DE102011012379B4

DE102011012379B4 - Verfahren und Radar-Sensoranordnung zur Detektion von Ort und Geschwindigkeit von Objekten relativ zu einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102011012379B4
Application number: DE102011012379.2A
Authority: DE
Inventors: Ralph Mende
Original assignee: SMS Smart Microwave Sensors GmbH
Current assignee: SMS Smart Microwave Sensors GmbH
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2014-11-06
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: WO2012113366A1; DE102011012379A1

Abstract

Verfahren zur Detektion von Ort und Geschwindigkeit von Objekten relativ zu einem Fahrzeug (1), bei dem wenigstens zwei Radarsensoren (3, 4, 10) im Fahrzeug (1) verwendet werden, die jeweils mit einer Senderanordnung zur Aussendung von Radarsignalen und einer Empfängeranordnung zum Empfang von von Objekten reflektierten Echosignalen versehen sind, mit den Verfahrensschritten: – Aussenden der Radarsignale – Empfangen der Echosignale und Bildung von Messdaten durch Vergleich der ausgesandten Radarsignale und der Echosignale, – Datenreduktion der Messdaten und Bildung von Daten für Geschwindigkeit und Ort der reflektierten Objekte, – Erstellung eines Bahnverlaufs für ein detektiertes Objekt relativ zum Fahrzeug (1) durch Auswertung nacheinander erhaltener Daten für Ort und Geschwindigkeit des Objekts, – Erstellung einer Prognose für eine vordefinierte Situation des Objekts relativ zum Fahrzeug, – Auslösen eines Alarm- und/oder Steuersignals aus der erstellten Prognose, wenn ein Grenzwert überschritten wird, – wobei von den Radarsensoren (3, 4, 10) wenigstens einer als Master-Sensor und wenigstens ein anderer als Slave-Sensor verwendet wird, die über einen separaten Datenbus (8) miteinander verbunden sind und wobei ein Teil der Verfahrensschritte für den Slave-Sensor vom Master-Sensor ausgeführt wird dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten des Slave-Sensors vor einer Datenreduktion zum Master-Sensor übertragen werden und dass die anschließenden Verfahrensschritte für die vom Slave-Sensor empfangenen Echosignale in dem Master-Sensor ausgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Ort und Geschwindigkeit von Objekten relativ zu einem Fahrzeug, bei dem wenigstens zwei Radarsensoren im Fahrzeug verwendet werden, die jeweils mit einer Senderanordnung zur Aussendung von Radarsignalen und einer Empfängeranordnung zum Empfang von von Objekten reflektierten Echosignalen versehen sind, mit den Verfahrensschritten:

– Aussenden der Radarsignale,
– Empfangen der Echosignale und Bildung von Messdaten durch Vergleich der ausgesandten Radarsignale und der Echosignale,
– Datenreduktion der Messdaten und Bildung von Daten für Geschwindigkeit und Ort der reflektierten Objekte (Detektion),
– Erstellung eines Bahnverlaufs für ein detektiertes Objekt relativ zum Fahrzeug durch Auswertung nacheinander erhaltener Daten für Ort und Geschwindigkeit des Objekts (Tracking),
– Erstellung einer Prognose für eine vordefinierte Situation des Objekts relativ zum Fahrzeug,
– Auslösen eines Alarm- und/oder Steuersignals aus der erstellten Prognose, wenn ein Grenzwert überschritten wird,
– wobei von den Radarsensoren wenigstens einer als Master-Sensor und wenigstens ein anderer als Slave-Sensor verwendet wird, die über einen separaten Datenbus miteinander verbunden sind und wobei ein Teil der Verfahrensschritte für den Slave-Sensor vom Master-Sensor ausgeführt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Radar-Sensoranordnung in einem Fahrzeug mit

– wenigstens zwei Radarsensoren,
– jeweils einer Senderanordnung der Radarsensoren zur Aussendung von Radarsignalen,
– jeweils einer Empfängeranordnung der Radarsensoren zum Empfang von von Objekten reflektierten Echosignalen und zur Bildung von Messdaten durch zeitliche Abtastung der Echosignale und Vergleich mit dem ausgesandten Radarsignal
– einer Datenreduktionsstufe zur Reduzierung der auszuwertenden Messdaten und Bildung von Ort und Geschwindigkeit des reflektierten Objekts relativ zum Fahrzeug charakterisierenden Daten (Detektion),
– einer Trackingstufe zur Erstellung eines Bahnverlaufs für die Bewegung des detektierten Objekts relativ zum Fahrzeug durch Auswertung nacheinander erhaltener Daten für Ort und Geschwindigkeit des Objekts und zur Erstellung einer Prognose für die künftigen Bewegungen des Objekts,
– einer Alarm- und/oder Regeleinrichtung zur Auslösung eines Alarm- und/oder Regelsignals, wenn ein Grenzwert überschritten wird,
– wobei die wenigstens zwei Radarsensoren durch einen separaten Datenbus miteinander verbunden sind, einer der Radarsensoren als Master-Sensor und der andere als Slave-Sensor fungiert und der Master-Sensor mit einer Auswertungseinrichtung für die von den Radarsensoren empfangenen Echosignale versehen ist.

