Title:
DYNAMISCHE ANPASSUNG VON RADARPARAMETERN
Kind Code:
A1


Abstract:

Ein Steuersystem und Verfahren zur dynamischen Anpassung von Radarparametern eines Radarsystems auf einer Plattform. Das Verfahren beinhaltet das Einholen von Eingaben einschließlich Plattformparametern, worin die Plattformparameter die Geschwindigkeit und Bremsdauer beinhalten, und die Erlangung einer Charakterisierung des Fahrverhaltens auf Grundlage der Eingaben. Die Modifikation der Radarparameter basiert auf den Eingaben und der Charakterisierung, worin die Modifikation das Ändern einer maximalen Reichweite beinhaltet, und die Bereitstellung von Warnungen an einen Fahrer der Plattform basiert auf dem Radarsystem.




Inventors:
Laifenfeld, Moshe (Haifa, IL)
Bilik, Igal (Rehovot, IL)
Pokrass, Alexander (Bat Yam, IL)
Villeval, Shahar (Tel Aviv, IL)
Tzirkel-Hancock, Eli (Ra'Anana, IL)
Application Number:
DE102017113747
Publication Date:
12/28/2017
Filing Date:
06/21/2017
Assignee:
GM Global Technology Operations LLC (Mich., Detroit, US)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Manitz Finsterwald Patentanwälte PartmbB, 80336, München, DE
Claims:
1. Verfahren zur dynamischen Anpassung von Radarparametern eines Radarsystems auf einer Plattform, welches Verfahren Folgendes umfasst:
das Einholen von Eingaben einschließlich Plattformparametern, worin die Plattformparameter die Geschwindigkeit und Bremsdauer beinhalten;
das Erlangen einer Charakterisierung des Fahrverhaltens auf Grundlage der Eingaben;
das Modifizieren der Radarparameter auf Grundlage der Eingaben und der Charakterisierung, worin das Modifizieren das Ändern einer maximalen Reichweite beinhaltet; und
das Bereitstellen von Warnungen an einen Fahrer der Plattform auf Grundlage des Radarsystems.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Einholen der Eingaben das Erlangen von Informationen von anderen Sensoren beinhaltet, welche anderen Sensoren eines oder mehrere aus einer Kamera und einem Lidarsystem beinhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erlangen der Charakterisierung des Fahrverhaltens die Charakterisierung des Fahrverhaltens als aggressiv beinhaltet und das Modifizieren der Radarparameter das Senken eines Erfassungsschwellwerts beinhaltet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erlangen der Charakterisierung des Fahrverhaltens die Charakterisierung des Fahrverhaltens als defensiv beinhaltet und das Modifizieren der Radarparameter das Anheben eines Erfassungsschwellwerts beinhaltet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Modifizieren der Radarparameter das Erhöhen einer maximalen Reichweite auf Grundlage der Geschwindigkeit beinhaltet, und das Erhöhen der maximalen Reichweite das Verringern einer Frequenzänderung eines linearen linear frequenzmodulierten (LFM-CW) Impulses, der vom Radarsystem ausgesendet wird, über eine Dauer beinhaltet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Gewichten der Eingaben und der Charakterisierung.

7. Steuersystem zur dynamischen Anpassung von Radarparametern eines Radarsystems auf einer Plattform, das System umfassend:
eine Schnittstelle, um Eingaben, einschließlich Plattformparametern und einer Charakterisierung des Fahrverhaltens auf Grundlage der Eingaben, zu erlangen, worin die Plattformparameter Geschwindigkeit und Bremsdauer beinhalten;
einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist, die Radarparameter auf Grundlage der Eingaben und der Charakterisierung zu modifizieren, worin die Radarparameter die maximale Reichweite beinhalten; und
eine Ausgabe, die dazu konfiguriert ist, einem Fahrer der Plattform Warnungen auf Grundlage des Radarsystems bereitzustellen.

8. System nach Anspruch 7, worin die Eingaben Informationen von anderen Sensoren beinhalten, wobei die anderen Sensoren eine oder mehrere der Optionen Kamera und/oder Lidarsystem beinhalten.

