CN103472444A

CN103472444A - 传感器装置

Info

Publication number: CN103472444A
Application number: CN2013100516330A
Authority: CN
Inventors: T·维克斯福尔斯; A·冯莱茵
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2013-02-17
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-02-17
Also published as: EP2818027A1; CN103472444B; DE102012101363A1; US9295118B2; EP2818027B1; US20150022112A1; WO2013124120A1

Abstract

本发明涉及一种用于监测车辆（100）周围环境的传感器装置（10），包括至少两个传感器（20a、20b），所述传感器分别具有至少一个信号发生器（22a、22b）、一个发射天线（24a、24b）和至少两个接收天线（26a、26b），其特征在于，设置至少一个参考时钟发生器（30）用于为所述至少两个传感器（20a、20b）的信号发生器（22a、22b）生成共同的参考时钟。

Description

传感器装置

技术领域

本发明涉及一种用于监测车辆周围环境的传感器装置以及一种用于借助该传感器装置监测车辆周围环境的方法。

背景技术

已知用于监测车辆周围环境的传感器装置，其例如用于监测车辆侧面和后方区域。这种监测通常借助电磁信号、尤其是以雷达信号的形式进行。在监测车辆后方或监测车辆侧面时常常使用两个传感器。所述传感器常常被安装在车辆的相应侧面向车辆尾部的两个过渡部上，以致传感器能够监测车辆的相应侧面以及车辆尾部区域。这两个传感器彼此连接并被构造成主传感器或从传感器。这表示，两个传感器之一作为主传感器具有共同的功能，该传感器也为位于车辆相对置侧的从传感器提供该功能。已知的传感器常常装有一个发射天线和三个接收天线。每个传感器的接收天线优选彼此相位锁定地耦合，因而可以以已知的方式对识别目标进行角度测量。

已知传感器装置的缺点在于，两个传感器、即主传感器和从传感器仅被彼此分开地使用。这导致在车辆后方优选以相同速度和/或相同距离运动的目标不能被识别为两个分开的目标。这是因为可被分开识别的目标的数量取决于接收天线的数量。这种关系尤其是这样的，即接收天线数量的一半等于可被分开识别的目标的数量。由于在已知的传感器中使用三个接收天线，所以理论上可分开区别1.5个目标。但由于要么存在一个目标要么存在两个目标，在现实中数学上区别1.5个目标没有意义，因此已知的传感器装置没有可分离性或仅具有极有限的可分离性。传感器的可分离性只能通过其它接收天线形式的结构改变来实现。但这导致传感器更加复杂和更高的成本。

发明内容

本发明的任务在于至少部分消除已知传感器装置的上述缺点。本发明的任务尤其在于提供一种用于监测车辆周围环境的传感器装置和方法，其以低成本和简单的方式在监测车辆周围环境时为分开的目标提供更高的可分离性。

上述任务通过具有独立权利要求1的特征的传感器装置以及通过具有独立权利要求8的特征的方法来解决。本发明其它特征和细节由从属权利要求、说明书和附图给出。结合根据本发明的传感器装置描述的特征和细节当然也适于与根据本发明的方法相结合，反之亦然，从而在公开发明内容方面时始终可相互参考各个发明方面。

根据本发明的传感器装置用于监测车辆周围环境。该传感器装置包括至少两个传感器，所述传感器分别具有一个信号发生器、一个发射天线和至少两个接收天线。根据本发明的传感器装置的特征在于，设置至少一个参考时钟发生器，用于为所述至少两个传感器的信号发生器生成共同的参考时钟。

参考时钟发生器可使两个传感器耦合。尤其是使两个传感器彼此相位锁定地耦合，从而尤其是产生一个虚拟的共同的传感器。通过参考时钟发生器预定共同的参考时钟形成的相位锁定耦合提供一个虚拟的共同的传感器，该传感器因此具有更多数量的接收天线。因为在根据本发明的传感器装置中每个传感器具有至少两个接收天线，所以这导致虚拟的共同的传感器具有总共至少四个接收天线。由于在监测车辆周围环境时目标识别的可分离性相应于传感器装置接收天线数量的一半，所以两个传感器的虚拟共用能够分开识别至少两个目标。与两个传感器的分开使用相反，在此改善了传感器装置的可分离性且无需在结构上干预接收天线的数量。此外，通过两个传感器的虚拟连接扩大了传感器装置的孔径，由此在使用传感器装置时提高了可分离性的角度。

