Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion und Identifikation von Objekten mit geringer Höhenausdehnung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 5.

Zur Erhöhung der Sicherheit werden moderne Kraftfahrzeuge zunehmend mit Hinderniserkennungseinrichtungen versehen, welche Objekte im dem Fahrzeug vorausliegenden Fahrweg erkennen und hiervor den Fahrzeugführer warnen bzw. diesbezüglich aktiv regelnd in die Fahrzeugdynamik eingreifen.

So beschreibt das Patent US 6,061,015 A ein Hinderniserkennungssystem, welches mittels Sensoreinrichtungen vor dem eigenen Fahrzeug befindliche Objekte erfasst und deren Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit ermittelt. Auf Grund dieser Information wird festgestellt, ob das eigene Fahrzeug mit einem dieser Objekte zu kollidieren droht. Ist dies der Fall, so wird der Fahrzeugführer gewarnt und es wird regelnd in die Fahrzeugdynamik eingegriffen.

Häufig werden durch derartige Hinderniserkennungssysteme jedoch auch auf oder in der Fahrbahnoberfläche befindliche Objekte mit geringer Höhenausdehnung (beispielsweise Schachtdeckel oder Getränkedosen)erfasst und als Hindernisse interpretiert, obwohl sie durch das Fahrzeug ungefährdet überfahren werden könnten. Dies resultiert in störenden Warnungen oder auch in unnötigen Eingriffen in die Fahrzeugdynamik.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 021 561 A1 ist ein Verfahren zur Detektion und Identifikation von Objekten mit geringer Höhenausdehnung auf einer in Fahrtrichtung. vor einem Fahrzeug befindlichen Fahrbahn bekannt, bei welchem durch Aussenden elektromagnetischer Strahlung in Fahrtrichtung vor das Fahrzeug ein Bereich der sich dort befindlichen Fahrbahn mittels zweier Objekterkennungssensoren ausgeleuchtet wird. Die empfangene Sensorinformation wird individuell für jeden einzelnen Objekterkennungssensor hinsichtlich dort detektierbarer Objekte ausgewertet. Hierbei schließt eine nachgeschaltete Auswerteeinheit nur dann auf die Anwesenheit eines Objektes in der Erkennungsreichweite des ersten Objekterkennungssensors, wenn beide Objekterkennungssensoren das Objekt erkannt haben.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu finden, mittels welcher ungefährliche, sich auf oder in der Fahrbahnoberfläche befindliche Objekte mit geringer Höhenausdehnung als solche erkannt werden, so dass störende Warnungen und unnötige Eingriffe in die Fahrzeugdynamik vermieden werden können.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die Unteransprüche beschrieben.

Zur Detektion und Identifikation von Objekten mit geringer Höhenausdehnung auf einer in Fahrtrichtung vor einem Fahrzeug befindlichen Fahrbahn, wird mittels von einem Sender ausgesandter elektromagnetischer Strahlung in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug ein Bereich der sich dort befindlichen Fahrbahn ausgeleuchtet. Aus diesem Fahrbahnbereich werden sodann mittels eines Empfängers Teile der Von diesem Bereich reflektierten elektromagnetischen Strahlung empfangen und einer Auswertung hinsichtlich dort detektierbarer Objekte unterzogen. Hierbei wird bei der Detektion eines Objekts, dessen Entfernung zum Fahrzeug bestimmt und darauf basierend ein Gefährdungspotential bezüglich des Fahrbetriebs abgeleitet, um dementsprechend auf ein Fahrerassistenzsystem einzuwirken.

In erfinderischer Weise wird hierbei die Fahrbahn in einem Bereich bis zu einer Entfernung r_ges ausgeleuchtet. Die empfangenen, reflektierten Signale werden sodann in einer Signalverarbeitungseinheit daraufhin untersucht, ob ein Objekt erst in einer Entfernung r_Objekt mit r_Objekt < r_Boden detektiert wird. Das Verfahren geht dabei von der Radargleichung

