DE102017119321A1

DE102017119321A1 - Umgebungssensor mit signalidentifizierung

Info

Publication number: DE102017119321A1
Application number: DE102017119321.9A
Authority: DE
Inventors: Mahmoud Rabie
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2019-02-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verifizieren eines Ursprungs eines elektromagnetischen Empfangssignals (24), das an einer Empfangseinheit (22) für elektromagnetische Strahlung einer elektromagnetischen Sensorvorrichtung (12) eines Fahrzeugs (10) empfangen wird, mit den Schritten zum Erzeugen eines elektromagnetischen Sendesignals (16) unter Verwendung der elektromagnetischen Sensorvorrichtung (12) mit einer hinzugefügten Codierung des elektromagnetischen Sendesignals (16) unter Verwendung eines Sendecodeworts (20), Emittieren des elektromagnetischen Sendesignals (16) mit dem hinzugefügten Sendecodewort ( 20), Empfangen eines elektromagnetischen Empfangssignals (24) in Antwort auf das emittierte elektromagnetische Sendesignal (16), Extrahieren eines Empfangscodeworts (28) aus dem elektromagnetischen Empfangssignal (24) und Vergleichen des Sendecodeworts (20) mit dem Empfangscodewort (28). Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine elektromagnetische Sensorvorrichtung (12) für ein Fahrzeug (10) mit einer Einheit (14) zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung zum Erzeugen und Emittieren elektromagnetischer Sendesignale (16), einer Codiereinheit (18) zum Hinzufügen einer Codierung zum elektromagnetischen Sendesignal (16) unter Verwendung eines Sendecodeworts (20), einer Empfangseinheit (22) für elektromagnetische Strahlung zum Empfangen eines elektromagnetischen Empfangssignals (24) in Antwort auf das emittierte elektromagnetische Sendesignal (16), einer Decodiereinheit (26) zum Extrahieren eines Empfangscodeworts (28) aus dem elektromagnetischen Empfangssignal (24) und einer Vergleichseinheit (30) zum Vergleichen des Sendecodeworts (20) mit dem Empfangscodewort (28). Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug (10), das eine vorstehende elektromagnetische Sensorvorrichtung (12) aufweist, und ein Fahrzeug (10), das ein vorstehendes Fahrassistenzsystem aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verifizieren eines Ursprungs eines Empfangssignals, das an einer Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung einer elektromagnetischen Sensorvorrichtung eines Fahrzeugs empfangen wird. Das Verfahren weist die Schritte zum Erzeugen eines elektromagnetischen Sendesignals unter Verwendung der elektromagnetischen Sensorvorrichtung, Emittieren des elektromagnetischen Sendesignals und Empfangen eines elektromagnetischen Empfangssignals in Antwort auf das emittierte elektromagnetische Sendesignal auf.
Durch die vorliegende Erfindung wird außerdem eine elektromagnetische Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, die eine Einheit zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung zum Erzeugen und Emittieren elektromagnetischer Sendesignale und eine Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung zum Empfangen eines elektromagnetischen Empfangssignals in Antwort auf das emittierte elektromagnetische Sendesignal aufweist.
Durch die vorliegende Erfindung wird ferner ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das die vorstehende elektromagnetische Sensorvorrichtung aufweist.
Durch die vorliegende Erfindung wird ferner ein Fahrzeug bereitgestellt, das das vorstehende Fahrassistenzsystem aufweist.
Herkömmliche Umgebungssensoren weisen beispielsweise laserbasierte Sensoren und radarbasierte Sensoren auf. Beide Sensortypen emittieren elektromagnetische Strahlung, entweder Laserstrahlen oder Radarstrahlung, die an Objekten in der Umgebung reflektiert wird. Diese Reflexionen werden durch eine entsprechende Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung empfangen, um beispielsweise einen Abstand der Objekte bezüglich des Umgebungssensors zu erhalten. Der Abstand wird typischerweise basierend auf einer Signallaufzeit zwischen der Emission der elektromagnetischen Strahlung und dem Empfang der Reflexion der elektromagnetischen Strahlung am Objekt berechnet. In Abhängigkeit vom Sensortyp kann weitere Informationen bezüglich des Objekts erhalten werden, z.B. in Abhängigkeit von einer Intensität der Reflexion der elektromagnetischen Strahlung am Objekt.
