DE60107692T2

DE60107692T2 - System zur erfassung von naheliegenden objekten

Info

Publication number: DE60107692T2
Application number: DE60107692T
Authority: DE
Inventors: Joseph Michael DELCHECCOLO; E. Mark RUSSELL; Gordon Walter WOODINGTON; S. Joseph PLEVA; Barteld H. VAN REES
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2021-08-17
Also published as: EP1309882A2; DE60107692D1; US6784828B2; US20020147534A1; JP5063851B2; EP1309882B1; US20020067287A1; US6670910B2; AU2001288268A1; WO2002014898A3; WO2002014898A2; KR20030034143A; JP2004506908A; KR100803414B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nahobjekt-Detektierungssystem, welches eine Mehrzahl von Sensorsystemen enthält, wobei jedes Sensorsystem dazu ausgebildet ist, eine Detektierungsabdeckung in einer vorbestimmten Abdeckungszone zu schaffen und jedes Sensorsystem folgendes aufweist:
Mittel zum Aussenden eines Signales in die jeweilige Abdeckungszone hinein;
Mittel zum Empfang einer Reflexion des ausgesendeten Signales von einem Zielobjekt in der jeweiligen Abdeckungszone; und
Mittel zum Verfolgen eines solchen Zielobjektes.
Im Hinblick auf die Gefahren, die mit der Fahrt im Kraftfahrzeug verbunden sind, besteht ein ständiger Bedarf bezüglich erhöhter Aufmerksamkeit des Fahrers. Ein möglicher Bereich einer erhöhten Aufmerksamkeit des Fahrers betrifft die Erfassung von Objekten rund um ein Fahrzeug. Wenn das Fahrzeug sich Objekten nähert (beispielsweise anderen Fahrzeugen, Fußgängern und Hindernissen) oder wenn Objekte sich dem Fahrzeug nähern, dann kann der Fahrer nicht immer das Objekt erfassen und notwendige Interventionen unternehmen, um einen Zusammenstoß mit dem Objekt zu verhindern. Beispielsweise mag der Fahrer eines Fahrzeugs nicht dazu in der Lage sein, ein Objekt in dem sogenannten toten Winkel des Fahrzeugs zu erfassen. Um die Anzahl von Unfällen mit Lastkraftwagen zu vermindern, wurde beispielsweise vorgeschlagen, Sensorsysteme oder einfach "Sensoren" zur Erfassung von Objekten rund um einen Lastkraftwagen zu installieren. Solche Sensoren umfassen typischerweise optische Detektoren oder Infrarotdetektoren zur Erfassung von Hindernissen auf dem Weg des Fahrzeugs.
Bei einer solchen Anwendung ist es notwendig, einen Sensor vorzusehen, der in der Lage ist, genau und zuverlässig Objekte auf dem Weg des Fahrzeugs zu detektieren.
Die US-Patentschrift 5 451 960 beschreibt ein Radarüberwachungssystem, bei welchem drei Sensoren miteinander kombiniert werden können, um weiterhin vier Gruppen von Sensoren zu schaffen. Jeder Sensor oder jede Sensorgruppe kann ein Zielobjekt detektieren, so daß bis zu sieben Zielobjektbahnen zugeordnet werden können. Jeder Verfolgungsspur ist ein Kalman-Filter zugeordnet.
Die Radartechnik ist eine geeignete Technologie zur Verwirklichung eines Sensors zur Verwendung in Fahrzeugen, beispielsweise Automobilen und Lastkraftwagen. Eine Art von Radar, die für diesen Zweck geeignet ist, ist ein frequenzmoduliertes CW-Radar (FMCW). Bei typischen FMCW-Radarsystemen nimmt die Frequenz des ausgesendeten CW-Signales linear von einer ersten vorbestimmten Frequenz zu einer zweiten vorbestimmten Frequenz zu. Das FMCW-Radar hat den Vorteil einer hohen Empfindlichkeit, einer verhältnismäßig niedrigen Senderleistung und einer guten Entfernungsauflösung. Die FR 2 709 834 beschreibt die Verwendung von mehrfachen FMCW-Radarsystemen auf einem Fahrzeug.
Merkmale oder Aspekte der Sensoren, welche zu deren Genauigkeit und Zuverlässigkeit beitragen, umfassen ihre Empfindlichkeit gegenüber Störungen und die Gesamtgenauigkeit, mit welcher empfangene Hochfrequenzsignale verarbeitet werden, um Objekte innerhalb des Gesichtsfeldes des Sensors zu detektieren. Beispielsweise kann die Empfindlichkeit gegenüber Störungen fehlerhafte Detektierungen verursachen, und, was noch schädlicher ist, kann die Nichterfassung eines Objektes verursachen.
Weitere wichtige Attribute von Sensoren betreffen ihre körperliche Größe und die Form. Vorzugsweise ist der Sensor in einem verhältnismäßig kleinem Gehäuse oder einer Kapselung untergebracht, die hinter einer Oberfläche des Fahrzeugs montiert ist. Die US-Patentschrift 5 999 092 beschreibt eine Anordnung, bei welcher jedes von vier Antennenbündeln innerhalb eines Stoßfängers des Fahrzeugs installiert ist. Für Genau igkeit und Zuverlässigkeit ist es unerlässlich, daß die Sendeantenne und Empfangsantenne und die Schaltungsanordnung des Sensors von Eigenschaften des Fahrzeugs oder Merkmalen des Fahrzeugs (beispielsweise von dem Kühlergrill, der Stoßfängeranordnung oder dergleichen) unbeeinflußt bleiben und daß die Sensoren an dem Fahrzeug in vorhersehbarer Ausrichtung befestigt sind.
Es wäre daher wünschenswert, ein Detektierungssystem zu schaffen, welches in der Lage ist, Zielobjekte rund um ein Fahrzeug zu detektieren. Es wäre auch wünschenswert, ein System zu schaffen, welches so angepaßt werden kann, daß es Detektierungszonen rund um das Fahrzeug in unterschiedlicher Größe schafft. Weiterhin wäre es wünschenswert, ein System zu schaffen, das von der Ferne reprogrammiert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Nahobjekt-Detektierungssystem der zuvor Eingangs definierten Art dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel zur Verteilung von Information zwischen jedem der Mehrzahl von Sensorsystemen enthält, wobei diese Mittel Verarbeitungseinrichtungen enthalten, welche mit den Sensorsystemen gekoppelt sind, um Zielobjekt-Verfolgungsdaten in globalen Koordinaten zu bilden und diese Zielobjekt-Verfolgungsdaten als Vorabinformation an ausgewählte der Sensorsysteme zu liefern.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Nahobjektdetektierungssystem (NOD) eine Mehrzahl von Hochfrequenzsende- und- empfangssensormodulen (RF und TR) (oder einfach "Sensoren", die um ein Fahrzeug herum so angordnet sind, daß eine Erfassungszone oder mehrere Erfassungszonen oder Detektierungszonen um das Fahrzeug gebildet wird, bzw. werden. Die Sensoren sind so angeordnet, daß jeder Sensor Objekte in einer Abdeckzone oder mehreren Abdeckzonen erfaßt, welche im wesentlichen das Fahrzeug umgeben. Erste der Mehrzahl von Sensoren können in dem rückwärtigen und/oder vorderen Stoßfängern des Fahrzeugs installiert sein, während zweite der Sensoren in den Seitenteilen des Fahrzeugs installiert sind. Jeder der Sensoren enthält ein Sensorantennensystem, welches eine Sendeantenne zum Aussenden eines Hochfrequenzsignales und eine Empfangsantenne umfaßt, um Teile des ausgesendeten Hochfrequenzsignales zu empfangen, welche von einem Zielobjekt oder mehreren Zielobjekten innerhalb eines Gesichtsfelds der Sendeantenne erfaßt und in Richtung auf die Empfangsantenne reflektiert wird. Alternativ kann eine monostatische Antenne verwendet werden. Die Sendeantenne kann von einer planaren Gruppenanordnung von Antennenelementen gebildet werden, während die Empfangsantenne durch eine planare Gruppenanordnung von Antennenelementen oder durch eine einzelne Reihe von Antennenelementen gebildet wird. Das bedeutet, die Sendeantennen und die Empfangsantennen können in unterschielicher Anzahl und unterschiedlicher Bauart von Antennenelementen vorliegen. Das Nahobjekt-Detektierungssystem enthält weiter eine Empfängerschaltung, die mit der Empfangsantenne gekoppelt ist, um Signale von der Empfangsantenne aufzunehmen und um zu bestimmen, ob ein Hochfrequenz-Lecksignal, welches von der Sendeantenne zur Empfangsantenne überkoppelt wird, einen vorbestimmten Lecksignal-Schwellwertpegel überschreitet.
