Title:
Fahrerassistenzsystem zur Erfassung von Objekten in einem Umfeld eines Kraftfahrzeugs mit einer Linse und einem Sensor
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem (1) für ein Fahrzeug (2) zur Erfassung eines Objektes (3) in einem Umfeld des Fahrzeugs (2), wobei das Fahrerassistenzsystem (1) einen Empfänger (4) zum Empfangen von Radarwellen hat und der Empfänger (4) eine Linse (6), die ein Material mit einem negativen Brechungsindex aufweist, einen Sensor (7) und eine Auswertungseinheit (8) aufweist, die mit dem Sensor (7) gekoppelt ist, und die Linse (6) eine von dem Objekt (3) ausgesandte auf die Linse (6) auftreffende elektromagnetische Strahlung (9) mit einer Wellenlänge im Radarbereich auf zumindest ein erstes Sensorelement (10) des Sensors (7) lenkt und die Auswertungseinheit (8) dazu eingerichtet ist, anhand einer Information über eine Position des ersten Sensorelementes (10) in Bezug zu weiteren Sensorelementen (11) des Sensors (7) das Objekt (3) in dem Umfeld zu lokalisieren.





Inventors:
Straschill, Rainer (81549, München, DE)
Application Number:
DE102017123981A
Publication Date:
11/30/2017
Filing Date:
10/16/2017
Assignee:
FEV Europe GmbH, 52078 (DE)
International Classes:
G01S7/02; G01S17/93
Claims:
1. Fahrerassistenzsystem (1) für ein Fahrzeug (2) zur Erfassung eines Objektes (3) in einem Umfeld des Fahrzeugs (2), wobei das Fahrerassistenzsystem (1) einen Empfänger (4) zum Empfangen von Radarwellen hat und der Empfänger (4) eine Linse (6), die ein Material mit einem negativen Brechungsindex aufweist, einen Sensor (7) und eine Auswertungseinheit (8) aufweist, die mit dem Sensor (7) gekoppelt ist, und die Linse (6) eine von dem Objekt (3) ausgesandte auf die Linse (6) auftreffende elektromagnetische Strahlung (9) mit einer Wellenlänge im Radarbereich auf zumindest ein erstes Sensorelement (10) des Sensors (7) lenkt und die Auswertungseinheit (8) dazu eingerichtet ist, anhand einer Information über eine Position des ersten Sensorelementes (10) in Bezug zu weiteren Sensorelementen (11) des Sensors (7) das Objekt (3) in dem Umfeld zu lokalisieren.

2. Fahrerassistenzsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (8) anhand von einer ersten Information über eine mit dem ersten Sensorelement (10) erfassten ersten Intensität und einer zweiten Information über eine mit einem zweiten Sensorelement (12) des Sensors (7) erfassten zweiten Intensität das Objekt (3) lokalisiert.

3. Fahrerassistenzsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) eine maximale Erstreckung (15) hat, die höchstens doppelt so groß wie eine maximale Erstreckung (14) der Linse (6) ist.

4. Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) als ein Photosensor ausgeführt ist.

5. Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) als ein Antennenfeld ausgebildet ist.

6. Fahrerassistenzsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (1) einen Sender aufweist, welcher elektromagnetische Strahlung (9) mit einer Wellenlänge im Radarbereich abstrahlen kann.