在此要指出，在根据本发明的传感器装置中参考时钟发生器可以以不同方式起作用。参考时钟发生器可在为信号发生器生成共同的参考时钟时将两个传感器组合成一个虚拟的共同的传感器。在为两个信号发生器提供不同的参考时钟时，两个传感器可被分开使用。通过所述组合可在根据本发明的传感器装置中使用不同的传感器方法，且无需在结构上进行改变。尤其是可在监测周围环境时在不同传感器方案、即虚拟的共同的传感器和分开的传感器之间进行转换。这进一步提高了精度，因为尤其是可根据不同交通情况调整和改变传感器装置的运行方式。此外，也可在一种交通情况下在两种传感器配置之间进行灵活转换，从而在监测车辆周围环境时从两种传感器运行方式结果的结合中获得关于目标的改善的信息。

在一种根据本发明的传感器装置中，在信号发生器中优选生成电磁信号、尤其是雷达信号。优选规定小于约10MHz范围中、尤其是约8MHz范围中的脉冲时钟。此外，两个传感器之间的距离优选约为车辆两侧之间的距离、即约为车辆宽度。在这种根据本发明的传感器装置中，两个传感器优选安装在车辆相应侧面和车辆尾部之间的两个过渡部上。因此可通过根据本发明的传感器装置监测车辆后方以及车辆两侧。

可这样改进根据本发明的传感器装置，使得至少一个传感器、尤其是所有传感器具有至少三个接收天线。优选所有传感器具有相同数量的接收天线，因此可在配置为共同的传感器时产生可被二整除的接收天线数量。这在通过参考时钟发生器以共同的参考时钟运行传感器时形成一个具有总共六个接收天线的虚拟的共同的传感器，因此可分开识别直至最少三个目标。

有利的是，在一种根据本发明的传感器装置中，至少两个传感器分别具有一个自身的参考时钟发生器用于为这两个传感器的信号发生器生成不同的和/或共同的参考时钟。尤其是总共设置至少两个参考时钟发生器，其可为两个传感器的每一个生成并预定自身的脉冲时钟。在此，两个参考时钟发生器中之一构造为根据本发明的用于预定共同的参考时钟的参考时钟发生器。但也可设置一个单独的（第三）共同的参考时钟发生器，其预定共同的参考时钟并且独立于专门设置用于相应的传感器的参考时钟发生器被构造。

通过该实施方式能够以简单且低成本的方式在不同配置之间进行转换。通过使用两个专门的参考时钟发生器可实现特定的传感器配置，即相应的传感器单独监测周围环境。当根据本发明规定共同的参考时钟时，则两个传感器虚拟合并为一个虚拟的共同的传感器。

分开的参考时钟和虚拟的共同的参考时钟运行方式之间的转换也可根据相应的周围环境情况进行。尤其是在例如周围环境中存在多个目标时、例如在高速公路交通中可实施共同的参考时钟，而例如在车辆稀少的情况下、例如在乡村公路上实施分开的参考时钟、即实施两个传感器分开的运行方式。也可在共同的参考时钟和分开的参考时钟之间进行预定义的变化，以便以这种方式形成测量信号的多样性。由于不同信息数量的增加可产生更加详细的周围环境模型，因此能够在不改变传感器装置结构的情况下实现更好的信息分析。

有利的是，在一种根据本发明的传感器装置中，所述至少两个传感器的信号发生器直接与所述至少一个参考时钟发生器处于信号通信接触中。这表示，从两个传感器到一个共同的参考时钟发生器设有信号导线（以有线或无线的方式）。尤其是为该参考时钟发生器设置自己的电缆，其通往两个传感器。因此该共同的参考时钟发生器也可设置在两个传感器之一中并且尽管如此仍与第二传感器、尤其是与其信号发生器连接。在为每个传感器设置单独的参考时钟发生器的方案中，通过该附加的电缆允许进行上述段落中所描述的共同的参考时钟和分开的参考时钟之间的转换。