Derartige elektromagnetische Sensorvorrichtungen werden heutzutage in verschiedenartigen Fahrzeugen, insbesondere in Anwendungen für autonomes Fahren oder dergleichen, weit verbreitet verwendet. Mit einer zunehmenden Verbreitung solcher Sensoren besteht jedoch ein erhöhtes Risiko dafür, dass die Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung elektromagnetische Sendesignale empfängt, die von einem anderen Fahrzeug emittiert wurden, wenn die Emission der elektromagnetischen Sendesignale von zwei unabhängigen elektromagnetischen Sensorvorrichtungen gleichzeitig oder in einer engen zeitlichen Beziehung erfolgt. Die Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung kann die elektromagnetische Strahlung entweder direkt oder als eine Reflexion vom Objekt empfangen. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, ist der erste Fall wichtig, da angenommen wird, dass das elektromagnetische Sendesignal eine hohe Signalstärke aufweist, wenn es nicht an einem Objekt reflektiert wird, so dass eine Quelle dieses elektromagnetischen Sendesignals sogar weit entfernt sein kann und einen Einfluss auf den Empfang elektromagnetischer Sendesignale an anderen Fahrzeugen haben kann. Ein solcher Empfang elektromagnetischer Sendesignale von anderen Fahrzeugen kann insbesondere während der Fahrt gefährlich sein und muss vermieden werden.
Gemäß dem Dokument EP 1122557 A2 wird eine Vorrichtung mit Sensoren zum Erfassen des Abstands von Hindernissen bereitgestellt. Mindestens zwei Sensoren, die Bilder von Umgebungsintensität mit einer Positionsauflösung erzeugen, sind in einem Abstand voneinander angeordnet. Eine Lichtquelle mit mindestens einem gerichteten Strahl scannt die Umgebung, und ein Computer berechnet die Positionen von Hindernissen von den Sensorbildern. Die Sensoren sind ladungsgekoppelte Elemente. Zwischen den Sensoren und der Umgebung ist ein optisches System angeordnet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verifizieren eines Ursprungs eines Empfangssignals, das an einer Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung einer elektromagnetischen Sensorvorrichtung eines Fahrzeugs empfangen wird, eine elektromagnetische Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug, das eine Einheit zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung zum Erzeugen und Emittieren elektromagnetischer Sendesignale aufweist, ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug, das eine vorstehende elektromagnetische Sensorvorrichtung aufweist, und ein Fahrzeug, das ein vorstehendes Fahrassistenzsystem aufweist, bereitzustellen, die eine verbesserte Erfassung einer Umgebung ermöglichen und die insbesondere eine erhöhte Toleranz gegenüber elektromagnetischen Sendesignalen von Drittfahrzeugen haben.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Insbesondere wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verifizieren eines Ursprungs eines Empfangssignals bereitgestellt, das an einer Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung einer elektromagnetischen Sensorvorrichtung eines Fahrzeugs empfangen wird, mit den Schritten zum Erzeugen eines elektromagnetischen Sendesignals unter Verwendung der elektromagnetischen Sensorvorrichtung mit einer hinzugefügten Codierung des elektromagnetischen Sendesignals unter Verwendung eines Sendecodeworts, Emittieren des elektromagnetischen Sendesignals mit dem hinzugefügten Sendecodewort, Empfangen eines elektromagnetischen Empfangssignals in Antwort auf das emittierte elektromagnetische Sendesignal, Extrahieren eines Empfangscodeworts aus dem elektromagnetischen Empfangssignal und Vergleichen des Sendecodeworts mit dem Empfangscodewort.
Durch die vorliegende Erfindung wird außerdem eine elektromagnetische Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, die eine Einheit zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung zum Erzeugen und Emittieren elektromagnetischer Sendesignale, eine Codiereinheit zum Hinzufügen einer Codierung zum elektromagnetischen Sendesignal unter Verwendung eines Sendecodeworts, eine Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung zum Empfangen eines elektromagnetischen Empfangssignals in Antwort auf das emittierte elektromagnetische Sendesignal, eine Decodiereinheit zum Extrahieren eines Empfangscodeworts aus dem elektromagnetischen Empfangssignal und eine Vergleichseinheit zum Vergleichen des Sendecodeworts mit dem Empfangscodewort aufweist.
Durch die vorliegende Erfindung wird ferner ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine vorstehende elektromagnetische Sensorvorrichtung aufweist.
