Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SYSTEM FOR DETECTING A MOVING OBJECT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/007569
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system (100) for detecting a moving object (200), comprising a radar device (10) for receiving, at at least one angle, at least one signal reflected by the object (200) and a processing device (20) for determining at least one relative speed and at least one angle for each determined relative speed between the radar device (10) and the object (200), wherein a micro-Doppler analysis can be performed for the signals received from the object (200) by means of the processing device (20), the micro-Doppler analysis is performed on the basis of angles determined for the received signals, and a type of the object (200) can be determined by means of the performed micro-Doppler analysis.

Inventors:
SCHLOSSER, Markus (Hirschstr. 108, Karlsruhe, 76137, DE)
BUDDENDICK, Hermann (Fohrenbuehlstr. 135, Sindelfingen, 71067, DE)
Application Number:
EP2018/062065
Publication Date:
January 10, 2019
Filing Date:
May 09, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
G01S7/41; G01S13/58; G01S13/87; G01S13/93; G01S13/34; G01S13/72
Domestic Patent References:
WO2018010866A12018-01-18
Foreign References:
DE102011121560A12013-06-20
US20100152600A12010-06-17
DE102014010225A12015-01-08
DE102015109759A12016-01-07
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

System (100) zum Detektieren eines bewegten Objekts (200),

aufweisend:

- eine Radarvorrichtung (10) zum Empfangen wenigstens eines vom Objekt (200) reflektierten Signals unter wenigstens einem Winkel; und

- eine Verarbeitungseinrichtung (20) zum Ermitteln wenigstens einer

Relativgeschwindigkeit und wenigstens eines Winkels für jede ermittelte Relativgeschwindigkeit zwischen der Radarvorrichtung (10) und dem Objekt (200);

- wobei mittels der Verarbeitungseinrichtung (20) eine Mikrodoppleranalyse für die vom Objekt (200) empfangenen Signale durchführbar ist;

- wobei die Mikrodoppleranalyse anhand von für die empfangenen Signale bestimmten Winkel durchgeführt wird; und

- wobei mittels der durchgeführten Mikrodoppleranalyse ein Typ des

Objekts (200) ermittelbar ist.

System (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

Empfangswinkel für unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten ermittelbar sind.

System (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Winkel durch eine Korrelation der empfangenen Signale durchführbar ist.

System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Winkel zu einer gleichzeitigen

Mikrodoppleranalyse von mehreren Objekten (200) mit sich

überschneidenden Verteilungen an Relativgeschwindigkeiten verwendet werden. System (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Verarbeitungseinrichtung (20) eine Breite einer Frequenzaufspreizung und ein zeitlicher Verlauf der

Frequenzaufspreizung der empfangenen Signale ermittelbar ist.

System (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Verarbeitungseinrichtung (20) eine Periodizität einer Aufspreizung von Dopplerfrequenzen ermittelt wird.

System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einschränkung der Winkelschätzung auf einen definiert kleinen Frequenz-/Geschwindigkeitsbereich durchgeführt wird.

System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radarvorrichtung (10) als eine Dauerstrich-Radarvorrichtung ausgebildet ist.

System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ferner aufweisend eine zweite Radarvorrichtung (30), die vorzugsweise als eine FMCW- Radarvorrichtung ausgebildet ist.

10. System (100) nach Anspruch 9, wobei die Radarvorrichtungen (10, 30)

jeweils wenigstens eine Sendeantenne und jeweils wenigstens zwei Empfangsantennen aufweisen, wobei mittels der Empfangsantennen Empfangssignale aus verschiedenen Empfangsrichtungen empfangbar sind.

1 1. Verfahren (200) zum Detektieren eines bewegten Objekts (200), aufweisend die Schritte:

- Empfangen wenigstens eines vom Objekt (200) unter wenigstens einem Winkel reflektierten Signals mittels einer Radarvorrichtung (10); und - Ermitteln wenigstens einer Relativgeschwindigkeit zwischen der

Radarvorrichtung (10) und dem Objekt (200);

- Durchführen einer Mikrodoppleranalyse für die empfangenen Signale mittels der Verarbeitungseinrichtung (20), wobei die Mikrodoppleranalyse anhand von für die empfangenen Signale bestimmten Wnkeln durchgeführt wird; und Ermitteln eines Typs des Objekts (200) mittels der durchgeführten Mikrodoppleranalyse.

Computerprogrammprodukt, mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 1 , wenn es auf einem System (100) zum Detektieren eines beweglichen Objekts (200) abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.

Description:
Beschreibung

System zum Detektieren eines bewegten Objekts

Die Erfindung betrifft ein System zum Detektieren eines bewegten Objekts. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Detektieren eines bewegten Objekts. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt.

Stand der Technik

Ein Radarsystem ist dazu eingerichtet, ein Radarsignal auszusenden und das an einem Objekt reflektierte Radarsignal mit dem ausgesandten Radarsignal zu vergleichen. Dabei sind zahlreiche verschiedene Spielarten bekannt, mittels derer unterschiedliche Informationen über das Objekt gesammelt werden können. Eine bekannte Variante ist das FMCW (engl, frequency modulated continuous wave) Radar, bei dem das ausgesandte Radarsignal mit einer Sägezahnfunktion moduliert wird. Ein Abstand des Objekts vom Radarsystem kann dann mit guter Genauigkeit bestimmt werden. Ein Objektwinkel, der angibt, in welcher Richtung vom Radarsensor aus das Objekt zu finden ist, kann durch Verwendung mehrer- er Antennen oder Steuerung einer Antenne so, dass die Signale in vorbestimmten Richtungen abgestrahlt werden, erzielt werden.

