Erweiterter Fußgängerschutz durch breitbandige automotive Radarsysteme (ESPURS)
Final Report Abstract
Radarsensoren können die Entfernung, den azimutalen Winkel und die radiale Geschwindigkeit von mehreren Objekten in ihrem Sichtbereich gleichzeitig messen. Ihre Allwettertauglichkeit macht sie dabei besonders geeignet für den Einsatz im Straßenverkehr. Heute erhältliche Sensoren besitzen allerdings nicht die Fähigkeit zwischen verschiedenen Objekttypen zu unterscheiden. Wir konnten mit Hilfe von Simulationen und später in echten Messdaten zeigen, dass das Radar-Empfangssignal von Autos deutliche Unterschiede zu dem eines Fußgängers besitzt und damit eine Klassifikation in Aussicht stellt. Ein Modell beschreibt den Bewegungsablauf des Fußgängers mit den für die Beobachtung durch Radarsensoren wichtigen Bewegungskomponenten und den resultierenden Radarempfangssignalen. Der Fußgänger wird hierfür in Form von sechs Rückstreupunkten an den Beinen und am Körper modelliert, deren überlagertes Rückstreusignal zum Radarempfangssignal führt. Das Modell eines KFZ besteht dagegen aus zehn Rückstreupunkten, die sich gleichförmig bewegen. Charakteristika wurden sowohl im Entfernungsprofil als auch im Dopplerprofil beobachtet. Während für ein hochauflösendes Entfernungsprofil eine hohe Bandbreite des Sensors benötigt wird, können Dopplerprofile in hoher Auflösung auch mit schmalbandigen Sensoren aufgenommen werden. Die Auflösung der Dopplerprofile ist abhängig von der Beobachtungsdauer. Die simulierten Radarrohdaten wurden mit echten Messungen verglichen und es konnte eine gute Übereinstimmung festgestellt werden. Mit den dargestellten Ergebnissen konnte gezeigt werden, dass ein Radarempfangssignal zahlreiche detaillierte Informationen enthält, die in heute verfügbaren Sensoren durch die Signalverarbeitung nicht extrahiert und ausgenutzt werden. Eine verlässliche Klassifikation von Zielen ist nicht nur mit UWB-Radarsensoren und ihren hochauflösenden Entfernungsprofilen möglich. Auch die Verarbeitung der Dopplerspektren von Schmalbandsensoren liefert die genannten Charakteristika des Bewegungsapparates von Fußgängern. In einem nächsten Schritt können die erarbeiteten Ergebnisse exemplarisch in einem bestehenden Radarsystem als Softwareerweiterung implementiert werden. In Hinblick auf das breite Anwendungsgebiet der Sicherheitssysteme im Straßenverkehr, sei es im Auto oder der Infrastruktur (z.B. Ampeln) ist es sinnvoll für diese Aufgabe einen KFZ-Radarsensor zu verwenden, der bereits von der Automobilindustrie genutzt wird. Es bieten sich besonders Sensoren mit breitem Blickfeld und mittleren Reichweiten an, da diese auch den Straßenrand vermessen. So können Fußgänger frühzeitig erkannt und besonders geschützt werden. Im KFZ können Systeme wie Pre-Crash, automatische Notbremsung und Frühwarnungen des Fahrers zur Sicherheit im Straßenverkehr beitragen. Diese Systeme benötigen eine umfassende digitale Beschreibung des Umfeldes und der Situation, auf deren Basis sie Entscheidungen treffen. Die Situationsanalyse von gefährlichen Verkehrssituationen profitiert stark von einer Klassifikation der Objekte im Erfassungsbereich.
Publications
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“Identification of Pedestrians with Radar Sensors”. 3rd International Workshop on Intelligent Transportation - WIT 2006. Hamburg, Gemany, March 2006, S. 167-171
Ritter, H.; Fölster, F.; Rohling, H.
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“Observation of a walking pedestrian with a 24 GHz automotive radar sensor”. German Microwave Conference - GeMiC 2006. Karlsruhe, Germany, March 2006
Fölster, F.; Rohling, H., Ritter, H.
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Enhanced Safety for Pedestrians based on UWB Radar Sensors (ESPURS). DFG Kolloquium "Ultrabreitband-Funktechniken für Kommunikation, Lokalisierung und Sensorik (UKoLoS)", Berlin, Deutschland, Februar 2007
Henning Ritter, Hermann Rohling
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“Pedestrian Detection based on Automotive Radar”. The IET International Conference on Radar Systems, Edinburgh, Great Britain, October 2007
Henning Ritter, Hermann Rohling
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Fußgängererkennung durch breitbandige automotive Radarsysteme. DFG Berichtskolloquium “Ultrabreitband-Funktechniken für Kommunikation, Lokalisierung und Sensorik” (UKoLoS), Ilmenau, Deutschland, Mai 2008
Henning Ritter, Hermann Rohling
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Fußgängererkennung mit automotiven Radarsystemen variabler Bandbreite. DFG Berichtskolloquium „Ultrabreitband-Funktechniken für Kommunikation, Lokalisierung und Sensorik“ (UKoLoS), Erlangen, Deutschland, Februar 2009
Henning Ritter, Hermann Rohling