Bei dieser besonderen Anordnung wird ein Nahobjekt-Detektierungssystem geschaffen, welches Objekte in beliebigen Bereichen um das Fahrzeug herum umfaßt. Wenn einer der Sensoren feststellt, daß sich das Fahrzeug einem Zielobjetk nähert, oder daß sich ein Zielobjekt dem Fahrzeug nähert, dann leitet der Sensor Schritte ein, welche in Entsprechung mit einer Gruppe von Detektierungsregeln durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform ist das System als verteiltes Prozessorsystem ausgebildet, bei welchem jeder der Sensoren einen Prozessor enthält. Die Sensoren sind zusammen gekoppelt, so daß die Sensoren Informationen austauschen oder miteinander teilen können. In einer anderen Ausführungsform ist jeder der Sensoren mit einem zentralen Sensorprozessor gekoppelt, der Information von jedem der Sensoren empfängt, und diese Information entsprechend verarbeitet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie diese selbst werden voll umfänglich aus der nachfolgenden Beschreibund und den Zeichnungen verständlich. In diesen stellen dar:
1 ein Blockschaltbild eines Nahobjekt-Detektierungssystems, welches auf einem Fahrzeug montiert dargestellt ist;
2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das von Sensorzonen umschlossen wird, die durch ein Nahobjekt-Detektierungssystem der Bauart gemäß 1 erzeugt werden;
3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das von einer Mehrzahl von Sensorzonen umschlossen wird, die von einem Nahobjekt-Detektierungssystem der Bauart gemäß 1 erzeugt werden, und das sich längs einer Straße bewegt, wobei andere Fahrzeuge sich in seiner Nachbarschaft befinden;
4 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das durch eine Mehrzahl von Zielobjekten umgeben ist, wobei ein Zielobjekt in einer Erfassungszone oder Sensorzone von zwei verschiedenen Sensoren auftaucht;
4A und 4B eine Serie von Diagrammen entsprechend den Radarberichten in jeweiligen örtlichen Koordinatensystemen zweier unterschiedlicher Sensoren;
4C und 4D eine Serie von Diagrammen entsprechend den Radarberichten von zwei unterschiedlichen Sensoren gemäß 4A und 4B in einem globalen Koordinatensystem eines CT/DF-Prozessors;
5 ein Blockschaltbild eines Nahobjekt-Detektierungssystems mit einem zentralen Prozessor zur Verfolgung und Datenkombination (CT/DF);
6 ein Blockschaltbild eines Nahobjekt-Detektierungssystems, das auf einem Fahrzeug montiert ist, wobei das Fahrzeug ein einziges Sensor-Prozessorsystem aufweist; und
7 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Verarbeitungsschritte, die zur Durchführung einer Absicherungsoperation erforderlich sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es sei nun auf 1 Bezug genommen. Ein Nahobjekt-Detektierungssystem 10 ist auf einem Fahrzeug 11 angeordnet, das hier nur umrißweise dargestellt sei, da es eigentlich kein Teil des Nahobjekt-Detektierungssystems (NOD) 10 ist. Das Fahrzeug 11 kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug sein, beispielsweise ein Auto, ein Motorrad oder ein Lastkraftwagen, oder ein Marinefahrzeug, beispielsweise ein Boot oder ein Unterseeboot, oder ein landwirtschaftliches Fahrzeug, beispielsweise ein Erntefahrzeug oder Mähdrescher. Bei der vorliegenden besonderen Ausführungsform enthält das Nahobjekt-Detektierungssystem 10 einen vorwärtsblickenden Sensor (FLS) 12, der einer Bauart sein kann, wie sie in dem US-Patent 5 929 802 mit dem Titel "Automotive Forward Looking Sensor Application" beschrieben ist, das am 27. Juli 1999 erteilt wurde und auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, ferner eine Mehrzahl von seitwärtsblickenden Sensorsystemen (SLS) 16 bis 22 (auch als Seitenobjektdetektierungssysteme (SOD)16 bis 22 bezeichnet), welche einer Bauart sein können, wie sie in dem gleichzeitig existierenden US-Patent 6 707 419 mit dem Titel "Radar Transmitter Circuitry and Techniques" beschrieben ist, welches am 16. August 2001 eingereicht wurde und auf denselben Zessionar wie die vorliegende Erfindung übertragen wurde, sowie schließlich eine Mehrzahl von rückwärtsblickenden Sensorsystemen (RLS), 24, 26. Die Sensoren 16 bis 28 können mit dem Fahrzeug unter Verwendung einer Vielfalt von Techniken gekoppelt sein, einschließlich solcher, jedoch nicht beschränkt hierauf, wie sie in dem gleichzeitig existierendem US-Patent 6 486 927 beschrieben sind, welches den Titel "System and Technique for Mounting a Radar System on a Vehicle" beschrieben sind, wobei das Patent am 16. August 2001 eingereicht wurde und auf den selben Zessionar wie die vorliegende Erfindung übertragen wurde. Das System 10 kann auch einen Stop-and-Go-Sensor (SNG) 27 enthalten. Es versteht sich, daß die Verarbeitung, welche durch den Stop-and-Go-Sensor 27 durchgeführt wird, sowie die Detektierungszone oder Abdeckzone, die durch den Sensor 27 erzeugt wird, auch durch den vorwärtsblickenden Sensor (FLS) 12 bewirkt werden können und der Sensor 27 somit weggelassen werden kann. Bei der Entscheidung, ob die Funktion der Stop-and-Go-Verarbeitung von dem vorwärtsblickenden Sensor 12 durchgeführt werden soll oder durch einen separaten Sensor (beispielsweise den SNG-Sensor 27), muß ein Kompromiß gemacht werden. Beispielsweise Kompromißüberlegungen umfassen das Minimum und das Maximum der gewünschten Erfassungsentfernung, Zonenrandtoleranzen und die Reaktionszeit.
Die Systeme FLS, EOS, SLS, RLS und SNG (falls vorhanden) 12 bis 27 sind jeweils mit einem Bus 28 gekoppelt, der einen Verbindungsweg zwischen jedem der Sensoren 12 bis 27 bietet. Der Bus 28 kann beispielsweise als Ortsbereichsnetzwerk (LAN) 28 ausgebildet sein. Bei einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, das LAN 28 als drahtloses LAN vorzusehen.
Man erkennt, daß das System 10 ein Echtzeitsystem ist und somit Information zwischen jedem der Sensoren 17 bis 27 und dem Prozessor 30 so rasch wie möglich ausgetauscht bzw. übertragen werden sollte. Somit muß der Bus 28 in der Lage sein, verhältnismäßig hohe Datenübertragungsraten zu ermöglichen.
Beispielsweise kann es wünschenswert sein, daß der Bus 28 eine durchschnittliche Busbandbreite von etwa 157 kbits pro Sekunde plus einen zusätzlichen Betrag für Protokoll-Overhead hat. Diese Bandbreite wird unter der Annahme errechnet, daß die Sende- und Empfangsantennen jeweils sieben Antennenstrahlen aufweisen und daß jeder der sieben Antennenstrahlen zwei Spuren im Durchschnitt hat und daß über jede Spur mit 14 Hz ( im Minimum) bei 100 Byte je Spur berichtet wird (7 × 2 × 14 × 100 × 8 = 157 kbit durchschnittliche Busbandbreite). Während es somit möglich ist, die Sensoren über einen herkömmlichen Bus kommunizieren zu lassen wie er gegenwärtig auf Fahrzeugen zur Verfügung steht (beispielsweise das Fahrzeugsbereichsnetzwerk (CAN)), kann es wünschenswert sein, den Bus 28 als einen spezielle gewidmeten Bus vorzusehen, der wenigstens die oben genannte durchschnittliche Busbandbreite aufweist, wenn nicht sogar mehr.
