Title:
Fahrerassistenzsystem mit einer frequenzgesteuerten Ausrichtung eines Senders zur Erfassung eines Objektes in einem Umfeld eines Fahrzeugs
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem (1) für ein Fahrzeug (2) zum Lokalisieren eines Objektes (3) in einer Umgebung des Fahrzeugs (2), das Fahrerassistenzsystem (1) aufweisend einen Sender (4) und einen Empfänger, wobei der Sender (4) zumindest einen ersten Oszillator (5), der eine erste Schwingung mit einer ersten Frequenz in einem ersten Frequenzbereich erzeugt, eine erste Antenneneinheit (6), zumindest eine mit einem Abstand von der ersten Antenneneinheit (6) angeordnete zweite Antenneneinheit (7) und zumindest einen ersten Filter (10) aufweist, wobei der erste Filter eine Übertragungsfunktion mit einer ersten konstanten Phasenverschiebung in dem ersten Frequenzbereich aufweist, der erste Filter die erste Phasenverschiebung der ersten Schwingung bewirkt und die erste Schwingung phasenverschoben auf die erste Antenneneinheit (6) überträgt und die erste Antenneneinheit (6) eine erste elektromagnetische Welle mit der ersten Frequenz und die zweite Antenneneinheit (7) eine zweite elektromagnetische Welle mit der ersten Frequenz zur Erzeugung einer ersten elektromagnetischen Strahlung (14) mit einer ersten Hauptrichtung (15) abstrahlen, wobei die erste Welle gegenüber der zweiten Welle phasenverschoben ist und die erste Hauptrichtung (15) mithilfe einer Änderung der ersten Frequenz der ersten Schwingung innerhalb des ersten Frequenzbereiches veränderbar ist.





Inventors:
Straschill, Rainer (81549, München, DE)
Application Number:
DE102017123980A
Publication Date:
11/30/2017
Filing Date:
10/16/2017
Assignee:
FEV Europe GmbH, 52078 (DE)
International Classes:
G01S13/48; G01S13/93
Claims:
1. Fahrerassistenzsystem (1) für ein Fahrzeug (2) zum Lokalisieren eines Objektes (3) in einer Umgebung des Fahrzeugs (2), das Fahrerassistenzsystem (1) aufweisend einen Sender (4) und einen Empfänger, wobei der Sender (4) zumindest einen ersten Oszillator (5), der eine erste Schwingung mit einer ersten Frequenz in einem ersten Frequenzbereich erzeugt, eine erste Antenneneinheit (6), zumindest eine mit einem Abstand von der ersten Antenneneinheit (6) angeordnete zweite Antenneneinheit (7) und zumindest einen ersten Filter (10) aufweist, wobei der erste Filter eine Übertragungsfunktion mit einer ersten konstanten Phasenverschiebung in dem ersten Frequenzbereich aufweist, der erste Filter die erste Phasenverschiebung der ersten Schwingung bewirkt und die erste Schwingung phasenverschoben auf die erste Antenneneinheit (6) überträgt und die erste Antenneneinheit (6) eine erste elektromagnetische Welle mit der ersten Frequenz und die zweite Antenneneinheit (7) eine zweite elektromagnetische Welle mit der ersten Frequenz zur Erzeugung einer ersten elektromagnetischen Strahlung (14) mit einer ersten Hauptrichtung (15) abstrahlen, wobei die erste Welle gegenüber der zweiten Welle phasenverschoben ist und die erste Hauptrichtung (15) mithilfe einer Änderung der ersten Frequenz der ersten Schwingung innerhalb des ersten Frequenzbereiches veränderbar ist und der Empfänger die an dem Objekt (3) reflektierte erste Strahlung (14) empfängt.

2. Fahrerassistenzsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Phasenverschiebung einstellbar ist.

3. Fahrerassistenzsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (4) eine dritte Antenneneinheit, zumindest eine mit einem Abstand von der dritten Antenneneinheit angeordnete vierte Antenneneinheit und zumindest einen zweiten Filter aufweist, wobei der zweite Filter eine Übertragungsfunktion mit einer zweiten konstanten Phasenverschiebung in einem zweiten Frequenzbereich aufweist, der zweite Filter die zweite Phasenverschiebung einer zweiten von dem ersten Oszillator (5) oder einem weiteren Oszillator erzeugten Schwingung mit einer zweiten Frequenz bewirkt und die zweite Schwingung phasenverschoben auf die dritte Antenneneinheit überträgt und die dritte Antenneneinheit eine dritte elektromagnetische Welle mit der zweiten Frequenz und die vierte Antenneneinheit eine vierte elektromagnetische Welle mit der zweiten Frequenz zur Erzeugung einer zweiten elektromagnetischen Strahlung mit einer zweiten Hauptrichtung abstrahlen, wobei die dritte Welle gegenüber der vierten Welle phasenverschoben ist und die zweite Hauptrichtung mithilfe einer Änderung der zweiten Frequenz der zweiten Schwingung innerhalb des zweiten Frequenzbereiches veränderbar ist und eine erste Verbindungslinie zwischen der ersten und der zweiten Antenneneinheit (7) einen Winkel zu einer zweiten Verbindungslinie zwischen der dritten und der vierten Antenneneinheit bildet.

4. Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (4) eine fünfte Antenneneinheit und einen weiteren Filter mit einer innerhalb des ersten Frequenzbereiches konstanten weiteren Phasenverschiebung hat und der weitere Filter die erste Schwingung mit der weiteren Phasenverschiebung auf die fünfte Antenneneinheit zur Erzeugung einer weiteren elektromagnetischen Welle überträgt, wobei die weitere Phasenverschiebung derart ausgebildet ist, dass sich die weitere Welle in einer Richtung parallel zur ersten Hauptrichtung (15) gleichphasig mit der ersten und der zweiten Welle ausbreitet.

5. Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Filter und/oder der zweite Filter ein Oberflächenwellenfilter ist.

6. Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Filter und/oder der zweite Filter ein digitaler Filter ist.

7. Verkehrssystem mit mehreren Verkehrsteilnehmern, wobei die Verkehrsteilnehmer jeweils ein Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweisen.

8. Verfahren zur Lokalisierung eines Objektes (3) in einem Umfeld eines Fahrzeugs mit einem Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einem Verkehrssystem nach Anspruch 7 mit den folgenden Schritten:
– Erzeugen der ersten Schwingung mit der ersten Frequenz mit dem ersten Oszillator (5) in einem ersten Schritt,
– Übertragen der ersten Schwingung über den ersten Filter (10) mit der ersten Phasenverschiebung auf die erste Antenneneinheit (6) und Übertragen der ersten Schwingung auf die zweite Antenneneinheit (7) zur Erzeugung der ersten Strahlung (14) in der ersten Hauptrichtung (15) in einem zweiten Schritt,
– Abstrahlen der ersten Strahlung (14) in die erste Hauptrichtung (15) in einem dritten Schritt,
– Verändern der ersten Frequenz in einem vierten Schritt,
– Wiederholen der Schritte eins bis vier, bis mit dem Empfänger ein an dem Objekt (3) reflektierter Teil der ersten Strahlung (14) empfangen wird,
– Lokalisieren des Objektes (3) anhand des empfangenen reflektierten Teils der Strahlung (14).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe eines ersten Verkehrsteilnehmers und eines zweiten Verkehrsteilnehmers jeweils das Verfahren nach Anspruch 8 durchgeführt wird und zumindest einer der beiden Verkehrsteilnehmer den an dem anderen der beiden Verkehrsteilnehmer reflektierten Teil der ersten Strahlung (14) aus der ersten Hauptrichtung (15) und die von dem anderen der beiden Verkehrsteilnehmer abgestrahlte unreflektierte erste Strahlung (14) aus der ersten Hauptrichtung (15) mit dem Empfänger empfängt, wobei eine erste Intensität des empfangenen reflektierten Teils der ersten Strahlung (14) niedriger als eine zweite Intensität der empfangenen abgestrahlten unreflektierten ersten Strahlung (14) ist und anhand eines Vergleiches der ersten Intensität mit der zweiten Intensität der reflektierte Teil der ersten Strahlung (14) von der abgestrahlten unreflektierten ersten Strahlung (14) unterschieden wird.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug zum Lokalisieren eines Objektes in einer Umgebung des Fahrzeugs, wobei das Fahrerassistenzsystem einen Sender und einen Empfänger aufweist.

Es ist bekannt, ein solches Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung eines Fahrers des Fahrzeugs einzusetzen. Bekannte Sender- und Empfängerkomponenten für ein solches Fahrerassistenzsystem sind zum Beispiel die von LIDAR-Systemen oder Radarsystemen. So wird in der DE 10 2006 020 387 A1 eine Hinderniserkennungseinrichtung mit einem Radarsystem vorgeschlagen. Darin wird weiterhin ein kombiniertes System bestehend aus einem Millimeterwellenradar und einem Laserradar zur Detektion von vor dem Fahrzeug befindlichen Objekten offenbart. Aus der DE 10 2009 009 047 A1 ist bekannt, ein LIDAR-System zur Entfernungsmessung zu verwenden, um ein dreidimensionales Bild einer Umgebung des Fahrzeugs zu generieren.