9. System nach Anspruch 7, worin der Prozessor die Radarparameter dahingehend modifiziert, dass ein Erfassungsschwellwert auf Grundlage der Charakterisierung des Fahrverhaltens als aggressiv abgesenkt wird, und der Prozessor die Radarparameter dahingehend modifiziert, dass ein Erfassungsschwellwert auf Grundlage der Charakterisierung des Fahrverhaltens als defensiv angehoben wird.

10. System nach Anspruch 7, worin der Prozessor die Eingaben und die Charakterisierung gewichtet.

Description:
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft die dynamische Anpassung von Radarparametern.

HINTERGRUND

Radarsysteme können zur Erfassung und Verfolgung in einer Vielzahl von Anwendungen (z. B. Fahrzeugen (z. B. Autos, Baumaschinen, Landwirtschaftsmaschinen), automatisierten Fabriken, Flugzeugen) verwendet werden. Ein Radarsystem wie ein Multiple-Input-Multiple-Output-System (MIMO-System) kann beispielsweise für die Erfassung von Hindernissen in einem Fahrzeug verwendet werden, um die Kollisionsvermeidung oder andere Sicherheitssysteme zu unterstützen. Im Allgemeinen sind die Parameter des Radarsystems fest eingestellt. Diese Parameter beinhalten beispielsweise die Empfindlichkeitsschwelle, das Sichtfeld (FOV) die Zielpriorisierungsstrategie und die Betriebsbereiche. Dennoch können Situationen auftreten, in denen das Radarsystem auf Grundlage anderer Parameter effektiver arbeitet. Dementsprechend ist es wünschenswert, eine dynamische Anpassung der Radarparameter bereitzustellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur dynamischen Anpassung von Radarparametern eines Radarsystems auf einer Plattform das Einholen von Eingaben einschließlich Plattformparametern, worin die Plattformparameter Geschwindigkeit und Bremsdauer beinhalten; die Erlangung einer Charakterisierung des Fahrverhaltens auf Grundlage der Eingaben; die Modifikation der Radarparameter auf Grundlage der Eingaben und der Charakterisierung, worin die Modifikation das Ändern einer maximalen Reichweite beinhaltet; und die Bereitstellung von Warnungen an einen Fahrer der Plattform auf Grundlage des Radarsystems.

In einer anderen exemplarischen Ausführungsform, beinhaltet ein Steuersystem zur dynamischen Anpassung von Radarparametern eines Radarsystems auf einer Plattform eine Schnittstelle, um Eingaben einschließlich Plattformparametern und einer Charakterisierung des Fahrverhaltens auf Grundlage der Eingaben zu erlangen, worin die Plattformparameter Geschwindigkeit und Bremsdauer beinhalten; einen Prozessor, der konfiguriert ist, die Radarparameter auf Grundlage der Eingaben und der Charakterisierung zu modifizieren, worin die Radarparameter die maximale Reichweite beinhalten; und eine Ausgabe, die konfiguriert ist, einem Fahrer der Plattform Warnungen auf Grundlage des Radarsystems bereitzustellen.

Die vorstehend genannten Merkmale und Vorteile, sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen, leicht ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur exemplarisch in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen und der ausführlichen Beschreibung, welche sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht:

1 ist ein Blockschaltbild einer Plattform mit dynamisch anpassbaren Radarparametern gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und

2 ist ein Prozessablauf eines Verfahrens zur dynamischen Anpassung von Radarparameter gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen.

Wie bereits angemerkt werden Radarsysteme zur Erfassung und Verfolgung auf verschiedenen Plattformen (z. B. Fahrzeugen, automatisierten Fertigungsanlagen) verwendet. Im Sinne eines Beispiels kann ein MIMO-Radarsystem linear frequenzmodulierte (LFM-CW) Signale senden, die als Chirps bezeichnet werden. Wenn die Radarparameter wie Chirpdauer, Chirpsteigung, Rahmenlänge (Dauer, um einen Chirp von jedem Sender des MIMO-Radars zu übertragen) und Abtastfrequenz konstant bleiben, bleibt der maximale Erfassungsbereich konstant. Somit wird der gleiche Bereich, wenn sich das Fahrzeug beispielsweise auf die Hälfte seiner ursprünglichen Geschwindigkeit verlangsamt, in das Doppelte der ursprünglichen Fahrzeit übersetzt.

Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung werden Radarparameter auf Grundlage einer Vielzahl von Kriterien dynamisch angepasst. Somit kann es vorzuziehen sein, wenn sich beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, anstatt einen konstanten maximalen Erfassungsbereich aufrechtzuerhalten, die Auflösung zu ändern oder einen anderen Zweck zu erreichen, indem man einen oder mehrere Radarparameter abändert. Fahrszenarien oder die Fahrerhistorie, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit, können einen anderen Satz Radarparameter nahelegen. Ein Fahrer, der eine Historie schneller Lenkbewegungen hat, kann beispielsweise davon profitieren, dass die Fahrzeugradarparameter abgestimmt werden, schnellere Warnungen auszugeben, und sei es auf Kosten der Genauigkeit. Auf der anderen Seite kann ein langsamerer, bedächtigerer Fahrer von einer genaueren Erfassung profitieren, selbst wenn mehr Zeit (z. B. mehr Abtastungen) erforderlich ist, um die Genauigkeit zu erzielen. Detaillierte Ausführungsformen werden unten erörtert.

1 ist ein Blockschaltbild einer Plattform 100 mit dynamisch anpassbaren Radarparametern gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die in 1 dargestellte exemplarische Plattform 100 ist ein Automobil 110. In alternativen Ausführungsformen kann die Plattform 100 eine andere Art Fahrzeug oder einer automatisierten Fertigungsanlage sein, in denen wechselnde Bedingungen dynamische Änderungen in der Radarleistung erfordern. Das Automobil in 1 beinhaltet ein Radarsystem 120, dessen Parameter dynamisch angepasst werden, wie hierin ausgeführt wird. Das Radarsystem 120 beinhaltet ein Array von Sendeelementen 121 und eines oder mehrere Empfangselemente 122. Das Radarsystem 120 beinhaltet auch eine oder mehrere Speichervorrichtungen 123 und einen oder mehrere Prozessoren 124 sowie weitere bekannte Komponenten, die die übertragenen Signale erzeugen und die empfangenen Reflexionen verarbeiten. In alternativen Ausführungsformen kann sich das Radarsystem 120 Verarbeitungsressourcen mit einer Steuerung 130 der Plattform 110 teilen.

Die Steuerung 130 kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppenprozessor) und einen Speicher beinhalten, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten. Die in 1 dargestellte exemplarische Steuerung 130 beinhaltet eine oder mehrere Speichervorrichtungen 131, einen oder mehrere Prozessoren 132 und eine Schnittstelle 133, um mit anderen Systemen zu kommunizieren (z. B. dem Radarsystem 120, Steuer- und Überwachungssystemen), sowie Sensoren 140 der Plattform. Während die Steuerung 130 zum Zweck der Erläuterung als eigenständige Komponente für dargestellt wird, kann die Funktionalität der Steuerung 130 beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät (ECU) eines Automobils 110 oder ein anderes Verarbeitungssystem durchgeführt werden.

Die Steuerung 130 holt Eingaben (z. B. Geschwindigkeit, Bremsrate) von bekannten inneren Komponenten der Plattform 100 ein und kann zusätzlich Eingaben von anderen Sensoren 140 der Plattform 100 empfangen. Die bekannten Komponenten beziehen sich auf Systeme, die beispielsweise die Lenkung, die Bremsen und die Beschleunigung steuern. Das heißt, viele Kraftfahrzeuge 110 beinhalten beispielsweise Diagnose-, Überwachungs- und Steuersysteme, welche das Bremsen, die Lenkung, die Geschwindigkeit, das Verlassen der Fahrspur, Spurwechsel und anderen Fahrtcharakteristika überwachen. Die anderen Sensoren 140 können eine Kamera, ein Lidarsystem, einen Infrarotsensor und andere Datensammlungssysteme beinhalten, welche sowohl Fahrbedingungen als auch Fahrverhalten anzeigen. Die Ausgabe des Radarsystems 120 kann verwendet werden, um Warnungen an den Fahrer auf einer bekannten Instrumententafel oder Spiegelanzeige 150 bereitzustellen. Die Warnung kann haptisch oder akustisch, anstelle oder ergänzend zu einer optischen Warnung sein. Der Fahrersitz oder das Lenkrad können beispielsweise vibrieren. Die Ausgabe des Radarsystems 120 kann zusätzlich oder alternativ einem bekannten Fahrzeugsteuersystem bereitgestellt werden (z. B. einer Lenksteuerung, automatischen Bremsen).