Für eine relativ einfache Konfiguration sollte die Latenz im Bus eine Verzögerung von weniger als 0,5 m einführen. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa 200 km/h übersetzt sich dies zu etwa 9 Millisekunden (ms) oder etwa 300 Taktzyklen bei einer Taktfrequenz von etwa 33 kHz.
Es ist somit erforderlich, einen Kompromiß bezüglich der Busauswahl zu treffen, um ein Optimum hinsichtlich der Anzahl von Bussen und der Systemcharakteristiken zu erreichen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Ausnutzung, Latenz, Zusammenschlußfähigkeit, Fehlertoleranz, Unempfindlichkeit gegenüber Störung, Zuverlässigkeit und Kosten.
Die Sensoren sind auch über den Bus 28 mit einem zentralen Prozessor 30 zur Verfolgung und Datenfusion (CT/DF) gekoppelt, der weiter unten mit den 4, 6 und 7 beschrieben wird. Es genügt hier die Feststellung, daß der CT/DF-Prozessor 30 Information empfängt, die ihm von jedem der Sensoren 12 bis 27 geliefert wird, und Information an jeden der Sensoren 12 bis 27 liefert. Die Sensoren 12 bis 27 verwenden die von dem CT/DF-Prozessor 30 gelieferten Informationen zur Verbesserung der Gesamteigenschaften des Systems 10, wie noch deutlich wird. Außerdem ist mit dem CT/DF-Prozessor 30 über den Bus 28 eine Benutzerschnittstelle 32 gekoppelt. Der Zweck der Schnittstelle 32 ist es, zu einem Fahrer oder einem anderen Insassen des Fahrzeugs 11 eine Anzeige der durch die Sensoren 12 bis 28 eingesammelten Informa tion zu übermitteln oder in anderer Weise eine Kommunikation herzustellen (beispielsweise über Audiosignale oder andere Signale). Die Schnittstelle 32 kann beispielsweise durch eine Überkopfanzeige gebildet werden.
Bei der vorliegenden besonderen Ausführungsform ist der CT/DF-Prozessor 30 als ein Prozessor dargestellt, der als Teil des Sensors 12 vorgesehen ist, wobei mit dem Prozessor jeder der Sensoren FLS, EOS, SLS, RLS und SNG 12 bis 27 über den Bus 28 oder andere Mittel gekoppelt ist. Es sei bemerkt, daß in einer alternativen Ausführungsform einer oder mehrere der Sensoren FLS, EOS, SLS, RLS und SNG 12 bis 27 seinen eigenen CT/DF-Prozessor enthalten kann, um die erforderliche Verarbeitung durchzuführen, um unmittelbar Information (beispielsweise Sende- und Empfangsinformation) mit anderen der Sensoren 12 bis 27 zu teilen. In dem Falle, in dem es erwünscht ist, eine Redundanz bezüglich der CT/DF-Verarbeitungsfunktionen vorzusehen, kann es wünschenswert sein, zwei der Sensoren 12 bis 27 mit einem CT/DF-Prozessor 30 auszurüsten. In dem Falle, in welchem jeder der Sensoren 12 bis 27 sein eigenes CT/DF-System enthält, kann das Nahobjekt-Detektierungssystem als ein verteiltes Prozessorsystem ausgebildet sein. Die Kompromisse zwischen einem verteilten Prozessorsystem gegenüber einem einzigen Masterprozessor umfassen die Überlegungen der Zuverlässigkeit, der Busbandbreite, der Latenz der Verarbeitung und die Kosten, ohne daß eine Beschränkung auf diese Gesichtspunkte vorliegt.
In einer Ausführungsform liefert der CT/DF-Prozessor 30 spezielle Informationen an einen bestimmten Sensor oder bestimmte Sensoren der Sensorgruppe 12 bis 27 und in anderen Ausführungsformen liefert der CT/DF-Prozessor 30 sämtliche Informationen an jeden der Sensoren 12 bis 27.
Wie in 1 dargestellt ist, enthält mindestens einer der Sensoren 12 bis 27 einen zentralen Verfolgungs-Datenzusammschlußprozessor 30 und jeder der Sensoren 12 bis 27 sendet Daten über den Bus 28 an den CT/DT-Prozessor 30. Unabhängig davon, ob das Nahobjekt-Detektierungssytem einen einzigen Prozessor oder mehrfache CT/DF-Prozessoren 30 enthält, wird die Information, welche durch jeden der Sensoren 12 bis 27 eingesammelt wird, anteilig benutzt und der Prozessor, oder die Prozessoren im Falle eines verteilten Systems, verwirklicht bzw verwirklichen eine Entscheidungsbaumstruktur oder Regelbaumstruktur. Wie beispielsweise in 1 gezeigt ist, ist der Sensorprozessor mit einem Airbagsystems der Fahrzeugs gekoppelt. In Abhängigkeit von Signalen von einem System oder mehreren Systemen, nämlich FLS, EOS, SLS und RLS, kann der Sensorprozessor bestimmen, daß es angemessen ist, das Airbagsystem des Fahrzeugs in Bereitschaft zu bringen. Andere Beispiele umfassen die Bremsung, den Lenkausschlag, die Getriebesteuerung, Alarmanzeigen, Hupe und/oder Blinklichtbetätigung.
Das Nahobjekt-Detektierungssystem 10 kann somit für eine Anzahl von Funktionen verwendet werden, welche, ohne darauf beschränkt zu sein, folgende Funktionen umfassen: Detektierung im toten Winkel, Spuränderungsdetektierung, Vorbereitungsfunktion für die Airbags des Fahrzeugs und die Durchführung einer Spurhaltungsfunktion und, wie soeben gesagt, die Vorbereitung der Airbagfunktion. Der CT/DF-Prozessor 30 empfängt also alle Information, die ihm zugeführt wird und optimiert die Verhaltensweise des Nahobjekt-Detektierungssystems für das gesamte Fahrzeug. Die Gesichtsfelder bzw. die Detektierungszonen oder die Schwellwertvorgabe können dynamisch auf der Basis von Verfolgungsinformation von dem gesamten System gesteuert werden. Verfolgungsausgaben ermöglichen es den Sensoren, rascher anzusprechen oder zuverlässiger Hinweisdaten zu liefern, indem die Erfassungs- und Wahrnehmungsschritte vermieden oder vermindert werden.
Das Paar von RLS-Senoren 24 und 26 kann ein Triangulationsschema verwenden, um Objekte auf der Rückseite des Fahrzeugs zu detektieren. Die Lokalisierung (Abstand und Richtung) eines Objektes kann aus zwei Entfernungsmessungen von zwei Sensoren ohne die Notwendigkeit einer Richtungsbestimmungsinformation aufgefunden werden. Der Schnittpunkt von zwei Kreisen, die um jeden Sensor gezeichnet werden, mit einem Radius gleich der Abstandsmessung liefert zwei Lösungen für den Ort des Objektes wovon eine eine praktische Unmöglichkeit aufgrund der Lage innerhalb des Trägerfahrzeugs 11 ist und daher ausgeschieden werden kann.
Es sei angemerkt, daß einer der Sensoren oder mehrere der Sensoren 12 bis 27 abnehmbar an dem Fahrzeug 11 angeordnet werden kann bzw. können. Das bedeutet, daß in bestimmten Ausführungsformen die SLS-, RLS-, und FLS-Sensoren außerhalb des Fahrzeugkörpers angeordnet werden können (d. h. sie können auf einer freiliegenden Oberfläche des Fahrzeugkörpers montiert sein), während in anderen Systemen einer oder mehrere der Sensoren 12 bis 27 in die Stoßfänger oder andere Teile des Fahrzeugs eingebettet sein können (beispielsweise Türen, Verkleidungen, Zwischenverkleidungen und Fahrzeugvorder- und hinterseite). Es ist auch möglich, ein System zu schaffen, welches sowohl innerhalb des Fahrzeugs (beispielsweise in den Stoßfängern oder anderen Orten) als auch in entfernbarer Weise montiert ist.
