Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, die darauf ausgerichtet sind, die Tangentialgeschwindigkeit eines Objektes auf Basis der Sensordaten eines Radarsensors zu ermitteln.

Ein zumindest teilweise automatisiert geführtes Fahrzeug weist ein oder mehrere Umfeldsensoren auf, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen. Die Sensordaten können ausgewertet werden, um eine Fahrfunktion bereitzustellen, durch die das Fahrzeug zumindest teilweise automatisiert längs- und/oder quergeführt wird. Das Fahrzeug kann insbesondere einen Radarsensor als Umfeldsensor umfassen, um Objekte im Umfeld des Fahrzeugs zu detektieren. Dabei können auf Basis der Sensordaten des Radarsensors, insbesondere auf Basis des Dopplereffekts, auch die radialen Geschwindigkeiten der einzelnen Objekte (in radialer Richtung bzgl. des Radarsensors) ermittelt werden. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, auf Basis der Sensordaten eines Radarsensors zuverlässige und präzise Information in Bezug auf die tangentiale Geschwindigkeit eines Objektes (tangential zu der Erfassungsrichtung des Radarsensors) zu ermitteln.

Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.

Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Ermittlung von Geschwindigkeitsinformation in Bezug auf die tangentiale Geschwindigkeit eines Objektes in dem Umfeld eines Radarsensors beschrieben. Der Radarsensor kann in einem Fahrzeug angeordnet sein. Die tangentiale Geschwindigkeit des Objekts kann die Geschwindigkeit der Bewegung des Objektes tangential zu einer Erfassungsrichtung des Radarsensors (aus dem Erfassungsbereich des Radarsensors) sein.

Der Radarsensor kann ausgebildet sein, ein Sendesignal auszusenden, und an einer Vielzahl von Empfangs-Antennen eine entsprechende Vielzahl von Empfangssignalen zu empfangen, die jeweils von dem Sendesignal abhängig sind (aufgrund einer Reflektion des Sendesignals an dem Objekt). Die Empfangs- Antennen können lateral und/oder seitlich versetzt zueinander angeordnet sein (in Bezug auf den Erfassungsbereich und/oder in Bezug auf die Erfassungsrichtungen des Radarsensors). Dabei können die Empfangs- Antennen äquidistant zueinander sein.

Das Sendesignal kann in N zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitintervallen jeweils eine Frequenzrampe aufweisen (N>1, z.B. N=10 oder mehr, oder N=20 oder mehr, oder N=50 oder mehr). Insbesondere kann sich das Sendesignal aus einer zeitlichen Sequenz von Frequenzrampen zusammensetzen. Dabei kann eine Frequenzrampe jeweils eine Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzen des Sendesignals aufweisen. Mit anderen Worten, die Frequenz des Sendesignals kann sich entlang einer Frequenzrampe verändern, z.B. ausgehend von einer ersten Frequenz (ggf. fließend oder stufenweise) bis zu einer zweiten (höheren) Frequenz.

Die Vorrichtung ist eingerichtet, auf Basis der Vielzahl von Empfangssignalen und auf Basis des Sendesignals (z.B. durch Mischen), für die N Zeitintervalle jeweils Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel für das Objekt in dem j eweiligen Zeitintervall zu ermitteln. Mit anderen Worten, es kann eine (zeitliche) Sequenz von Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel für das Objekt in den N aufeinanderfolgenden Zeitintervallen ermittelt werden. Zu diesem Zweck kann eine Digital Beamforming Methode verwendet werden.

Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, die Geschwindigkeitsinformation in Bezug auf die tangentiale Geschwindigkeit des Objektes auf Basis der zeitlichen Sequenz von Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel zu ermitteln. Die Geschwindigkeitsinformation in Bezug auf die tangentiale Geschwindigkeit, insbesondere die tangentiale Geschwindigkeit, des Objektes kann insbesondere auf Basis der Veränderung der Winkelinformation, insbesondere auf Basis der Veränderung des Erfassungswinkels, entlang der N Zeitintervalle ermittelt werden. Die Vorrichtung kann z.B. eingerichtet sein, einen (zeitlichen) Gradienten zu ermitteln, mit der sich die Winkelinformation, insbesondere mit dem sich der Erfassungswinkel (im Mittel), entlang der N Zeitintervalle verändert (z.B. ansteigt oder sinkt). Die Geschwindigkeitsinformation in Bezug auf die tangentiale Geschwindigkeit des Objektes kann dann in besonders präziser Weise auf Basis des Gardienten ermittelt werden.

Es wird somit eine Vorrichtung beschrieben, die eingerichtet ist, auf Basis der Vielzahl von Empfangssignalen einen zeitlichen Verlauf des Erfassungswinkels eines Objekts zu ermitteln. Basierend auf diesem zeitlichen Verlauf kann in effizienter und präziser Weise die tangentiale Geschwindigkeit des Objektes ermittelt werden.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der Vielzahl von Empfangssignalen und auf Basis des Sendesignals durch Mischen jeweils eines Empfangssignals mit dem Sendesignal Q Zwischenfrequenzsignale zu ermitteln, mit Q>1 (z.B. Q=10 oder mehr, oder Q=20 oder mehr, oder Q=50 oder mehr). Die zeitliche Sequenz von Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel, insbesondere die zeitliche Sequenz von Erfassungswinkeln, kann dann in präziser Weise auf Basis der Q Zwischenfrequenzsignale ermittelt werden.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, für ein bestimmtes Zeitintervall der N Zeitintervalle, für jedes der Q Zwischenfrequenzsignale jeweils einen Wert der Phase des jeweiligen Zwischenfrequenzsignals in dem bestimmten Zeitintervall zu ermitteln. Es kann somit für die Q Zwischenfrequenzsignale jeweils der Wert der Phase des jeweiligen Zwischenfrequenzsignals in dem bestimmte Zeitintervall ermittelt werden, sodass sich eine Sequenz von Q Werte der Phase ergibt (für eine entsprechende Sequenz von Q Kombinationsindexwerten entlang der Kombinations-Dimension, wobei der Kombinationsindex unterschiedliche Kombinationen von jeweils einem Empfangssignal und dem Sendesignal identifiziert; ferner kann der Kombinationsindex unterschiedliche laterale Abstände zwischen unterschiedlichen Empfangs-Antennen anzeigen bzw. angeben).