Aufgrund einer stark anhaltenden Bestrebung, ein autonomes Fahren für viele Verkehrsteilnehmer zu ermöglichen, werden sehr viele Fahrzeuge, die unmittelbar hintereinander oder nebeneinander fahren und mit den oben genannten Fahrerassistenzsystemen ausgestattet sind, gleichzeitig Signale zum Erfassen einer jeweiligen Umgebung des jeweiligen Fahrzeugs aussenden und empfangen. Hierbei besteht ein Problem dahingehend, dass sich die Signale der jeweiligen Verkehrsteilnehmer stören können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Fahrerassistenzsystems mit einem Sender und einen Empfänger zum Erfassen einer Umgebung eines Fahrzeugs bereitzustellen, bei welchem eine Leistungsfähigkeit eines Fahrerassistenzsystems eines anderen Fahrzeugs, welches ebenfalls einen Sender und einen Empfänger hat, weniger stark beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug zum Lokalisieren eines Objektes in einer Umgebung des Fahrzeugs vorgeschlagen. Das Fahrerassistenzsystem hat einen Sender und einen Empfänger, wobei der Sender zumindest einen ersten Oszillator, der eine erste Schwingung mit einer ersten Frequenz in einem ersten Frequenzbereich erzeugt, eine erste Antenneneinheit, zumindest eine mit einem Abstand von der ersten Antenneneinheit angeordnete zweite Antenneneinheit und zumindest einen ersten Filter aufweist. Der erste Filter weist eine Übertragungsfunktion mit einer ersten konstanten Phasenverschiebung in dem ersten Frequenzbereich auf und bewirkt die erste Phasenverschiebung der ersten Schwingung und überträgt die erste Schwingung phasenverschoben auf die erste Antenneneinheit.

Erfindungsgemäß strahlen die erste Antenneneinheit eine erste elektromagnetische Welle mit der ersten Frequenz und die zweite Antenneneinheit eine zweite elektromagnetische Welle mit der ersten Frequenz zur Erzeugung einer ersten elektromagnetischen Strahlung mit einer ersten Hauptrichtung ab, wobei die erste Welle gegenüber der zweiten Welle phasenverschoben ist. Die erste Hauptrichtung ist mithilfe einer Änderung der ersten Frequenz der ersten Schwingung innerhalb des ersten Frequenzbereiches veränderbar. Des Weiteren empfängt der Empfänger die an dem Objekt reflektierte erste Strahlung.

Mit Lokalisieren ist gemeint, dass das Fahrerassistenzsystem zumindest eine Richtung des Objektes in Bezug zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs und/oder eine Entfernung zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug bestimmt. Hierzu kann das Fahrerassistenzsystem beispielsweise eine Auswertungseinheit aufweisen, die eine Laufzeit zwischen einem Aussenden der ersten Strahlung in der ersten Hauptrichtung und einem Empfangen eines reflektierten Teils der ersten Strahlung an dem Objekt erfasst und anhand der Laufzeit die Entfernung zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug bestimmt.

Ein Abstrahlen der ersten Strahlung in die erste Hauptrichtung meint, dass eine Intensität der ersten Strahlung in der ersten Hauptrichtung größer als in einer Richtung ist, die von der ersten Hauptrichtung abweicht.

Der erste Filter kann als ein Bandpass- und/oder als ein Allpassfilter ausgebildet sein. Erfindungswesentlich ist, dass die erste Welle gegenüber der zweiten Welle phasenverschoben ist. Beispielsweise kann die mithilfe der zweiten Antenneneinheit ausgesandte zweite Welle phasenverschoben gegenüber der mit dem ersten Oszillator erzeugten ersten Schwingung, im Folgenden Oszillatorschwingung genannt, sein. In diesem Fall weist die erste Welle eine erste Phasenverschiebung und die zweite Welle eine zweite Phasenverschiebung gegenüber der Oszillatorschwingung auf, wobei die erste und die zweite Phasenverschiebung unterschiedlich sind. Der erste Filter verändert eine Amplitude der ersten Schwingung bevorzugt nicht, wenn sich die erste Frequenz als Eingangssignal des ersten Filters ändert.

Zum Aussenden der ersten und zweiten Welle können die beiden Antenneneinheiten jeweils durch die Oszillatorschwingung angeregt werden. Genauso gut ist es möglich, dass die erste Antenneneinheit von der Oszillatorschwingung und die zweite Antenneneinheit von einer Schwingung eines weiteren Oszillators angeregt werden. Der erste Oszillator ist bevorzugt über eine Phasenregelschleife mit dem weiteren Oszillator verbunden. Mit der Phasenregelschleife kann die Schwingung des weiteren Oszillators derart geregelt werden, dass diese Schwingung mit der ersten Schwingung in Phase ist.