Bei derartigen nichtbeachtlichen Objekten mit geringer Höhenausdehnung, so genannte Bodenziele, handelt es sich typischerweise um bodennahe Ziele wie Schachtdeckel oder Dehnungsfugen (Plattensprüngen) oder aber auch um auf der Fahrbahn befindlichen Unrat. Sehr wohl kann es sich dabei aber auch um von Schachtdeckeln aufsteigenden Wasserdampf handeln, der auch in seiner Höhenausdehnung deutlich wahrnehmbar ist, selbstverständlich für den Fahrbetrieb des Fahrzeuges keine Gefahr birgt. Eine derartige Dampfsäule weist trotz ihrer signifikanten Höhenausdehnung jedoch nur einen geringen Rückstreuquerschnitt auf, so dass diese in vorteilhafter Weise ebenfalls wie ein Objekt mit geringer Höhenausdehnung behandelt wird.

Um insbesondere die Funktions- und Erkennungssicherheit zu verbessern, kann das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise dadurch erweitert werden, dass die reflektierte elektromagnetische Strahlung zusätzlich aus wenigstens zwei in Bezug auf die Fahrbahnoberfläche unterschiedlich geneigten Winkeln oder Winkelbereichen ausgewertet wird. Ausgehend von dieser Auswertung wird dann ein Objekt als Objekt mit geringer Höhenausdehnung identifiziert, wenn es in der reflektierten Strahlung aus einem zur Fahrbahnoberfläche steileren Winkel bzw. Winkelbereich detektiert wird, während es gleichzeitig in der reflektierten Strahlung aus einem bezüglich der Fahrbahnoberfläche flacheren Winkel bzw. Winkelbereich nicht detektiert wurde. Wird einem Objekt derart eine geringe Höhenausdehnung zugeschrieben, so wird ihm kein beachtliches Gefährdungspotential beigemessen, so dass kein Einwirken auf ein Fahrerassistenzsystem erfolgt.

In besonders vorteilhafter Weise macht sich die Erfindung die Tatsache zu Nutze, dass bei den für den Fahrbetrieb unbeachtlichen Objekten mit geringer Höhenausdehnung (beispielsweise Getränkebecher oder -dosen oder Papiertüten) eine genaue Kenntnis über deren Abmessung nicht von Interesse ist. So wird gewinnbringend eine Identifikation möglich welche auf aufwendige Signalverarbeitung oder hochauflösende Radarsensorik verzichten kann.

Während sich die Erfindung selbstverständlich auch mittels der gezielten Auswertung unterschiedlich ausgerichteter Empfangszweige eines hochauflösenden Radarsystems realisieren lässt, eignet sie sich vor allem für die gemeinsame Verwendung mit einer Mehrzahl von Radargeräten mit relativ breitem Empfangsbereich, welche in Bezug auf die Fahrbahnoberfläche unter einem anderen Winkel am Fahrzeug ausgerichtet sind.

Dabei kann es sich bei den mehreren Radarsystemen beispielsweise um mehrere Millimeterwellenradare oder mehrere Laserradare (Lidar) handeln oder aber auch aus einer Mischung aus beiden Arten von Systemen. Dabei ist eine Kombination unterschiedlicher Radarsysteme völlig unproblematisch, da erfindungsgemäß nicht sensor-spezifische Eigenschaften der Reflektionssignale ausgewertet werden, sondern im Wesentlichen nur ein Test auf das Vorhandensein von Reflektionssignalen als solcher stattfindet.

Durch die Kombination zweier im Wesentlichen unabhängiger Verfahren wird in besonders vorteilhafter Weise eine sicherheitsrelevante Redundanz geschaffen.

In besonders gewinnbringender Weise steht die erfindungsgemäße Vorrichtung mit wenigstens einem Fahrerassistenzsystem in Verbindung mittels welchem auf die Fahrdynamik Einfluss genommen werden kann und/oder Warnsignalgeber aktiviert werden können. So könnte beispielsweise bei Detektion und Identifikation eines im Fahrweg befindlichen beachtlichen Objekts ein Notbremssystem oder ein System zur Unfallfolgenminderung, („Pre-Safe") aktiviert werden. Auch ist es sehr wohl denkbar, dass der Fahrzeugführer oder im Umfeld des Fahrzeugs befindliche Personen durch akustische, optische oder haptische Warnsignalgeber vor einem beachtlichen Objekt im Fahrweg des Fahrzeuges gewarnt werden.