Es sei nun auf 2 Bezug genommen, in welcher gleiche Teile wie bei den anderen Figuren auch mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Fahrzeug 11, auf welchem das Nahobjekt-Detektierungssystem montiert ist, ist in einer Situation dargestellt, in der es durch eine Mehrzahl von Abdeckungszonen oder Detektierungszonen 32 bis 40 umgeben ist, welche gleichsam eine Radarumhüllung um das Fahrzeug herum bilden. Es sei bemerkt, daß verschiedene Abdeckungszonen der Sensoren 12 bis 27 (1) unterschiedliche der Detektierungszonen 32 bis 40 ausbilden. Im einzelnen bilden die Sensoren 12 und 14 eine adaptive Reisesteuerungszone und Nachtsichtzone 34, der Sensor 16 bildet eine Spurhaltungszone oder Fahrbahneinhaltungszone 36a, der Sensor 18 bildet eine Straßenausfahrzone oder -verlaßzone 36b, die Sensoren 20 und 22 bilden Seitenobjekt-Erfassungszonen 38a und 38b, die Sensoren 24 und 26 bilden eine Auffahr- bzw. Parkhilfszone 40 und der Sensor 27 bildet eine Stop-and-Go Zone 42 aus. Die adaptive Reisesteuerungs- und -nachstsichtzone ist von begrenzter winkelmäßiger Ausdehnung und durch große Entfernung, beispielsweise über 50 m und hohe Geschwindigkeit der Objekte charakterisiert. Die Straßen-Ausfahrzone oder Straßen-Verlaßzone und die Spurhaltungszone sind durch kürzere Entfernung und größere Winkelausdehnung bei moderaten Geschwindigkeitsbereichen charakterisiert. Die Stop-and-Go-Zone und die Aufahrt- und Parkhilfszone sind bezüglich der Winkelausdehnung breit, jedoch bezüglich der Entfernung kurz ausgelegt und müssen nur in einem kleinen Bereich der Geschwindigkeiten arbeiten. Die Auffahrt- und Parkhilfszone kann auch eine rückwärtige Kollisionswarnungsinformation während normaler Fahrtbedingungen liefern. Die Seitenobjekt-Erfassungszonen haben eine große winkelmäßige Ausdehnung, sind bezüglich der Entfernungen kurz dimensioniert und müssen über einen großen Bereich der Geschwindigkeiten arbeiten.
Es sei auch angemerkt, daß die Größe, die Gestalt und andere Eigenschaften jeder der Sensorabdeckzonen oder Sensorzonen modifiziert werden können. Es gibt viele Gründe, warum die Änderung einer Eigenschaft oder mehrerer Eigenschaften einer Abdeckzone oder Detektierungszone wünschenswert sein kann, einschließlich der Größe des Fahrzeugs und der bevorzugten Sicht rundum. Andere mögliche Gründe, warum eine Änderung der Größe der Abdeckzone oder Detektierungszone wünschenswert sein kann, umfassen die Mitführung eines Anhängers, die Änderungen der Fahrbahngröße und persönliche Präferenzen der jeweiligen Benutzer des Fahrzeugs.
Da die Charakteristiken eines einzelnen Sensors geändert werden können, um es dem Sensor zu ermöglichen, Detektierungsfähigkeiten in den Abdeckzonen unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher Gestalt zu entwickeln, kann der Sensor auch auf einem Fahrzeug eingesetzt werden, das größer oder kleiner ist als das etwa in 2 gezeigte Fahrzeug. Eine Modifikation einer Abdeckungszone oder einer Detektierungszone, die von einem bestimmten Sensor verwirklicht wird, kann somit durch Programmierung des Sensors erreicht werden.
In einer Ausführungsform kann die Detektierungszone oder Abdeckungszone durch Einstellen der Entfernungstorschaltungen des Sensors eingestellt werden, wie dies in der gleichzeitig existierenden US-Patentschrift 6 683 557 beschrieben ist, welche den Titel "Technique for Changing a Range Gate and Radar Coverage", eingereicht am 16. August 2001, beschrieben ist, welche auf den selben Zessionar übertragen wurde wie die vorliegende Erfindung und auf welche hier durch Bezugnahme hingewiesen sei. In einer anderen Ausführungsform wird die Abdeckungszone oder Detektierungszone durch Verwendung einer rekonfigurierbaren Antenne geändert. In wiederum einer ande ren Ausführungsform wird die rekonfigurierbare Antenne durch Verwendung mikroelektromechanischer Geräte (MEM) verwirklicht, welche auch dazu verwendet werden, um die Antennenstrahlgestalt zu ändern und damit die Strahlabdeckung zu ändern. Die mikroelektromechanischen Geräte können die Gestalt der Apertur und damit die Gestalt des Strahls ändern.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei der besonderen Konfiguration der Sensoren, wie sie in 1 gezeigt ist, sieben Abdeckungszonen oder Detektierungszonen 32 bis 40 geschaffen werden, wie dies in 2 gezeigt ist. Jede der Abdeckungszonen verwendet Hochfrequenz-Detektierungssysteme. Das Hochfrequenz-Detektierungssystem verwendet ein Antennensystem, das mehrfache Strahlen in jeder der Abdeckungszonen vorsieht. In dieser Weise kann die bestimmte Richtung, aus welcher sich ein anderes Objekt dem Fahrzeug nähert oder umkehrt, aufgefunden werden. In einer bestimmten Ausführungsform verwendet der FLS-Sensor 12 (siehe 1) ein Antennensystem, das acht gesonderte Antennenstrahlen einsetzt. Aus diesem Grunde kann das Hochfrequenzsystem in einer Art und Weise arbeiten, die ähnlich derjenigen ist, wie sie in dem oben erwähnten US-Patent 5 929 802 beschrieben ist. In entsprechender Weise verwenden die Sensoren 16 bis 27 ein Antennensystem, das sieben gesonderte Antennenstrahlen einsetzt. Aus diesem Grunde kann das Hochfrequenzsystem in einer Art und Weise arbeiten, die ähnlich derjenigen ist, die in dem zuvor erwähnten US-Patent 6 707 419, mit dem Titel "Radar Transmitter Circuitry and Techniques" beschrieben ist.
Nunmehr sei 3 betrachtet. Ein Fahrzeug 11 mit einem Nahobjekt-Detektierungssystem, das auf dem Fahrzeug angeordnet ist, fährt auf einer Straße 41 mit drei Fahrbahnen 41a, 41b und 41c. Das Fahrzeug 11 befindet sich auf der Fahrbahn 41b und ein vorausfahrendes Fahrzeug 50 befindet sich vor dem Fahrzeug 11 und erscheint in der Detektierungszone 34. Ein zweites Fahrzeug 52 befindet sich zur rechten des Fahrzeugs 11 auf der Fahrbahn 41a und erscheint in der Detektierungszone 36a. Ein drittes Fahrzeug 54 fährt hinter dem Fahrzeug 11 auf der Fahrbahn 41b und erscheint in der Detektierungszone 40. Ein viertes Fahrzeug 56 befindet sich hinter dem Fahrzeug 11 und zur linken des Fahrzeuges 11 auf der Fahrbahn 41c. Da sich das Fahrzeug 56 ver hältnismäßig weit von dem Fahrzeug 11 weg befindet, erscheint das Fahrzeug 56 in keiner der Detektierungszonen und ist damit durch das Nahobjekt-Detektierungssystem auf dem Fahrzeug 11 nicht erfaßt.
Wie in 3 gezeigt ist, hat das Nahobjekt-Identifizierungssystem drei Fahrzeuge oder Zielobjekte 50, 52 und 54 in der Nähe des Fahrzeuges 11 erfaßt. Das Nahobjekt-Detektierungssystem unterhält Informationen für jedes der Zielobjekte 50 bis 54 und liefert diese Informationen an einen Benutzer (beispielsweise über die Anzeige 32 von 1) oder führt bestimmte Funktionen aus (beispielsweise Vorbereitung des Airbagsystems des Fahrzeugs).
