用于运行车辆的雷达装置的方法、雷达装置和车辆

技术领域

本发明涉及用于运行车辆的雷达装置的方法、用于车辆的雷达装置以及具有雷达装置的车辆。

背景技术

车辆越来越多地装备有雷达装置，其能够借助雷达波束探测车辆的车辆环境。由此例如可确定车辆与其他车辆的距离，以便在交通中驾驶车辆期间或在泊车过程中使用辅助系统为驾驶员提供支持。雷达装置通常被设置成通过雷达波束探测预定的扫描区域。扫描区域尤其从车辆的前部或后部区域开始延伸。

尤其当扫描区域的部分区域被遮蔽时，使用雷达射束探测周围环境会受到限制，从而雷达射束不能穿透到遮蔽区域中。遮蔽例如可由其他车辆、墙壁或其他障碍物引起，在此处雷达装置发射的雷达信号被反射。在这种情况下，不可能通过探测单次反射的雷达波束来探测从雷达装置出发与之没有直接视线的对象。在某些情况下，可通过探测和评估多次反射的雷达信号来探测被遮蔽的对象的存在，该雷达信号既由被覆盖的对象反射，也由其他对象反射。然而，由于有大量的可能的传播路径沿之传输多次反射的雷达信号，因此借助多次反射的雷达信号来定位被遮蔽的对象很耗时，而且由于所涉及的工作量，通常是不可能的。此外，多次反射不仅涉及在特定对象处被反射的雷达信号，而且涉及几乎所有向不同方向发出的雷达信号。因此，多次反射的雷达信号只能以高的花费来彼此区分。出于该原因，雷达信号的评估仅限于单次反射的雷达信号。

对象的遮蔽问题尤其出现在建筑物密集的环境中。因此，在交叉路口处或弯道中的车辆通常没有被雷达装置探测到或仅在相对较晚的时候被探测到。

US 10,296,001B2公开了雷达多径处理方法。该方法上规定通过控制系统从自动驾驶车辆的传感器组件接收传感器数据。传感器数据可包括来自传感器组件的雷达系统的原始雷达数据和来自传感器组件的激光雷达系统的激光雷达数据。控制系统可访问自动驾驶车辆的周围环境的实时激光雷达地图，并将原始雷达数据与当前定位地图或实时激光雷达地图进行比较，以识别原始雷达数据中的多径对象。控制系统可据此去除多径对象，或相应地追踪与多径对象对应的实际对象。

WO 2021/003440 A1说明了用于自动驾驶车辆的具有选择性扫描模式的波束控制雷达。波束控制雷达具有雷达模块，该雷达模块具有至少一个波束控制天线、收发器和控制部，该控制部可使收发器在使用至少一个波束控制天线的情况下在第一高频信号中以第一啁啾斜率(Chirp-Steigung)执行第一视场的第一扫描，并且在第二高频信号中以第二啁啾斜率执行第二视场的第二扫描。雷达模块具有感知模块，该感知模块具有经过机器学习训练的分类器，该分类器被设置成基于第一高频信号中的第一啁啾斜率识别在路径中和在自动驾驶车辆的环境中的对象，并可基于第二高频信号中的第二啁啾斜率对对象进行分类。波束控制雷达可在选择性扫描模式下运行，以扫描预定区域。波束控制雷达可转向所期望的角度，然后围绕该角度扫描，以探测预定区域中的对象，而不会浪费处理或扫描周期来照亮没有有效对象的区域。感兴趣的对象可包括车辆视野中的结构元素，例如道路、墙壁、建筑物和路中间地带以及其他车辆、行人、路人、骑自行车的人、植物、树木、动物。