7. Verfahren zur Erfassung eines Objektes (3) in einem Umfeld eines Fahrzeugs mithilfe eines Fahrerassistenzsystems (1) des Fahrzeugs, wobei das Fahrerassistenzsystem (1) einen Empfänger (4) hat, der eine Linse (6), die ein Material mit einem negativen Brechungsindex aufweist, einen Sensor (7) und eine Auswertungseinheit (8) aufweist, die mit dem Sensor (7) gekoppelt ist, mit den folgenden Schritten:
– Empfangen einer von dem Objekt (3) ausgesandten elektromagnetischen Strahlung (9) mit einer Wellenlänge im Radarbereich mithilfe der Linse (6),
– Umlenken der Strahlung (9) mithilfe der Linse (6) hin zu zumindest einem ersten Sensorelement (10) des Sensors (7),
– Lokalisieren des Objektes (3) in dem Umfeld mithilfe der Auswertungseinheit (8) und anhand einer Information über eine Position des ersten Sensorelementes (10) in Bezug zu weiteren Sensorelementen (11) des Sensors (7), wobei der Sensor (7) die Information an die Auswertungseinheit (8) überträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung (9) auf zumindest zwei, das erste Sensorelement (10) und ein zweites Sensorelement (12), mithilfe der Linse (6) gelenkt wird und mithilfe des ersten Sensorelementes (10) eine erste Intensität der Strahlung (9) erfasst und mithilfe des zweiten Sensorelementes (12) eine zweite Intensität der Strahlung (9) erfasst werden und mit der Auswertungseinheit (8) ein Vergleich zwischen der ersten Intensität und der zweiten Intensität durchgeführt und anhand eines Ergebnisses des Vergleiches eine Position des Objektes (3) approximiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe der Position des ersten Sensorelementes (10) in Bezug zu den weiteren Sensorelementen (11) des Sensors (7) dem Objekt (3) ein Raumsegment (17) eines mit dem Empfänger (4) erfassbaren Raumes zugeordnet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung (9) von einem Sender des Fahrerassistenzsystems (1) ausgesendet und an dem Objekt (3) reflektiert wird und eine Laufzeit der Strahlung (9) zwischen einem Aussenden der Strahlung (9) mit dem Sender und einem Empfangen der Strahlung (9) mit dem Empfänger (4) bestimmt wird und mithilfe des Raumsegmentes (17) und der Laufzeit eine Bestimmung einer Position des Objektes (3) in einem dreidimensionalen Raum durchgeführt wird.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug zur Erfassung eines Objektes in einem Umfeld des Fahrzeugs, wobei das Fahrerassistenzsystem einen Empfänger zum Empfangen von Radarwellen aufweist.

Ein derartiges Fahrerassistenzsystem ist aus der DE 197 15 997 A1 bekannt. Das darin beschriebene Fahrerassistenzsystem besteht aus einer bildgebenden Radaranordnung, die ein Fokuselement in Form einer dielektrischen Linse und in dessen Fokusfläche eine Vielzahl von Antennenelementen aufweist. Über das Fokuselement ist jedem Antennenelement ein eng gebündelter Raumwinkelausschnitt zugeordnet, so dass aus der Gesamtheit der Radarsignale aller Antennenelemente eine flächige Bilddarstellung möglich ist.

In der DE 195 46 506 A1 ist eine Radaranordnung beschrieben, die ein erstes Raumwinkel-Auflösungsvermögen von z. B. 8 bis 32 Winkelschritten zu je kleiner gleich 0,75° im Azimut und 1,8 Winkelschritte zu je größer gleich 3° in der Elevation hat. Diese Radaranordnung sieht unter anderem eine Anordnung mit einem Sensorarray und einer fokussierenden Vorrichtung wie einem Spiegel oder einer Linse vor.

Ebenfalls ist in der DE 197 16 002 A1 eine Kraftfahrzeug-Radaranordnung vorgeschlagen, mit der eine Winkelauflösung erzielt werden kann. Die Winkelauflösung kann beispielsweise mittels einer für eine bildgebende Radaranordnung typischen Kombination einer dielektrischen Linse mit einer Mehrzahl von Antennenelementen in der Fokusfläche der Linse erreicht werden. Die Antennenelemente nehmen entsprechend viel Platz im vorderen Bereich einer Karosserie des Fahrzeugs ein. Dies kann einen Freiraum bei einer Konstruktion von Kühleinlässen für eine Antriebsmaschine des Fahrzeugs erheblich einschränken. Des Weiteren kann der durch die Antennenelemente eingenommene Platz nicht mehr für übrige Komponenten des Fahrzeugs genutzt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Fahrerassistenzsystem mit einem Empfänger zum Empfangen von Radarwellen bereitzustellen, welches kleiner als bisher bekannte Fahrerassistenzsysteme mit einer Radaranordnung ausgestaltet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zur Erfassung eines Objektes in einem Umfeld des Fahrzeugs vorgeschlagen. Das Fahrerassistenzsystem hat einen Empfänger zum Empfangen von Radarwellen, wobei der Empfänger eine Linse, die ein Material mit einem negativen Brechungsindex hat, einen Sensor und eine Auswertungseinheit aufweist, die mit dem Sensor gekoppelt ist. Die Linse lenkt eine von dem Objekt ausgesandte auf die Linse auftreffende elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Radarbereich auf zumindest ein erstes Sensorelement des Sensors. Die Auswertungseinheit ist dazu eingerichtet, anhand einer Information über eine Position des ersten Sensorelementes in Bezug zu weiteren Sensorelementen des Sensors das Objekt in dem Umfeld zu lokalisieren.