Eine Doppler-Verschiebung des reflektierten gegenüber dem ausgesandten Radarsignal kann auf eine Relativgeschwindigkeit des Objekts gegenüber dem Radarsystem hinweisen. Ein Objekt, das sich in sich bewegt, beispielsweise ein

Fußgänger, dessen Arme und Beine hin und her schwingen, zeigt charakteristische, häufig periodische Schwankungen der messbaren Dopplerfrequenzen. Diese Schwankungen können analysiert werden, um das Objekt näher klassifizieren zu können. DE 10 2015 109 759 A1 schlägt vor, ein Radarsystem an Bord eines Kraftfahrzeugs derart zu steuern, dass eine Mikrodoppleranalyse durchgeführt werden kann.

Zur Klassifikation eines Objekts mittels eines Radarsystems, das selbst beweglich ist, beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeugs, kann eine komplexe Modulation, beispielsweise mit Chirp-Sequenzen, verwendet werden. Eine Verarbeitung kann hierbei jedoch sehr aufwendig sein. Beispielsweise kann eine zweidimensionale Fourier-Analyse des Differenzsignals zwischen Sende- und Empfangssignal erforderlich sein, sodass eine leistungsfähige Verarbeitungseinrichtung unabdingbar ist.

Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine einfache radarbasierte Technik zum Detektieren eines bewegten Objekts bereitzustellen.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt schafft die Erfindung ein System zum Detektieren eines bewegten Objektes, aufweisend:

- eine Radarvorrichtung zum Empfangen wenigstens eines vom Objekt reflektierten Signals unter wenigstens einem Winkel; und

- eine Verarbeitungseinrichtung zum Ermitteln wenigstens einer Relativgeschwindigkeit und wenigstens eines Winkels für jede ermittelte

Relativgeschwindigkeit zwischen der Radarvorrichtung und dem Objekt;

- wobei mittels der Verarbeitungseinrichtung eine Mikrodoppleranalyse für die vom Objekt empfangenen Signale durchführbar ist;

- wobei die Mikrodoppleranalyse anhand von für die empfangenen Signale bestimmten Winkel durchgeführt wird; und

- wobei mittels der durchgeführten Mikrodoppleranalyse ein Typ des

Objekts ermittelbar ist.

Beim vorgeschlagenen System wird eine Mikrodoppleranalyse durchgeführt aufgrund der ein Typ des Objekts klassifiziert wird. Ein sich bewegender

Fußgänger weist unterschiedliche Körperteile auf, die sich unterschiedlich schnell bezüglich der Radarvorrichtungen bewegen, wodurch eine derart erzeugte Geschwindigkeitsverteilung über die Zeit charakteristisch für einen Fußgänger sein kann. Vorteilhaft kann im Ergebnis mit dem vorgeschlagenen System beispielsweise für ein Kraftfahrzeug ein ausschließlich radarbasierter Fußgängerbzw. Radfahrerschutz bereitgestellt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Detektier- en eines bewegten Objekts, aufweisend die Schritte:

- Empfangen wenigstens eines vom Objekt unter wenigstens einem Winkel reflektierten Signals mittels einer Radarvorrichtung; und

- Ermitteln wenigstens einer Relativgeschwindigkeit zwischen der

Radarvorrichtung und dem Objekt;

- Durchführen einer Mikrodoppleranalyse für die empfangenen Signale mittels der Verarbeitungseinrichtung, wobei die Mikrodoppleranalyse anhand von für die empfangenen Signale bestimmten Winkeln

durchgeführt wird; und

Ermitteln eines Typs des Objekts mittels der durchgeführten

Mikrodoppleranalyse.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Systems ist vorgesehen, dass Empfangswinkel für unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten ermittelbar sind. Dadurch kann die Mikrodoppleranalyse noch feiner durchgeführt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Systems ist vorgesehen, dass die Ermittlung der Wnkel durch eine Korrelation der empfangenen Signale durchführbar ist. Dadurch wird eine zuverlässige Ermittlung der aus verschiedenen Winkeln erhaltenen Empfangssignale durchgeführt.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Systems sieht vor, dass die ermittelten Winkel zu einer gleichzeitigen Mikrodoppleranalyse von mehreren Objekten mit sich überschneidenden Verteilungen an Relativgeschwindigkeiten verwendet werden. Dadurch wird ermöglicht, dass je nach Raumrichtung unterschiedliche Objekte voneinander unterscheidbar sind. Dabei können z.B. vorteilhaft mehrere Fußgänger voneinander unterschieden werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems zeichnet sich dadurch aus, dass mittels der Verarbeitungseinrichtung eine Breite einer Frequenz- aufspreizung und ein zeitlicher Verlauf der Frequenzaufspreizung der empfangenen Signale ermittelbar ist. Vorteilhaft ist auf diese Weise eine