发明内容

本发明的目的在于提供这样的可靠的方法，该方法能够实现可靠地识别不具有到雷达装置的直接视线的对象。

该目的通过独立权利要求的主题实现。本发明的有利的改进方案通过从属权利要求的特征、下文的说明以及附图公开。

本发明的第一方面涉及用于运行车辆的雷达装置的方法。该方法包括以下段落中说明的步骤。在步骤中的第一步骤中，通过雷达装置将至少一个雷达信号发射到在空间上相对于车辆限定的普通扫描区域中。普通扫描区域例如可为雷达装置的视场，其也被称为Field-of-View。雷达装置可被设置成，将至少一个雷达信号借助于天线阵列或可机械取向的雷达天线输出到普通扫描区域中。普通扫描区域从雷达装置出发张开一水平张角。扫描区域在空间上与车辆相关，并且例如可包括在车辆头部前方的区域。因此例如可通过雷达装置在行驶方向上监测车辆的车辆环境。

在随后的步骤中，通过雷达装置接收所发射的至少一个雷达信号的被反射的雷达信号。换句话说，通过雷达装置发射的至少一个雷达信号被位于车辆的车辆环境中的普通扫描区域中的对象反射，并在反射后被雷达装置接收。雷达装置在接收到的雷达信号中识别出预定的第一信号模式。预定的第一信号模式与普通扫描区域中的预定的第一对象相关联。换句话说，规定，由雷达装置评估在被反射的雷达信号中的信号模式。在雷达装置中存储有预定的第一信号模式，其描述了由预定的第一对象通过反射产生的特征信号模式。信号模式的特性例如可取决于第一对象的几何构型和/或预定的第一对象的材料的反射特性。由此使得可通过在普通扫描区域中识别相关联的第一信号模式来识别预定的第一对象。

通过雷达装置确定在普通扫描区域中的预定的第一对象的地理定位。预定的第一对象的地理定位的确定例如可包括经历时间确定，其涉及雷达信号从雷达信号的发射到被反射的雷达信号的接收的经历时间。可通过该经历时间来确定第一对象距雷达装置的距离。可通过探测在雷达装置的可布置在天线阵列中的各个雷达天线单元之间的被反射的雷达信号的相位差来探测第一对象的方向。对于雷达装置的可机械取向的雷达天线，可探测被反射的雷达信号的方向并因此在接收到被反射的雷达信号时根据可机械取向的雷达天线的取向来探测第一对象的定位。第一对象可尤其是有利地形成为反射雷达射束的对象，以便将该对象用作用于雷达信号的反射器，以探测多次反射。

在另一步骤中，将至少一个选择性雷达信号发射到普通扫描区域的预定的第一对象所在的选择性扫描区域中。选择性扫描区域从雷达装置出发张开一选择性水平张角，该选择性水平张角小于普通扫描区域的水平张角。换句话说，再次扫描车辆的车辆环境。然而，在这种情况下，扫描被限制在具有较小的选择性水平张角的选择性扫描区域。结果，选择性雷达信号有针对性和受限地发射到第一对象所在的区域中。将选择性雷达信号发射限制到选择性水平张角的选择性扫描区域中例如可借助于波束形成或波束控制来实现。通过向限于第一对象的区域中发射选择性雷达信号，具有以下优点：至少一个选择性雷达信号被有针对性地引导至第一对象，以便被它反射以探测其他对象。

在随后的步骤中，通过雷达装置接收所发射的至少一个选择性雷达信号的被反射的选择性雷达信号。被反射的选择性雷达信号不同于第一次扫描的被反射的雷达信号，因为它至少在第一对象处被反射了一次。通过雷达装置在被反射的选择性雷达信号中识别出预定的第二信号模式，其中，预定的第二信号模式与预定的第二对象相关联，所述选择性雷达信号不仅在预定的第一对象处、还在该预定的第二对象处被反射。换句话说，被反射的选择性雷达信号同样具有由选择性雷达信号的反射产生的信号模式。在雷达装置中存储有与预定的第二对象相关联的预定的第二信号模式。预定的第二对象例如可以是其他交通参与者。例如，由此使得能够根据信号模式识别车辆。与第一扫描不同，选择性雷达信号既在第一对象处又在第二对象处被反射。这使得即使在雷达装置与第二对象之间没有直接视觉接触的情况下也可识别第二对象。