Durch die vorliegende Erfindung wird ferner ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein vorstehendes Fahrassistenzsystem aufweist.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, bei der Erfassung der Umgebung „eindeutige“ Arten elektromagnetischer Strahlung zu verwenden. Dadurch ist es möglich, dass die Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung verifiziert, ob das empfangene elektromagnetische Empfangssignal auf einer Reflexion des von der Einheit zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung ausgesendeten elektromagnetischen Sendesignals basiert oder ob es auf einem von irgendeiner anderen Vorrichtung ausgesendeten elektromagnetischen Sendesignal basiert. Daher ist es bevorzugt, dass der Code ausreichend stark ist, um eine Identifizierung des elektromagnetischen Sendesignals in Gegenwart von mehreren weiteren Fahrzeugen zu ermöglichen.
Die elektromagnetische Sensorvorrichtung ist ein Umgebungssensor, der elektromagnetische Strahlung als elektromagnetische Sendesignale emittiert und elektromagnetische Strahlung als elektromagnetische Empfangssignale empfängt. Die elektromagnetischen Empfangssignale sind Reflexionen der elektromagnetischen Sendesignale, die an Objekten in der Umgebung reflektiert werden. Basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen den elektromagnetischen Sendesignalen und den elektromagnetischen Empfangssignalen bestimmt die elektromagnetische Sensorvorrichtung einen Abstand zum Ort der Reflexion. In Abhängigkeit vom Typ der elektromagnetischen Sensorvorrichtung kann weitere Information über das Objekt in der Umgebung erhalten werden. Beispielsweise kann die elektromagnetische Sensorvorrichtung eine Intensität der Reflexion bestimmen, wodurch weitere Informationen bezüglich der Art des Objekts in der Umgebung, das die Reflexion verursacht, bereitgestellt werden können. Der Abstand und die Intensität können durch einen beliebigen geeigneten Typ einer Fahrassistenzvorrichtung des Fahrzeugs weiterverarbeitet werden.
Die Reflexionen werden durch die jeweilige Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung empfangen, um zumindest einen Abstand der Objekte in der Umgebung bezüglich der elektromagnetischen Sensorvorrichtung zu erhalten. Der Abstand wird typischerweise auf der Basis einer Signallaufzeit zwischen der Emission der elektromagnetischen Strahlung und dem Empfang der Reflexion der elektromagnetischen Strahlung am Objekt berechnet.
Die Einheit zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung zum Erzeugen und Emittieren elektromagnetischer Sendesignale erzeugt die Signale mit einer spezifischen Wellenlänge oder mit mehreren Wellenlängen. In Abhängigkeit von der Art der elektromagnetischen Sendesignale kann die Einheit zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung unterschiedlich konfiguriert sein. Das gleiche gilt für die Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung.
Die Codiereinheit kann die elektromagnetischen Sendesignale z.B. durch Hinzufügen eines Modulationssignals, das die Codierungsinformation trägt, modifizieren. Es kann ein beliebiger geeigneter Typ einer Modulation und eines Modulationssignals verwendet werden. Vorzugsweise ist die Modulation eine robuste Modulation, die eine zuverlässige Erfassung des Modulationssignals ermöglicht. Da die elektromagnetischen Sende- und Empfangssignale außer dem Codewort keine zusätzliche Information transportieren müssen, kann eine einfache und zuverlässige Modulation gewählt werden. Das gleiche gilt für die Decodiereinheit.
Die Codierung kann ein beliebiger Typ einer Identifizierung sein, der eine Identifizierung der elektromagnetischen Sendesignale ermöglicht. Die Codierung kann eine digitale oder sogar eine analoge Codierung aufweisen. Eine digitale Codierung ist jedoch bevorzugt. Das Codewort, d.h. das Sende-/Empfangscodewort, kann ein beliebiges geeignetes Format und eine beliebige geeignete Länge haben. Es kann redundante Information, eine Prüfsumme oder eine Codierung enthalten, die eine Fehlererfassung und/oder -korrektur ermöglicht.