Lokalisieren meint, dass die Auswertungseinheit zumindest eine Position des Objektes in einer zumindest zweidimensionalen Abbildung des Umfeldes approximiert.

In vorteilhafter Weise wird eine Wechselwirkung zwischen zumindest einem Teil der auf die Sensorelemente des Sensors treffenden Strahlung und den Sensorelementen erzeugt. Aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Strahlung und den Sensorelementen kann eine Intensität der Strahlung erfasst werden. Hierbei ist die Wechselwirkung stärker, je höher die Intensität der Strahlung ist und/oder je größer ein Teil des Sensorelementes ist, der von der Strahlung erfasst wird. Die einzelnen Sensorelemente sind bevorzugt in einer Ebene in mehreren Reihen, die nebeneinander liegen, angeordnet. Somit ist es möglich, jedem Sensorelement des Sensors ein, insbesondere pyramidenförmiges, Raumsegment eines mithilfe des Empfängers erfassbaren Raumes zuzuordnen.

Erfindungsgemäß weist die Linse ein Material mit einem negativen Brechungsindex auf, welches im Folgenden als Metamaterial bezeichnet wird. Das Metamaterial ist bevorzugt eine künstliche hergestellte Struktur, deren Durchlässigkeit für elektrische und magnetische Felder von der in der Natur üblichen abweicht. Dies kann mithilfe von, bevorzugt periodischen, mikroskopisch feinen Strukturen aus elektrischen oder magnetisch wirksamen Materialien in einem Inneren der Linse ermöglicht werden.

In einer Ausgestaltung kann das Metamaterial Aluminiumoxid aufweisen und in einer besonderen Weiterbildung in Form von Aluminiumoxidstäbchen ausgebildet sein. In einer weiteren Variante ist das Metamaterial in Form einer dünnen Silberschicht ausgebildet.

Vorteilhaft ist die Struktur des Metamaterials deutlich kleiner als die Wellenlänge der Strahlung. Deutlich kleiner kann insbesondere bedeuten, dass eine Zellgröße des Metamaterials kleiner als ein Viertel der Wellenlänge der Strahlung im Vakuum ist. Bevorzugt ist eine Auflösung der Linse nicht durch eine Beugungsgrenze limitiert.

Eine besondere Variante sieht vor, dass das Metamaterial homogen ausgebildet ist. Um einen negativen Brechungsindex zu erreichen, kann das Metamaterial bevorzugt negative Werte für die dielektrische Leitfähigkeit εr und/oder die magnetische Leitfähigkeit μr annehmen, so dass in der Linse das Feld der elektrischen Flussdichte und das der elektrischen Feldstärke sowie das Feld der magnetischen Flussdichte und das der magnetischen Feldstärke jeweils einander entgegengesetzt gerichtet sein können.

Dadurch, dass die Linse das Metamaterial aufweist, hat die Linse im Vergleich zu einer Linse, die ein Material mit einem positiven Brechungsindex aufweist, im Folgenden herkömmliche Linse genannt, besondere Eigenschaften. So kann beispielsweise die Linse, wenn diese konkav ausgeführt ist, eine selbe Brechkraft erreichen wie eine deutlich schwerere konvexe herkömmliche Linse. Dadurch kann zum einen ein Gewicht des Empfängers eingespart als auch der Empfänger kleiner dimensioniert werden. Eine spezielle Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Linse flach ausgebildet ist. Dadurch kann in vorteilhafterweise eine ebene Vorderfläche für einen Einbau des Empfängers in das Fahrzeug bereitgestellt werden.

Besonders vorteilhaft kann die Linse ein Nahfeld der Strahlung verstärken und für eine Abbildung nutzbar machen. Dies kann insbesondere beim Einparken des Fahrzeugs vorteilhaft genutzt werden, um eine genauere Abstandsmessung zum Objekt in einem Nahfeld der Linse durchzuführen.