Klassifizierung des bewegten Objekts noch weiter verbessert.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems sieht vor, dass mittels der Verarbeitungseinrichtung eine Periodizität einer Aufspreizung von Dopplerfrequenzen ermittelt wird. Auf diese Weise kann zu Beispiel eine periodische Bewegung von Extremitäten eines Fußgängers erfasst werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Einschränkung der Wnkelschätzung auf einen definiert kleinen Frequenz-/Geschwindigkeitsbereich durchgeführt wird. Vorteilhaft kann dadurch eine Detektionsleistung des Systems auf interessierende Bereiche konzentriert werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems zeichnet sich dadurch aus, dass die Radarvorrichtung als eine Dauerstrich-Radarvorrichtung ausgebildet ist. Mit diesem Typ der Radarvorrichtung lässt sich sehr gut eine Unterscheidung von empfangenen Signalen realisieren.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems zeichnet sich dadurch aus, dass sie ferner eine weitere Radarvorrichtung aufweist, die vorzugsweise als eine FMCW-Radarvorrichtung ausgebildet ist. Dadurch kann die FMCW- Radarvorrichtung gut für die Ermittlung einer Distanz und einer ersten

Relativgeschwindigkeit und das Dauerstrichradar gut für eine hohe Geschwindigkeitsauflösung des Objekts genutzt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems zeichnet sich dadurch aus, dass die Radarvorrichtungen jeweils wenigstens eine Sendeantenne und jeweils wenigstens zwei Empfangsantennen aufweisen, wobei mittels der Empfangsantennen Empfangssignale aus verschiedenen Empfangsrichtungen empfangbar sind. Auf diese Weise lässt sich eine zuverlässige Ermittlung des Winkels, unter denen die Signale empfangen werden, durchführen.

Offenbarte Vorrichtungsmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Verfahrensmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend das System zum Lokalisieren eines Objekts im Umfeld eines Kraftfahrzeugs in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen betreffend das Verfahren zum Lokalisieren eines Objekts im Umfeld eines Kraftfahrzeugs ergeben und umgekehrt.

Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben, wobei:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines vorgeschlagenen Systems;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines vorgeschlagenen Systems;

Fig. 3 ein prinzipielles Ablaufdiagramm eines vorgeschlagenen Verfahrens;

Fig. 4 ein beispielhaftes Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise einer vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Systems;

Fig. 5 einen Schnitt durch das Diagramm von Fig. 4;

Fig. 6 einen Ausschnitt aus dem Diagramm von Fig. 4; und

Fig. 7 den Ausschnitt von Fig. 6 mit einer Zeit-Frequenz-Rasterung zur

Ermittlung von Richtungen bzw. Winkeln des Objekts. zeigt.

Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, für ein oder mehrere Objekte ein Spektrum von Relativgeschwindigkeiten mittels einer Radarvorrichtung mittels einer Mikrodoppleranalyse zu analysieren. Auf diese Weise kann eine genaue Analyse bzw. Klassifizierung einzelner und/oder mehrerer Objekte auch in komplexen Szenarien mit ähnlichen Abständen und Geschwindigkeiten, aber unterschiedlichen Richtungen realisiert werden.

Das System kann eine Kombination der Vorteile unterschiedlicher Radarvorrichtungen erlauben, um sowohl genaue Informationen über die Art einer Bewegung des Objekts als auch genaue Informationen über den Ort und die Änderung des Orts des Objekts zu analysieren. Insbesondere kann die Analyse genauer Geschwindigkeitsinformationen des Objekts auch dann gelingen, wenn sich das Kraftfahrzeug mit den Radarvorrichtungen gegenüber der Umgebung bewegt.

Die Klassifikation des Objekts kann auf diese Weise deutlich verbessert sein. Insbesondere kann eine Klassifizierung eines Objekts als Fußgänger/Radfahrer verbessert durchgeführt werden, sodass beispielsweise ein Fahrassistenz- System, und/oder eine aktive und/oder eine passive Unfallschutzvorrichtung an

Bord des Kraftfahrzeugs verbessert gesteuert werden können. Wird etwa bestimmt, dass sich der Fußgänger auf Kollisionskurs mit dem Kraftfahrzeug befindet, so kann ein Signal zur Warnung eines Fahrers oder des Fußgängers ausgegeben werden. In einer vorteilhaften Variante kann mittels des Systems eine automatische Bremsung des Kraftfahrzeugs initiiert werden.

Eine Verarbeitungseinrichtung ist dazu vorgesehen, eine Mikrodoppleranalyse der von der Radarvorrichtung empfangenen Signale durchzuführen. Durch die Mikrodoppleranalyse kann bestimmt werden, ob ein Bewegungsmuster eines Objekts mit einem bekannten Bewegungsmuster eines Fußgängers

übereinstimmt. Es kann je nach Detaillierung der durchgeführten Mikrodoppleranalyse vorteilhaft sogar bestimmt werden, welcher Aktivität der Fußgänger nachgeht. Eine als Dauerstrich-Radarvorrichtung ausgebildete Radarvorrichtung kann im

Dauerstrichbetrieb beispielsweise über eine Periode von ca. 15 bis ca. 25 ms, in anderen Varianten ca. 10 bis ca. 15 ms oder ca. 25 bis ca. 30 ms, betrieben werden. Eine Genauigkeit der Geschwindigkeitsbestimmung mittels Auswertung der Dopplerfrequenz kann dadurch signifikant gesteigert sein.