Fahrzeuge, insbesondere Automobile, werden zunehmend mit Radarsensoren ausgerüstet, um dem Fahrer Fahrassistenzsignale in Form von Informationen zuzuleiten oder auch Regelungen der Fahrzeugbewegung durchzuführen.
Es ist daher bekannt, Radarsensoren so am Fahrzeug anzuordnen, dass sie Fremdfahrzeuge detektieren, die sich im toten Winkel der Fahrer-Rückspiegel – und noch nicht im Sichtfeld des Fahrers – befinden. Es sind ferner Radarsensoren bekannt, die die Bewegung von Fremdfahrzeugen auf benachbarten Fahrspuren einer Fahrstrecke überwachen und so als Spurwechselassistent fungieren. In diesen Fällen wird regelmäßig ein Alarmsignal für den Fahrer generiert, das als optisches, akustisches oder haptisches Signal den Fahrer auf eine Gefahrensituation aufmerksam machen soll.
Es ist ferner bekannt, Radarsensoren für Regeleinrichtungen einzusetzen. In diesem Fall können Radarsensoren beispielsweise den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug überwachen und entsprechend einer vom Fahrer gewählten Abstandseinstellung konstant halten, um die Gefahr von Auffahrunfällen durch ein unaufmerksames Verhalten des Fahrers zu verringern oder zu beseitigen. Ferner ist es bekannt, mit Radarsensoren ein Parkassistenzsystem zu erstellen, mit dem entweder Warnsignale für eine zu starke Annäherung an ein geparktes Fahrzeug generiert werden oder ein gesamter Einparkvorgang automatisiert gesteuert wird.
Sofern ein Fahrzeug mit Radarsensoren ausgestattet wird, kommt daher regelmäßig nicht nur ein Radarsensor zum Einsatz, sondern eine Mehrzahl von Radarsensoren. Diese können im Wesentlichen gleiche Funktionen aufweisen, wenn sie eine gleiche Funktion beispielsweise auf der rechten und auf der linken Seite eines Fahrzeugs ausüben, wie dies bei Totwinkelsensoren oder Fahrspurwechselassistenten der Fall ist. Es ist aber auch möglich, dass eine Mehrzahl von Radarsensoren in einem Fahrzeug für unterschiedliche Aufgaben konfiguriert ist, beispielsweise die Kombination von Totwinkelsensoren mit einem nach vorn in Fahrtrichtung gerichteten Abstandssensor.
US 5,872,536 A offenbart ein Detektionssystem für die Entfernung, die Relativgeschwindigkeit, den Kollisionswinkel und den Auftreffpunkt eines mit einem Fahrzeug kollidierenden Objekts, wobei das Detektionssystem dazu dient, die Möglichkeit einer Kollision vorherzubestimmen, um somit Gegenmaßnahmen auslösen zu können. Dabei werden wenigstens zwei Sensoren verwendet, die jeweils ein harmonisches Signal ausstrahlen und ein von dem Objekt reflektiertes Signal empfangen. In einer Detektionseinrichtung werden die beiden empfangenen Signale separat ausgewertet und jeweils eine Dopplerfrequenz für harmonische Signalanteile bestimmt. Aus den jeweiligen Signalanteilen werden in einer Abstandsauswertungseinrichtung der Abstand und in einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung die Geschwindigkeit bestimmt. Hieraus wird ermittelt, ob es voraussichtlich zu einem Aufprall kommt, um ggf. Rückhaltesysteme der Passagiere auszulösen. Eine Datenreduktion ist dabei nicht vorgesehen. Die Auswertung erfolgt im üblichen Zeitraum.