在随后的步骤中，由雷达装置确定第二对象相对于车辆的定位。第二对象的定位例如可使用光束追踪方法根据第一对象的定位来确定。在此，可重建在第一对象和第二对象处反射的光束的路线。因此可通过确定经历时间来确定第二对象相对于车辆的位置和定位。

本发明的优点在于提供了这样的方法，该方法能够通过有针对性地使用在第一对象处的反射来定位第二对象。

本发明还包括产生其他优点的改进方案。

本发明的改进方案规定，至少一个选择性雷达信号具有比至少一个雷达信号更高的强度和/或更高的强度密度。换言之，规定，用于扫描选择性扫描区域的选择性雷达信号以比至少一个雷达信号更高的强度或以与至少一个雷达信号的强度相同的强度发射，其中，选择性雷达信号由于更小的张角而比被发射用于扫描普通扫描区域的雷达信号具有更高的强度密度。通过该改进方案得到的优点在于，可补偿由多次反射引起的被反射的选择性雷达信号的强度损失。

本发明的改进方案规定，仅当通过雷达装置探测到预定的交通情况时才发射至少一个选择性雷达信号。换句话说，规定，要发射选择性雷达信号，除了需要探测到预定的第一信号模式外，还需要通过雷达装置确定了预定的交通情况。预定的交通情况例如可包括在普通扫描区域中探测到交通堵塞。由此得到的优点是，对选择性雷达信号的发射和随后的处理过程仅在基于预定的交通情况而有必要时才进行。

本发明的改进方案规定，当通过雷达装置在普通扫描区域中探测到交叉路口、弯道或入口时，由雷达装置确定预定的交通情况。换句话说，规定，雷达装置被设置成识别普通扫描区域中的交叉路口、弯道或入口。该改进方案的优点在于，当探测到不明确的情况时，例如交叉路口、弯道或入口等，可执行第二对象的探测。

本发明的改进方案规定，当通过雷达装置探测到普通扫描区域的预定区域被遮蔽时，由雷达装置确定预定的交通情况。例如，可规定，通过雷达装置在扫描普通扫描区域期间探测到对象，该对象遮蔽了普通扫描区域的某一预定区域或普通扫描区域的某一预定部分，使得被遮蔽的区域无法被该至少一个雷达信号扫描到。在这种情况下，可通过第一对象探测在遮蔽区域中的第二对象，以便尽可能至少部分地补偿障碍物对普通扫描区域的遮蔽。

本发明的改进方案规定，当车辆处于预定地理位置时，通过雷达装置确定预定的交通情况。例如可规定，雷达装置具有卫星控制的导航系统或者连接到车辆的卫星支持的导航系统，其确定车辆的当前地理位置。在此，如果基于车辆的当前地理位置和存储的地图确定车辆处于预定的地理区域中，例如在交叉路口附近，则雷达装置可确定预定的交通情况。由此得到的优点是，当车辆处于尤其有危险的和/或不清楚的地点时自动执行该方法。

本发明的改进方案规定，预定的第一信号模式与在水平面中具有圆形或椭圆形截面的对象相关联。换句话说，预定的第一对象是在水平面中具有圆形或椭圆形状的对象。该对象可在对象的整个高度尺寸上或在对象的有限部分高度范围内具有圆形或椭圆形截面。该改进方案的优点在于，使用具有圆形或椭圆形截面的对象来反射选择性雷达信号。由于圆形的截面，雷达信号可在具有圆形或椭圆形截面的对象处在大的角度范围内进行反射，从而可在宽的范围内探测到第二对象。

本发明的改进方案规定，预定的第一信号模式与路标的或交通灯的支柱相关联。换句话说，第一对象是路标或交通灯。由此得到的优点是，使用尤其存在于交叉路口处的第一对象。该改进方案的优点在于，第一对象是尤其可在交叉路口附近找到的对象。