Auf diese Weise kann das System gut an die Erfordernisse eines Detektierens von Fußgängern angepasst werden, wobei beispielsweise bei einer Sendedauer des Dauerstrichsignals von ca. 20ms eine Geschwindigkeitsauflösung des Objekts von ca. 0,1 m/s realisierbar ist, was ausreicht, um eine typische

Geschwindigkeit eines Fußgängers genauer zu analysieren. Eine typische

Geschwindigkeit eines Fußgängers beträgt ca. 1 m/s für den Rumpf und bis zu ca. 4m/s für ein nach vorn schwingendes Bein, woraus sich ca. 10 bis 40 Frequenzbins ergeben. Demgegenüber tritt für querende Fußgänger eine deutliche Reduktion einer Relativgeschwindigkeit auf. Es wird in der Mikrodoppleranalyse eine Aufspreizung des Dopplerspektrums für sich bewegende Objekte ausgewertet, wobei stehende Objekte und bewegte Starrkörper, die keine Aufspreizung im Dopplerspektrum erzeugen, ignoriert werden. Mittels der Mikrodoppleranalyse kann ein Differenzsignal zwischen dem ausgesandten und dem am Objekt reflektierten Dauerstrich-Radarsignal bezüglich seiner Frequenzverteilung analysiert werden. Die Analyse wird dabei vorzugsweise mittels Fourier-Transformation durchgeführt. Dabei können die Signalenergien in vorbestimmten Frequenzbereichen errechnet werden. Die Frequenzverteilung kann auch in ihrem zeitlichen Verlauf analysiert werden, sodass beispielsweise ein Bewegungsmuster eines gehenden oder laufenden Fußgängers voneinander unterschieden werden können.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Systems kann eine weitere Radarvorrichtung vorgesehen sein, die nach einem beliebigen

Messprinzip ausgebildet sein kann, vorzugsweise nach dem FMCW-Prinzip, das üblicherweise Frequenzrampen eines kontinuierlichen Radarsignals verwendet. Andere Ausführungsformen sind ebenfalls möglich, beispielsweise kann eine Radarvorrichtung verwendet werden, bei der zur Bestimmung des Objektwinkels die einzelnen Raumwinkel nacheinander mechanisch oder elektronisch abgetastet werden.

Signale einzelner FMCW-Rampen der weiteren Radarvorrichtung werden bevorzugt getrennt voneinander verarbeitet. Dazu werden die FMCW-Rampen bevorzugt mittels einer bekannten, eindimensionalen Fourier-Transformation analysiert. Dies kann deutlich weniger rechenaufwendig als die zweidimensionale Fourier-Analyse bei Chirp-Sequenzen sein. Zur Trennung der verschiedenen Objekte können nach der Fourieranalyse die detektierten Frequenzpeaks über unterschiedliche Rampen hinweg miteinander kombiniert werden. Im Ergebnis können die beiden Radarvorrichtungen abwechselnd betrieben werden, wodurch Abtastungen im gleichen Frequenzbereich leichter durchgeführt werden können.

Die beiden Radarvorrichtungen können alternativ auch in eine einzige Radarvorrichtung integriert sein, wobei die integrierte Radarvorrichtung nacheinander mit unterschiedlichen Signalen betrieben wird. Zu einem Zeitpunkt kann sie beispielsweise entweder mit einem FMCW- oder einem Dauerstrich-Signal betrieben werden. Insbesondere können die Betriebsarten abwechselnd aktiviert werden. Durch Einsparen einer Radarvorrichtung können Kosten eingespart werden. Eine bekannte Radarvorrichtung kann mit überschaubarem Aufwand zum beschriebenen System ausgebaut werden.

Es sollten bevorzugt nur solche Frequenzen betrachtet werden, die unterhalb einer vorbestimmten Grenzfrequenz liegen, wobei die Grenzfrequenz auf der Basis der Geschwindigkeit der Radarvorrichtungen gegenüber der Umgebung bestimmt ist. Dadurch werden bevorzugt nur Signalanteile betrachtet, die Objekten zugeordnet sind, die schneller auf die Radarvorrichtung zukommen als sich die Radarvorrichtung gegenüber der Umgebung bewegt, also Objekten, die sich selbst gegenüber der Umgebung bewegen. Die Dopplerfrequenz dieser Objekte ist entsprechend kleiner (bzw. betragsmäßig größer) als diejenige Doppler- frequenz, die der negativen Eigengeschwindigkeit entspricht.

Eine Grundvariante des vorgeschlagenen Systems zeigt Fig. 1. Erkennbar ist eine Radarvorrichtung 10, die funktional mit einer Verarbeitungseinrichtung 20 verbunden ist. Mittels der Radarvorrichtung 10 werden Sendesignale

ausgesendet, die an einem Objekt 200 (z.B. ein Fußgänger) wenigstens teilweise reflektiert werden und als Empfangssignale unter unterschiedlichen, sehr ähnlichen Winkel empfangen werden. Mittels der Verarbeitungseinrichtung 20 wird mit den empfangenen Signale eine Mikrodoppleranalyse durchgeführt, und daraus ein Typ des Objekts 200 klassifiziert.