Da weiterhin die Sensoren 12 bis 27 in Kommunikation mit dem CT/DF-Prozessor 30 und miteinander sind, können die Sensoren Informationen über die Zielobjekte austauschen. Es sei beispielsweise angenommen, daß der Sensor 18, der auf dem Fahrzeug 11 montiert ist, das Zielobjekt 52 detektiert und das Objekt 52 zu verfolgen beginnt. Nach einer bestimmten Zeitdauer kann das Objekt 52 damit beginnen, an dem Fahrzeug 11 vorbei zu beschleunigen. Wenn der Sensor 18 in der Lage ist festzustellen, daß sich das Zielobjekt 52 auf der rechten Seite an dem Fahrzeug 11 vorbei bewegt, dann kann der Sensor 18 diese Information an den Sensor FLS 12 liefern. Die Information kann in Gestalt einer Verfolgungsdatei oder einer ähnlichen Datengruppe vorliegen, welche ein Objekt in dem Koordinatensystem des Fahrzeugs 11 bezeichnet. Eine solche Verfolgungsdatei erlaubt es dem FLS-Sensor, gegenwärtige und vorausgesagte Zielobjekt-Positionsinformationen verfügbar zu haben, bevor der FLS-Sensor tatsächlich das Zielobjekt beobachtet bzw. erfaßt. Somit erhält der FLS-Sensor 12 Vorausinformationen über ein bestätigtes Zielobjekt (d.h., ein echtes Zielobjekt) bevor der FLS-Sensor 12 selbst tatsächlich das Zielobjekt detektiert, erfaßt und eine Bestätigung und Verfolgung vornimmt. Das Detektieren bezieht sich auf ein Zielobjektecho, das über einem vorbestimmten Schwellwertpegel liegt. Die Erfassung folgt vorbestimmten Regeln, die verwendet werden, um sicherzustellen, daß das detektierte Zielobjekt ein echtes Zielobjekt ist, um Falschalarm zu reduzieren.
Dadurch, daß man den FLS-Sensor mit Vorausinformation versorgt (beispielsweise der Information, daß ein bestätigtes Zielobjekt sein Blickfeld von der rechten Seite des Fahrzeugs 11 aus betritt), wird ermöglicht, daß der FLS-Sensor 12 mit dem Zielverfolgungsprozeß fortfährt, ohne daß er erst die Zielobjektdetektierung, die Zielobjekterfassung oder eine Zielobjektbestätigung durchführt oder es wird erreicht, daß ein minimaler Aufwand der Verarbeitung erforderlich ist, um diese Prozesse durchzuführen. Da der FLS-Sensor 12 das Zielobjekt bestätigen kann und die Zielobjektverfolgung über die Information von dem Sensor 18 aufnehmen kann, anstatt Verarbeitungszeit für die Bestätigung aufzuwenden, daß das Fahrzeug 52 tatsächlich ein echtes Zielobjekt ist, das in das Gesichtsfeld des FLS-Sensors 12 eintritt, ist dieser Sensor in der Lage, mehr Verarbeitungsfunktionen auszuführen, beispielsweise das Verfolgen von mehrfachen Zielobjekten, sowie andere Funktionen, welche weiter unten beschrieben werden. Durch Lieferung von Vorausinformation an den FLS-Sensor wird somit dieser dazu in die Lage versetzt, ein Zielobjekt rascher zu verfolgen. Insbesondere wird es dem FLS-Sensor 12 ermöglicht, rascher sogenannte hereinschneidende Zielobjekte zu detektieren und zu verfolgen (d.h., Zielobjekte, welche rasch in die Fahrbahn 41b vor dem Fahrzeug 11 hineinwechseln).
Wichtiger vielleicht noch ist der Vorteil für den FLS-Sensor 12, solche Vorausinformation oder Vorauskenntnis zu haben, da durch Versorgen des FLS-Sensors 12 mit Information bzgl. des Weges des Zielobjektes 52 vor dem Eintreten des Zielobjektes 52 in die Detektierungszone des FLS-Sensors 12 dieser in der Lage ist, Prozesse zu initiieren oder in bestimmten Fällen auch auszulösen, welche die Aufnahme von Verteidigungsmaßnahmen betreffen, welche, ohne eine Beschränkung hierauf, die Vorbereitung der Airbags, die automatische Einstellung der automatischen Reisegeschwindigkeitssteuerung (ACC) und die Vorbereitung von Bremssystemen umfassen. Der FLS-Sensor ist somit befähigt, andere Funktionen durchzuführen, die mit der Betätigung des Fahrzeugs in Beziehung stehen.
Es sei bemerkt, daß der CT/FS-Prozessor sowohl ein Zielobjektverfolger ist, der eine Verfolgungsfunktion durchführt, als auch ein Datenkombinierer, welcher eine Fu sionsfunktion durchführt. Die zentrale Verfolgungsfunktion des CT/DF-Prozessor besteht darin, die Verfolgungsinformationen von verschiedenen Sensoren (beispielsweise den Sensoren 12 bis 27 in 1) in dem System 10 (1) zu empfangen und zu unterhalten und auch andere Sensoren bei ihrer Wirkungsweise, wie oben beschrieben, zu unterstützen.
Es sei nun auf die 4 bis 4D Bezug genommen, in denen gleiche Teile, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt sind, auch mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Mehrfache der Sensoren 12 bis 27 (1) können das selbe Zielobjekt verfolgen. Wie beispielsweise in 4 gezeigt ist, erscheinen die Objekte 52 und 54 beide in dem Blickfeld des Sensors 18, und somit verfolgt der Sensor 18 diese beiden Zielobjekte. Der Sensor 18 hat mehrfache Antennenstrahlen (sieben Antennenstrahlen 57a bis 57g), welche den Zeilen in dem Diagramm von 4A entsprechen, während die Spalten den Entfernungsbereichszellen entsprechen. Daher entspricht die am nächsten liegende Erfassung des Zielobjektes 52 in dem am weitesten links gelegenen Strahl der Erfassung 59a. In ähnlicher Weise entspricht die Detektierung des Sensors 18 in der etwas größeren Entfernung des Zielobjektes 54 mit dem am weitesten rechts gelegenen Strahl der Zelle 59d. Ähnlich erscheinen die Zielobjekte 54 und 56 beide in dem Blickfeld des Sensors 20, und somit verfolgt der Sensor 20 diese beiden Zielobjekte. Der Sensor 20 hat eine Mehrzahl von Antennenstrahlen 58a bis 58g, welche den Zeilen im Diagramm von 4B entsprechen, während die Spalten den Entfernungsbereichszellen entsprechen. Daher entspricht die nächste Erfassung des Zielobjektes 54 in dem am weitesten links gelegenen Strahl der Erfassung oder Detektierung 60a. In gleicher Weise ist die Erfassung durch den Sensor 20 in einer etwas größeren Entfernung des Zielobjektes 56 im am weitesten rechts gelegenen Strahl der Zelle 60d zugeordnet. Demgemäß verfolgen beide Sensoren 18 und 20 das Zielobjekt 54.
Da die Sensoren 18 und 20 an unterschiedlichen Punkten des Fahrzeugs 11 gelegen sind, verfolgen die Sensoren die Zielobjekte aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Darüber hinaus hat jeder der Sensoren 18 und 20 sein eigenes charakteristisches örtliches Koordinatensystem. Die Sensoren 18 und 20 sind also alleine nicht dazu fähig, festzustellen, daß sie jeweils dasselbe Zielobjekt verfolgen und beide Sensoren 18 und 20 liefern ihre Verfolgungsinformation an den CT/DF-Prozessor 30 als zwei unterschiedliche Verfolgungsdateien.