本发明的改进方案规定，预定的第一信号模式与广告柱相关联。换句话说，预定的第一对象为李特法斯柱

本发明的改进方案规定，预定的第一信号模式与具有竖向面的对象相关联。换句话说，第一对象是竖向的面状构造的对象。

本发明的改进方案规定，预定的第一信号模式与壁部或车辆表面相关联。换句话说，规定，第一对象是壁部或车辆表面。该改进方案的优点在于，房屋墙壁或载重汽车或列车的面可用作反射器。

本发明的改进方案规定，预定的第二信号模式与交通参与者相关联。换句话说，第二对象是交通参与者。尤其可涉及到机动车、骑自行车的人或行人。这带来了可探测到被遮蔽的交通参与者的优点。

本发明的改进方案规定，在通过雷达装置探测到第二对象时，通过雷达装置输出预定的警告信号和/或对车辆的车辆引导进行预定的干预。警告信号例如可以是听觉上的和/或视觉上的警告信号，其例如可经由信息娱乐系统输出给驾驶员，以便引起驾驶员对第二对象的存在的注意。在此，第二对象的定位可附加地或替代地显示在车辆的导航设备的屏幕上和/或平视/抬头显示器上。平视显示器上的显示可显示为增强现实，其中，在平视显示器上向驾驶员呈现第二对象，使得驾驶员可看到第二对象和/或其定位，就好像驾驶员透过障碍看清第二对象和/或其定位。对车辆的车辆引导的干预可包括降低车辆速度和/或执行规避操纵。

本发明的第二方面涉及用于车辆的雷达装置。雷达装置被设置成用于将至少一个雷达信号发射到在空间上相对于车辆限定的普通扫描区域中，其中，普通扫描区域从雷达装置出发张开一水平张角。雷达装置被设置成用于接收所发射的至少一个雷达信号的被反射的雷达信号。雷达装置被设置成在被反射的雷达信号中识别出预定的第一信号模式，其中，该预定的第一信号模式与普通扫描区域中的预定的第一对象相关联。雷达装置被设置成用于确定在扫描区域中的预定的第一对象的地理定位。雷达装置被设置成将至少一个选择性雷达信号发射到扫描区域的预定的第一对象所在的选择性扫描区域中，其中，该选择性扫描区域从雷达装置出发张开一选择性水平张角，该选择性水平张角小于普通扫描区域的水平张角。雷达装置被设置成接收所发射的至少一个选择性雷达信号的被反射的选择性雷达信号。雷达装置被设置成在被反射的选择性雷达信号中识别出预定的第二信号模式，其中，预定的第二信号模式与预定的第二对象相关联，所述选择性雷达信号不仅在预定的第一对象处、还在该预定的第二对象处被反射。最后，雷达装置被设置成确定第二对象相对于车辆的定位。

作为第三方面，本发明包括具有雷达装置的车辆。根据本发明的机动车辆优选设计为汽车，尤其是乘用车或商用车，或者是大客车或摩托车。

雷达装置可具有数据处理设备或处理器设备，其被设置成用于执行根据本发明的方法的实施方式。为此，处理器装置可具有至少一个微处理器和/或至少一个微控制器和/或至少一个FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)和/或至少一个DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)。此外，处理器设备可具有程序代码，该程序代码被设置成，在由处理器设备执行时执行根据本发明的方法的实施方式。程序代码可存储在处理器设备的数据存储器中。

本发明还包括根据本发明的雷达装置和根据本发明的车辆的改进方案，其具有已经结合根据本发明的方法的改进方案说明的特征。出于这个原因，在此不再说明根据本发明的雷达装置和根据本发明的车辆的相应改进方案。