Die Vergleichseinheit wird zum Vergleichen des Sendecodeworts mit dem Empfangscodewort bereitgestellt. Es kann ein beliebiger geeigneter Typ einer Vergleichseinheit verwendet werden.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist die Einheit zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung eine Laserstrahlungserzeugungseinheit und die Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung ist eine Laserstrahlungsempfangseinheit. Die Laserstrahlungserzeugungseinheit kann bereitgestellt werden, um einen Laserstrahl mit einer im Wesentlichen beliebigen geeigneten Wellenlänge zu erzeugen. Die Strahlungserzeugungseinheit kann als LIDAR-basierte Vorrichtung, insbesondere als ein Laserscanner, bereitgestellt werden. Daher stellt die LIDAR-basierte Strahlungserzeugungseinheit einen Laserstrahl zum Scannen einer Umgebung des Fahrzeugs bereit. Insbesondere kann ein einzelner Laserstrahl bereitgestellt und entlang eines Sichtfeldes der Strahlungserzeugungseinheit bewegt werden, um individuelle Messungen von Reflexionen der elektromagnetischen Sendesignale bereitzustellen und Objekte innerhalb der Umgebung des Fahrzeugs zu identifizieren. Alternativ sind bekannte LIDAR-basierte Strahlungserzeugungseinheiten bekannt, die gleichzeitig mehrere Laserstrahlen erzeugen und die Reflexionen der elektromagnetischen Sendesignale gleichzeitig messen.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist die Einheit zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung eine Radarstrahlungserzeugungseinheit und die Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung ist eine Radarstrahlungsempfangseinheit. Daher hat die elektromagnetische Strahlung eine andere Wellenlänge im Vergleich zur Laserstrahlung der Laserstrahlungserzeugungseinheit. Es gelten jedoch die gleichen allgemeinen Prinzipien, die bezüglich der Laserstrahlungserzeugungs-/Empfangseinheit diskutiert wurden.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Erzeugen eines elektromagnetischen Sendesignals unter Verwendung einer elektromagnetischen Sensorvorrichtung mit einer zusätzlichen Codierung des elektromagnetischen Sendesignals unter Verwendung eines für die elektromagnetische Sensorvorrichtung spezifischen Sendecodeworts das Ausführen einer CDMA-Codierung des elektromagnetischen Sendesignals unter Verwendung des Sendecodeworts auf. CDMA bezeichnet ein als Codemultiplex-Vielfachzugriff (Code Division Multiple Access) bekanntes Verfahren, das häufig im Bereich der Telekommunikation verwendet wird. Daher können verschiedene elektromagnetische Sendesignale gleichzeitig unter Nutzung der gleichen Ressourcen übertragen werden, z.B. Wellenlänge und andere, wobei die Codierung eine Unterscheidung der einzelnen elektromagnetischen Sendesignale ermöglicht. Basierend auf dem jeweiligen Code wird jede Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung nur elektromagnetische Sendesignale empfangen, die mit dem korrekten Code codiert sind. Daher kann der Code selbst bereits Teil der Codierung des elektromagnetischen Sendesignals und daher Teil des Sendecodeworts sein. Übertragungen, die nicht die korrekte CDMA-Codierung haben, werden durch die Decodiereinheit nicht verarbeitet. Allerdings sind verfügbare Codes für CDMA typischerweise begrenzt, so dass eine weitere Identifizierung des elektromagnetischen Sendesignals vorteilhaft sein kann, d.h. das Sendecodewort kann innerhalb eines Datenpakets unter Verwendung des CDMA-Codes codiert werden. Daher kann die Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung dafür konfiguriert sein, zuerst den CDMA-Code abzuhören und dann das Sendecodewort innerhalb des decodierten Sendecodeworts zu identifizieren.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Ausführen einer CDMA-Codierung des elektromagnetischen Sendesignals unter Verwendung des Sendecodeworts das Ausführen einer OCDMA-Codierung des elektromagnetischen Sendesignals unter Verwendung des Sendecodeworts auf. OCDMA bezeichnet optischen Codemultiplex-Vielfachzugriff (Optical Code Division Multiple Access), auch als OCDMA oder optischer CDMA bezeichnet, und ist ein besonderer Fall der CDMA-Codierung. Der optische Codemultiplex-Vielfachzugriff bietet außer Zeit- und optischen Frequenzdomänen eine weitere Dimension für Vielfachzugriff. Optischer CDMA kann auf verschiedene Weise implementiert werden. Eine bevorzugte Implementierung verwendet optische Komponenten für Teile der Verarbeitung, obwohl sie auch elektronisch ausgeführt werden kann. Daher werden die Codierung und die Extraktion des Sendecodeworts bzw. des Empfangscodeworts unter Verwendung derartiger optischer Komponenten ausgeführt. Die Codiereinheit und die Decodiereinheit weisen jeweils optische Codierer und Decodierer auf. Daher werden die optische Codierung und Decodierung ausschließlich