Für eine ordnungsgemäße Funktion der Radarsensoren ist es erforderlich, sowohl den momentanen Ort eines Objekts als auch dessen relative Geschwindigkeit zum Fahrzeug permanent festzustellen. Demgemäß werden die Echosignale, die regelmäßig von mehreren Objekten reflektiert werden, mit einer hohen Abtastfrequenz abgetastet und daraus zeitlich aufgelöste Messwerte gebildet. Um eine für Fahrzeuganwendungen erforderliche Echtzeitauswertung zu ermöglichen, müssen die so gebildeten Messwerte einer Datenreduktion unterworfen werden. Ein bewährtes Verfahren hierfür ist die Fast-Fourier-Transformation (FFT), durch die die im Zeitraum gewonnenen Messwerte in den Frequenzraum übertragen werden. Relativ zum Fahrzeug bewegte Objekte verändern bekanntlich die Frequenz der ausgesandten Radarsignale, sodass die Echosignale dieser Objekte um eine Dopplerfrequenz verschoben sind, die von der Relativgeschwindigkeit des betreffenden Objekts abhängig ist. Ein mit einer bestimmten Relativgeschwindigkeit zum Fahrzeug bewegtes Objekt führt daher zu einem Signalpeak im Frequenzraum. Durch bekannte Auswertungen der so gebildeten Spektrallinien können aus der Frequenz und der Phase der Echosignale Ort und Geschwindigkeit der Objekte bestimmt werden. Dies geschieht üblicherweise mit Hilfe einer Detektionssoftware.
Im Anschluss daran wird mit einer Trackingsoftware ein Bahnverlauf für die detektierten Objekte erstellt, indem die für ein identifiziertes Objekt gemessenen Daten für Ort und Geschwindigkeit zeitlich nacheinander erstellt und zur Bildung einer Bahn des Objekts relativ zum Fahrzeug unter Berücksichtigung des sich ändernden Ortes und der sich (möglicherweise) ändernden Geschwindigkeit verwendet werden. Mathematisch erfolgt dies durch geeignete Filterungen der gewonnenen Daten.
Ein weiteres Softwaremodul beinhaltet eine Information über die gewünschte Funktion des betreffenden Radarsensors. Demgemäß wird der gefundene Bahnverlauf für das detektierte Objekt und/oder eine Prognose des künftigen Bahnverlaufs daraufhin überprüft, ob sich hieraus eine Gefahrensituation für das Fahrzeug ergibt. In Abhängigkeit von eingestellten Grenzwerten kann daher ein Alarmsignal für den Fahrer oder ein Regelungssignal, beispielsweise zur Einhaltung eines vorgegebenen Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug, generiert werden.
Die verschiedenen Radarsensoren sind üblicherweise mit den entsprechenden Auswertungseinrichtungen versehen. Daher sind die herkömmlichen Radarsensoren mit leistungsfähigen Prozessoren ausgestattet, die die entsprechenden Aufgaben für den betreffenden Radarsensor ausführen und einen Signalgenerator zur Auslösung eines Alarmsignals und/oder eines Regelsignals steuern.
Die Steuerung moderner Automobile erfolgt über einen zentralen Bus, beispielsweise einem CAN-Bus. Über diesen Bus wird eine jegliche Datenübertragung zwischen Fahrzeug relevanten Sensoren und Aktuatoren abgewickelt, sodass der betreffende Bus eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen muss. Auch die Radarsensoren sind an diesen Bus angeschlossen, um insbesondere eine Kommunikation für Fahrzeugsysteme zu ermöglichen. Ein Beispiel hierfür sind Diagnosesysteme, die den Ausfall elektrischer Komponenten anzeigt, wozu auch die Radarsensoren gehören sollten. Die Übertragbarkeit größerer Datenmengen der Radarsensoren auf den Fahrzeugbus, insbesondere mit der für Radarsensoren erforderlichen Priorität, ist aufgrund der begrenzten Bandbreite der Fahrzeugbusse nicht möglich.