Der CT/DF-Prozessor 30 hat andererseits die Information, welche die körperliche Lage jedes der Sensoren 17 bis 27 auf dem Fahrzeug 11 identifiziert. Die relative Position der Sensoren auf einem bestimmten Fahrzeug bleibt fest, was es dem CT/DF-Prozessor ermöglicht, die Sensordaten auf ein festes Fahrzeug-Koordinatensystem zu transformieren und die Zielobjekt-Verfolgungsdaten transformiert in irgendeines der Koordinatensysteme, welches für die Sensoren gilt, zu übertragen.
Der CT/DF-Prozessor 30 ist somit befähigt, die Koordinateninformation zu transformieren, welche von jedem der Sensoren 18, 20 an das eigene globale Koordinatensystem geliefert wird. Der CT/DF-Prozessor 30 blickt somit auf die Position jedes Zielobjektes, das von jedem der Sensoren 18, 20 (und allgemein durch irgendeinen der Sensoren 12 bis 27) erfaßt wird, in einem einzigen Koordinatensystem.
Da sämtliche Zielobjektinformation in einem einzigen Koordinatensystem erscheint, ist es dem CT/DF-Prozessor möglich, rasch diejenigen Zielobjekte zu identifizieren, welche durch die mehrfachen Sensoren verfolgt werden. Der CT/DF-Prozessor 30 kann daher Daten von jeder Bahn, die von jedem Sensor geliefert werden, in einem gemeinsamen Filter zusammenschließen oder einfach die Daten höchster Qualität unter Berücksichtigung von Störungen bei der Verfolgung, auswählen, beispielsweise die Daten der Sensoren 18 und 20, um die Wirkungsweise anderer Sensoren zu unterstützen und zu verbessern und somit die Eigenschaft des gesamten Nahobjekt-Detektierungssystems zu verbessern.
In einer bestimmten Ausführungsform beginnt der Prozess, welcher von dem CT/DF-Prozessor durchgeführt wird, um Zielobjektdaten zusammenzuführen, mit der Transformierung sämtlicher örtlicher Zielobjektdaten in ein globales Koordinatensystem. Dies kann erreicht werden, indem eine Koordinatentransformation oder mehrere Koordinatentransformationen durchgeführt wird bzw. werden. Dann verfolgt der CT/DF-Prozessor die Zuordnung jedes Sensors zu vorher zusammengeführten Verfolgungsdaten. Die Zuordnung ist der Vorgang des Vergleiches „neuer" Daten und ihrer angenommenen Qualität (erwartete Fehlerstatistiken) mit existierenden Verfolgungsangaben und ihrer angenommenen Qualität. Hereinkommmende Daten, welche mit Wahrscheinlichkeit als zutreffend (passend) mit Bezug auf einer Verfolgungsbahn aufgrund einer kleinen Ortsdifferenz im Vergleich zu der angenommenen Verfolgungsbahn und dem Meßfehler angesehen werden, sind als zugeordnet zu bezeichnen und die hereinkommenden Daten betrachtet man als von demselben körperlichen Zielobjekt kommend, wie durch die Verfolgung angenommen. Hereinkommende Daten, welche aufgrund eines hohen Grades von Ortsdifferenzen im Vergleich zu der angenommenen Verfolgung und des Meßfehlers zu einer Verfolgungsbahn passend als unwahrscheinlich angesehen werden, sind als nicht zugeordnet zu bezeichnen. Als nächstes führt der CT/DF-Prozessor rekursive Aktualisierungen durch und der Prozessor initiiert die Verfolgung bezüglich nicht zugeordneter Daten, da angenommen wird, daß diese zu zuvor nicht verfolgten Zielobjekten gehören, und dann läßt der CT/DF-Prozessor Verfolgungsspuren fallen, wenn sie außer Sicht sind.
Es sei nunmehr 5 betrachtet. Ein Radarsystem 66 enthält einen Antennenteil 67 mit einer Sendeantenne 69 und einer Empfangsantenne 68, einen Mikrowellenabschnitt 70 mit einem Sender 72 sowie einem Empfänger 74 und einen Elektronikabschnitt 78, welcher einen digitalen Signalprozessor (DSP) 89, eine Leistungsquelle 82, Steuerschaltungen 84 und eine digitale Schnittstelleneinheit (DIU) 86 enthält. Der Sender 72 enthält einen digitalen Rampensignalgenerator zur Erzeugung eines Steuersignales für einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), welcher beispielsweise in einer Bauart vorgesehen ist, wie sie in der vorerwähnten gleichzeitig anmeldenden US-Patentschrift „Radar Transmitter Circuitry And Techniques" beschrieben ist.
Das Radarsystem 66 verwendet Radartechnologie zur Erfassung eines Objektes oder mehrerer Objekte oder zur Erfassung von Zielobjekten in dem Gesichtsfeld des Systems 66, und kann in vielerlei Anwendungen eingesetzt werden. In der beispielswei sen Ausführungsform kann das Radarsystem 66 einer Bauart sein, welche als Sensormodul in einem Nahobjekt-Detektierungssystem eines Kraftfahrzeug-Radarsystems eingesetzt wird, beispielsweise in einem Nahobjekt-Detektierungssystem 10, wie es in Verbindung mit 1 beschrieben wurde. Insbesondere ist das Radarsystem 66 für die Verwendung als Seitenobjekt-Detektierungsmodul (SOD) oder Seitenobjekt-Sensor geeignet, beispielsweise als einer der Sensoren 16 bis 27, wie sie oben in Verbindung mit 1 erläutert wurden. Wie zuvor angegeben sind solche Sensoren so ausgebildet, daß sie an einem Automobil oder einem anderen Fahrzeug 96 für die Erfassung von Objekten geeignet sind, welche, ohne daß hierauf eine Beschränkung besteht, andere Fahrzeuge, Bäume, Verkehrszeichen, Fußgänger und weitere Gegenstände umfassen, welche in der Nähe des Weges gelegen sein können, auf denen sich das Fahrzeug befindet. Wie für die Fachleute auf diesem Gebiet erkennbar, ist das Radarsystem 66 auch für die Verwendung in vielen verschiedenen Arten von Anwendungen geeignet, worunter sich, ohne daß eine Beschränkung hierauf besteht, Marineanwendungen befinden, bei denen das Radarsystem 66 sich auf einem Boot, einem Schiff oder einem anderen Wasserfahrzeug befindet.
Der Sender 72 arbeitet als ein frequenzmoduliertes CW-Radar (FMCW), welchem sich die Frequenz des ausgesendeten Signales linear von einer ersten vorbestimmten Frequenz zu einer zweiten vorbestimmten Frequenz erhöht. Das FMCW-Radar hat den Vorteil einer hohen Empfindlichkeit, verhältnismäßig niedriger Senderleistung und guter Entfernungsauflösung. Man erkennt jedoch, daß andere Arten von Sendern eingesetzt werden können.
Steuersignale werden über einen Steuersignabus 92 von dem Fahrzeug 96 an das Radarsystem 60 geliefert und können ein Giergeschwindigkeitssignal entsprechend einer Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs 96 und ein Geschwindigkeitssignal entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs enthalten. Der digitale Signalprozessor 80 verarbeitet diese Steuersignale und die Radarechosignale, welche von dem Radarsystem 66 empfangen werden, um Objekte innerhalb des Gesichtsfeldes des Radarsystems 66 zu detektieren.
Das Radarsystem 66 enthält weiter einen CT/DF-Prozessor 88. Der digitale Signalprozessor 80 ist über den CT/DF-Prozessor 88 mit einer digitalen Schnittstelleneinheit (DIU) 86 gekoppelt. In anderen Ausführungsformen des Radarsystems 66 kann der CT/DF-Prozessor 88 weggelassen werden. In diesem Falle ist der digitale Signalprozessor 88 unmittelbar mit der digitalen Schnittstelleneinheit 86 gekoppelt. Der CT/DF-Prozessor 88 kann einer Bauart sein, wie sie oben in Verbindung mit den 1 bis 3 beschrieben ist und weiter unten noch zu beschreiben sein wird. Der CT/DF-Prozessor 88 empfängt also Signale von dem digitalen Signalprozessor 80 und empfängt auch Information über die digitale Schnittstelleneinheit 86 von anderen Radarsystemen 66, die auf dem Fahrzeug 96 verteilt angeordnet sind. Die Daten können die Gestalt einer Verfolgungsdatei haben oder Roh-Detektierungsdaten im Koordinatensystem eines Sensors sein. Der CT/DF-Prozessor kann auch Hinweisdaten an den Sensor abhängig von einer Zielobjektverfolgung liefern, die durch Erfassung durch andere Sensoren eingeleitet ist.