in der optischen Domäne ausgeführt. Das Verteilen von Bits auf Chips an der Codiereinheit und die Autokorrelation an der Decodiereinheit können durch den gleichen Bauelementtyp implementiert werden. Eine mögliche Implementierung eines zeitlichen OCDMA-Codierers besteht darin, einen optischen Splitter zu verwenden, um das optische Signal auf die verschiedenen Chips zu verteilen. Die Chips werden dann jeweils über Verzögerungsleitungen unterschiedlicher Länge übertragen, wodurch die zeitliche Codierung des Signals erhalten wird. Der Autokorrelationsempfänger ist als Matched-Filter implementiert, im Wesentlichen als eine zeitlich umgekehrte Version des Codierers. Die Chips oder Chip-Zeitperioden werden jeweils durch eine zeitliche Wellenform dargestellt, die eine sogenannte optische Codesequenz darstellt. Die Codiereinheit jedes Senders kann jedes „1“-Bit durch Übertragen des optischen Codes darstellen, während ein binäres „0“-Bit nicht codiert ist und unter Verwendung einer Sequenz von lauter Nullen dargestellt wird. Eine vorteilhafte Eigenschaft von OCDMA ist seine asynchrone Natur. Da optische Codierung und Decodierung in der optischen Domäne ausgeführt werden, ist eine geringe Latenzzeit gewährleistet, und die Codiereinheit sowie die Decodiereinheit erfordern keine komplexen elektrischen Einrichtungen.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Erzeugen eines elektromagnetischen Sendesignals unter Verwendung der elektromagnetischen Sensorvorrichtung mit einer hinzugefügten Codierung des elektromagnetischen Sendesignals unter Verwendung eines Sendecodeworts das Verwenden eines für die elektromagnetische Sensorvorrichtung spezifischen Sendecodeworts auf. Obwohl sich ein Fahrzeug in der Regel nur in der Nähe weniger Fahrzeuge aufhält, besteht basierend auf der riesigen Anzahl von Fahrzeugen, die am Verkehr teilnehmen, immer eine Chance, dass zwei Fahrzeuge aufeinandertreffen, die den gleichen Code verwenden, es sei denn, die Codierung mit dem Sende-/Empfangscodewort ist stark genug, um eine eindeutige Identifizierung aller möglichen Fahrzeuge bereitzustellen.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und erläutert. Einzelne Merkmale, die in den Ausführungsformen offenbart sind, können allein oder in Kombination einen Aspekt der vorliegenden Erfindung bilden. Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können von einer Ausführungsform auf eine andere Ausführungsform übertragen werden.
In den Zeichnungen:

1 zeigt eine schematische Ansicht einer CDMA-Codierung und Decodierung unter Verwendung zweier verschiedener Codierverfahren gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
2 zeigt eine schematische Ansicht eines CDMA-Codiermechanismus unter Verwendung zweier verschiedener Codierverfahren gemäß der ersten Ausführungsform;
3 zeigt eine schematische Ansicht des CDMA-Codiermechanismus unter Verwendung zweier verschiedener Codierverfahren und des kombinierten Signals gemäß der ersten Ausführungsform;
4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Fahrsituation mit zwei Fahrzeugen, von denen jedes eine elektromagnetische Sensorvorrichtung aufweist, die elektromagnetische Strahlung emittiert und empfängt, gemäß der ersten Ausführungsform;
5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Fahrsituation mit zwei Fahrzeugen, von denen jedes eine elektromagnetische Sensorvorrichtung aufweist, die elektromagnetische Strahlung emittiert und empfängt, gemäß der ersten Ausführungsform;
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einer elektromagnetischen Sensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform; und
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verifizieren eines Ursprungs eines elektromagnetischen Empfangssignals, das an einer Empfangseinheit einer elektromagnetischen Sensorvorrichtung eines Fahrzeugs empfangen wird, gemäß der ersten Ausführungsform.
6 zeigt ein Fahrzeug mit einer elektromagnetischen Sensorvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Das Fahrzeug 10 weist eine elektromagnetische Sensorvorrichtung 12 auf, die elektromagnetische Strahlung als elektromagnetische Sendesignale 16 emittiert und die elektromagnetische Strahlung als elektromagnetische Empfangssignale 24 empfängt, wie beispielsweise in den 4 und 5 dargestellt ist. Die elektromagnetische Sensorvorrichtung 12 weist insbesondere eine Einheit 13 zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung zum Erzeugen und Emittieren der elektromagnetischen Sendesignale 16, d.h. einen Sender, auf. Die elektromagnetische Sensorvorrichtung 12 weist ferner eine Codiereinheit 18 zum Hinzufügen einer Codierung zum elektromagnetischen Sendesignal 16 unter Verwendung eines Sendecodeworts 20 auf. Das Sendecodewort 20 ist für jede elektromagnetische Sensorvorrichtung 12 eindeutig.