Die Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel für das Objekt in dem bestimmten Zeitintervall kann auf Basis der Q Werte der Phase der Q Zwischenfrequenzsignale in dem bestimmten Zeitintervall ermittelt werden. Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, anhand einer Frequenzband- Transformation der Sequenz von Q Werten der Phase der Q Zwischenfrequenzsignale in dem bestimmten Zeitintervall ein Frequenzspektrum zu ermitteln. Die Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel für das Objekt in dem bestimmten Zeitintervall kann dann in präziser Weise auf Basis des ermittelten Frequenzspektrums bestimmt werden (z.B. als die Frequenz, die dem Maximum des Frequenzspektrums entspricht).

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der Vielzahl von Empfangssignalen und auf Basis des Sendesignals, einen (ggf. dreidimensionalen) Radar-Tensor mit einer Vielzahl von Zellen zu ermitteln. Auf Basis der Vielzahl von Empfangssignalen und auf Basis des Sendesignals kann (insbesondere durch Mischen der einzelnen Empfangssignale mit dem Sendesignal) eine entsprechende Vielzahl von Zwischenbandsignalen ermittelt werden. Die Messwerte für die Vielzahl von Zellen des Radar-Tensors können dann auf Basis der Vielzahl von Zwischenfrequenzsignalen, insbesondere durch Abtastung der Vielzahl von Zwischenfrequenzsignalen, ermittelt werden.

Der Radar-Tensor kann eine Langzeit-Dimension aufweisen. Der Radar-Tensor kann entlang der Langzeit-Dimension für jedes der N Zeitintervalle jeweils einen (z.B. zwei-dimensionalen) Teil-Tensor mit Zellen umfassen.

Der Teil-Tensor kann eine Kurzzeit-Dimension aufweisen, wobei der Teil-Tensor entlang der Kurzeit-Dimension für K Abtastzeitpunkte einer Frequenzrampe jeweils eine Zelle umfasst (mit K>1, z.B. K=20 oder mehr, oder K=50 oder mehr, oder K=200 oder mehr).

Ferner kann der Teil-Tensor eine Kombinations-Dimension aufweisen, wobei der Teil-Tensor entlang der Kombinations-Dimension für jede von Q unterschiedlichen Kombinationen eines Empfangssignals mit dem Sendesignal jeweils eine Zelle umfasst.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, für jeden der N Teil-Tensoren für die entsprechenden N Zeitintervalle, jeweils eine Frequenzband-Transformation, insbesondere eine Fourier Transformation, entlang der Kurzzeit-Dimension durchzuführen, um Abstandsinformation in Bezug auf den radialen Abstand des Objektes (entlang der Erfassungsrichtung des Radarsensors) zu ermitteln. Durch die Frequenzband-Transformation kann ein Frequenzspektrum entlang der Kurzeit-Dimension ermittelt werden. Der radiale Abstand des Objektes kann durch die Frequenz angezeigt werden, bei der das Frequenzspektrum ein Maximum aufweist.

Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, insbesondere (ggf. nur) für Zellen, die dem ermittelten radialen Abstand des Objektes entsprechen, eine Frequenzband-Transformation, insbesondere eine Fourier Transformation, entlang der Kombinations-Dimension durchzuführen, um die Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel für das Objekt für das jeweilige Zeitintervall zu ermitteln. Durch die Frequenzband-Transformation kann ein Frequenzspektrum entlang der Kombinations-Dimension ermittelt werden. Die Winkelinformation, insbesondere der Erfassungswinkel, kann durch die Frequenz angezeigt werden, bei der das Frequenzspektrum ein Maximum aufweist.

Es kann somit (nach einer Frequenzband-Transformation entlang der Kurzzeit- Dimension und vor einer Frequenzband-Transformation entlang der Langzeit- Dimension) eine Frequenzband-Transformation entlang der Kombinations- Dimension durchgeführt werden, um für die einzelnen Zeitintervalle jeweils Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel des Objekts in dem jeweiligen Zeitintervall zu ermitteln. So kann die tangentiale Geschwindigkeit des Objekts in besonders präziser Weise ermittelt werden.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, insbesondere (ggf. nur) für Zellen, die dem ermittelten radialen Abstand des Objektes entsprechen, eine Frequenzband- Transformation, insbesondere eine Fourier Transformation, entlang der Langzeit- Dimension durchzuführen, ohne dass zuvor eine Frequenzband-Transformation entlang der Kombinations-Dimension erfolgt ist. Es kann dann basierend auf der Frequenzband-Transformation entlang der Langzeit-Dimension Geschwindigkeitsinformation in Bezug auf die radiale Geschwindigkeit des Objektes ermittelt werden.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, anhand von L (in Bezug auf den Erfassungsbereich bzw. in Bezug auf die Erfassungsrichtungen) nebeneinander angeordneten Radarsensoren L entsprechende zeitliche Sequenzen von Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel des Objektes zu ermitteln, mit L>1 (z.B. L=2 oder mehr, oder L=3 oder mehr). Die Geschwindigkeitsinformation in Bezug auf die tangentiale Geschwindigkeit des Objektes kann dann in besonders präziser Weise auf Basis der L zeitlichen Sequenzen von Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel des Objektes ermittelt werden.