Dadurch, dass die beiden Antenneneinheiten die erste und die zweite Welle mit derselben Frequenz und phasenverschoben zueinander aussenden, bildet sich eine positive Interferenz der beiden Wellen in der ersten Hauptrichtung und damit die erste Strahlung mit der ersten Hauptrichtung aus.

Erfindungsgemäß ist die erste Hauptrichtung durch eine Änderung der ersten Frequenz der ersten Schwingung veränderbar. Dies ermöglicht es, den Sender mit mehreren unterschiedlichen ersten Frequenzen zu betreiben und bei verschiedenen Werten der ersten Frequenz jeweils eine unterschiedliche erste Hauptrichtung der ersten Strahlung zu erzeugen. Vorteilhaft wird jedem Wert der ersten Frequenz ein bestimmter Winkel zu der Fahrtrichtung, d.h. ein bestimmter Winkel der ersten Hauptrichtung, zugeordnet. Bevorzugt sendet der Sender die erste Strahlung nacheinander mit jeweils unterschiedlichen ersten Hauptrichtungen aus.

Je nachdem, wie stark die jeweiligen ersten Strahlungen mit den unterschiedlichen ersten Hauptrichtungen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs reflektiert werden, empfängt der Empfänger unterschiedliche Intensitäten der, bevorzugt aus der jeweiligen ersten Hauptrichtung, reflektierten ersten Strahlung. Vorteilhaft generiert die Auswertungseinheit des Fahrerassistenzsystems ein Amplitudenspektrum. Das Amplitudenspektrum ordnet jedem Wert der ersten Frequenz die entsprechende Intensität zu, mit der die reflektierte erste Strahlung, bevorzugt aus dem zu dem Wert der ersten Frequenz korrespondierendem Winkel, empfangen wurde.

Die Auswertungseinheit ist in vorteilhafter Weise derart eingerichtet, dass anhand des Amplitudenspektrums eine Bestimmung einer Entfernung eines Objektes, das sich in der jeweiligen ersten Hauptrichtung befindet, möglich ist. Zur Detektion des Objektes in der Umgebung des Fahrzeugs ändert in vorteilhafter Weise der erste Oszillator die erste Frequenz so lange, bis eine Intensität der mit dem Empfänger empfangenen reflektierten ersten Strahlung einen Schwellwert überschreitet.

Dadurch, dass die erste Strahlung in der ersten Hauptrichtung mit einer größeren Intensität abgestrahlt wird als in einer von der ersten Hauptrichtung abweichenden Richtung, ist die erste Strahlung mit der ersten Frequenz in der ersten Hauptrichtung dominant. Dominant meint, dass eine Intensität sowohl einer abgestrahlten als auch einer empfangenen Frequenz in der ersten Hauptrichtung größer als sämtliche Intensitäten anderer Frequenzen ist. Dies kann eine gegenseitige Störung von zwei Fahrzeugen mit dem vorgeschlagenen Fahrerassistenzsystem im Vergleich zu einer Verwendung, bei welcher beide Fahrzeuge ein Phased-Array-System verwenden, reduzieren. Dies liegt daran, dass bei einem Phased-Array-System eine Ausrichtung des Radars mit Hilfe von veränderlichen Zeitverschiebungen und durch Aussenden einer Strahlung mit derselben Frequenz im gesamten Umfeld des Fahrzeugs erfolgt.

Das vorgeschlagene Fahrerassistenzsystem kann somit durch eine frequenzgesteuerte Ausrichtung der ersten Strahlung ein Abstrahlen von Strahlungen derselben Frequenz mit ähnlich starken Intensitäten in mehrere Richtungen im Umfeld des Fahrzeugs vermeiden, wodurch eine Wahrscheinlichkeit eines gegenseitigen Störens von Fahrzeugen untereinander reduziert werden kann. Dadurch kann insbesondere ein autonomes Fahren sicherer gestaltet werden.

Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Fahrerassistenzsystems ist es, dass anhand des Amplitudenspektrums bestimmt werden kann, in welcher Richtung ein nächstmöglicher Gegenstand sich in der Umgebung des Fahrzeugs befindet. Je höher die Amplitude eines Wertes der ersten Frequenz, desto näher befindet sich ein in der zu dem Wert der Frequenz korrespondierenden ersten Hauptrichtung detektierter Gegenstand. Das Lokalisieren des Objektes mit dem vorgeschlagenen Fahrerassistenzsystem kann unter Umständen einfacher und schneller realisiert werden, als es mit einem herkömmlichen Phased-Array-Radar, bei welchem mit Hilfe einer Veränderung von Zeitverzögerungsgliedern eine Ausrichtung des Radars erzielt wird, möglich ist.