Die elektromagnetische Sensorvorrichtung 12 weist ferner eine Empfangseinheit 22 für elektromagnetische Strahlung zum Empfangen des elektromagnetischen Empfangssignals 24 in Antwort auf das emittierte elektromagnetische Sendesignal 16, d.h. einen Empfänger, auf. Die elektromagnetische Sensorvorrichtung 12 weist ferner eine Decodiereinheit 26 zum Extrahieren eines Empfangscodeworts 28 vom elektromagnetischen Empfangssignal 24 auf. Die elektromagnetische Sensorvorrichtung 12 weist ferner eine Vergleichseinheit 30 zum Vergleichen des Sendecodeworts 20 mit dem Empfangscodewort 28 auf.
Die elektromagnetische Sensorvorrichtung 12 weist ferner eine Zentraleinheit 32 auf, die die Einheit 14 zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, die Codiereinheit 18, die Empfangseinheit 22 für elektromagnetische Strahlung, die Decodiereinheit 26 und die Vergleichseinheit 30 steuert. Die Zentraleinheit 32 ist außerdem dazu geeignet, Umgebungsinformation basierend auf Reflexionen der an den Objekten 34 in der Umgebung reflektierten elektromagnetischen Sendesignale bereitzustellen, wie in den 4 und 5 dargestellt ist. Die Zentraleinheit 32 bestimmt eine zeitliche Differenz zwischen den elektromagnetischen Sendesignalen 16 und den elektromagnetischen Empfangssignalen 24, um einen Abstand zum Ort der Reflexion zu bestimmen. Außerdem bestimmt die Zentraleinheit 32 eine Intensität der Reflexion. Abstand und Intensität können durch einen beliebigen geeigneten Typ eines Fahrassistenzsystems des Fahrzeugs 10 weiterverarbeitet werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist die Einheit 14 zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung eine Laserstrahlungserzeugungseinheit und ist die Empfangseinheit 22 für elektromagnetische Strahlung eine Laserstrahlungsempfangseinheit. Daher erzeugt die Einheit 14 zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung einen Laserstrahl mit einer geeigneten Wellenlänge. Bei dieser Ausführungsform wird die Einheit 14 zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung als ein Laserscanner bereitgestellt, der einen gepulsten Laserstrahl zum Scannen einer Umgebung des Fahrzeugs 10 bereitstellt. Der Laserstrahl wird entlang eines Sichtfeldes der Strahlungserzeugungseinheit 14 bewegt, um individuelle Messungen von Reflexionen der elektromagnetischen Sendesignale 16, d.h. der Laserpulse, bereitzustellen, um Objekte 34 in der Umgebung des Fahrzeugs 10 zu erfassen.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Einheit 14 zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung eine Radarstrahlungserzeugungseinheit und ist die Empfangseinheit 22 für elektromagnetische Strahlung eine Radarstrahlungsempfangseinheit. Daher hat die elektromagnetische Strahlung eine andere Wellenlänge im Vergleich zu der Laserstrahlung der Laserstrahlungserzeugungseinheit. Auch hier gelten jedoch die allgemeinen Prinzipien, die bezüglich der Laserstrahlungserzeugungs-/- empfangseinheit 14, 22 diskutiert wurden.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Verifizieren eines Ursprungs eines elektromagnetischen Empfangssignals, das an der Empfangseinheit 22 für elektromagnetische Strahlung der elektromagnetischen Sensorvorrichtung 10 des Fahrzeugs 10 des ersten Ausführungsbeispiels empfangen wird, unter Bezug auf 7 ausführlich diskutiert. Das Verfahren wird unter Verwendung der elektromagnetischen Sensorvorrichtung 12 der ersten Ausführungsform ausgeführt.
Schritt S100 betrifft die Erzeugung des elektromagnetischen Sendesignals 16 unter Verwendung der elektromagnetischen Sensorvorrichtung 12 mit einer hinzugefügten Codierung des elektromagnetischen Sendesignals 16 unter Verwendung des Sendecodeworts 20. Die Codiereinheit 18 stellt ein Modulationssignal bereit, das die Codierungsinformation trägt. Das Modulationssignal wird einem Trägersignal hinzugefügt, das durch die Einheit 14 zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung mit einer spezifischen Wellenlänge als das elektromagnetische Sendesignal 16 erzeugt und emittiert wird. Das elektromagnetische Sendesignal 16 ist ein Puls oder eine Pulsfolge.