Wie bereits weiter oben dargelegt, kann der Radarsensor Teil eines Fahrzeugs sein. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, eine Fahrfunktion zur automatisierten Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs auf Basis der Geschwindigkeitsinformation bereitzustellen. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung von Geschwindigkeitsinformation in Bezug auf die tangentiale Geschwindigkeit eines Objektes in dem Umfeld eines Radarsensors beschrieben (wobei der Radarsensor in einem Fahrzeug angeordnet sein kann). Der Radarsensor ist ausgebildet, ein Sendesignal auszusenden, und an einer Vielzahl von Empfangs-Antennen eine entsprechende Vielzahl von Empfangssignalen zu empfangen, die jeweils von dem Sendesignal abhängig sind (aufgrund der Reflektion an einem Objekt). Das Sendesignal weist in N zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitintervallen jeweils eine Frequenzrampe auf.

Das Verfahren umfasst das Ermitteln, auf Basis der Vielzahl von Empfangssignalen und auf Basis des Sendesignals, für die N Zeitintervalle, jeweils von Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel für das Objekt. Das Verfahren umfasst ferner das Ermitteln der Geschwindigkeitsinformation in Bezug auf die tangentiale Geschwindigkeit des Objektes auf Basis der zeitlichen Sequenz von Winkelinformation in Bezug auf den Erfassungswinkel.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen. Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur la ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem Radarsensor;

Figur 1b ein beispielhaftes Sendesignal eines Radarsensors;

Figur 2a einen beispielhaften Messwert-Tensor eines Radarsensors;

Figur 2b einen beispielhaften Frequenzbereichs-Tensor für den Messwert-Tensor eines Radarsensors;

Figur 3 einen beispielhaften modifizierten Frequenzbereichs-Tensor;

Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung von Geschwindigkeitsinformation in Bezug auf die tangentiale Geschwindigkeit eines Objektes; und

Figur 5 zeigt beispielhafte Verteilung der Signalenergie für unterschiedliche Rampenindexe und für unterschiedliche Antennen-Kombinationsindexe.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der präzisen Ermittlung der tangentialen Geschwindigkeit eines Objektes, das im Umfeld eines (Kraft-) Fahrzeugs angeordnet ist. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. la ein beispielhaftes Fahrzeug 100, das zumindest einen Radarsensor 102 aufweist, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100, insbesondere in Bezug auf das Umfeld vor der Front des Fahrzeugs 100, zu erfassen. Der Radarsensor 102 kann eingerichtet sein, ein Sendesignal auszusenden, und ein von dem Sendesignal abhängiges Empfangssignal zu empfangen. Das Empfangssignal kann auf einer Reflektion des Sendesignals an einem Objekt 105 in dem Umfeld des Fahrzeugs 100 basieren.

Der Radarsensor 102 kann einen bestimmten Erfassungsbereich 120 aufweisen, wobei der Erfassungsbereich 120 eine Vielzahl von unterschiedlichen Erfassungsrichtungen 121 aufweist. Die Vielzahl von unterschiedlichen Erfassungsrichtungen 121 können in Polarkoordinaten eines Polarkoordinatensystems definiert sein, wobei der Radarsensor 102 im Ursprungspunkt des Polarkoordinatensystems angeordnet ist. Die unterschiedlichen Erfassungsrichtungen 121 können Azimutwinkel in einem bestimmten Azimutwinkelbereich aufweisen. Ferner können die unterschiedlichen Erfassungsrichtungen 121 Höhenwinkel in einem bestimmten Höhenwinkelbereich aufweisen. Der Erfassungsbereich 120 des Radarsensors 102 kann somit durch die Kombination aus Azimutwinkelbereich und Höhenwinkelbereich definiert sein. Ferner kann eine Begrenzung des Erfassungsbereichs in Bezug auf die maximal mögliche radiale Entfernung von Detektionen vorliegen. Des Weiteren kann der Radarsensor 102 eine bestimmte Winkelauflösung in Bezug auf mögliche Azimutwinkel und/oder in Bezug auf mögliche Höhenwinkel aufweisen.

In Fig. la ist beispielhaft eine Empfangsrichtung 121 mit einem bestimmten Höhenwinkel 122 dargestellt. Allgemein kann eine Empfangsrichtung 121 einen bestimmten Azimut- und/oder Höhenwinkel 122 aufweisen.

Der Radarsensor 102 kann eingerichtet sein, auf Basis des Sendesignals einen Detektionspunkt 111 in einer bestimmten Erfassungsrichtung 121 (d.h. für einen bestimmten Azimutwinkel 122 und für einen bestimmten Höhenwinkel 122) zu erfassen, wenn das Sendesignal von einem Objekt 105 oder von dem Boden 110, auf dem das Fahrzeug 100 fährt, reflektiert wurde. Andersseits wird von dem Radarsensor 102 typischerweise kein Detektionspunkt 111 erfasst, wenn das Sendesignal nicht reflektiert wird. Folglich kann von dem Radarsensor 102 für den Erfassungsbereich 120 des Radarsensors 102 eine Wolke von Detektionspunkten 111 bereitgestellt werden, durch die ein oder mehrere Objekte 105 und ggf. der Boden 110 im Umfeld des Fahrzeugs 100 angezeigt werden.