Vorteilhaft kann das vorgeschlagene System in einem Kraftfahrzeug als ein radarbasierte Fußgängerschutz eingesetzt werden. Denkbar sind aber auch radarbasierte Anwendungen in stationären Überwachungssystemen, z.B. im militärischen Bereich. Fig. 2 zeigt einen nützlichen beispielhaften Anwendungsfall der oben genannten vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Systems 100 für ein

Kraftfahrzeug 50, das eine Radarvorrichtung 10, eine weitere Radarvorrichtung 30 und eine Verarbeitungseinrichtung 20 umfasst. Jede der Radarvorrichtungen 10, 30 weist wenigstens eine Sendeantenne und jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise vier Empfangsantennen (nicht dargestellt) auf, sodass mit den wenigstens zwei Empfangsantennen Empfangssignale aus räumlich

unterschiedlichen Richtungen empfangen können, die anschließend korreliert werden, wodurch sich für die empfangenen Signale eine Richtungsinformation ableiten lässt. Die beiden Radarvorrichtungen 10, 30 können auch integriert als eine Radarvorrichtung ausgebildet sein, in diesem Fall ist ein abwechselnder Betrieb als erste Radarvorrichtung 10 und weitere Radarvorrichtung bevorzugt. In der Umgebung 210 des Kraftfahrzeugs 50 befindet sich ein bewegtes Objekt 200, das im Falle von Fig. 1 durch einen Fußgänger repräsentiert ist.

Mittels des Systems 100 ist vorgesehen, das Objekt 200 mit Radarsignalen abzutasten und Orts-, Bewegungs- und Klassifikationsinformationen des Objekts 200 zu bestimmen. Die bestimmten Informationen können mittels einer Schnittstelle 40 für eine Weiterverwendung bereitgestellt werden, die als eine Warn- und/oder Steuereinrichtung (nicht dargestellt) an Bord des Kraftfahrzeugs 50 ausgebildet sein kann.

Das bewegliche Objekt 200 kann sich gegenüber der Umgebung 210 bewegen. Außerdem kann sich das Objekt 200 in sich bewegen bzw. Mikrobewegungen durchführen. Dabei können sich Teile des beweglichen Objekts 200 (im Falle eines Fußgängers: Arme und Beine) bezüglich der Umgebung 210 mit einer anderen Geschwindigkeit bewegen als das Objekt 200. In diesem Fall kann mit den Radarvorrichtungen 10, 30 nicht nur eine Doppler-Frequenz, sondern eine ganze Spanne an Doppler-Frequenzen gemessen werden.

Beispielsweise kann sich ein als Fußgänger ausgebildetes bewegliches Objekt 200 mit einer Geschwindigkeit von ca. 5 km/h relativ zur Umgebung 210 bewegen. Aufgrund der periodischen Bewegung der Beine (und meist auch Arme) des Fußgängers schwankt dadurch auch seine Dopplerfrequenz- Aufspreizung in periodischer Weise. Wenn beide Füße auf dem Boden stehen, ist die maximale Geschwindigkeit durch den Torso gegeben. Entlang der Beine reduziert sich diese Geschwindigkeit bis auf null bei den Füßen. Daher sind potentiell jegliche Doppler-Frequenzen messbar, die Geschwindigkeiten zwischen null und der Geschwindigkeit des Torsos entsprechen. Dies ist auch der Zeitpunkt der geringsten Dopplerfrequenz-Aufspreizung. Beim nach vorne Schwingen erreicht ein Fuß hingegen bis zum ca. 3 bis 4 Fachen der Torso- Geschwindigkeit.

Mit einem derart ermittelten Bereich an Doppler-Frequenzen bzw. einem

Frequenzbin kann eine Korrelation von Empfangssignalen aller Empfangsantennen durchgeführt wird. Auf diese Weise kann ein so genannter„Mehrzielschätzer" realisiert werden, wobei in einem einzelnen Frequenzbin mehrere unter unterschiedlichen Winkeln angeordnete Objekte ermittelt werden.

Um das Spektrum der Geschwindigkeiten des Objekts 200 genau genug zu bestimmen, ohne eine komplexe Modulation und eine komplexe Auswertung der Radarsignale zu erfordern, wird vorgeschlagen, eine Distanz und/oder eine grobe Bewegung des Objekts 200 mittels der ersten Radarvorrichtung 20 zu

bestimmen, die ein an sich bekanntes FMCW-Signal verwendet. Um eine hohe Geschwindigkeitsauflösung des Objekts 200 zu ermitteln, werden zusätzlich Mikrobewegungen des Objekts 200 mittels der Radarvorrichtung 10 bestimmt und analysiert, vorzugsweise mit Hilfe einer Mikrodoppleranalyse. Die

Radarvorrichtung 10 verwendet dabei bevorzugt ein Dauerstrichsignal („CW- Rampe"), moduliert das ausgesandte Radarsignal also nicht über die Zeit. Die Bestimmung mittels des Dauerstrichsignals kann definiert länger durchgeführt werden als eine übliche Rampe des FMCW-Verfahrens und dauert beispielsweise ca. 20 ms, um eine ausreichende Geschwindigkeitsauflösung für das Objekt 200 zu erzielen.

Für jedes Frequenzbin kann abhängig oder unabhängig von der darin

empfangenen Leistung eine Korrelation der Empfangssignale durchgeführt werden. Auf diese Weise kann entweder eine Detektion einer Leistungsanhebung vorgenommen werden oder eine Korrelation zwischen den einzelnen Empfangssignal der verschiedenen Empfangsantennen, wobei im letzteren Fall ein Rechenaufwand höher ist.