Ein besonderer Vorteil einer Verwendung des Metamaterial ist es, dass die auf die Linse auftreffende Strahlung stärker gebrochen wird als dies mit der herkömmlichen Linse bei gleichen Krümmungsradien der beiden Linsen möglich wäre. Dies ist gerade für die elektromagnetische Strahlung mit der Wellenlänge im Bereich der Radarwellenlängen nützlich, da die Radarwellen im Vergleich zum sichtbaren Licht eine deutlich höhere Wellenlänge aufweisen und dadurch weniger stark von der herkömmlichen Linse gebrochen werden. Der Empfänger ist vorzugsweise für einen Empfang von Radarwellen mit einer Wellenlänge von etwa 1 bis 10 mm ausgelegt, was etwa einer Frequenz von 300 bis 30 GHz entspricht.

Durch die Verwendung des Metamaterials ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass die Linse mit einem kleineren Durchmesser als die herkömmliche Linse ausgeführt sein kann, um bei gleichen Krümmungsradien der beiden Linsen einen vergleichbaren bildseitigen Öffnungswinkel beim Abbilden des Objektes auf dem Sensor zu erzeugen. Somit kann insgesamt der Empfänger kleiner als im Vergleich zu einer Variante mit der herkömmlichen Linse ausgelegt werden.

Des Weiteren kann mit der Linse eine kleinere Brennweite im Vergleich zu der herkömmlichen Linse erzielt werden. Dies kann insbesondere auch für den Fall gelten, wenn die Linse kleiner als die herkömmliche Linse ausgestaltet ist. Die kleinere Brennweite kann ermöglichen, den Sensor in einem geringeren Abstand zur Linse anzuordnen als dies bei einer Verwendung der herkömmlichen Linse möglich wäre. Ein kürzerer Abstand des Sensors zur Linse hat den Vorteil, den Empfänger noch kleiner auszugestalten.

Darüber hinaus kann, sofern eine Blendenzahl der Linse konstant gehalten wird, mithilfe einer kürzeren Brennweite ein gegenstandsseitiger Öffnungswinkel vergrößert werden. Dies kann einen gesamten Raum, der von dem Empfänger erfasst werden kann, vergrößern. Eine Vergrößerung dieses Raumes bei einer gleichzeitigen Verringerung der Brennweite kann unter Umständen eine Verringerung eines Auflösungsvermögens des Sensors bewirken. Um eine Verringerung eines Auflösungsvermögens des Empfängers im Gesamten für diesen Fall so weit wie möglich zu minimieren, wird Folgendes vorgeschlagen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung lokalisiert die Auswertungseinheit anhand von einer ersten Information über eine mit dem ersten Sensorelement erfassten ersten Intensität und einer zweiten Information über eine mit einem zweiten Sensorelement des Sensors erfassten zweiten Intensität das Objekt. Bei dieser Ausgestaltung wird ausgenutzt, dass jedem Sensorelement des Sensors ein Raumsegment, in welchem sich das Objekt oder ein Teil des Objekts befindet, zugeordnet werden kann. Hierbei bilden mehrere Raumsegmente in ihrer Gesamtheit den von dem Empfänger erfassbaren Raum aus.

Insbesondere kann eine Korrelation von mit benachbarten Sensorelementen erfassten Intensitäten der Strahlung mithilfe der Auswertungseinheit bestimmt werden. Dies kann ermöglichen, eine Auflösung des Sensors zu erhöhen.

Eine Möglichkeit kann vorsehen, dass die von dem Objekt ausgesandte Strahlung beispielsweise das zweite Sensorelement mit einer höheren Intensität als das erste Sensorelement erfasst. In diesem Fall kann die Auswertungseinheit aufgrund der höheren Intensität eine erste Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Objekt sich in dem zu dem ersten Sensorelement zugeordneten ersten Raumsegment befindet, als geringer berechnen als eine zweite Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Objekt sich in dem zu dem zweiten Sensorelement zugeordneten zweiten Raumsegment befindet.