有利的是，在一种根据本发明的传感器装置中，所述至少两个传感器的信号发生器构造用于在其时间曲线上生成发射信号预定义的频率差。这表示，在信号发生器中例如改变所发射信号的频率。在此尤其是指调制频率。尤其是步进改变、优选步进提高频率，从而逐级地（stufenweise）发射具有预定义的频率间隔宽度的信号。所生成的信号级也可被称为“线性调频信号（chirps）”。优选重复所述级，使得在规定数量的级、例如256个级后，从前面进行改变。当然也可线性改变发射信号。在本发明的范畴中还可嵌套发射多个发射信号、即嵌套“线性调频信号”。

在上述实施方式中有利的是，为所述至少两个传感器的信号发生器设置至少一个同步装置，以便同步所述至少两个传感器的发射信号的变化。这尤其是借助启动触发器（Start-Trigger）进行。这可在一个共同的用于两个信号发生器的同步装置中进行。因此尤其是可在预定义的频率差变化时避免不希望的相移。从而杜绝在分析通过接收天线接收的信号时因这种相移引起的错误。

有利的是，在一种根据本发明的传感器装置中，所述参考时钟发生器构造用于在其时间曲线上生成共同的参考时钟的预定义的频率差。该实施方式可代替和附加于前面两个段落中所述的实施方式。在该实施方式中，每个传感器的信号发生器优选构造为纯转换的方式，因而用于生成预定义的频率差的变化优选仅在共同的参考时钟发生器中进行。这降低了各个信号发生器的成本。它们将共同的参考时钟转换为希望的发射信号强度或希望的发射信号范围，因此通过这种方式也可更快地生成信号。在该实施方式中同步装置并不重要，因为频率差的变化共同为所有传感器进行。这进一步降低了本发明传感器装置的成本和花费。

本发明的另一技术方案是用于借助传感器装置监测车辆的方法，该传感器装置包括至少两个传感器，其分别具有至少一个信号发生器、一个发射天线和至少两个接收天线。根据本发明的方法的特征在于，为所述至少两个传感器的信号发生器预定共同的参考时钟。尤其是通过共同的参考时钟发生器来进行预定。优选这样设计根据本发明的方法，使得其用于根据本发明的传感器装置。因此根据本发明的方法的优点与参考根据本发明的传感器装置所详细说明的优点相同。

可这样改进根据本发明的方法，使得尤其是根据车辆周围的交通密度为所述至少两个传感器的信号发生器规定共同的参考时钟或单独的时钟。在此尤其是指在传感器装置的传感器共同的运行方式和分开的运行方式之间的转换。该转换尤其是根据实际交通情况来进行，使得例如可根据速度推导出当前的交通情况。也可使用导航系统的信息，以便例如确定车辆是否处于高速公路、乡村公路或市内交通中。交通密度越大，使用具有共同的参考时钟的运行方式就越有利。当交通密度降低时，则使用具有分开的时钟的运行方式能够有利于提供更好的角度唯一性。

附图说明

下面借助附图详细说明本发明。在此所用的术语“左”、“右”、“上”和“下”涉及具有正常可读的附图标记的附图的定向。附图如下：

图1为根据本发明的传感器装置的第一种实施方式；

图2为根据本发明的传感器装置的另一种实施方式；

图3为根据本发明的传感器装置在车辆上的一种实施方式；

图4a为具有分开的传感器运行方式的交通情况；

图4b为根据图4a的具有共同的传感器运行方式的交通情况。

具体实施方式

图1和2示出根据本发明的传感器装置10的两种不同的实施方式。两种传感器装置10的共同之处在于，它们分别具有第一传感器20a和第二传感器20b。此外，每个传感器20a和20b分别装有第一处理器50a或第二处理器50b。每个传感器20a也具有一个第一发射天线24a或一个第二发射天线24b。每个传感器20a和20b也分别装有三个第一接收天线26a或三个第二接收天线26b。所有天线与第一信号发生器22a或第二信号发生器22b接触。