Für das Dauerstrichsignal hat nur der Doppler-Effekt einen Einfluss auf das Empfangssignal. Die Entfernung des Objekts 200 hingegen spielt keine Rolle. Die Differenz- und damit Doppler-Frequenz entspricht direkt einer physikalischen Geschwindigkeit des Objekts 200 in Relation zum Kraftfahrzeug 50. Da für das Dauerstrich-Signal keine Distanz bestimmt werden kann, muss die Trennung der Szene in die einzelnen Objekte 200 weiterhin durch das klassische FMCW- Verfahren erfolgen. Beide Radarvorrichtungen 10, 30 können jedoch die

Geschwindigkeit und den Winkel des Objekts 200 gegenüber den Radarvorrichtungen 10, 30 bestimmen, sodass es meist möglich ist, den Mikrodoppler- Effekt eindeutig einem der detektierten Objekte 200 zuzuordnen.

Schließlich kann das Dauerstrichsignal in einer Grundform des vorgeschlagenen Systems quasi vollständig getrennt von den klassischen FMCW-Rampen analysiert werden.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm 300 eines auch eine weitere Radarvorrichtung 30 nutzenden Verfahrens zum Bestimmen von Informationen über ein bewegliches Objekt 200, wobei die Informationen insbesondere einen Ort oder eine Bewegung des Objekts 200 und eine Verteilung von Frequenzen von Mikrobewegungen umfasst.

In einem Schritt 305 wird das Objekt 200 mittels der weiteren Radarvorrichtung 30 bevorzugt auf der Basis eines FMCW-Signals abgetastet. Andere Radar- Verfahren sind alternativ auch möglich. Das ausgesandte und das reflektierte Signal sind qualitativ über dem Schritt 305 in einem Zeitdiagramm angedeutet. Diese Bestimmung ist in der Radartechnik bekannt und kann auf eine beliebige bekannte Art durchgeführt werden. Als Ergebnisse der Abtastung werden bevorzugt ein erster Abstand d(t) zur weiteren Radarvorrichtung 30 und eine erste Relativgeschwindigkeit v1 (t) zwischen Objekt 200 und weiterer

Radarvorrichtung 30 bestimmt.

In einem Schritt 310, der abwechselnd mit dem Schritt 305 durchgeführt werden kann, wird das Objekt 200 mittels der Radarvorrichtung 10 auf der Basis eines Radarsignals mit gleichbleibender Frequenz (Dauerstrich-Signal) abgetastet. Das über dem Schritt 310 angedeutete Diagramm skizziert das ausgesandte und das reflektierte Signal. Als Ergebnisse der Abtastung werden bevorzugt eine zweite Relativgeschwindigkeit v2(t) zwischen dem Objekt 200 und der Radarvorrichtung 10 bestimmt. Die zweite Relativgeschwindigkeit ist dabei bevorzugt sehr hoch aufgelöst und erlaubt dadurch eine effiziente Durchführung einer Mikrodoppler- analyse.

In einem Schritt 315 werden die in den Schritten 305 und 310 bestimmten Informationen einander zugeordnet. Erste Informationen und zweite

Informationen, die jeweils gleiche Winkel und weiter bevorzugt gleiche zeitliche Entwicklungen ihrer Wnkel umfassen, beziehen sich auf dasselbe Objekt 200 und können einander zugeordnet werden. Der Schritt 315 stellt als Kombination der ersten und zweiten Informationen bevorzugt eine Entfernung d(t), eine Geschwindigkeit v(t) und einen Wnkel cp(t) bereit.

In einem Schritt 320 kann die Frequenzverteilung der zweiten Relativgeschwindigkeiten analysiert werden, um zu bestimmen, ob das sich ergebende Muster auf einen Fußgänger hinweist.

Zu diesem Zweck wird eine Aufspreizung der Relativgeschwindigkeiten bzw. der die Relativgeschwindigkeiten repräsentierenden Dopplerfrequenzen ermittelt und analysiert. Im Falle einer breiten Aufspreizung wird das Objekt 200 mittels einer zeitlichen Analyse als ein Fußgänger klassifiziert, wobei entsprechende Muster oder Charakteristika solcher Muster vorbestimmt sein können und zu einem

Vergleich herangezogen werden können.

Bei der Analyse der empfangenen Leistungen kann jede einzelne Empfangsleistung aller Empfangsantennen einfach aufsummiert werden („nicht-kohärente Integration") oder aber es kann alternativ versucht werden, inwieweit in einem

Frequenzbin ein oder mehrere Objekte unter entsprechenden Winkel mit hinreichend hoher Güte bestimmt werden können. Es reicht, wenn in jedem Frequenzbin nur der Wnkel des jeweils leistungsstärkeren Objekts bestimmt werden kann (aufgrund des starken Leistungsunterschieds von Empfangs- Signalen) oder einfach nur ein Winkel bestimmt werden soll, um sich den höheren

Rechenaufwand für einen Mehr-Ziel-Schätzer zu sparen.

Die Verarbeitung des Dauerstrichsignals der Radarvorrichtung 10 ist derjenigen von FMCW-Rampen, beispielsweise der weiteren Radarvorrichtung 30, grundsätzlich gleich. Einer nicht-kohärenten Integration über alle Empfangskanäle folgt eine Spektralanalyse, vorzugsweise mittels einer Fast Fourier- Transformation. Dabei wird das Signal in Frequenzen zerlegt, aus denen es sich zusammensetzt. Dann wird die Leistung der Frequenzkomponenten in jedem Frequenzbin bestimmt, wobei ein Frequenzbin jeweils einem definierten

Frequenzintervall des Gesamtspektrums entspricht.