Das Radarsystem 66 liefert an das Fahrzeug 96 ein Ausgangssignal oder mehrere Ausgangssignale, welche ein Objekt innerhalb seines Gesichtsfeldes charakterisiert, wobei die Signale über einen Ausgangssignalbus 94 an das Fahrzeug gegeben werden. Diese Ausgangssignale können ein Entfernungssignal, das eine einem Zielobjekt zuzuordnende Entfernung anzeigt, ein Entfernungsänderungssignal, das die Änderungsgeschwindigkeit, welche einem Zielobjekt zuzuordnen ist, anzeigt, sowie ein Azimuthsignal umfassen, das den Azimuthwinkel anzeigt, welcher dem Zielobjekt relativ zu dem Fahrzeug 96 zuzuordnen ist. Die Ausgangssignale können an eine Steuereinheit des Fahrzeugs 96 für verschiedene Zwecke angekoppelt werden, beispielsweise zur Verwendung in einem intelligenten Fahrtsteuersystem oder einem Kollisionsverhinderungssystem.
Die Antennenanordnung 67 enthält eine Empfangsantenne 68 zum Empfang von Hochfrequenzsignalen und eine Sendeantenne 69 zur Aussendung von Hochfrequenzsignalen. Bei dem vorliegenden besonderen Beispiel entspricht das Radarsystem 66 einem bistatischen Radarsystem, da es gesonderte Sende- und Empfangsantennen in Nachbarschaft zueinander enthält. Die Antennen 68 und 69 erzeugen mehrfache Antennenstrahlen mit Steuerungswinkeln, welche parallel so gesteuert werden, daß ein Sendestrahl und ein Empfangsstrahl in dieselbe Richtung weisen. Vielerlei Schaltungen zur Auswahl des Winkels der jeweiligen Antennen 68 und 69 sind geeignet, einschließlich Mulitpositionsschaltungen. Ein geeignetes Antennensystem kann beispielsweise in einer Bauart vorgesehen sein, welche in dem vorerwähnten, gleichzeitig existierenden US-Patent 6 642 908 mit dem Titel „Switched Beam Antenna Architecture" beschrieben ist.
Es sei nun auch 6 betrachtet. Hier ist eine erläuternde Anwendung des Radarsystems 10 von 1 in Gestalt eines Nahobjekt-Detektierungssystems (NOD) 100 für Automobile gezeigt. Das NOD-System 100 ist auf einem Fahrzeug 120 angeordnet, das beispielsweise ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Automobil, ein Motorrad, ein Lastkraftwagen oder auch ein Marinefahrzeug, beispielsweise ein Boot oder ein Unterseeboot oder ein landwirtschaftliches Fahrzeug beispielsweise ein Mähdrescher sein kann. Bei dieser besonderen Ausführungsform enthält das NOD-System 100 ein vorwärtsblikkendes Sensorsystem (FLS) 122, ein elektrooptisches Sensorsystem (EOS) 124, eine Mehrzahl von seitwärtsblickenden Sensorsystemen (SLS) 128 oder äquivalente Seitenobjekterfassungssysteme (SOD) 128 sowie eine Anzahl von rückwärtsblickenden Sensorsystemen (RLS) 130. In der beispielsweisen Ausführungsform ist das Radarsystem 10 von 1, welches mehr im einzelnen in 3 dargestellt ist, ein SOD-System 128.
Jedes der Systeme FLS, EOS, SLS und RLS ist mit einem Sensorprozessor 134 gekoppelt. Bei der vorliegenden besonderen Ausführungsform ist der Sensorprozessor 134 als ein zentraler Prozessor dargestellt, mit welchem jedes der Systeme SLS, EOS, FLS und RLS über einen Bus oder in anderer Weise gekoppelt ist. Es sei bemerkt, daß in anderen Ausführungsformen ein System oder mehrere Systeme der Systemgruppe FLS, EOS, SLS und RLS jeweils eigene Prozessoren enthalten kann, bzw. können, beispielsweise den digitalen Signalprozessor 80 von 4, um die Verarbeitung durchzu führen, die weiter unten beschrieben wird. In diesem Falle ist das Nahobjekt-Detektierungssystem 100 als ein System mit verteiltem Prozessor vorgesehen.
Unabhängig davon ob das Nahobjekt-Detektierungssystem einen einzigen Prozessor oder mehrfache Prozessoren aufweist, wird die Information, die durch jedes der Sensorsysteme 122, 124, 128 und 130 eingesammelt wird, aufgeteilt und der Prozessor 134 (oder die Prozessoren in dem Falle eines verteilten Systems) verwirklicht bzw. verwirklichen einen Entscheidungsbaum oder Regelbaum. Das Nahobjekt-Detektierungssystem 100 kann für eine Anzahl von Funktionen verwendet werden, welche, ohne daß eine Beschränkung hierauf besteht, die Erfassung im toten Winkel, die Detektierung eines Fahrbahnwechsels oder das Vorbereiten der Airbags des Fahrzeugs und eine Fahrbahneinhaltungsfunktion umfassen. Beispielsweise kann der Sensorprozessor 134 mit dem Airbagsystem des Fahrzeugs 132 gekoppelt sein. In Abhängigkeit von Signalen von einem System oder mehreren Systemen der Systemgruppe FLS, EOS, SLS und RLS kann der Sensorprozessor bestimmen, daß es angezeigt ist, den Airbag des Fahrzeugs „scharf" zu machen. Andere beispielsweise Funktionen sind ebenfalls möglich.
Das EOS-System 124 enthält einen optischen Sensor oder Infrarotsensor oder andere Sensoren, welche eine relativ hohe Auflösung in der Azimuthebene des Sensors bieten. Das Paar von RLS-Systemen 130 kann ein Triangulationsschema zum Detektieren von Objekten hinten dem Fahrzeug verwenden. Das FLS-System 122 ist in der zuvor erwähnten US-Patentschrift 5, 929 802 beschrieben. Es sei bemerkt, daß jeder der SLS- und RLS-Sensoren mit demselben Antennensystem vorgesehen sein kann.
Jedes der Sensorensysteme ist so auf dem Fahrzeug 120 vorgesehen, daß eine Mehrzahl von Abdeckzonen rund um das Fahrzeug existiert. Das Fahrzeug ist also umhüllungsartig in eine Gruppe von Abdeckzonen rund um das Fahrzeug eingeschlossen. Bei der besonderen Konfiguration, wie sie in 2 gezeigt ist, werden vier Abdeckzonen 68a bis 68d verwendet. Jede der Abdeckzonen 68a bis 68d verwendet ein Hochfrequenzdetektierungssystem oder mehrere Hochfrequenzdetektierungssysteme. Das Hochfrequenzdetektierungssystem enthält ein Antennesystem, das mehrfache Abtaststrahlen in jeder der Abdeckzonen 68a bis 68d erzeugt. In dieser Weise kann die besondere Richtung, von welcher sich ein anderes Objekt dem Fahrzeug nähert, oder umgekehrt, gefunden werden. Eine bestimmte Antenne, welche verwendet wird, ist in dem US-Patent 6 492 949 mit dem Titel „Slot Antenna Element For An Array Antenna" beschrieben, welches am 16. August 2001 eingereicht wurde und auf denselben Zessionar wie die vorliegende Erfindung übertragen wurde sowie in dem vorerwähnten US-Patent 6 642 908 mit dem Titel „Switched Beam Antenna Architecture".
