in bevorzugten Teilsektoren eine große Reichweite, in solchen abseits der zu befahrenden Fahrspur entsprechend eine geringere Reichweite eingestellt.