Sowohl das Fahrverhalten als auch die Fahrbedingungen (z. B. Straßenverhältnisse, Verkehrsstaus) können verwendet werden, um Radarparameter dynamisch zu modifizieren. Verschiedene Kriterien zur Modifikation der Radarparameter können unterschiedlich gewichtet werden. Beispielsweise können Verkehrsbedingungen stärker gewichtet werden als das Fahrverhalten oder umgekehrt. Exemplarische Kriterien und die entsprechenden gewünschten Änderungen in den Radarparametern werden in Tabelle 1 angezeigt.

KriterienkategorieSpezifische KriterienModifikationGeschwindigkeitniedrige GeschwindigkeitErhöhung der Entfernungsauflösunghohe GeschwindigkeitErhöhung der maximalen ReichweiteFahrstilhäufige Manöverniedriger Erfassungsschwellwertlangsame Beschleunigunghoher ErfassungsschwellwertFahrerreaktionszeitschnelle Reaktionhoher Erfassungsschwellwertlangsame ReaktionErhöhung der maximalen Reichweite
Tabelle 1. Exemplarische Kriterien für die Modifikation von Radarparametern.

Tabelle 1 bietet eine Probe der Arten von Kriterien und der Arten von Modifikationen von Belang, die den Kriterien entsprechen. Die Kriterien werden quantifiziert, um die Modifikation der Radarparameter zu beeinflussen. Eine Geschwindigkeitsschwelle kann beispielsweise verwendet werden, um die maximale Reichweite und Entfernungsauflösung anzupassen. Ein Satz von Schwellwerten kann verwendet werden, um die maximale Reichweite und Entfernungsauflösung in unterschiedlichen Graden anzupassen. Fahrstil und Fahrerreaktionszeit können auf Grundlage einer oder mehrerer Schwellen ebenfalls quantifiziert werden. Die Geschwindigkeit, bei der ein Bremspedal niedergedrückt wird, kann beispielsweise für Reaktionszeit und Fahrweise kennzeichnend sein. Die Mechanismen, durch die die Modifikationen erfolgen, werden hierin erörtert.

Jedes Sendeelement 121 überträgt ein linear frequenzmoduliertes (LFM-CW) Wellensignal (Chirp), und die Signale von jedem Sendeelement 121 können auf Grundlage eines von jedem übertragenen unterschiedlichen Code unterscheidbar sein. Einer der Parameter im Zusammenhang mit der Radarsystem 120 ist die Bandbreite (BW): BW = chirp_slope × chirp_time[EQ. 1]

In EQ. 1 ist die Chirpzeit (chirp_time) die Dauer eines Chirps oder LFM-CW-Signals, und die Chrirpsteigung (chirp_slope) wird durch die minimalen und maximalen Frequenzen des Chirps über die Chirpzeit definiert. Durch Anpassung der Bandbreite (BW) kann die Entfernungsauflösung (range_resolution) folgendermaßen angepasst werden: range_resolution = c2 × BW[EQ. 2]

In EQ. 2 ist c die Lichtgeschwindigkeit (3·108 Metern/Sekunde). Die maximale Reichweite (max_range) des Radarsystems 120 folgendermaßen verändert werden:

In EQ. 3 ist fs die Abtastfrequenz. Die maximale Geschwindigkeit (max_velocity), die mit dem Radarsystem 120 aufgelöst werden kann, wird so gegeben:

EQ. 1 bis EQ. 4 zeigen die gegenseitige Verbindung zwischen den verschiedenen Parametern an. Die Entfernungsauflösung ist beispielsweise umgekehrt proportional zur Bandbreite (gemäß EQ. 2), die wiederum direkt proportional zur Chirpzeit ist (gemäß EQ. 1). Somit kann zur Erhöhung Entfernungsauflösung die Chirpzeit reduziert werden. Gleichwohl wird auch die maximale Geschwindigkeit reduziert, wenn die Chirpzeit reduziert wird. Somit erleichtert die Gewichtung unterschiedlicher Kriterien eine Bestimmung der Parameterwerte, wenn unterschiedliche Kriterien womöglich widersprüchliche Modifikationen nahelegen.