Der Sender ist vorteilhaft derart aufgebaut, dass er die an dem Objekt reflektierte erste Strahlung auch empfangen kann. Bei dieser Variante sind der Sender und der Empfänger durch dieselben Bauteile, wie beispielsweise durch den ersten Filter, die Auswertungseinheit und die erste und die zweite Antenneneinheit, ausgebildet.

Bevorzugt ist die erste Phasenverschiebung einstellbar. Dies hat den Vorteil, dass eine Auflösung des Fahrerassistenzsystems in einem Sektor in einer Fahrzeugebene parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs erhöht werden kann. Hierzu kann beispielsweise die erste Phasenverschiebung derart eingestellt werden, dass eine Phasenverschiebung zwischen der ersten und der zweiten Welle verringert wird. Eine Erhöhung der Auflösung in dem Sektor ist vor allem dann sinnvoll, wenn in dem Sektor bereits das Objekt detektiert wurde. Mit der erhöhten Auflösung kann nach einem Erfassen des Objektes eine Geometrie des Objektes genauer mit dem Fahrerassistenzsystem erfasst werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Sender eine dritte Antenneneinheit, zumindest eine mit einem Abstand von der dritten Antenneneinheit angeordnete vierte Antenneneinheit und zumindest einen zweiten Filter aufweist, wobei der zweite Filter eine Übertragungsfunktion mit einer zweiten konstanten Phasenverschiebung in einem zweiten Frequenzbereich hat. Der zweite Filter bewirkt die zweite Phasenverschiebung einer zweiten von dem ersten Oszillator oder einem weiteren Oszillator erzeugten Schwingung mit einer zweiten Frequenz und überträgt die zweite Schwingung phasenverschoben auf die dritte Antenneneinheit.

Die dritte Antenneneinheit strahlt eine dritte elektromagnetische Welle mit der zweiten Frequenz ab und die vierte Antenneneinheit strahlt eine vierte elektromagnetische Welle mit der zweiten Frequenz zur Erzeugung einer zweiten elektromagnetischen Strahlung mit einer zweiten Hauptrichtung ab, wobei die dritte Welle gegenüber der vierten Welle phasenverschoben ist. Die zweite Hauptrichtung ist mithilfe einer Änderung der zweiten Frequenz der zweiten Schwingung innerhalb des zweiten Frequenzbereiches veränderbar. Die erste, zweite, dritte und vierte Antenneneinheit sind derart zueinander angeordnet, dass eine erste Verbindungslinie zwischen der ersten und der zweiten Antenneneinheit einen Winkel zu einer zweiten Verbindungslinie zwischen der dritten und der vierten Antenneneinheit bildet.

Dadurch, dass die erste Verbindungslinie den Winkel zu der zweiten Verbindungslinie bildet, welcher vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 150° liegt, kann durch ein Verändern der ersten und/oder zweiten Frequenz ein größerer Kreissektor von der ersten und der zweiten Strahlung erfasst werden. Bei dieser Ausgestaltung kann die zweite Frequenz gleich der ersten Frequenz und/oder der erste Frequenzbereich gleich dem zweiten Frequenzbereich sein. Bevorzugt weist der erste Frequenzbereich jedoch keine Überlappung mit dem zweiten Frequenzbereich auf. Dadurch ist es möglich in dem gesamten Kreissektor einem Wert der ersten beziehungsweise zweiten Frequenz genau eine Richtung zuzuordnen.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Sender eine fünfte Antenneneinheit und einen weiteren Filter mit einer innerhalb des ersten Frequenzbereiches konstanten weiteren Phasenverschiebung hat. Der weitere Filter überträgt die erste Schwingung mit der weiteren Phasenverschiebung auf die fünfte Antenneneinheit zur Erzeugung einer weiteren elektromagnetischen Welle. Die weitere Phasenverschiebung ist derart ausgebildet, dass sich die weitere Welle in einer Richtung parallel zur ersten Hauptrichtung gleichphasig mit der ersten und der zweiten Welle ausbreitet.