Eine (Steuer-) Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, die Sensordaten, insbesondere die Wolke von Detektionspunkten 111, des Radarsensors 102 auszuwerten, z.B. um ein Umfeldmodell in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erstellen. Die Vorrichtung 101 kann insbesondere eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten des Radarsensors 102 ein oder mehrere Fahrfunktionen bereitzustellen, durch die das Fahrzeug 100 zumindest teilweise oder vollständig automatisiert längs- und/oder quergeführt wird. Zu diesem Zweck können ein oder mehrere Längs- und/oder Querführungsaktoren 103 (etwa ein Antriebsmotor, eine Bremsvorrichtung und/oder eine Lenkvorrichtung) des Fahrzeugs 100 angesteuert werden.

Fig. 1b zeigt ein beispielhaftes Sendesignal 130, das durch eine Sende-Antenne des Radarsensors 102 ausgesendet werden kann. Dabei kann die Sende-Antenne eine bestimme Ab strahl -Charakteristik aufweisen, durch die der Erfassungsbereich 120 des Radarsensors 102 definiert und/oder festgelegt wird. Das Sendesignal 130 kann eine Sequenz von Frequenzrampen 135 aufweisen, wobei innerhalb einer Frequenzrampe 135 die Frequenz 132 des Sendesignals 130 zunächst kontinuierlich oder stufenweise (ausgehend von einer ersten Frequenz) verändert, z.B. erhöht, wird (bis zu einer zweiten Frequenz), und am Ende der Frequenzrampe 135 schlagartig zurück auf die erste Frequenz verändert wird.

Das Sendesignal 130 kann entlang der Zeit 131 N Frequenzrampen 135 aufweisen, z.B. N=10 oder mehr, oder N=100 oder mehr. Eine Frequenzrampe 135 kann dabei eine bestimmte Rampendauer T aufweisen. Die einzelnen Frequenzrampen 135 können über einen Rampenindex n 133 identifiziert werden, mit n = 1, . . N. Durch den Rampenindex n 133 kann eine Langzeit-Dimension definiert werden.

Die einzelnen Frequenzrampen 135 können jeweils in K Abtastzeitpunkte unterteilt werden, z.B. mit K = 10 oder mehr, oder K = 100 oder mehr. Die einzelnen Abtastzeitpunkte sind somit zeitlich um T/K voneinander beabstandet. Die einzelnen Abtastzeitpunkte innerhalb einer Frequenzrampe 135 können über einen Abtastindex k 134 identifiziert werden, mit k=l, . . . ., K. Durch den Abtastindex k 134 kann eine Kurzzeit-Dimension definiert werden.

Der Radarsensor 102 kann ferner eine Menge von Empfangs- Antenn en aufweisen (z.B. 3 oder mehr, oder 5 oder mehr, oder 10 oder mehr Empfangs- Antennen), über die durch Reflektionen des Sendesignals 130 bewirkte Empfangssignale empfangen werden können. Die Empfangs-Antennen können räumlich versetzt zueinander angeordnet sein, was es ermöglicht, über den zeitlichen Versatz des Empfangs und/oder über die Phase eines Empfangssignals die Einfallsrichtung des Empfangssignals auf die Menge von Empfangs-Antennen zu ermitteln. Die Eingangsrichtung des Empfangssignals kann dabei als Erfassungsrichtung 121 des mit dem Empfangssignal assoziierten Detektionspunktes 111 betrachtet werden.

Der Radarsensor 102 kann ggf. eine Menge von Sende-Antennen aufweisen, die ausgebildet sind, voneinander unterscheidbare Sendesignale 130 auszusenden. Die Sende-Antennen können räumlich versetzt zueinander angeordnet sein.

Durch die Verwendung von mehreren Empfangs-Antennen und/oder mehreren Sende-Antennen können unterschiedliche Einfallsrichtungen und somit unterschiedliche Erfassungsrichtungen 121 unterschiedlichen werden, was es ermöglicht, Detektionspunkte 111 in unterschiedlichen Erfassungsrichtungen 121, d.h. mit unterschiedlichen Erfassungswinkeln 122, zu erfassen. Der Radarsensor 102 kann ausgebildet sein, Q unterschiedliche Erfassungsrichtungen 121 bzw. Erfassungswinkel 122 zu unterscheiden (z.B. Q=10 oder mehr, oder Q=100 oder mehr). Die Q Erfassungswinkel 122 können auf einer Kombination von L Sende- Antennen und M Empfangs-Antennen beruhen (z.B. Q=L x M).