Andere Parameter, die angepasst werden können, umfassen das Sichtfeld (FOV), das mit der maximalen Reichweite in Beziehung steht (z. B. nimmt das Sichtfeld zu, wenn die maximale Reichweite abnimmt), und den Erfassungsschwellwert. Der Erfassungsschwellwert ist ein minimaler Pegel, der erforderlich ist, damit das empfangene (decodierte) Signal die Präsenz eines Ziels anzeigt. Ein niedriger Erfassungsschwellwert erhöht die Möglichkeit falscher Alarme, aber ein hoher Erfassungsschwellwert erhöht die Möglichkeit, eine Erfassung zu versäumen. Wenn zum Beispiel das Fahrverhalten als aggressiv eingeschätzt wird (z. B. schnelle Beschleunigung, Bremsen im letzten Moment, häufige Spurwechsel) kann der Erfassungsschwellwert abgesenkt werden, sodass alle möglichen Behinderungen dem Fahrer zur Kenntnis gebracht werden, selbst wenn die falschen Alarme zunehmen mögen. Das Fahrverhalten kann unter Verwendung eines neuronalen Netzes oder eines anderen bekannten Lernalgorithmus gelernt werden. Das Fahrverhalten kann sich stattdessen auf eine Schwellwertanzahl von Manövern über eine bestimmte Zeit stützen. Eine Schwellwertanzahl an Spurwechseln und schnellen Beschleunigungen und Abbremsungen kann einen Fahrer beispielsweise als aggressiv qualifizieren und eine Senkung des Erfassungsschwellwert auslösen. Die Geschwindigkeit des Automobils 110 kann andere Modifikationen von Parametern auslösen, wie der maximalen Reichweite.

2 ist ein Prozessablauf eines Verfahrens zur dynamischen Anpassung von Radarparameter gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die meisten der Prozesse können von der Steuerung 130 oder einer Kombination der Steuerung 130 mit anderen Verarbeitungssystemen der Plattform 100 ausgeführt werden. Das Einholen von Eingaben bei Block 210 beinhaltet das Einholen von Parametern der Plattform 100, wie Geschwindigkeit und Manövern, von Komponenten der Plattform 100 wie dem Tachometer, der Lenkungs- und Bremsüberwachung und anderen bekannten Systemen, wie oben erwähnt. Das Einholen von Eingaben beinhaltet auch das Erlangen von Informationen von anderen Sensoren 140. Die Charakterisierung des Fahrverhaltens bei Motorblock 220 bezieht sich auf ein Lernverhalten unter Verwendung eines Lernalgorithmus oder die Bestimmung von Verhalten auf Grundlage von Schwellen werden, wie oben erwähnt, welche die Fahrweise charakterisieren (z. B. aggressiv, defensiv). Die Bestimmung kann periodisch oder kontinuierlich über eine bestimmte Zeitdauer erfolgen. Bei Block 230 erfolgt die Gewichtung von Kriterien gestützt auf die Charakterisierung der Fahrweise (bei Motorblock 220) und die Eingaben (bei Motorblock 210) selbst. Informationen, die von einer Kamera oder einem Lidarsystem bezüglich des Verkehrs bezogen werden, können weniger wiegen als eine Ermittlung eines aggressiven Fahrers. Die Modifikation der Parameter des Radarsystems 120 bei Block 240, bezieht sich auf die Verwendung der gewichteten Kriterien, um Parameter wie zum Beispiel den Erfassungsschwellwert, die Chirpzeit, die Abtastfrequenz, die maximale Reichweite, die Entfernungsauflösung und die maximale Geschwindigkeit zu modifizieren. Bei Block 250 stützen sich die Bereitstellung von Warnungen und/oder die Steuerung der Plattform 100 auf der Ausgabe des Radarsystems 120 mit den modifizierten Parametern. Warnungen können einem oder mehreren Displays 150 der Plattform 100 bereitgestellt werden.

Während die Erfindung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen, und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt sein soll, sondern dass sie auch alle Ausführungsformen enthält, die innerhalb des Umfangs der Anmeldung fallen.