Insbesondere weist die Codierung des elektromagnetischen Sendesignals 16 unter Verwendung des Sendecodeworts 20 das Ausführen einer digitalen OCDMA-Codierung des elektromagnetischen Sendesignals 16 unter Verwendung des Sendecodeworts 20 auf. OCDMA bezeichnet optischen Codemultiplex-Vielfachzugriff (Optical Code Division Multiple Access). Daher verwendet die Codiereinheit 18 optische Komponenten zum Codieren des elektromagnetischen Sendesignals 16 unter Verwendung optischer Codierer. Die Prinzipien sind in den 2 und 3 dargestellt. Daher wird ein Datenelement, das Teil des jeweiligen Sende-/ Empfangscodeworts 20, 28 sein kann, mit dem jeweiligen Sendecodewort 20 codiert, das für die beiden Fälle unterschiedlich ist. Das resultierende elektromagnetische Sendesignal 16 hat daher eine jeweils unterschiedliche Struktur.
Eine Implementierung eines zeitlichen OCDMA-Codierers besteht darin, einen optischen Splitter zum Teilen des optischen Signals in die verschiedenen Chips zu verwenden. Die Chips werden dann jeweils über Verzögerungsleitungen unterschiedlieher Länge übertragen, wodurch die zeitliche Codierung des Signals erhalten wird. Die Chips oder Chip-Zeitperioden werden jeweils durch eine zeitliche Wellenform dargestellt, die eine sogenannte optische Codesequenz ist.
Schritt S110 betrifft das Emittieren des elektromagnetischen Sendesignals 16 mit dem hinzugefügten Sendecodewort 20. Daher wird das elektromagnetische Sendesignal 16 von der Einheit 14 zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung übertragen.
Schritt S120 betrifft das Empfangen des elektromagnetischen Empfangssignals 24 in Antwort auf das emittierte elektromagnetische Sendesignal 16. Das elektromagnetische Empfangssignal 24 wird an der Empfangseinheit 22 für elektromagnetische Strahlung empfangen. Der Empfang des elektromagnetischen Empfangssignals 24 folgt den gleichen Prinzipien wie die Erzeugung und Emission des elektromagnetischen Sendesignals 16.
Schritt S130 betrifft das Extrahieren eines Empfangscodeworts 28 vom elektromagnetischen Empfangssignal 24. Das Empfangscodewort 28 bezieht sich in erster Linie auf die OCDMA-Codierung des elektromagnetischen Empfangssignals 24, so dass nur elektromagnetische Empfangssignale 24 mit der korrekten Codierung korrekt empfangen und an der Decodiereinheit 26 decodiert werden. In jedem Fall werden verschiedene elektromagnetische Empfangssignale 24 gemeinsam empfangen und anschließend basierend auf dem erwarteten Empfangscodewort 28 getrennt, wie in 3 dargestellt ist.
Ein Autokorrelationsempfänger ist in der Decodiereinheit 26 als ein Matched-Filter implementiert, das im Wesentlichen eine zeitlich umgekehrte Version des Codierers ist. Basierend auf dem jeweiligen Empfangscodewort 28 empfängt die Empfangseinheit 22 für elektromagnetische Strahlung nur elektromagnetische Empfangssignale 24, die mit dem korrekten Empfangscodewort 28 codiert sind. Außerdem wird das Empfangscodewort 28 vom elektromagnetischen Empfangssignal 24 extrahiert Dies ist in 1 dargestellt. Daher wird von den beiden in 1 dargestellten elektromagnetischen Sendesignalen 16, die gleichzeitig mit der gleichen Frequenz von zwei unabhängigen Einheiten 14 zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlungen emittiert werden, nur das elektromagnetische Sendesignal 16 mit der „korrekten“ OCDMA-Codierung an der entsprechenden Empfangseinheit 22 für elektromagnetische Strahlungen in Abhängigkeit von dem erwarteten Empfangscodewort 28 korrekt empfangen.
Schritt S140 betrifft den Vergleich zwischen dem Sendecodewort 20 und dem Empfangscodewort 20. Die Vergleichseinheit 30 vergleicht das Sendecodewort 20 mit dem Empfangscodewort 28. Es kann ein beliebiger geeigneter Typ einer Vergleichseinheit 30 verwendet werden. Das Sendecodewort 20 wird durch die Codiereinheit 18 bereitgestellt, und das Empfangscodewort 28 wird durch die Decodiereinheit 26 bereitgestellt.