Zur Verringerung des Aufwands bei den Radarsensoren ist es jedoch bekannt, zwei funktionsgleiche Radarsensoren (Totwinkelsensoren) durch einen separaten Datenbus (hier CAN-Bus) miteinander zu verbinden. Beide Radarsensoren weisen dabei Prozessoren auf, die mit der Detektionssoftware arbeiten, um die Messwerte durch die Datenreduktion (insbesondere FFT) zu reduzieren und bestimmte Orts- und Geschwindigkeitskoordinaten zuzuordnen. Über den separaten Datenbus werden somit die reduzierten Messsignale von einem Radarsensor zum anderen übertragen, wo die Erstellung der Bahnverläufe für beide Radarsensoren gemeinsam in einem Sensor ausgeführt wird. Der die Trackingsoftware ausführende Radarsensor kann dabei als Master-Sensor angesehen werden. Die ausgewerteten Bahnverläufe werden dann an den anderen Radarsensor (Slave-Sensor) zurück übertragen, wo die Funktionsauswertung vorgenommen wird. Entsprechend den Auswertungen können dann die beiden Radarsensoren ihre jeweiligen Warnsignalgeneratoren steuern, beispielsweise in Form von Leuchtdioden in dem Gehäusen der Rückspiegel als Warnsignal der Totwinkelsensoren. Der Master-Sensor besorgt dann die Kommunikation mit dem Fahrzeug über den Fahrzeugbus für beide Radarsensoren. Auf diese Weise ist es möglich, den Aufwand für die beiden Radarsensoren, insbesondere für den Slave-Sensor, zu verringern, indem für den Slave-Sensor ein weniger leistungsfähiger Prozessor eingesetzt wird, der kostengünstiger ist als der leistungsfähige Prozessor, der alle Auswertungsaufgaben übernehmen muss.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einsatz von mehreren Radarsensoren in einem Fahrzeug preisgünstiger zu gestalten, ohne dafür eine Einbuße an Funktionalität hinnehmen zu müssen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten des Slave-Sensors vor einer Datenreduktion zum Master-Sensor übertragen werden und dass die anschließenden Verfahrensschritte für die vom Slave-Sensor empfangenen Echosignale mit dem Master-Sensor ausgeführt werden.
In entsprechender Weise wird die Aufgabe mit einer Radar-Sensoranordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass der Slave-Sensor eine programmierbare Logikstufe zur Übertragung der empfangenen Messsignale auf den Master-Sensor aufweist und dass die vom Slave-Sensor empfangenen Messsignale erst in dem Master-Sensor der Datenreduktionsstufe zugeleitet werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht daher die Ausbildung des Slave-Sensors ohne einen Prozessor, da alle Verfahrensschritte in den entsprechenden Verarbeitungsstufen des Master-Sensors ausgeführt werden.
Für die Durchführung der Erfindung wird zur Verbindung der wenigstens zwei Radarsensoren ein schneller Bus mit einer hohen Bandbreite eingesetzt. Der herkömmliche CAN-Bus hat eine Übertragungskapazität von 500 KBit/s und kommt daher für die Übertragung der Messsignale vom Slave-Sensor zum Master-Sensor nicht infrage, da die Übertragung bereits eine solche lange Zeit in Anspruch nehmen würde, dass eine Echtzeitauswertung für die Fahrzeugzwecke ausgeschlossen ist.
Ein für die Anwendung in Kraftfahrzeugen zertifizierter schneller Bus ist Flex-Ray, der eine Übertragungskapazität von 10 MBit aufweist. Aber auch diese Übertragungskapazität ist nicht ausreichend, um verlässliche Funktionen der Radar-Sensoranordnung mit einem Master-Sensor und einem Slave-Sensor der erfindungsgemäßen Art zu ermöglichen. Diese setzt üblicherweise eine Abtastrate von 1024 Schritten als Radarsignal ausgesandten Frequenzrampe vor. Diese werden mit einer entsprechenden Abtastrate abgetastet. Da dadurch die Datenmenge für die Übertragung auf dem Datenbus zu groß wird, wird die Datenmenge durch Halbierung der Abtastfrequenz halbiert. Die halbierte Datenmenge ist auf dem Datenbus FlexRay gut übertragbar. Dies hat allerdings zur Folge, dass unter Beibehaltung der benötigten zeitlichen Auflösung bei der Datenreduktion mehrdeutige Signale für Ort und Geschwindigkeit eines detektierten Objekts erhalten werden. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Mehrdeutigkeit in der Trackingstufe behoben werden kann, weil bei der Erstellung von Bahnverläufen für ein detektiertes Objekt unter Verwendung der mehreren Möglichkeiten für Ort und Geschwindigkeit des Objekts nur eine eindeutige Möglichkeit für die Bewegung des Objekts relativ zum Fahrzeug verbleibt. Die aufgrund der geringeren Abtastrate in Kauf genommene Mehrdeutigkeit kann daher während der weiteren Auswertung im Master-Sensor behoben werden. Hierfür wird eine gewisse zusätzliche Rechenleistung des Master-Sensors benötigt, die aber ohne weiteres und unproblematisch zur Verfügung steht. Der Flaschenhals für das System ist die Übertragungsrate auf dem Datenbus zwischen den Radarsensoren.