Bei dem im Rahmen der Erfindung verwandten Sensorsystem zum Aussenden und Empfangen der elektromagnetischen Strahlung kann es sich gewinnbringend um ein Millimeterwellen-Radar oder aber auch um ein, insbesondere strahlschwenkendes, Laser-Radar (Lidar) handeln.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Figur im Detail erläutert. Dabei zeigt

1 schematisch die Realisierung der Erfindung auf Basis eines einzigen Radarsystems (4)

2 eine zur 1 alternative Ausgestaltung der Erfin dung bei der zwei Radarsysteme (4, 8) genutzt werden.

3 die ergänzende, redundante Ausgestaltung der Erfindung bei der Verwendung von zwei Radarsystemen (14, 18).

Die 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1, welches sich auf einer Fahrbahn 2 in Fahrtrichtung 3 bewegt. Hierbei wird mittels eines Radarsystems 4 elektromagnetische Energie auf die Oberfläche der Fahrbahn 2 in den Bereich vor dem Fahrzeug 1 ausgestrahlt. Abhängig von der Ausrichtung und dem Erfassungsbereich des Radarsystems 4 wird ein Bereich auf der Fahrbahn 2 bis zu einer Entfernung von r_ges vor dem Fahrzeug 1 ausgeleuchtet. Bewegt sich nun das Fahrzeug entlang der Fahrbahn 2 so tritt ein darauf befindliches Objekt 7 in den Erfassungsbereich des Radarsystems 4 ein, so bald sich dieses in einer Entfernung vom Fahrzeug kleiner als r_ges befindet. Insbesondere kleine Objekte 7 weisen einen derart kleinen Radarrückstreuquerschnitt auf, dass sie, obwohl sie sich im Erfassungsbereich des Radarsystems 4 befinden, in größeren Entfernungen vor dem Fahrzeug nicht detektiert werden können. Die Entfernung, in welcher das Radarsystem 4 das Objekt 7 detektiert, wird als r_Objekt bezeichnet. In dem in der 1 dargestellten Beispiel liegt die Entfernung r_Objekt näher am Fahrzeug als die Schwellentfernung r_Boden. Hierbei ist die Entfernung r_Boden derart festgelegt, dass die Signalverarbeitungseinheit des Radarsystems 4 alle Objekte, welche erst in einer Entfernung näher als r_Boden am Fahrzeug detektiert werden, als unbeachtliche Bodenziele identifiziert werden. In dem hier dargestellten Fall, würde somit das Objekt 7 als Bodenziel identifiziert, so dass diesem kein beachtliches Gefährdungspotential zugewiesen und in Folge nicht auf ein Fahrerassistenzsystem eingewirkt werden würde.

In der 2 ist eine alternative Ausgestaltung der Erfindung aufgezeigt, bei welcher an Stelle eines einzelnen Radarsystems zwei Radarsysteme 4, 8 zur Detektion und Identifikation von vor dem Fahrzeug befindlichen Objekten verwendet werden. Bei einem derartigen System kann es sich beispielsweise um ein kombiniertes System bestehend aus einem Fernbereichsradar 4 und einem Nahbereichsradar 8 handeln. Hierbei ist es selbstverständlich möglich, dass die beiden Radare 4, 8 unterschiedliche Messprinzipien anwenden, und beispielsweise durch eine Kombination aus Millimeterwellen- und Laserradar realisiert werden. Die beiden Radarsysteme 4, 8 decken mit ihren beiden Erfassungsbereichen 5, 9 unterschiedliche Bereiche der in Fahrtrichtung 3 vor dem Fahrzeug 1 liegenden Fahrbahn 2 ab. Hierbei ist es nicht unbedingt notwendig, dass sich die auf der Fahrbahn ausgeleuchteten Bereiche überlappen bzw. dass diese nahtlos aneinander schließen. Bei dem in der 2 aufgezeigten Beispiel ist die maximal vor dem Fahrzeug erfassbare Entfernung r_ges durch den Erfassungsbereich 5 des Radarsystems 4 gegeben. Die Schwellentfernung r_Boden findet sich in dem Erfassungsbereich 9 des Radarsystems 8. Auch für diese vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gilt, dass dann wenn ein Objekt erst in einer Entfernung r_Objekt < r_Boden detektiert wird, dieses als unbeachtliches Bodenziel identifiziert wird, welches kein Einwirken auf ein mit der Signalverarbeitung des Radarsystems in Verbindung stehendes Fahrerassistenzsystem bewirkt.