Im Gegensatz zu FMCW-Rampen müssen hier jedoch keine Frequenzpeaks detektiert (und einander zugeordnet) werden. Jeder Frequenzbin mit einer Leistung über der Rauschschwelle zeigt direkt das Vorhandensein eines physikalischen Objekts 200 mit der entsprechenden Geschwindigkeit (in radialer Richtung) an. Für ein Objekt 200 mit Mikrodoppler-Effekt ist dies natürlich sogar für ein ganzes Frequenzspektrum ergeben. Auch die Winkelschätzung ist praktisch die gleiche wie bei FMCW-Rampen. Es entfällt wiederum lediglich die Detektion einzelner Frequenzpeaks. Darüber hinaus gibt es nur ein einziges Dauerstrichsignal, für das ein Winkel bestimmt werden kann, so dass auch die Berechnung eines Winkels pro Rampe entfällt. An die Stelle der verschiedenen

Rampen treten jedoch bei vorhandenem Mikrodoppler die einzelnen

Frequenzbins.

Im Automobilbereich kann die Eigenbewegung der Radarvorrichtung 10 die Durchführung einer Mikrodoppler-Analyse zur Detektion eines Fußgängers erschweren. Für eine bewegte Radarvorrichtung 10 sieht es nämlich so aus, als würde sich ein stehendes Objekt 200 direkt voraus mit ihrer eigenen

Geschwindigkeit auf sie zubewegen. Bei einem seitlichen Versatz reduziert sich diese scheinbare Geschwindigkeit um den Cosinus des Beobachtungswinkels. Im Moment der Vorbeifahrt (d.h. bei 90°) scheint das Objekt 200 kurz zum

Stehen zu kommen, bevor es sich nach hinten von der Radarvorrichtung 10 entfernt. Die reflektierte Leistung des stehenden Objekts 200 beschränkt sich daher im Spektrum auf diejenigen Frequenzen, die den Geschwindigkeiten zwischen Null und der negativen Ego-Geschwindigkeit entsprechen. Als Ego- Geschwindigkeit wird die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 50 gegenüber der

Umgebung 210 bezeichnet.

Diese Zusammenhänge sind in Fig. 4 in einem Diagramm 400 gezeigt. In horizontaler Richtung ist eine Zeit t und in vertikaler Richtung eine

Geschwindigkeit v in Abhängigkeit von der Dopplerfrequenz fdo PP ier (t) aufgetragen. Ein Grundsignal 405 repräsentiert Objekte, die sich mit einer geringeren als der negativen Ego-Geschwindigkeit relativ zur Radarvorrichtung 10 bewegen und somit als stationär anzusehen sind. Einzelne Spitzen (engl, peaks) 410 korrespondieren zu einem Objekt 200 in Form eines Fußgängers. Die einzelnen Spitzen 410 repräsentieren dabei maximale Relativgeschwindigkeiten, die durch Schritte des Fußgängers relativ zur zweiten Radarvorrichtung 30 generiert werden.

Ein Verlauf 420 repräsentiert einen anhaltenden Gegenverkehr des

Kraftfahrzeugs 50. Eine Begrenzungslinie des Bereichs 405 bezeichnet die negative Ego-Geschwindigkeit -v ego des Kraftfahrzeugs 50.

Alle anderen Frequenzen außerhalb dieses Bereichs werden durch ein stationäres Objekt nicht gestört. Im Gegensatz dazu verteilt sich in den anderen FMCW-Rampen der Hintergrund-Clutter über einen deutlich größeren

Frequenzbereich.

Für den Fußgänger- bzw. Radfahrerschutz im Bereich der Fahrerassistenz sind querende Fußgänger besonders relevant. Im Vergleich zu frontal entgegenkommenden Fußgängern ist die Radialkomponente ihrer Bewegung in Richtung der Radarvorrichtung 10 zwar deutlich reduziert, aber nicht Null. Selbst wenn der Fußgänger eine Straße, auf der sich das Kraftfahrzeug 50 bewegt, senkrecht überquert, bewegt er sich nicht senkrecht zur Radarvorrichtung 10. Dennoch ist für einen querenden Fußgänger typischerweise nur die Relativgeschwindigkeit des nach vorne schwingenden Beines höher als diejenige eines stehenden Objekts direkt in Fahrtrichtung voraus.

Nur die entsprechenden Frequenzanteile sind daher auch störungsfrei spektral zu analysieren. Durch die langsame, aber aktive Bewegung des Fußgängers in Richtung der Radarvorrichtung 10 fällt der zu analysierende Mikrodoppler-Effekt in den Frequenzbereich direkt unterhalb der der negativen Ego-Geschwindigkeit entsprechenden Doppler-Frequenz. Für die Ego-Geschwindigkeit existiert an Bord des Kraftfahrzeugs 50 üblicherweise eine Schätzung von hoher Qualität. Der für Fußgänger relevante Bereich im Frequenzspektrum lässt sich daher direkt auswählen. ln Kurven weisen aufgrund der Rotationsbewegung einzelne Punkte des

Kraftfahrzeugs 50 unterschiedliche Geschwindigkeiten auf. Die Ego- Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 50 wird üblicherweise bezüglich einer Fahrzeughinterachse bestimmt. Durch eine üblicherweise ebenfalls bekannte Gierrate des Kraftfahrzeugs 50 lässt sich daraus einfach die entsprechende

Geschwindigkeit einer vorne verbauten Radarvorrichtung 10 ableiten.