Erfindungsgemäß werden daher Messsignale generiert, die die Übertragung der Messdaten vom Slave-Sensor zum Master-Sensor ermöglichen, in sich jedoch noch nicht eindeutig sind. Die Eindeutigkeit wird bei der weiteren Auswertung in der Trackingstufe des Master-Sensors hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Slave-Sensor daher ohne Prozessor ausgebildet.
Bevorzugt ist ferner, dass die Datenreduktionsstufe eine Fast-Fourier-Transformationsstufe ist, in der eine oder mehrere Fast-Fourier-Transformationen ausgeführt und ausschließlich Spektrallinien zur Bildung von Ort und Geschwindigkeit des Objekts detektiert werden.
In einer sehr sinnvollen Ausführungsform der Erfindung wird das Radarsignal pro Messzyklus aus wenigstens zwei Frequenzrampen mit sich über einen Messzyklus verändernder Frequenz gebildet. Die verändernde Frequenz besteht dabei aus Frequenzstufen, deren Anzahl mit der Abtastrate des Signals korreliert, wobei die Frequenzstufen der verschiedenen Frequenzrampen jeweils abwechselnd nacheinander ausgesandt werden. Auf diese Weise ergibt sich so eine verschaltete Ausbildung des Radarsignals aus den verschiedenen Frequenzrampen. Im Falle der bevorzugten Ausbildung mit drei Frequenzrampen wird somit nacheinander eine erste Frequenzstufe der Frequenzrampe 1, der Frequenzrampe 2 und der Frequenzrampe 3 ausgesandt, danach die zweite Frequenzstufe der Frequenzrampe 1, der Frequenzrampe 2 und der Frequenzrampe 3 usw. Bevorzugt sind 1024 Frequenzstufen pro Frequenzrampe vorgesehen. Eine derartige Ausbildung des Radarsignals ist in der EP 1 325 350 B1 beschrieben.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit zwei Radarsensoren, die als Totwinkelsensoren angeordnet sind,
2 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit drei Radarsensoren, von denen zwei als Totwinkelsensoren und einer als Abstandsregelsensor ausgebildet ist.
1 lässt in einer Draufsicht die Umrisse eines Fahrzeugs 1 erkennen. Das Fahrzeug hat eine Längsachse und bewegt sich im Normalbetrieb entlang der Längsachse in Fahrtrichtung F. Senkrecht dazu steht eine Breitenrichtung B.
Die Steuerung des Fahrzeugs erfolgt über einen schematisch angedeuteten Fahrzeug-Datenbus 2, an dem zahlreiche Komponenten, insbesondere Sensoren und Aktuatoren angeschlossen sind. Mit dem Fahrzeug-Datenbus 2 sind auch zwei Radarsensoren 3, 4 verbunden, die sich an den beiden Seiten am hinteren Ende des Fahrzeugs 1 befinden und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Totwinkelsensoren angeordnet sind. Sie haben daher die Aufgabe, die vom Fahrer nicht erkennbare Fahrzeuge, die sich im toten Winkel von Außen-Rückspiegeln 5, 6 befinden, zu detektieren und den Fahrer hiervor zu warnen. Warnsignale werden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als optische Warnsignale an den Außen-Rückspiegeln 5, 6 angeordneten Leuchtdioden (LEDs) 7 ausgegeben.
Die beiden Radarsensoren 3, 4 sind über einen separaten („privaten”) Hochgeschwindigkeits-Datenbus 8 miteinander verbunden. Der Datenbus 8 ist vorzugsweise ein FlexRay-Datenbus.
In 1 ist schematisch dargestellt, dass der Radarsensor 4 ohne einen Prozessor ausgebildet ist und als „Slave-Sensor” 4 fungiert. Demgemäß stellt der andere Radarsensor 3 einen Master-Sensor 3 dar, der mit einem hochleistungsfähigen Prozessor neu versehen ist.
Der Slave-Sensor 4 ist nicht mit einem Prozessor ausgerüstet, sondern weist lediglich eine programmierbare Logikstufe auf, mit der die Messsignale aus einem empfangenen Echosignal und entsprechende Signale des ausgesandten Signals auf den Prozessor des Master-Sensors 3 übertragen werden können. Der Prozessor 9 des Master-Sensors 3 weist somit Detektionssoftwarestufen Det. I und Det. II für beide Radarsensoren 3, 4 auf. In dem Prozessor schließt sich eine Trackingsoftware an, mit der ein Bahnverlauf für reflektierende Objekte aus den Messsignalen erstellt wird.