Der weitere Filter ist bei dieser Ausgestaltung ebenfalls als ein Allpass- und/oder ein Bandpassfilter ausgebildet. Dadurch, dass sich die weitere Welle parallel zur ersten Hauptrichtung gleichphasig mit der ersten und der zweiten Welle ausbreitet, kann eine Intensität der ersten Strahlung noch stärker in Richtung der ersten Hauptrichtung konzentriert werden, als dies im Vergleich mit lediglich der ersten und der zweiten Antenneneinheit möglich wäre. In vorteilhafter Weise sind die erste Antenneneinheit, die zweite Antenneneinheit und die fünfte Antenneneinheit äquidistant in einer Reihe angeordnet. Dies ermöglicht es, den ersten und den weiteren Filter mit der entsprechenden ersten und weiteren Phasenverschiebung einfacher auszulegen.

Der Sender ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass die erste Schwingung eine erste Frequenz in einem Bereich von etwa 60 bis 80 GHz aufweist. Da eine Filterung von Schwingungen mit einer Frequenz dieser Größenordnung schwierig ist, ist der erste Filter vorteilhaft als ein Oberflächenwellenfilter ausgebildet. Der Oberflächenwellenfilter ist vorteilhaft mit Hilfe eines Elektronenstrahl-Lithographie-Verfahrens hergestellt. Die Ausgestaltung als Oberflächenwellenfilter eignet sich besonders gut, wenn der erste Filter als ein Bandpassfilter ausgebildet sein soll. Eine Bandbreite des Oberflächenwellenfilters kann beispielsweise durch einen Fingerabstand einzelner Finger des Oberflächenwellenfilters und eine Zahl der Finger festgelegt sein. In vorteilhafter Weise weist der Sender mehrere Oberflächenwellenfilter auf, wobei diese in Serie oder parallel geschaltet sein können und in ihrer Gesamtheit den ersten Filter ausbilden.

Bevorzugt sind einzelne Oberflächenwellenfilter separat zuschaltbar, wodurch die erste Phasenverschiebung einstellbar ist. Dadurch ist es möglich, ein individuelles Antennendiagramm des Senders für einen jeweiligen Wert der ersten Frequenz zu erzielen. Beispielsweise kann ein Antennendiagramm in Form einer Niere durch eine Superposition einer Richtcharakteristik in Form einer Kugel mit einer Richtcharakteristik in Form einer Acht durch geeignete Serien- und/oder Parallelschaltung von einzelnen Oberflächenwellenfiltern erreicht werden.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der erste Filter ein digitaler Filter ist. Bei dieser Ausgestaltung weist der erste Filter einen Wandler auf, mit welchem eine Transformation von hochfrequenten Signalen in einer Größenordnung von 60 bis 80 GHz zu Signalen in einem Zwischenfrequenzbereich mit Frequenzen in einer Größenordnung von etwa 1 bis 100 MHz möglich ist. Bevorzugt ist der Wandler zwischen dem ersten Filter und der ersten Antenneneinheit angeordnet.

Der Vorteil einer Verwendung des ersten Filters als ein digitaler Filter ist es, dass die erste Phasenverschiebung einfach mit Hilfe einer Software während einer Laufzeit des Fahrerassistenzsystems verändert werden kann, so dass in Echtzeit die erste Hauptrichtung für einen selben Wert der ersten Frequenz verändert werden kann. Bevorzugt werden Werte von Parametern des digitalen ersten Filters derart bestimmt, dass ein Kompromiss zwischen einer Auflösung des Fahrerassistenzsystems in einem bestimmten Winkelbereich in der Fahrzeugebene, einem zur Verfügung stehenden Speicherplatz und einer zur Verfügung stehenden Rechenleistung der Auswertungseinheit erzielt wird.

Zur Bestimmung der Werte der Parameter kann ein Gleichungssystem aufgestellt werden, welches mit einem Vektor-Schur-Algorithmus lösbar ist. Des Weiteren können die Werte der Parameter auch durch ein Lookup-Table oder eine Interpolation zwischen aus Tabellen entnommenen Stützstellen bereits berechneter Werte der Parameter neu berechnet werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird weiterhin ein Verkehrssystem mit mehreren Verkehrsteilnehmern vorgeschlagen, wobei die Verkehrsteilnehmer jeweils ein Fahrerassistenzsystem nach einer der bisher genannten Ausgestaltungen aufweisen. Bevorzugt ist jedem Winkel gegenüber einer Fortbewegungsrichtung eines einzelnen Verkehrsteilnehmers in einer Bewegungsebene des Verkehrsteilnehmers genau ein Wert der ersten Frequenz zugeordnet, bei welchem die erste Strahlung in dem zugeordneten Winkel eine maximale Intensität erreicht. Dadurch kann eine Wahrscheinlichkeit, dass sich die Verkehrsteilnehmer beim Aussenden und Empfangen der ersten Strahlung stören, reduziert werden.