Anschließend wertet die Zentraleinheit 32 eine Laufzeit zwischen der Übertragung des elektromagnetischen Sendesignals 16 und einem Empfang des elektromagnetischen Empfangssignals 24 aus, um einen Abstand des Objekts 34 in der Umgebung zu identifizieren, an dem das elektromagnetische Sendesignal 16 reflektiert worden ist.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12: elektromagnetische Sensorvorrichtung
14: Einheit zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung
16: elektromagnetisches Sendesignal
18: Codiereinheit
20: Sendecodewort
22: Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung
24: elektromagnetisches Empfangssignal
26: Decodiereinheit
28: Empfangscodewort
30: Vergleichseinheit
32: Zentraleinheit
34: Objekt in der Umgebung

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

EP 1122557 A2 [0007]

Claims

Verfahren zum Verifizieren eines Ursprungs eines elektromagnetischen Empfangssignals (24), das an einer Empfangseinheit (22) für elektromagnetische Strahlung einer elektromagnetischen Sensorvorrichtung (12) eines Fahrzeugs (10) empfangen wird, mit den Schritten: Erzeugen eines elektromagnetischen Sendesignals (16) unter Verwendung der elektromagnetischen Sensorvorrichtung (12) mit einer hinzugefügten Codierung des elektromagnetischen Sendesignals (16) unter Verwendung eines Sendecodeworts (20); Emittieren des elektromagnetischen Sendesignals (16) mit dem hinzugefügten Sendecodewort (20); Empfangen eines elektromagnetischen Empfangssignals (24) in Antwort auf das emittierte elektromagnetische Sendesignal (16); Extrahieren eines Empfangscodeworts (28) aus dem elektromagnetischen Empfangssignal (24); und Vergleichen des Sendecodeworts (20) mit dem Empfangscodewort (28).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erzeugen eines elektromagnetischen Sendesignals (16) unter Verwendung einer elektromagnetischen Sensorvorrichtung (12) mit einer hinzugefügten Codierung des elektromagnetischen Sendesignals (16) unter Verwendung eines für die elektromagnetische Sensorvorrichtung (12) spezifischen Sendecodeworts (20) das Ausführen einer CDMA-Codierung des elektromagnetischen Sendesignals (16) unter Verwendung des Sendecodeworts (20) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, der Schritt zum Ausführen einer CDMA-Codierung des elektromagnetischen Sendesignals (16) unter Verwendung des Sendecodeworts (20) das Ausführen einer OCDMA-Codierung des elektromagnetischen Sendesignals (16) unter Verwendung des Sendecodeworts (20) aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erzeugen eines elektromagnetischen Sendesignals (16) unter Verwendung der elektromagnetischen Sensorvorrichtung (12) mit einer hinzugefügten Codierung des elektromagnetischen Sendesignals (16) unter Verwendung eines Sendecodeworts (20) das Verwenden eines für die elektromagnetische Sensorvorrichtung (12) spezifischen Sendecodeworts (20) aufweist.
Elektromagnetische Sensorvorrichtung (12) für ein Fahrzeug (10) mit: einer Einheit (14) zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung zum Erzeugen und Emittieren elektromagnetischer Sendesignale (16); einer Codiereinheit (18) zum Hinzufügen einer Codierung zum elektromagnetischen Sendesignal (16) unter Verwendung eines Sendecodeworts (20); einer Empfangseinheit (22) für elektromagnetische Strahlung zum Empfangen eines elektromagnetischen Empfangssignals (24) in Antwort auf das emittierte elektromagnetische Sendesignal (16); einer Decodiereinheit (26) zum Extrahieren eines Empfangscodeworts (28) aus dem elektromagnetischen Empfangssignal (24); und einer Vergleichseinheit (30) zum Vergleichen des Sendecodeworts (20) mit dem Empfangscodewort (28).
Elektromagnetische Sensorvorrichtung (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (14) zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung eine Laserstrahlungserzeugungseinheit ist; und die Empfangseinheit (22) für elektromagnetische Strahlung eine Laserstrahlungsempfangseinheit ist.
Elektromagnetische Sensorvorrichtung (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (14) zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung eine Radarstrahlungserzeugungseinheit ist; und die Empfangseinheit (22) für elektromagnetische Strahlung eine Radarstrahlungsempfangseinheit ist.
Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug (10) mit einer elektromagnetischen Sensorvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7.
Fahrzeug (10) mit einem Fahrassistenzsystem nach Anspruch 8.