Der Prozessor 9 enthält ferner einen Funktionsalgorithmus, mit der die Auswertung der Bahnverläufe dahingehend erfolgt, ob ein Grenzwert überschritten wird, sodass ein Alarmsignal oder ein Steuersignal generiert werden muss.
Darüber hinaus enthält der Prozessor 9 eine Software zum Kommunizieren mit der Fahrzeugsteuerung über den Fahrzeug-Datenbus 2, sodass die Kommunikation für die beiden Radarsensoren 3, 4 über den Master-Sensor 3 erfolgt.
Damit die Messwerte des Slave-Sensors 4 über den Datenbus 8 übertragen werden können, werden die Messwerte des Slave-Sensors 4 mit einer Abtastrate gebildet, die eine eindeutige Auswertung der Messwerte noch nicht erlaubt. Die Beseitigung der somit in Kauf genommenen Mehrdeutigkeiten erfolgt mit der Trackingsoftware, bei der die Plausibilität beispielsweise zweier möglicher Geschwindigkeiten für ein Objekt an einem Ort aufgrund der Bestimmung des Bahnverlaufs überprüft wird, sodass aus den möglichen Geschwindigkeiten die korrekte Geschwindigkeit ohne weiteres auswählbar ist.
Anhand eines Zahlenbeispiels soll dieser Zusammenhang verdeutlicht werden:
Das ausgesandte Radarsignal soll in einer FMSK-Modulation mit drei Frequenzrampen erfolgen, die jeweils 1024 Frequenzstufen aufweisen, die mit einer definierten (nicht notwendigerweise festen) Differenzfrequenz ineinander übergehen. Diese vorteilhafte Modulation eines Radarsignals ist in EP 1 325 350 B1 ausführlich beschrieben. Die drei Frequenzrampen werden ineinander verwoben ausgesandt, sodass sich ein ausgesandtes Radarsignal mit 3 × 1024 Frequenzstufen ergibt. Die Abtastung erfolgt synchron zur Modulation, sodass 3 × 1024 Abtastwerte im Empfänger entstehen. Die Frequenzsignale werden mit einer Länge von 40 ms ausgesandt, sodass eine Abtastfrequenz von (3 × 1024)/40 ms = 76,8 kHz ergibt.
Für leistungsfähige Radarsensoren 3, 4 werden Empfangsantennenanordnungen mit jeweils zwei Antennen verwendet. Jede dieser Empfangsantennen ist mit einem Quadraturmischer versehen, sodass 4 × 3 × 1024 Abtastwerte zu je 12 Bit entstehen. Aus Datenübertragungsgründen werden die 12 Bit in 16 Bit-Wörter verpackt, sodass sich 12.288 × 16 Bit ergeben. Diese Daten müssen vom Slave-Sensor 4 zum Master-Sensor 3 übertragen werden. Hinzu kommen noch die Datenworte vom Master zum Slave (die zu modulierende Frequenz wird ebenfalls als 16 Bit-Wert übertragen) also noch einmal 3 × 1024 (zu 16 Bit) = 3072 × 16 Bit.
Insgesamt ergeben sich 5 × 3 × 1024 (Worte zu 16 Bit) = 245760 KBit pro Messzyklus. Da der Messzyklus 40 ms lang ist, ergibt sich eine Datenrate von 6,144 MBit/s.
Der Fahrzeug-Datenbus 2 hat eine Brutto-Kapazität von 10 MBit/s. Wegen der ständig wechselnden Datenrichtung und wegen notwendiger Overheads für die Bit-Fehlerkorrektur kann die hier benötigte Netto-Datenrate von mehr als 6 MBit/s nicht über diesen Bus übertragen werden.
Es ist daher vorgesehen, eine halbierte Abtastfrequenz zu verwenden. Bei sonst gleichen Parametern ergibt sich somit eine Datenrate von 3,072 MBit/s. Diese Netto-Datenrate ist mit dem Fahrzeug-Datenbus sicher zu übertragen.