Dies ermöglicht insbesondere eine Abstrahlung der ersten Strahlung in eine zur Fahrtrichtung der Verkehrsteilnehmer entgegengesetzte Richtung ohne ein Radarsystem eines hinteren Fahrzeugs zu beeinträchtigen. Können die Verkehrsteilnehmer entgegengesetzt zur Fahrtrichtung die erste Strahlung aussenden, so ist auch eine Detektion eines möglichen Auffahrunfalls, der durch das hintere Fahrzeug verursacht werden kann, und ein sich daran anschließendes Auslösen eines Rückhaltesystems möglich. Das Rückhaltesystem stützt bei dieser Variante vorteilhaft einen Fahrzeuginsassen bei einer relativen Beschleunigung gegenüber dem Fahrzeug in eine Richtung zu einem Heck des Fahrzeugs ab. Das Rückhaltesystem kann hierbei als ein Kopfairbag, ein Gurtstraffer, und/oder ein Nackenairbag ausgebildet sein.

Des Weiteren wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zur Lokalisierung eines Objektes in einem Umfeld eines Fahrzeugs mit einem Fahrerassistenzsystem nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen. Das Verfahren hat die folgenden Schritte. In einem ersten Schritt wird die erste Schwingung mit der ersten Frequenz mit dem ersten Oszillator erzeugt. In einem zweiten Schritt wird die erste Schwingung über den ersten Filter mit der ersten Phasenverschiebung auf die erste Antenneneinheit und die erste Schwingung auf die zweite Antenneneinheit zur Erzeugung der ersten Strahlung in der ersten Hauptrichtung übertragen.

In einem dritten Schritt wird die erste Strahlung in die erste Hauptrichtung abgestrahlt. In einem vierten Schritt wird die erste Frequenz verändert. Die Schritte eins bis vier werden solange wiederholt, bis mit dem Empfänger ein an dem Objekt reflektierter Teil der ersten Strahlung empfangen wird. In einem fünften Schritt wird das Objekt anhand des empfangenen reflektierten Teils der Strahlung lokalisiert. Dabei kann die Lokalisierung durch eine Messung einer Intensität des reflektierten Teils der Strahlung und/oder durch eine Messung einer Laufzeit zwischen dem dritten und dem fünften Schritt erfolgen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass mithilfe eines ersten Verkehrsteilnehmers und eines zweiten Verkehrsteilnehmers jeweils das vorgeschlagene Verfahren durchgeführt wird und zumindest einer der beiden Verkehrsteilnehmer den an dem anderen der beiden Verkehrsteilnehmer reflektierten Teil der ersten Strahlung aus der ersten Hauptrichtung und die von dem anderen der beiden Verkehrsteilnehmer abgestrahlte unreflektierte erste Strahlung aus der ersten Hauptrichtung mit dem Empfänger empfängt.

Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens ist eine erste Intensität des empfangenen reflektierten Teils der ersten Strahlung niedriger als eine zweite Intensität der empfangenen abgestrahlten unreflektierten ersten Strahlung. Mithilfe eines Vergleiches der ersten Intensität mit der zweiten Intensität wird der reflektierte Teil der ersten Strahlung von der abgestrahlten unreflektierten ersten Strahlung unterschieden. Durch diesen Vergleich kann der andere der beiden Verkehrsteilnehmer besonders einfach detektiert werden.

Die Verkehrsteilnehmer können Fahrzeuge, aber genauso auch Personen sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zumindest eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Figuren. Diese zeigen in:

1 eine schematische Abbildung eines Fahrzeugs mit einem Fahrerassistenzsystems mit einem Sender,

2 eine schematische Draufsicht eines Senders des Fahrerassistenzsystems nach 1,

3 ein Verlauf einer ersten Phasenverschiebung eines ersten Filters des Senders nach 2.

1 zeigt ein Fahrerassistenzsystem 1 für ein Fahrzeug 2 zum Lokalisieren eines Objektes 3 in einer Umgebung des Fahrzeugs 2. Das Fahrerassistenzsystem 1 hat einen Sender 4 und einen Empfänger, wobei der Sender 4 und der Empfänger bevorzugt in Form einer einzelnen Empfangs- und Sendeeinheit ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass mit Komponenten, die den Sender 4 ausbilden, eine elektromagnetische Strahlung sowohl abgestrahlt als auch empfangen werden kann.