Mithilfe der beiden Wahrscheinlichkeiten kann die Auswertungseinheit vorteilhaft ein Erwartungswert für eine Position des Objekts approximieren, wodurch das Objekt in dem Umfeld des Fahrzeugs lokalisiert ist. Insbesondere kann die Position derart approximiert werden, dass sie mit einem Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten Wahrscheinlichkeit funktional in einem Zusammenhang steht. Die Position kann zum Beispiel durch einen Abstand von einer Trennfläche zwischen dem ersten und zweiten Raumsegment definiert sein, wobei der Abstand dem Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten Wahrscheinlichkeit entspricht.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sensor eine maximale Erstreckung hat, die höchstens doppelt so groß wie eine maximale Erstreckung der Linse ist. Die maximale Erstreckung der Linse ist vorzugsweise ein Durchmesser der Linse. Die maximale Erstreckung des Sensors ist bevorzugt eine Höhe oder Breite des Sensors in einer Ebene senkrecht zu einer optischen Achse der Linse, je nachdem, ob die Höhe oder die Breite größer ist. Dadurch, dass die Linse kleiner als eine herkömmliche Linse ausgebildet sein kann, ist es auch möglich den Sensor kleiner zu dimensionieren, sodass der Empfänger noch kleiner konstruiert werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor als ein Photosensor ausgeführt. Bei dieser Ausgestaltung basiert die Wechselwirkung zwischen der Strahlung und den Sensorelementen vorzugsweise auf dem photoelektrischen Effekt, insbesondere dem inneren photoelektrischen Effekt. Die Sensorelemente sind bevorzugt als Bildpunkte ausgebildet. So können beispielsweise Photonen der Strahlung Elektronen eines Materials, aus dem die Bildpunkte gebildet sind, anregen. Bevorzugt wird ein Resonanzeffekt bei einem Anregen der Elektronen durch die Photonen erzeugt. Vorteilhaft absorbieren die Elektronen eine Energie der Photonen, die bevorzugt etwa einer Bandlückenenergie des Materials der Bildpunkte entspricht, wodurch sich eine Leitfähigkeit des Materials der Bildpunkte erhöhen kann.

Das Material der Bildpunkte kann ein Verbindungshalbleiter, wie zum Beispiel Cadmiumarsenid oder Indiumantimonid, oder eine Verbindung aus einem Halbmetall und einem Halbleiter, wie zum Beispiel Quecksilber-Cadmium-Tellurid oder Quecksilber-Zink-Tellurid, aufweisen. Die einzelnen Bildpunkte des Photosensors können etwa einhundert Mikrometer breit und bevorzugt hoch sein und deutlich kleiner als einzelne herkömmliche Antennenelemente zum Empfangen einer Radarstrahlung mit einem Phased-Array ausgebildet sein.

Daher kann die vorgeschlagene Ausgestaltung des Empfängers mit dem Photosensor eine Verwendung mehrerer Antennenelemente, wie sie insbesondere bei Phased-Array-Antennensystemen eingesetzt werden, ersetzen und dadurch Platz in einem vorderen Bereich des Fahrzeugs eingespart werden.

Eine weitere Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Sensor als ein Antennenfeld ausgebildet ist. Das Antennenfeld weist mehrere Antennen auf, die bevorzugt kürzer als eine Hälfte der Wellenlänge der Strahlung sind. Beispielsweise können die Antennen eine Länge haben, die etwa einem Zehntel der Wellenlänge der Strahlung entspricht. Die Länge kann beispielsweise zweihundert Mikrometer betragen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Antennen planar ausgebildet.

In einer Weiterbildung sind die Antennen an eine Auswerteelektronik angeschlossen. Die Auswerteelektronik kann bevorzugt eine von einer einzelnen Antenne empfangene Leistung eines mit der einzelnen Antenne empfangenen Teils der Strahlung bestimmen. Genauso ist es möglich, dass die Auswerteelektronik eine Leistung eines von mehreren Antennen empfangenen Teils der Strahlung berechnet. Hierzu kann die Auswerteelektronik einen oder mehrere Bandpaßfilter und Integratoren aufweisen.

Dabei kann ein Bandpaßfilter der Auswerteelektronik in einem Zwischenfrequenzbereich arbeiten. In einer weiteren Variante kann der Bandpaßfilter in Form eines Akustischen-Oberflächenwellen-Filters ausgeführt sein.

In vorteilhafter Weise sind die einzelnen Antennen jeweils an einen Verstärker gekoppelt. In einer Weiterbildung wird ein von der einzelnen Antenne empfangenes und mit einem einzelnen Verstärker verstärktes Signal an einen Eingang einer der Bandpaßfilter geleitet. Die Antennen haben bevorzugt eine Länge von ungefähr zweihundert Mikrometern.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Fahrerassistenzsystems sieht vor, dass das Fahrerassistenzsystem einen Sender aufweist, welcher elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Radarbereich abstrahlen kann. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist, dass das Fahrerassistenzsystem nicht nur passiv Signale von anderen Verkehrsteilnehmern empfangen kann, sondern mit Hilfe des Senders Signale aussendet, deren Reflexionen an dem Objekt mithilfe des Empfängers empfangen werden können.