作为另一解决方案，本发明还包括计算机可读存储介质，其包括指令，在由计算机或计算机网络实施时，指令引起计算机或计算机网络执行根据本发明的方法的实施方式。存储介质例如可至少部分地设计为非易失性数据存储器(例如作为闪存和/或作为SSD(solid state drive，固态驱动器))和/或至少部分地作为易失性数据存储器(例如作为RAM(random access memory，随机访问存储器))。存储介质可在处理器电路中在其数据存储器中的实现。然而，存储介质例如还可作为因特网中的所谓的应用程序商店服务器来运行。通过计算机或计算机网络可提供具有至少一个微处理器的处理器电路。指令可以二进制代码或汇编代码和/或编程语言(例如，C)的源代码的形式提供。

本发明还包括所说明的实施方式的特征的组合。本发明还包括相应具有所说明的实施方式中的多个非互斥实施方式的特征的组合的实现方案。

附图说明

下面说明本发明的实施例。附图示出：

图1示出了通过车辆的雷达装置探测普通扫描区域的示意性的图示；

图2示出了通过车辆的雷达装置探测选择性扫描区域的示意性的图示；并且

图3示出了用于运行雷达装置的方法的流程的示意性的图示。

具体实施方式

下文阐述的实施例是本发明的优选的实施方式。在实施例中，实施方式的所说明的部件相应为本发明的可彼此独立考虑的单独特征，其还相应彼此独立地改进本发明。因此，本公开还应包括实施方式的特征的不同于示出的组合。此外，所说明的实施方式还可通过本发明的已经说明的特征中的其他特征来补充。

在附图中，相同的附图标记相应表示功能相同的元素。

图1示意性的图示示出了通过车辆的雷达装置探测普通扫描区域。示出了车辆1，其具有雷达装置2。车辆1位于车辆环境3中，在该车辆环境中有交叉路口4。在车辆环境3中可存在障碍物5，例如建筑物，其可阻挡雷达装置2的直接视线。雷达装置2可发射至少一个雷达信号6，该雷达信号可扫描普通扫描区域7。普通扫描区域7可以从雷达装置2出发张开一张角8。由于障碍物5，扫描区域7的一部分可被遮蔽。由此不可借助于单次反射的雷达信号11探测位于普通扫描区域7的遮蔽区域9中的对象。因此，例如可能的是，位于遮蔽区域9中的第二对象10、例如车辆不可通过直接反射的雷达信号11探测到。所发射的至少一个雷达信号6可被普通扫描区域7中的对象14反射，并且作为被反射的雷达信号11通过雷达装置2接收。在接收的雷达信号11中可识别出信号模式12，其可取决于反射该至少一个被反射的雷达信号11的对象。信号模式12例如可取决于反射对象的几何构型或材料的反射特性。在雷达装置2中例如可存储有预定的第一信号模式13，其可描述第一对象14的特征模式。因此，可行的是，可通过雷达装置2根据所检测到的第一信号模式13识别出第一对象14。例如可设置成，第一信号模式13可与具有水平面中圆形截面的第一对象14相关联。例如可涉及到路标或交通灯的支柱。雷达装置2可被设置成，凭借接收的被反射的、可沿着路径P1行进的雷达信号11确定普通扫描区域7在一定程度上被遮蔽。对于这种情况，可规定，通过雷达装置2确定预定的特殊的交通情况的存在，这可使得需要执行其他步骤来探测车辆1的车辆环境3。