Mittels der 3 soll das ergänzende, redundante Betriebsverfahren der Radarsensoren (4, 8, 14, 18) beschrieben werden, bei welchem die reflektierte elektromagnetische Strahlung zusätzlich aus wenigstens zwei in Bezug auf die Fahrbahnoberfläche unterschiedlich geneigten Winkeln oder Winkelbereichen ausgewertet wird. Ausgehend von dieser Auswertung wird dann ein Objekt als Objekt mit geringer Höhenausdehnung identifiziert, wenn es in der reflektierten Strahlung aus einem zur Fahrbahnoberfläche steileren Winkel bzw. Winkelbereich detektiert wird, während es gleichzeitig in der reflektierten Strahlung aus einem bezüglich der Fahrbahnoberfläche flacheren Winkel bzw. Winkelbereich nicht detektiert wurde. Wird einem Objekt derart eine geringe Höhenausdehnung zugeschrieben, so wird ihm kein beachtliches Gefährdungspotential beigemessen, so dass kein Einwirken auf ein Fahrerassistenzsystem erfolgt.

Die 3 zeigt zwei Radarsysteme 14, 18, die zur Detektion und Identifikation von vor dem Fahrzeug 11 in Fahrtrichtung 13 befindlichen Objekten verwendet werden (selbstverständlich lässt sich dieses alternative Verfahren auch mit einem einzelnen Sensor, welcher in der Lage ist unterschiedlich zur Fahrbahn geneigte Winkelbereiche aufzulösen, realisieren). Bei einem derartigen System kann es sich beispielsweise um ein kombiniertes System bestehend aus einem Fernbereichsradar 14 und einem Nahbereichsradar 18, wie in dem mit der 2 beschriebenen Beispiel, handeln. Hierbei ist es selbstverständlich möglich, dass die beiden Radare 14, 18 unterschiedliche Messprinzipien anwenden, und beispielsweise durch eine Kombination aus Millimeterwellen- und Laserradar realisiert werden. Die beiden Radarsysteme 14, 18 decken mit ihren beiden Erfassungsbereichen 15, 19 unterschiedliche Bereiche der in Fahrtrichtung 13 vor dem Fahrzeug 11 liegenden Fahrbahn 12 ab. Hierbei ist es nicht unbedingt notwendig, dass sich die auf der Fahrbahn 12 ausgeleuchteten Bereiche überlappen bzw. dass diese nahtlos aneinander schließen.

Wenn sich das Fahrzeug 11 in Fahrtrichtung 13 entlang der Fahrbahn 12 bewegt, wird ein Objekt 17 erst in den Erfassungsbereich 15 des Radarsystems 14 eintreten und zu einem späteren Zeitpunkt sich auch im Erfassungsbereich 19 befinden. Die den Radarsystemen 14 und 18 zugeordnete Signalverarbeitung ist nun so gestaltet, dass sie bei Detektion des Objekts 17 in dem gegenüber der Fahrbahn 12 steiler geneigten Erfassungsbereich bzw. -winkel 19 dahingehend untersucht, ob das Objekt 17 gleichzeitig auch in dem flacher geneigten Erfassungsbereich 15 detektiert werden kann. Ist dies der Fall, so handelt es sich bei dem Objekt 17 um ein Objekt, welches derart hoch ist, dass es sich von der Fahrbahnoberfläche bis hinauf in den Erfassungsbereich 15 erstreckt und somit eine beachtliche Höhe aufweist. Anderenfalls wird das Objekt 17 nur eine derartig geringe Höhenausdehnung aufweisen (Schachtdeckel, Dose), dass es nur im Erfassungsbereich 19 detektiert werden kann und ihm kein beachtliches Gefährdungspotential beigemessen zu werden braucht. In diesem Fall kann ein Einwirken auf ein Fahrerassistenzsystem unterbleiben.