2 zeigt eine schematische Darstellung des Senders 4. Der Sender hat einen ersten Oszillator 5, der eine erste Schwingung mit einer ersten Frequenz in einem ersten Frequenzbereich erzeugt. Des Weiteren weist der Sender 4 eine erste Antenneneinheit 6, eine zweite Antenneneinheit 7, eine dritte Antenneneinheit 8, eine vierte Antenneneinheit 9, einen ersten Filter 10, einen zweiten Filter 11, einen dritten Filter 12 und einen vierten Filter 13 auf. Der erste, zweite, dritte und vierte Filter 10, 11, 12, 13 haben jeweils eine Übertragungsfunktion, die in dem ersten Frequenzbereich eine konstante Phasenverschiebung aufweist. Aus 2 ist zu entnehmen, dass die Antenneneinheiten 6, 7, 8, 9 beabstandet und in einer Reihe zueinander angeordnet sind. Insbesondere liegen alle Antenneneinheiten auf einer gemeinsamen Verbindungslinie 19.

3 zeigt ein Diagramm zur Darstellung von Phasenverschiebungen Δφ in Abhängigkeit von einer Frequenz f. Der erste Frequenzbereich ist in dem Diagramm durch eine untere Grenzfrequenz fu und eine obere Grenzfrequenz fo begrenzt. Eine Übertragungsfunktion 31 des ersten Filters 10 hat in dem ersten Frequenzbereich eine konstante Phasenverschiebung von einem Phasenwinkel gleich π, während eine Übertragungsfunktion 32 des zweiten Filters 11 in dem ersten Frequenzbereich eine konstante Phasenverschiebung von einem Phasenwinkel gleich Null Grad aufweist. Zur Erzeugung der zweiten Phasenverschiebung von Null Grad Phasenwinkel kann die mit dem ersten Oszillator generierte erste Schwingung auch direkt von dem ersten Oszillator zu der zweiten Antenneneinheit 7 geleitet werden. Der zweite Filter 11 ist in diesem Falle nicht notwendig.

Erfindungsgemäß bewirkt der erste Filter 10 die erste Phasenverschiebung der ersten Schwingung und überträgt die erste Schwingung phasenverschoben auf die erste Antenneneinheit 6, wodurch die erste Antenneneinheit 6 mit der ersten Schwingung angeregt wird und eine erste elektromagnetische Welle mit der ersten Frequenz abstrahlt. Gleichzeitig strahlt die zweite Antenneneinheit 7 eine zweite elektromagnetische Welle mit der ersten Frequenz ab, wobei die erste Welle gegenüber der zweiten Welle phasenverschoben ist.

Aufgrund der Phasenverschiebung zwischen der ersten und der zweiten Welle wird mit dem Sender 4 eine erste elektromagnetische Strahlung 14 mit einer ersten Hauptrichtung 15 abgestrahlt. Erfindungsgemäß ist die erste Hauptrichtung 15 mit Hilfe einer Änderung der ersten Frequenz der ersten Schwingung innerhalb des ersten Frequenzbereiches veränderbar. Wird die erste Strahlung 14 an dem Objekt reflektiert, so kann ein reflektierter Teil der ersten Strahlung 14 mit dem Empfänger empfangen und mit einer Auswertungseinheit 18 des Senders 4 ausgewertet werden.

Um mit dem Sender 4 möglichst energieeffizient elektromagnetische Wellen mit unterschiedlichen Frequenzen abzustrahlen und zu empfangen, weisen die jeweiligen Antenneneinheiten 6, 7, 8, 9 jeweils mehrere einzelne Antennenelemente mit unterschiedlicher Länge auf. Je nachdem, welchen Wert die erste Frequenz annimmt, können unterschiedliche Antennenelemente der jeweiligen Antenneneinheiten 6, 7, 8, 9 stärker oder schwächer angeregt, insbesondere angesteuert, werden. Die Auswertungseinheit 18 ist bevorzugt zusätzlich derart eingerichtet, sodass die einzelnen Antennenelemente einer einzelnen Antenneneinheit variabel mit der ersten Schwingung angeregt werden können.

In 2 ist mit Hilfe von durchgezogenen Linien ein erstes Beispiel gezeigt, bei welchem die erste Frequenz einen ersten Wert aufweist und mit gestrichelten Linien ein zweites Beispiel dargestellt, bei welchem die erste Frequenz einen zweiten Wert annimmt, der höher als der erste Wert ist. Die zu den unterschiedlichen ersten Frequenzen korrespondierenden Wellenlängen verhalten sich umgekehrt, d.h. die zum ersten Beispiel korrespondierende Wellenlänge 21 ist höher als die zum zweiten Beispiel korrespondierende Wellenlänge 22.

Werden die Antenneneinheiten 6, 7, 8, 9 mit der ersten Frequenz, die den zweiten Wert hat, angeregt, strahlt der Sender 4 die erste Strahlung 14 ab, wobei die erste Hauptrichtung 15 verändert ist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 102006020387 A1 [0002]
  • DE 102009009047 A1 [0002]