In Kauf genommen wird dabei die bereits erwähnte Mehrdeutigkeit der Bestimmung der Orts-Geschwindigkeits-Koordinaten. Für eine Ortskoordinate können daher beispielsweise zwei Geschwindigkeitskoordinaten rechnerisch infrage kommen. Die zutreffende Geschwindigkeitskoordinate kann mit der Trackingsoftware im Prozessor 9 eindeutig bestimmt werden, sodass über die Trackingsoftware eine Eliminierung der Mehrdeutigkeiten möglich ist.
Es ist auch denkbar, eine andere Eliminierung von Mehrdeutigkeiten dadurch zu bewirken, dass mehrere Radarsensoren einen überlappenden Erfassungsbereich haben und die Eliminierung von Mehrdeutigkeiten aufgrund der mehrfach festgestellten Koordinaten in dem Überlappungsbereich erfolgt.
Da der Master-Sensor 3 die Funktionsauswertung vornimmt, also feststellt, ob Warnsignale für ein Fahrzeug im toten Winkel generiert werden müssen, ist der Master-Sensor auch mit den Leuchtdioden 7 in den Außen-Rückspiegeln 5, 6 verbunden und steuert dies in Abhängigkeit von den Messwerten an, die für den Radarsensor 3 oder den Radarsensor 4 ausgewertet worden sind.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist neben den Radarsensoren 3, 4 noch ein weiterer Radarsensor 10 vorgesehen, der als Abstandssensor in Fahrtrichtung F abstrahlt und für die Abstandsregelung zum vorausfahrenden Fahrzeug eingerichtet ist. In diesem Ausführungsbeispiel stellt der Radarsensor 10 einen Master-Sensor dar, während die beiden Radarsensoren 3, 4 in diesem Ausführungsbeispiel als Slave-Sensoren fungieren. Die beiden Radarsensoren 3, 4 sind somit jeweils lediglich mit einer programmierbaren Logikschaltung zur Weiterleitung der Messsignale versehen, weisen jedoch keinen Prozessor auf.
Ein Prozessor 11 ist dem Radarsensor 10 zugeordnet und enthält Detektionssoftwaremodule Det. I, Det. II, Det. III für alle drei Radarsensoren 3, 4, 10.
Aufgrund der unterschiedlichen Funktionen der Radarsensoren 3, 4 einerseits und des Radarsensors 10 andererseits sind unterschiedliche Trackingmodule für diese beiden Arten von Radarsensoren vorgesehen, ebenso entsprechend unterschiedliche Funktionsalgorithmen.
Die Kommunikation zum Fahrzeug wird hingegen mit einem einheitlichen Modul für alle drei Prozessoren realisiert.
Auch hier werden die Signale der Slave-Sensoren 3, 4 mit einer verminderten Abtastrate erfasst und eine Mehrdeutigkeit in der anschließenden Trackingstufe eliminiert.
Es ist somit erkennbar, dass zwei oder mehr Radarsensoren 3, 4, 10 in einer Master-Slave-Anordnung gemäß der Erfindung verwendbar sind, sodass die Slave-Sensoren ohne Mikroprozessoren realisiert werden können.

Claims

Verfahren zur Detektion von Ort und Geschwindigkeit von Objekten relativ zu einem Fahrzeug (1), bei dem wenigstens zwei Radarsensoren (3, 4, 10) im Fahrzeug (1) verwendet werden, die jeweils mit einer Senderanordnung zur Aussendung von Radarsignalen und einer Empfängeranordnung zum Empfang von von Objekten reflektierten Echosignalen versehen sind, mit den Verfahrensschritten: – Aussenden der Radarsignale – Empfangen der Echosignale und Bildung von Messdaten durch Vergleich der ausgesandten Radarsignale und der Echosignale, – Datenreduktion der Messdaten und Bildung von Daten für Geschwindigkeit und Ort der reflektierten Objekte, – Erstellung eines Bahnverlaufs für ein detektiertes Objekt relativ zum Fahrzeug (1) durch Auswertung nacheinander erhaltener Daten für Ort und Geschwindigkeit des Objekts, – Erstellung einer Prognose für eine vordefinierte Situation des Objekts relativ zum Fahrzeug, – Auslösen eines Alarm- und/oder Steuersignals aus der erstellten Prognose, wenn ein Grenzwert überschritten wird, – wobei von den Radarsensoren (3, 4, 10) wenigstens einer als Master-Sensor und wenigstens ein anderer als Slave-Sensor verwendet wird, die über einen separaten Datenbus (8) miteinander verbunden sind und wobei ein Teil der Verfahrensschritte für den Slave-Sensor vom Master-Sensor ausgeführt wird dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten des Slave-Sensors vor einer Datenreduktion zum Master-Sensor übertragen werden