Von dem Radarsensor 102 können somit Q Empfangssignale für Q unterschiedliche Antennen-Kombinationen erfasst werden. Die einzelnen Empfangssignale beruhen dabei jeweils auf einer zeitlichen Sequenz von Frequenzrampen 135 (die auch als Chirps bezeichnet werden). Die einzelnen Empfangssignale können (ggf. im Anschluss an ein Mischen mit dem ursprünglichen Sendesignal 130, um entsprechende Zwischenfrequenzsignale für die weitere Signal Verarbeitung zu erzeugen) jeweils mit einer Abtastfrequenz f abgetastet werden (z.B. mit f= K/T), um eine zeitliche Sequenz von Messwerten bereitzustellen. Die zeitliche Sequenz von Messwerten eines Empfangssignals (bzw. eines Zwischenfrequenzsignals) kann in N Gruppen von jeweils K Messwerten unterteilt werden. Folglich können von dem Radarsensor 102 Q unterschiedliche Sequenzen von Messwerten bereitgestellt werden (für Q unterschiedliche Antennen-Kombinationen bzw. für Q unterschiedliche Erfassungswinkel), wobei jede Sequenz von Messwerten jeweils N zeitlich aufeinanderfolgende Gruppen von jeweils K Messwerten aufweist.

Die K x N x Q Messwerte können (z.B. zur Anschauung) in einem Messwert- bzw. Radar-Tensor 200 zusammengefasst werden, wie beispielhaft in Fig. 2a dargestellt. Dabei kann der Messwert- und/oder Radar-Tensor 200 aufweisen,

• eine (Langzeit-) Dimension für den Rampenindex n 133;

• eine (Kurzzeit-) Dimension für den Abtastindex k 134; und/oder

• eine (Antennen-Kombinations-) Dimension für den Kombinationsindex q 222 (für die jeweilige Antennen-Kombination), mit q=l,. . ,,Q.

Die einzelnen Zellen 201 des Messwert-Tensors 200 können jeweils einen Messwert x(k,n,q) aufweisen.

Es kann gezeigt werden, dass die Frequenz des (durch Mischen eines

Sendesignals und eines Empfangssignals ermittelten) Zwischenfrequenzsignals von dem radialen Abstand r des Objekts 105 und von der radialen Geschwindigkeit v des Objekts 105 abhängt, von dem das Empfangs signal (durch Reflektion des Sendesignals) erzeugt wurde. Ferner kann gezeigt werden, dass die Phase des Zwischenfrequenzsignals proportional zu dem Kombinationsindex q 222 ist (bei Verwendung von äquidistanten (virtuellen) Antennen), wobei der Proportionalitätsfaktor von dem Einfallswinkel des Empfangssignals und somit von dem Erfassungswinkel 122 des Objekts 105 abhängt.

Zur Auswertung der von dem Radarsensor 102 erfassten Messwerte x(k,n,q) der Zwischenfrequenzsignale können ein oder mehrere Zeitbereichs- Frequenzbereichs-Transformationen, insbesondere Fast Fourier Transformationen (FFT), durchgeführt werden. Insbesondere kann in einem ersten Schritt eine Transformation entlang der Abtastindex- bzw. Kurzzeit-Dimension durchgeführt werden, was es ermöglicht, den radialen Abstand r eines Detektionspunktes 111 bzw. eines Objektes 105 zu ermitteln.

Durch die Transformation entlang der Abtastindex- bzw. Kurzzeit-Dimension wird ein teilweise transformierter Tensor mit Zellen x'(r,n,q) bereitgestellt, wobei r dem radialen Abstand entspricht. Ein relativ hoher Wert x'(r,n,q) zeigt an, dass sich an dem durch n angezeigten Zeitpunkt, für die durch q angezeigten Antennen-Kombination und in dem durch r angezeigten Ab stand ein Detektionspunkt 111 befindet. Ein relativ niedriger Wert x'(r,n,q) zeigt an, dass sich an dem durch n angezeigten Zeitpunkt, in der durch q angezeigten Antennen- Kombination und in dem durch r angezeigten Abstand kein Detektionspunkt 111 befindet.

Im Anschluss an die Transformation entlang der Abtastindex- bzw. Kurzzeit- Dimension kann in einem zweiten Schritt eine Transformation entlang der Rampenindex- bzw. Langzeit-Dimension durchgeführt werden. Die Transformation entlang der Rampenindex- bzw. Langzeit-Dimension kann sich dabei auf einen Teil-Tensor (insbesondere auf eine Matrix) des teilweise transformierten Tensors beschränken, für die ein relativ hoher Wert x'(r,n,q) vorliegt (z.B. ein Wert x'(r,n,q), der einen bestimmten Schwellenwert überschreitet).

Durch diese Transformation entlang der Rampenindex- bzw. Langzeit-Dimension kann die Geschwindigkeit v ermittelt werden, mit der sich der radiale Abstand r eines Detektionspunktes 111 bzw. eines Objektes 105 ändert, d.h. es kann die radiale Geschwindigkeit v eines Detektionspunktes 111 ermittelt werden.

Durch die zusätzliche Transformation entlang der Rampenindex- bzw. Langzeit- Dimension wird ein teilweise transformierter (Teil-) Tensor mit Zellen x"(r,v,q) bereitgestellt, wobei v der radialen Geschwindigkeit entspricht. Ein relativ hoher Wert x"(r,v,q) zeigt an, dass sich für die durch q angezeigte Antennen- Kombination und in dem durch r angezeigten Abstand ein Detektionspunkt 111 befindet, der sich mit der radialen Geschwindigkeit v bewegt. Ein relativ niedriger Wert x"(r,v,q) zeigt an, dass sich für die durch q angezeigte Antennen- Kombination und in dem durch r angezeigten Abstand kein Detektionspunkt 111 befindet.