Es sei bemerkt, daß die Systeme SLS, RLS und FLS abnehmbar an dem Fahrzeug angeordnet sein können. Das bedeutet, daß bei einigen Ausführungsformen die Sensoren der Systeme SLS, RLS und FLS außerhalb des Fahrzeugkörpers angeordnet sein können (d. h. an einer freiliegenden Oberfläche des Fahrzeugkörpers) während bei anderen Ausführungsformen die Systeme SLS, RLS und FLS in Stoßfängern oder anderen Teilen des Fahrzeugs, beispielsweise den Türen, Verkleidungen, Seitenteilen, Frontseiten des Fahrzeugs und Rückseiten des Fahrzeugs, eingebettet sein können. Es ist auch möglich, ein System vorzusehen, welches sowohl innerhalb des Fahrzeugs (beispielsweise in den Stoßfängern oder an anderen Orten) vorgesehen ist, als auch abnehmbar ist. Das System für die Halterung kann einer An sein, wie es in dem US-Patent 6 489 927 beschrieben ist, welches den Titel „System And Technique For Mounting A Radar System On A Vehicle" aufweist, am 16. August 2001 eingereicht wurde und auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, sowie gemäß einem System entsprechend einer US-Patentanmeldung mit dem Titel „Portable Object Detection System", eingereicht am 16. August 2001 und ebenfalls auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen. Diese beiden Anmeldungen seien hier durch Bezugnahme mit eingeschlossen.
Es sei jetzt 7 betrachtet. Hier ist ein Flußdiagramm gezeigt, das die Verarbeitung zeigt, welche durch einen CT/DF-Prozessor, beispielsweise den Prozessor 30 (1), den Prozessor 88 (4) oder den Prozessor 134 (5) durchgeführt wird. Die Verarbeitung beginnt mit der Einsammlung von Sensordaten einschließlich der Infrarotdaten (IR), der Radardaten und der Bildmeßdaten von den Sensoren, beispiels weise den Sensoren 12 bis 27, welche oben in Verbindung mit 1 beschrieben wurden. Die Sensordaten werden an einen Mehrfach-Hypotheseverfolger (MHT) zur Auslösung der Verfolgung und der Datenzuordnung geliefert, wie im Blocksymbol 152 deutlich gemacht ist. Wie in dem Schritt 154 gezeigt, erfolgt dann eine Hypothese über die Datenzuordnung, Auflösung und Datenqualität. Die Daten werden dann in einem Zustandsvorhersagefilter, beispielsweise einem Kalmanfilter verarbeitet, wie dies im Block 150 dargestellt ist.
Die Verarbeitung schreitet dann zu dem Block 160 fort, wo Allgemeinverfolgungsdaten gebildet werden. Allgemeinverfolgungsdaten sind Bahndaten oder Verfolgungsdaten, die aus Daten von bestimmten der Sensoren entwickelt werden und Daten von solchen allgemeinen Bahndaten können letztlich Daten für den Sensorbetrieb und für die Aufzeichnung der Ressourcen bilden. Die allgemeine Verfolgungsinformation wird sowohl an eine Abschätzeinrichtung, wie sie im Blocksymbol 162 angedeutet ist, als auch einen Unterscheidungsprozessor geliefert, wie im Block 166 angegeben ist.
Der Ausgang der Abschätzungseinheit wird an eine Einheit zur Abschätzung des besten Zustandsvektors gegeben, wo Abschätzungen des besten Zustandsvektors erzeugt werden, wie im Blocksymbol 164 angegeben ist. Die Abschätzungen des besten Zustandsvektors werden an den Unterscheidungsprozessor von Blocksymbol 166 und auch eine im Blocksymbol 168 gezeigte Benutzerschnittstelle für das Fahrzeugsteuerungs-Crashmanagement geliefert. Der Ausgang des Unterscheidungsprozessors gelangt sowohl zu der Benutzerschnittstelle für das Fahrzeugsteuerungs-Crashmanagement, wie in Blocksymbol 168 gezeigt, als auch zu einem Zeitgeber für die Sensoren, wie im Blocksymbol 158 gezeigt ist. Der Zeitgeber für die Sensoren benachrichtigt die Sensoren in dem Block 170 darüber, wann sie Sensorendaten liefern sollen, was im Blocksymbol 150 angedeutet ist.
Nach der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung ist es nun für eine auf dem Gebiete der Technik bewanderte Person deutlich, daß andere Ausführungsformen unter Verwendung der angegebenen Konzepte möglich sind. Es ist daher davon auszugehen, daß diese Ausführungsformen nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sind, sondern eine Begrenzung nur durch den Umfang der anliegenden Ansprüche gegeben ist.

Claims

Nahobjekt-Detektierungssystem, welches folgendes enthält: eine Mehrzahl von Sensorsystemen (12–26, 27), wobei jedes Sensorsystem dazu ausgebildet ist, eine Detektierungsabdeckung in einer vorbestimmten Abdeckungszone zu schaffen und jedes Sensorsystem folgendes aufweist: Mittel zum Aussenden eines Signals in die jeweilige Abdeckungszone hinein; Mittel zum Empfang einer Reflexion des ausgesendeten Signales von einem Zielobjekt in der jeweiligen Abdeckungszone; und Mittel (150, 152, 154, 156) zum Verfolgen eines solchen Zielobjektes; dadurch gekennzeichnet, daß das Detektierungssystem Mittel (28, 30; 88) zur Verteilung von Information zwischen jedem der Mehrzahl von Sensorsystemen enthält, wobei diese Mittel Verarbeitungseinrichtungen (30; 88) enthalten, welche mit den Sensorsystemen (12–26, 27) gekoppelt sind, um Zielobjekt-Verfolgungsdaten in globalen Koordinaten zu bilden und diese Zielobjekt-Verfolgungsdaten als Vorabinformation an ausgewählte der Sensorsysteme zu liefern.
Detektierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Verarbeitungseinrichtungen einen zentralen Sensor-Prozessor (30; 134) enthalten, der mit jedem der Anzahl von Sensorsystemen (122–130) gekoppelt ist.
Detektierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zur Verteilung von Information zwischen jedem der Anzahl von Sensorsystemen folgendes enthalten: einen in jedem der Sensorsysteme befindlichen Sensorprozessor; und Kommunikationsmittel (28), welche es ermöglichen, Informationen zwischen den Sensor-Prozessoren zu verteilen.
Detektierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aussenden (69, 72) jedes der Sensorsysteme einen vorbestimmten Entfernungsbereich, eine vorbestimmte Winkelausdehnung und einen vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Abdeckungszone haben.
Detektierungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorsysteme (12–26, 27) so ausgebildet sind, daß sie Abdeckungszonen bilden, die zwei oder mehrere folgender Zonen enthalten: eine adaptive Fahrtsteuerungs-/Nachtsichtzone (34), eine Fahrbahneinhaltungszone (36a), eine Straßen-Ausfahrzone (36b), eine Seitenobjekt-Erfassungszone (38a, 38b), eine Auffahrt- und Parkhilfszone (40), und eine Stop-and-Go-Zone (42).
Detektierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Verarbeitungseinrichtungen (30; 88; 134) folgendes enthalten: Eine Vielfachhypothesen-Verfolgungseinrichtung (152, 154) zur Verarbeitung von Daten von der Mehrzahl von Sensorsystemen zur Aufstellung eine Hypothese bezüglich Datenzuordnung, Auflösung und/oder Datenqualität; ein Vorhersagefilter (156), das mit der Vielfachhypothesen-Verfolgungseinrichtung (152, 154) gekoppelt ist, um Verfolgungszustandvektoren zu erzeugen; einen Allgemein-Verfolgungsdatenerzeuger (160) zur Erzeugung allgemeiner Verfolgungsdaten zur Steuerung des Betriebes der Mehrzahl von Sensorsystemen; ein Abschätzungs-Bester-Zustandsvektor-Untersystem (162, 164), das mit dem Allgemein- Verfolgungsdatenerzeuger (160) gekoppelt ist; und eine Fahrzeugsteuerungs-Crashmanagement-Schnittstelle (168), welche mit dem Abschätzungs-Bester-Zustandsvektor-Untersystem (162, 164) und dem Allgemein-Verfolgungsdatenerzeuger (160) gekoppelt ist.