Des Weiteren wird ein Verfahren zur Erfassung eines Objektes in einem Umfeld eines Fahrzeugs mithilfe eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs vorgeschlagen. Das Fahrerassistenzsystem hat einen Empfänger, der eine Linse, die ein Material mit einem negativen Brechungsindex hat, einen Sensor und eine Auswertungseinheit aufweist, die mit dem Sensor gekoppelt ist. Das Fahrerassistenzsystem kann nach einer der oben genannten Ausführungsformen des Fahrerassistenzsystems ausgestalten sein. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf.

In einem ersten Schritt wird eine von dem Objekt ausgesandte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Radarbereich mithilfe der Linse empfangen. Bevorzugt wird die Strahlung dadurch von dem Objekt ausgesandt, indem die Strahlung an dem Objekt reflektiert wird. In einem zweiten Schritt wird die Strahlung mithilfe der Linse hin zu zumindest einem ersten Sensorelement des Sensors umgelenkt. In einem dritten Schritt wird das Objekt in dem Umfeld mithilfe der Auswertungseinheit und anhand einer Information über eine Position des ersten Sensorelementes in Bezug zu weiteren Sensorelementen des Sensors lokalisiert, wobei der Sensor die Information an die Auswertungseinheit überträgt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Strahlung auf zumindest zwei, das erste Sensorelement und ein zweites Sensorelement, mithilfe der Linse gelenkt. Dabei wird mithilfe des ersten Sensorelementes eine erste Intensität der Strahlung und mithilfe des zweiten Sensorelementes eine zweite Intensität der Strahlung erfasst. Mit der Auswertungseinheit wird ein Vergleich zwischen der ersten Intensität und der zweiten Intensität durchgeführt und anhand eines Ergebnisses des Vergleiches eine Position des Objektes approximiert.

Eine besondere Variante des Verfahrens sieht vor, dass mithilfe der Position des ersten Sensorelementes in Bezug zu den weiteren Sensorelementen des Sensors dem Objekt einen Raumsegment eines mit dem Empfänger erfassbaren Raumes zugeordnet wird. Der mit dem Empfänger erfassbare Raum kann zum einen durch ein Brechungsverhalten der Linse und zum anderen durch eine erste Blende, die zwischen dem Objekt und der Linse angeordnet ist, und/oder durch eine zweite Blende, die zwischen der Linse und dem Sensor oder einer weiteren Linse des Empfängers positioniert ist, definiert sein.

In einer Weiterbildung wird die Strahlung von einem Sender des Fahrerassistenzsystems ausgesendet und an dem Objekt reflektiert. Dabei kann vorteilhaft eine Laufzeit der Strahlung zwischen einem Aussenden der Strahlung mit dem Sender und einem Empfangen der Strahlung mit dem Empfänger bestimmt werden.

Mithilfe des Raumsegmentes und der Laufzeit kann besonders vorteilhaft eine Bestimmung einer Position des Objektes in einem dreidimensionalen Raum durchgeführt werden. Der Raum kann insbesondere der mit der Linse erfassbare Raum sein. Die Bestimmung der Position des Objektes in dem dreidimensionalen Raum hat den Vorteil, dass ein dreidimensionales Abbild der Umgebung approximiert und dargestellt werden kann.

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 Ansicht eines Fahrzeugs mit einem vorgeschlagenen Fahrerassistenzsystem,

2 eine Schnittansicht eines Empfängers des Fahrerassistenzsystems aus 1,

3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Lokalisation eines Objektes mit dem Fahrerassistenzsystem nach 1.

1 zeigt ein Fahrerassistenzsystem 1 für ein Fahrzeug 2 zur Erfassung eines Objektes 3 in einem Umfeld des Fahrzeugs 2, wobei das Fahrerassistenzsystem 1 einen Empfänger 4 zum Empfangen von Radarwellen und einen Sender 5 zum Aussenden von Radarwellen aufweist.