Durch eine weitere Transformation entlang der Kombinationsindex -Dimension kann der Erfassungswinkel 122 eines Detektionspunktes 111 und/oder Objektes 105 identifiziert werden. Insbesondere kann so ein transformierter Tensor 210 (siehe Fig. 2b) mit Zellen x"'(r,v,s) 211 bereitgestellt werden, wobei s einem Winkelindex 232 zur Identifizierung des jeweiligen Erfassungswinkels 122 entspricht. Wie weiter oben dargelegt, ist die Phase der Zwischenfrequenzsignale proportional zu dem Kombinationsindex q 222 durch den die einzelnen virtuellen Antennen (d.h. die einzelnen Antennen-Kombinationen) identifiziert werden. Der Proportionalitätsfaktor, der von dem Erfassungswinkel 122 abhängt, entspricht somit einer „Frequenz“ bzgl. des Kombinationsindex q 222. Diese Frequenz und basierend darauf der Erfassungswinkel 122 können anhand einer Frequenzband- Transformation entlang der Kombinationsindex -Dimension ermittelt werden. Ein relativ hoher Wert x"'(r,v,s) zeigt an, dass sich für den durch s angezeigten Erfassungswinkel 122 und in dem durch r angezeigten Ab stand ein Detektionspunkt 111 befindet, der sich mit der radialen Geschwindigkeit v bewegt. Ein relativ niedriger Wert x"'(r,v,s) zeigt an, dass sich in dem durch q angezeigten Erfassungs winkel 122 und in dem durch r angezeigten Ab stand kein Detektionspunkt 111 befindet.

In Fig. 2b werden der Abstandsindex r durch das Referenzzeichen 234, der Geschwindigkeitsindex v durch das Referenzeichen 233 und der Winkelindex s durch das Referenzzeichen 232 repräsentiert.

Zur Ermittlung der tangentialen Geschwindigkeit eines Detektionspunktes 111 bzw. eines, einem Detektionspunkt 111 entsprechenden, Objektes 105, kann der durch die Transformation entlang der Abtastindex- bzw. Kurzeit-Dimension teilweise transformierte Tensor mit Zellen x'(r,n,q) entlang der Kombinations- Dimension transformiert werden, um einen Tensor mit Zellen x' *(r,n,s) zu ermitteln. Dabei kann sich die Transformation entlang Antennenkombinations- Dimension auf einen Teil-Tensor (insbesondere auf eine Matrix) des teilweise transformierten Tensors beschränken, für die ein relativ hoher Wert x'(r,n,q) vorliegt (z.B. ein Wert x'(r,n,q), der einen bestimmten Schwellenwert überschreitet).

Die Frequenzband-Transformation entlang der Kombinations-Dimension ist beispielhaft in Fig. 5 veranschaulicht. Insbesondere zeigt N x Q Frequenzspektren 500 der Zwischenfrequenzsignale, wobei in Fig. 5 die Langzeit-Dimension mit dem Rampenindex 133 in horizontaler Richtung verläuft und wobei die Kombinations-Dimension mit dem Kombinationsindex 222 in vertikaler Richtung verlauft. Die einzelnen Frequenzspektren 500 sind durch die Frequenzband- Transformation entlang der Abtast- und/oder Kurzzeit-Dimension für jeweils einen bestimmten Rampenindex 133 und für jeweils einen bestimmten Kombinationsindex 222 ermittelt worden. Dabei zeigt ein Frequenzspektrum 500 die Amplitude bzw. die Signal energie 502 als Funktion einer Frequenz 501 an, wobei die unterschiedlichen Frequenzen 501 jeweils unterschiedlichen radialen Abständen r entsprechen. Die Frequenzen 501 können somit dem Abstandsindex 234 des teilweise transformierten Tensors x'(r,n,q) entsprechen. Die Frequenz 505, die dem Amplituden- und/oder Energie-Maximum 505 eines Frequenzspektrums 500 entspricht, zeigt den radialen Abstand r eines Objektes 105 bzw. eines Detektionspunktes 111 an.

In Fig. 5 werden beispielhaft Frequenzspektren 500 für ein Objekt 105 dargestellt, das einen festen radialen Abstand r aufweist, und das sich mit einer bestimmten tangentialen Geschwindigkeit bewegt. Die tangentiale Bewegung des Objektes 105 führt dazu, dass sich der Erfassungswinkel 122 des Objektes 105 entlang der Rampenindex- bzw. Langzeit-Dimension verändert. Wie weiter oben dargelegt, ist die Phase des Zwischenfrequenzsignals proportional zu dem Kombinationsindex 222, wobei der Proportionalitätsfaktor von dem Erfassungswinkel 122 abhängt.

In Fig. 5 sind beispielhafte Wert der Phasen der einzelnen Zwischenfrequenzsignale angegeben. Dabei weisen die Zwischenfrequenzsignale in der linken Spalte (für den Rampenindex n=l) für alle Kombinationsindexe q=l,. . ,,Q eine Phase mit dem Wert 0° auf, was darauf schließen lässt, dass der Erfassungswinkel 122 des Objektes 105 0° ist. Aufgrund der tangentialen Bewegung des Objektes 105 ändert sich der Erfassungswinkel 122 des Objektes 105 mit zunehmenden Rampenindex, was dazu führt, dass die Zwischenfrequenzsignale in den Spalten n>l jeweils eine Phase mit einem Wert > 0° aufweisen. Dabei steigen die Werte der Phasen der Zwischenfrequenzsignale innerhalb einer Spalte (d.h. für einen bestimmten Rampenindex n) mit zunehmendem Kombinationsindex q an. Der Anstieg der Phasenwerte innerhalb einer Spalte ist dabei abhängig von dem Einfallswinkel 122 des Objektes 105 an dem, dem bestimmten Rampenindex n entsprechenden, Zeitpunkt. Durch eine Frequenzband-Transformation entlang der Kombinations-Dimension kann für jeden Rampenindex n jeweils eine Frequenz 511 ermittelt werden, die den Einfallswinkel 122 des Objektes 105 an dem, dem jeweiligen Rampenindex n entsprechenden, Zeitpunkt anzeigt. Die Frequenz 511 ist typischerweise proportional zu dem Sinus bzw. dem Cosinus des Einfallswinkels 122.