und dass die anschließenden Verfahrensschritte für die vom Slave-Sensor empfangenen Echosignale in dem Master-Sensor ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenreduktion der Messdaten durch eine oder mehrere Fast-Fourier-Transformationen mit ausschließlicher Detektion von Spektrallinien zur Bildung von Ort und Geschwindigkeit des Objekts ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarsignale pro Messzyklus in Form von wenigstens zwei Frequenzrampen mit sich über einen Messzyklus verändernder Frequenz ausgesandt werden, wobei die Frequenzrampen durch Frequenzstufen gebildet werden, deren Anzahl mit den pro Messzyklus vorgenommenen Abtastungen des Signals korreliert sind und wobei die Frequenzstufen der Frequenzrampen jeweils abwechselnd nacheinander ausgesandt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastung der von den Empfangsanordnungen der Radarsensoren (3, 4, 10) empfangenen Echosignale mit einer Abtastrate erfolgt, die keine eindeutige Zuordnung von Ort oder Geschwindigkeit zu einem reflektierten Objekt ermöglichen und dass die Mehrdeutigkeit in dem Verfahrensschritt zur Erstellung des Bahnverlaufs in dem Master-Sensor beseitigt wird.
Radar-Sensoranordnung in einem Fahrzeug (1) mit – wenigstens zwei Radarsensoren (3, 4, 10), – jeweils einer Senderanordnung der Radarsensoren (3, 4, 10) zur Aussendung von Radarsignalen, – jeweils einer Empfängeranordnung der Radarsensoren (3, 4, 10) zum Empfang von von Objekten reflektierten Echosignalen und zur Bildung von Messdaten durch zeitliche Abtastung der Echosignale und Vergleich mit dem ausgesandten Radarsignal, – einer Datenreduktionsstufe zur Reduzierung der auszuwertenden Messdaten und Bildung von Ort und Geschwindigkeit des reflektierten Objekts relativ zum Fahrzeug charakterisierenden Daten, – einer Trackingstufe zur Erstellung eines Bahnverlaufs für die Bewegung des detektierten Objekts relativ zum Fahrzeug durch Auswertung nacheinander erhaltener Daten für Ort und Geschwindigkeit des Objekts und zur Erstellung einer Prognose für die künftigen Bewegungen des Objekts, – einer Alarm- und/oder Regeleinrichtung zur Auslösung eines Alarm- und/oder Regelsignals, wenn ein Grenzwert überschritten wird, – wobei die wenigstens zwei Radarsensoren durch einen separaten Datenbus miteinander verbunden sind, einer der Radarsensoren als Master-Sensor und der andere als Slave-Sensor fungiert und der Master-Sensor mit einer Auswertungseinrichtung für die von den Radarsensoren empfangenen Echosignale versehen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Slave-Sensor eine programmierbare Logikstufe zur Übertragung der empfangenen Messsignale auf den Master-Sensor aufweist und dass die vom Slave-Sensor empfangenen Messsignale erst in dem Master-Sensor der Datenreduktionsstufe zugeleitet werden.
Radar-Sensoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Slave-Sensor ohne einen Mikroprozessor ausgeführt ist.
Radar-Sensoranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenreduktionsstufe eine Fast-Fourier-Transformationsstufe ist, in der eine oder mehrere Fast-Fourier-Transformationen ausgeführt und ausschließlich Spektrallinien zur Bildung von Ort und Geschwindigkeit des Objekts detektiert werden.
Radar-Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Senderanordnung eines Radarsensors (3, 4, 10) zur Aussendung von Radarsignalen ausgebildet ist, die pro Messzyklus aus wenigstens zwei Frequenzrampen mit sich über einen Messzyklus verändernder Frequenz bestehen, die durch Frequenzstufen gebildet sind, deren Anzahl mit den pro Messzyklus vorgenommenen Abtastungen des Signals korreliert sind, wobei die Frequenzstufen der Frequenzrampen jeweils abwechselnd nacheinander ausgesandt werden.
Radar-Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarsensoren (3, 4, 10) eine Abtastrate für die Echosignale aufweisen, die nur eine mehrdeutige Zuordnung von Ort oder Geschwindigkeit zu einem reflektierten Objekt ermöglicht und dass eine Mehrdeutigkeit der ermittelten Messwerte in der Trackingstufe des Master-Sensor beseitigt wird.