2 zeigt eine horizontale Schnittansicht durch den Empfänger 4. Der Empfänger 4 hat einen Sensor 7, eine Auswertungseinheit 8, die mit dem Sensor 7 gekoppelt ist, und eine Linse 6 mit einer optischen Achse 19. Die Linse 6 weist ein Material mit einem negativen Brechungsindex auf. Die Linse 6 lenkt eine von dem Objekt 3 ausgesandte auf die Linse 6 auftreffende elektromagnetische Strahlung 9 mit einer Wellenlänge im Radarbereich auf zumindest ein erstes Sensorelement 10 des Sensors 7. In 2 sind jeweils zur besseren Übersichtlichkeit nur Strahlen dargestellt, die durch einen Mittelpunkt der Linse 6 gehen.

Die Auswertungseinheit 8 ist dazu eingerichtet, anhand einer Information über eine Position des ersten Sensorelementes 10 in Bezug zu weiteren Sensorelementen 11 des Sensors 7 das Objekt 3 in dem Umfeld zu lokalisieren. Die Sensorelemente 10 und 11 sind hierzu in einer in 2 gezeigten horizontalen Ebene des Sensors 7 in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Senkrecht zu dieser Ebene weist der Sensor 7 bevorzugt mehrere solcher Reihen auf.

Vorteilhaft kann zu jedem Sensorelement 10, 11 ein Volumenelement, das zwischen dem Sensor 7 und der Linse 6 angeordnet ist, zugeordnet werden. So kann beispielsweise dem ersten Sensorelement 10 in der in 2 dargestellten horizontalen Ebene ein erstes Volumenelement 13 und einem zweiten Sensorelement 12 des Sensors 7 ein zweites Volumenelement 16 zugeordnet werden. Um das Objekt 3 oder Teile des Objektes 3 zu lokalisieren, werden bevorzugt einzelne, insbesondere pyramidenförmige, Raumsegmente, die zwischen dem Objekt 3 und der Linse 6 angeordnet sind, den jeweiligen Sensorelementen des Sensors 7 zugeordnet. So wird dem ersten Sensorelement 10 ein erstes Raumsegment 17 und dem zweiten Sensorelement 12 ein zweites Raumsegment 18 zugeordnet.

Der Sensor 7 kann in einer ersten Variante als ein Photosensor ausgebildet sein, wobei die Sensorelemente 10, 11, 12 als Bildpunkte ausgeführt sind. In einer zweiten Variante kann der Sensor 7 als ein Antennenfeld ausgestaltet sein, wobei die Sensorelemente 10, 11, 12 einzelne Antennen des Antennenfeldes sind. Denkbar ist auch, den Sensor 7 als eine Kombination aus einem Photosensor und einem Antennenfeld auszubilden. Bei dieser Variante ist es möglich, den Photosensor auf einen ersten Frequenzbereich der Strahlung 9 und das Antennenfeld auf einen zweiten von dem ersten verschiedenen Frequenzbereich der Strahlung 9 auszulegen.

Die Linse 6 weist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Breite 14 auf, die in etwa einer Breite 15 des Sensors 7 entspricht. Dadurch ist es möglich, auf vergleichsweise sehr kleinem Raum eine Lokalisierung des Objektes 3 zumindest in einer horizontalen Ebene, wie in der in 2 gezeigten Ebene, vor der Linse 6 durchzuführen. Der Sensor 7 ist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel vorteilhaft in einem Abstand, der einer Brennweite der Linse 6 entspricht, von der Linse 6 angeordnet.

3 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zur Erfassung des Objektes 3 in dem Umfeld des Fahrzeugs 2 mit dem Fahrerassistenzsystem 1, wie es in 1 gezeigt ist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: In einem ersten Schritt 21 wird eine von dem Objekt 3 ausgesandte Radarstrahlung mit Hilfe der Linse 6 empfangen. In einem zweiten Schritt 22 wird die Radarstrahlung mit Hilfe der Linse 6 hin zu dem ersten Sensorelement 10 des Sensors 7 umgelenkt.

In einem dritten Schritt 23 wird mit Hilfe der Auswertungseinheit 8 und anhand einer Information über eine Position des ersten Sensorelementes 10 in Bezug zu den weiteren Sensorelementen 11 des Sensors 7 das Objekt 3 in dem Umfeld des Fahrzeugs 2 lokalisiert. Bei diesem Schritt überträgt der Sensor 7 die Information an die Auswertungseinheit 8.

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 19715997 A1 [0002]
  • DE 19546506 A1 [0003]
  • DE 19716002 A1 [0004]