Es kann somit eine zeitliche Sequenz von Frequenzen 511 und basierend darauf eine zeitliche Sequenz von Einfallswinkeln 122 ermittelt werden (für die entsprechende Sequenz von Rampenindexen n=l,...,N). Basierend auf der zeitlichen Sequenz von Einfallswinkeln 122 kann (z.B. durch lineare Regression und/oder durch eine Frequenzband-Transformation) ein Wert der tangentialen Geschwindigkeit des Objektes 105 ermittelt werden.

Der durch die Transformation entlang der Abtastindex- bzw. Kurzeit-Dimension teilweise transformierte Tensor mit Zellen x'(r,n,q) kann somit (z.B. für einen Teil des Tensors) entlang der Kombinations-Dimension transformiert werden, um einen (Teil-) Tensor mit Zellen x' *(r,n,s) zu ermitteln. Ein relativ hoher Wert x' *(r,n,s) zeigt an, dass sich an dem durch n angezeigten Zeitpunkt, für den durch s angezeigten Erfassungs winkel 122 und in dem durch r angezeigten Ab stand ein Detektionspunkt 111 befindet. Ein relativ niedriger Wert x' *(r,n,s) zeigt an, dass sich an dem durch n angezeigten Zeitpunkt, für den durch s angezeigten Erfassungswinkel 122 und in dem durch r angezeigten Ab stand kein Detektionspunkt 111 befindet.

Dieser Tensor kann (z.B. teilweise) entlang der Rampenindex- bzw. Langzeit- Dimension transformiert werden, um den vollständig transformierten Tensor 310 mit Zellen x' **(r,w,s) 311 bereitzustellen (siehe Fig. 3), wobei w die tangentiale Geschwindigkeit eines Detektionspunktes 111 anzeigt. Insbesondere zeigt w die Geschwindigkeit an, mit der sich der Erfassungswinkel 122 eines Detektionspunktes 111 verändert. Diese (Winkel-) Geschwindigkeit gibt Auskunft über die Geschwindigkeit des Detektionspunktes 111 in tangentialer Richtung (bezogen auf die Erfassungsrichtung 121 des Detektionspunktes 111).

In Fig. 3 werden der Abstandsindex r durch das Referenzzeichen 234, der Geschwindigkeitsindex w (für die tangentiale Geschwindigkeit) durch das Referenzeichen 333 und der Winkelindex s durch das Referenzzeichen 232 repräsentiert.

Wie weiter oben dargelegt, können durch einen Radarsensor 102 bis zu vier Dimensionen direkt durch Messung ermittelt werden, insbesondere der radiale Abstand, der Azimutwinkel, der Elevationswinkel, und/oder die radiale Geschwindigkeit. Diese Dimensionen können bei Bedarf in ein kartesisches Koordinatensystem transformiert werden. Ein zu vermessendes Objekt 105, welches sich tangential zu dem Fahrzeug 100 und damit zu dem Radarsensor 102 bewegt (wie z.B. ein Vorderfahrzeug, das sich aufgrund eines Spurwechsels lateral bewegt) kann in Bezug auf seine Lateralbewegung meist erst über ein zeitliches Beobachten (d.h. über ein Tracking) des Objektes 105, und nicht durch eine direkte Messung, erkannt werden. Die Bestimmung der tangentialen Geschwindigkeit eines Objektes 105 wird dadurch zeitlich verzögert und gemittelt, was zu Nachteilen in der Umgebungserkennung und in der Folge zu einer Beeinträchtigung einer funktionalen Ausprägung einer Fahrfunktion führen kann. Beispielsweise kann dadurch die Geschwindigkeit eines Fahrmanövers des Fahrzeugs 100 begrenzt sein. Ferner kann die Genauigkeit der Ermittlung der tangentialen Geschwindigkeit des Objektes 105 begrenzt sein, was eine Einschränkung eines Fahrmanövers des Fahrzeugs 100 zur Folge haben kann.

Wie in diesem Dokument beschrieben, kann eine direkte Bestimmung der Tangenti al geschwind! gkeit mittels einer Analyse der Winkel Spektren pro Frequenzrampe (d.h. Chirp) über die zeitliche Sequenz von Frequenzrampen bewirkt werden. Dies kann analog zu der Dopplerbestimmung bei einem fast chirp FMCW (frequency modulated continuous wave) Radarsensor erfolgen, bei dem die Zwischenfrequenz -Phase von chirp zu chirp mit der Dopplerfrequenz korrespondiert.

Bei einem Winkelbildungsverfahren, z.B. zur Bestimmung des Azimutwinkels, kann mittels Digital Beam Forming ein Power-Spektrum erzeugt werden, welches seinen Peak bei dem wahrscheinlichsten Winkel 122 eines Detektionspunktes 111 aufweist. Dies erfolgt typischerweise nach der Berechnung einer zweidimensionalen FFT aller FMCW Chirps, um den Abstand und die Dopplergeschwindigkeit der ein oder mehreren Objekte 105 zu bestimmen.