Weil sich der Fußgänger der Fahrbahn von der Seite nähert, reduziert sich die messbare Geschwindigkeit auch durch den seitlichen Versatz zur Bewegungs- richtung der Radarvorrichtungen 10, 30. Der Fußgänger erfährt die gleiche

Reduktion der scheinbaren Geschwindigkeit wie stehende Objekte 200 unter dem gleichen Beobachtungswinkel. Andererseits erhöht sich durch den größeren Beobachtungswinkel bei gleicher Bewegungsrichtung des Fußgängers die Radialkomponente der eigentlichen Fußgängerbewegung.

Für die eigentliche Analyse des Mikrodopplers eignen sich prinzipiell ähnliche Verfahren wie für stationäre Radarsysteme mit konstanter Sendefrequenz.

Aufgrund der Verdeckung eines großen Teils der Mikrodoppler-Aufspreizung sind jedoch hauptsächlich die Stärke der Mikrodoppler-Leistung, die Breite der unverdeckten Aufspreizung, die Amplitude der Schwankung dieser Breite über die Zeit sowie der zeitliche Abstand/Periode zwischen zwei maximalen

Aufspreizungen (und damit die gemessene Schrittfrequenz des Fußgängers) maßgeblich. Fig. 5 zeigt das Diagramm von Fig. 4 entlang eines Schnitts beim Zeitpunkt t = τ.

Man erkennt links im Bereich der Spitzen 410 eine breite Aufspreizung der Frequenzen der Spitzen 410 des Fußgängers. Die Spitzen 410 werden durch einen nach vorne schwingenden Fuß des Fußgängers mit dadurch generierten hohen Relativgeschwindigkeiten zur Radarvorrichtung erzeugt. Erkennbar ist auch eine Spitze 430, die von einem anhaltenden Fahrzeug 50, welches anhält und dadurch eine ähnlich kleine Relativgeschwindigkeit wie der Fußgänger aufweist, generiert wird. Die Empfangsleistung für das Fahrwerk ist dabei stark erhöht, da es aus Metall ist. Auf diese Weise kann der Fußgänger gut identifiziert werden und es kann eine Klassifizierung des Objekts 200 als Fußgänger sowie eine anschließende Verarbeitung dieser Information vorgenommen werden. Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt B von Fig. 5, für den eine Zeit-Frequenz-Rasterung durchgeführt wird.

Fig. 7 zeigt in einer Abbildung a) den Bereich B von Fig. ungerastert und in einer Abbildung b) eine Zeit-Frequenz-Rasterung des Bereichs B, wobei horizontal ein

Frequenzbin über alle Messzyklen und vertikal alle Frequenzbins für einen einzelnen Messzyklus dargestellt sind. Ein quadratisches Feld B1 , B2, B3, B4 der Zeit-Frequenz-Rasterung entspricht dabei einem Frequenzbin in der diskreten Domäne bzw. einem definierten Frequenzintervall in der analogen Domäne.

In den Frequenzbins B1 wird keine Analyse durchgeführt, weil dort in Relation zur Radarvorrichtung 10, 30 im Wesentlichen nur stehende Objekte zu erwarten sind (bzw. zu erwarten ist, dass die Empfangsleistung der stehenden Objekte dominiert).

In den Frequenzbins B2 werden die empfangenen Leistungen derart korreliert, dass sich daraus ein Objekt unter einem Winkel ergibt, wobei das Objekt in Form eines Fußgängers relativ zur Radarvorrichtung 10, 30 angeordnet ist. In den Frequenzbins B3 werden die empfangenen Leistungen derart korreliert, dass sich daraus ein Objekt unter einem Wnkel ergibt, wobei das Objekt 200 in Form eines Fahrzeugs relativ zu den Radarvorrichtungen 10, 30 angeordnet ist.

In den Frequenzbins B4 kann aufgrund einer Korrelation von Empfangssignalen kein Objekt 200 detektiert werden.

Zusätzlich sollte bei dieser Analyse beachtet werden, dass ein Fußgänger per Definition einen stationären Teil (den stehenden Fuß) besitzt und dass das Leistungsmaximum durch den Torso gegeben ist. Entsprechend gibt es keine Lücke (ohne Signalleistung) zwischen der zur negativen Ego-Geschwindigkeit gehörenden Doppler-Frequenz und der Mikrodoppler-Aufspreizung des

Fußgängers. Gegen die Klassifikation eines Objekts als Fußgänger spricht entsprechend auch, wenn das spektrale Maximum signifikant von dieser zur negativen Ego-Geschwindigkeit gehörenden Doppler-Frequenz entfernt ist. Vorteilhaft kann das Verfahren als eine auf den Radarvorrichtungen 10, 30 und der Verarbeitungseinrichtung 20 ablaufende Software implementiert werden, wodurch eine einfache Änderbarkeit des Verfahrens unterstützt ist. Vorteilhaft muss für das vorgeschlagene System ein Einfluss von Regentropfen nicht berücksichtigt werden, weil sich die an Regentropfen reflektierte Leistung zwar häufig mit dem Mikrodopplereffekt eines Fußgängers überlagert. Da es sich dabei um ein räumlich verteiltes Ereignis handelt, hat sich aber gezeigt, dass trotz der teilweise durchaus signifikanten Leistung häufig kein Einfallswinkel bestimmt werden kann. Regen verringert daher lediglich effektiv das Signal-zu¬

Rausch-Verhältnis, wobei insbesondere eine Gesamtbreite der

Leistungsaufspreizung des Fußgängers störungsfrei bestimmbar ist.