图2以示意性的图示示出了通过车辆的雷达装置探测选择性扫描区域。选择性扫描区域17的扫描可设置成通过在第一对象14处进行的反射来探测第二对象10。在探测普通扫描区域7期间，第一对象14可连同其位置已经通过雷达装置2探测到，如在图1中示出的那样。雷达装置2可设置成进行第二次扫描，其中，扫描选择性扫描区域17，其可朝第一对象14的方向取向。选择性扫描区域17可具有选择性张角18，选择性张角可小于普通扫描区域7的张角8。选择性张角18例如可被限制到第一对象14的面。选择性扫描区域17可通过发射选择性雷达信号15来扫描，该选择性雷达信号可具有比用于扫描普通扫描区域7的至少一个雷达信号6更高的强度和/或强度密度。选择性雷达信号15可被第一对象14反射，其中，选择性雷达信号15的至少一部分可朝第二对象10的方向沿着路径P2反射。选择性雷达信号15的一部分可作为被反射的选择性雷达信号16从第二对象10沿着路径P2经由第一对象14沿着路径P1反射回雷达装置2。由于选择性雷达信号15的更高的强度和选择性扫描区域17限于第一对象14，可补偿由于多次反射的损失，从而在被反射的选择性雷达信号16中的信号模式以足够的强度存在，使得可探测第二信号模式19，其可与第二对象10相关联。通过选择性扫描区域17限制到第一对象14，限制了可能的多次反射路径的数量。由此可减少在被反射的选择性雷达信号16中出现的信号模式的数量，从而使得能够实现更简单地评估被反射的选择性雷达信号16。由于增加的计算强度，可需要将选择性扫描区域17的探测的执行限于预定的交通情况。这种交通情况例如可通过雷达装置2根据车辆1的地理定位、普通扫描区域7的遮蔽的范围或探测的交通环境来确定。

图3以示意性的图示示出了用于运行雷达装置的方法的流程。

在第一步骤S1中，通过车辆1的雷达装置2，可通过雷达装置2将至少一个雷达信号6发射到在空间上相对于车辆1限定的普通扫描区域7中。普通扫描区域7可以从雷达装置2出发张开一水平张角8。

在步骤S2中，雷达装置2可接收所发射的至少一个雷达信号6的被反射的雷达信号11。

在步骤S3中，可通过雷达装置2识别被反射的雷达信号11中的预定的第一信号模式13。预定的第一信号模式13可与普通扫描区域7中的预定的第一对象14相关联。

在步骤S4中，针对第一对象14，雷达装置2可确定在普通扫描区域7中的预定的第一对象14的地理定位。

在步骤S5中，可通过雷达装置2将至少一个选择性雷达信号15发射到普通扫描区域7的选择性扫描区域17中。在选择性扫描区域17中，可存在预定的第一对象14。选择性扫描区域17可以从雷达装置2出发张开一选择性水平张角18，该选择性水平张角可小于普通扫描区域7的水平张角8。

在步骤S6中，雷达装置2可接收所发射的至少一个选择性雷达信号15的被反射的选择性雷达信号16。

在步骤S7中，雷达装置2可识别被反射的选择性雷达信号16中的预定的第二信号模式19，其中，预定的第二信号模式19可与预定的第二对象10相关联，所述选择性雷达信号15不仅在预定的第一对象14处、还可在预定的第二对象处被反射。

在步骤S8中，雷达装置2可确定第二对象10相对于车辆1的定位，并且将警告信号输出给驾驶员，以便向驾驶员指出遮蔽的第二对象10。除此之外或替代于此，雷达装置2可执行对车辆1的车辆引导的预定干预。该预定干预可包括通过雷达装置2制动车辆1和/或改变车辆1的行驶方向。制动期间的减速量和/或车辆1的行驶方向改变的角度可取决于第二对象10相对于车辆1的位置。

在城市环境中，在接近交叉路口时，车辆经常会遇到由于建筑物、植被等原因看不到横向于自我车辆的行驶方向而来的交通。这种情况往往会导致紧急制动，存在安全风险。

根据当前的现有技术，车辆的雷达装置探测预定区域，而不管当前状况和应用情况。

无论当前状况如何，当前的算法都基于标准的数据收集措施。因此，其可能无法感知安全危急状况。

本发明的核心思想是，通过雷达装置探测柱状的基础设施元素，并通过波束引导方法向基础设施元素方向发射更强的雷达信号。因为柱状形状的对象由于其形状而以确定的强度反射雷达信号，所以可相对简单地识别柱状形状的对象。因此，雷达装置能够探测在基础设施元件处被反射的多径被反射的雷达信号。由此可探测位于遮蔽区域中的强反射的对象，例如车辆。

总之，本发明提供了一种方法，该方法使得能够通过有针对性地使用多次反射来探测被遮蔽的对象。