Wie in diesem Dokument beschrieben, können die (Phasen-) Unterschiede des Beamforming Powerspektrums bereits anhand der Einzel-Chirps über alle (virtuellen) Antennen 222 hinweg betrachtet werden. Der zeitliche Versatz der Chirps führt zu einer Änderung der Phasenverhältnisse der Antennen 222 zueinander über der Zeit 131. Ein sich tangential bewegtes Objekt 105 erzeugt so über der Zeit 131 ein jeweils (räumlich) verschobenes Spektrum. Dabei ist der betrachtete Zeitraum typischerweise derart klein, dass eine Reflexpunktwanderung unwahrscheinlich wird, da sich die geometrische Situation nur wenig ändert. Somit kann eine zeitliche Änderung des Beamforming- Spektrums genau einem Objekt 105 zugeordnet werden.

Das zeitliche Verfolgen der Änderung des Beamforming-Powerspektrums kann je nach Ausprägung über einen Vergleich (z.B. über ein Tracking) oder bei relativ geringeren Unterschieden über eine Frequenz-Transformation (wie z.B. eine FFT) bewerkstelligt werden.

In Zusammenhang mit Fig. 3 wird eine FFT-Umsetzung beschrieben. Nach der ersten FFT (zur Ermittlung des radialen Abstands) wird noch auf Basis der einzelnen Chirps bzw. Frequenzrampen eine FFT über die (virtuellen) Antennenkanäle q gemacht, um ein Winkelspektrum zu bilden. Entlang der Chirps (d.h. entlang des Rampenindex n) kann dann die Änderung des Winkelspektrums mittels einer weiteren FFT bestimmt werden. Das Ergebnis repräsentiert für jeden Range/Winkel Peak durch Einsatz einer FFT eine tangentiale Geschwindigkeit. Insbesondere ergibt sich eine Frequenz, welche der Tangentialgeschwindigkeit eines zuvor im Range- bzw. Abstandsspektrum identifizierten Detektionspunktes 111 entspricht.

Die o.g. Signalverarbeitungsschritte können ggf. parallel oder seriell ausgeführt werden, um die radiale Geschwindigkeit und die tangentiale Geschwindigkeit zu ermitteln (Doppler FFT entlang der Chirps, Winkel FFT entlang der Antennenkanäle auf Basis aller Chirps).

Ggf. können mehrere (lateral verteilte) Radarsensoren 102 verwendet werden, die kohärent oder nicht kohärent betrieben werden. So kann die tangentiale Geschwindigkeit eines Objektes 105 mit erhöhter Genauigkeit ermittelt werden.

Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 400 zur Ermittlung von Geschwindigkeitsinformation in Bezug auf die tangentiale Geschwindigkeit eines Objektes 105 in dem Umfeld eines Radarsensors 102. Die tangentiale Geschwindigkeit eines Objektes 105 kann dabei die Geschwindigkeit der Bewegung des Objektes 105 tangential zu einer Erfassungsrichtung 121 des Radarsensors 102 sein.

Der Radarsensor 102 ist ausgebildet, ein Sendesignal 130 auszusenden, und an einer Vielzahl von Empfangs-Antennen eine entsprechende Vielzahl von Empfangssignalen zu empfangen, die jeweils von dem Sendesignal 130 abhängig sind (z.B. aufgrund einer Reflektion an dem Objekt 105). Das Sendesignal 130 weist in N zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitintervallen jeweils eine Frequenzrampe 135 auf. Dabei kann die Frequenzrampe 135 eine Frequenz aufweisen, die sich innerhalb des jeweiligen Zeitintervalls verändert (z.B. sodass sich ein Sendesignal 130 ergibt, das eine Sägezahn-förmige Frequenzmodulation aufweist). Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401, auf Basis der Vielzahl von Empfangssignalen und auf Basis des Sendesignals 130 (z.B. durch Mischen der Vielzahl von Empfangssignalen mit dem Sendesignal 130), für die N Zeitintervalle, jeweils von Winkelinformation 511 in Bezug auf den Erfassungswinkel 122 für das Objekt 105 (in dem jeweiligen Zeitintervall). Die Winkelinformation 511 kann z.B. einer Frequenz entsprechen, durch die der Erfassungswinkel 122 angezeigt wird. Beispielsweise kann die (anhand einer Frequenzband-Transformation, etwa einer Fourier Transformation) ermittelte Frequenz proportional zu dem Kosinus oder dem Sinus des Erfassungswinkels 122 sein.

Das Verfahren 400 umfasst ferner das Ermitteln 402 der Geschwindigkeitsinformation in Bezug auf die tangentiale Geschwindigkeit des Objektes 105 auf Basis der zeitlichen Sequenz von Winkelinformation 511 in Bezug auf den Erfassungswinkel 122. Dabei kann insbesondere der Gradient der Änderung der Winkelinformation 511, insbesondere des Erfassungswinkels 122, ermittelt werden, um die tangentiale Geschwindigkeit des Objektes 105 zu ermitteln. Es kann z.B. die Winkelgeschwindigkeit ermittelt werden, mit der sich der Erfassungswinkel 122 mit der Zeit (d.h. entlang der N Zeitintervalle) verändert. Basierend auf der Winkelgeschwindigkeit kann (unter Berücksichtigung des radialen Abstands des Objektes 105) in effizienter und präziser Weise die tangentiale Geschwindigkeit des Objekts 105 ermittelt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.