在图1和2的传感器装置10的两种实施方式中，设置至少一个参考时钟发生器30。该参考时钟发生器与第一信号发生器22a和第二信号发生器22b处于信号通信连接中。通过该参考时钟发生器30（其尤其是共同的参考时钟发生器30）为两个信号发生器22a和22b提供或生成共同的参考时钟。因此根据共同的参考时钟、尤其是根据相位锁定耦合在两个信号发生器22a和22b中分别生成信号，该信号通过第一发射天线24a或第二发射天线24b发出。因此两个传感器20a和20b耦合，以致两个传感器20a和20b通过参考时钟发生器30的共同的参考时钟虚拟合并。因此这两个传感器作为一个虚拟的共同的传感器具有两个发射天线24a和24b以及总共六个接收天线26a和26b。

通过如上所述的配置可明显改善识别目标的可分离性。这借助图4a和4b示出。图4a示出这样的情况，其中两个传感器20a和20b彼此分开地运行。在监测车辆100的周围环境时识别出车辆100后方的目标200，该目标被识别为一个共同的具有唯一距离和唯一速度的目标200。但当传感器装置10以本发明方式借助共同的参考时钟发生器30的共同的参考时钟运行时，则可通过联接所有接收天线26a和26b分开识别各个目标200。即可通过虚拟合并两个传感器20a和20b在实际情况使目标200分开，因而现在可识别两个目标200，其在图4b上方和下方被分开示出。

图2示出相对于图1的实施方式改进的传感器装置10的实施方式，其中第二传感器20具有自身的参考时钟发生器30。因此传感器装置10也可以传统的方式运行，即相应传感器20a和20b的相应参考时钟发生器30仅为自身的信号发生器22a或22b提供参考时钟。这相当于两个传感器20a和20b分开的运行方式。

在图2中还可看出，设置同步装置40，其在两个信号发生器22a和22b的频率变化时同步该频率变化。同步尤其是通过启动触发器进行。由此可避免在通过两个发射天线24a和24b发射时产生相移。当共同的参考时钟发生器30也被用来生成这种频率差时，则两个信号发生器22a和22b只需进行参考时钟的转换即可。因此在两个信号发生器22a和22b中基于参考时钟、例如基于约8MHz的参考时钟产生信号。该参考基础用于生成实际的发射信号，该发射信号生成于高频范围中。在这种情况下无需使用同步装置40。

图3示意性示出传感器装置10的传感器20a和20b在车辆100上的布置。传感器20a和20b设置在车辆100两侧向车辆100尾部之间的过渡区域中。以阴影表示被监测的区域60，因此可检测车辆两侧和车辆100尾部后方。

上述实施方式的说明只是举例说明本发明。如在技术上有利，则实施方式的各个特征当然可在不离开本发明范畴的情况下自由组合。

附图标记列表

10 传感器装置

20a 第一传感器

20b 第二传感器

22a 第一信号发生器

22b 第二信号发生器

24a 第一发射天线

24b 第二发射天线

26a 第一接收天线

26b 第二接收天线

30 参考时钟发生器

40 同步装置

50a 第一处理器

50b 第二处理器

60 被监测的区域

100 车辆

200 目标

Claims

1.用于监测车辆（100）周围环境的传感器装置（10），包括至少两个传感器（20a、20b），所述传感器分别具有至少一个信号发生器（22a、22b）、一个发射天线（24a、24b）和至少两个接收天线（26a、26b），其特征在于，设置至少一个参考时钟发生器（30），用于为所述至少两个传感器（20a、20b）的信号发生器（22a、22b）生成共同的参考时钟。

2.根据权利要求1的传感器装置（10），其特征在于，至少一个传感器（20a、20b）、尤其是所有传感器（20a、20b）具有至少三个接收天线（26a、26b）。

3.根据上述权利要求之一的传感器装置（10），其特征在于，至少两个传感器（20a、20b）分别具有一个自身的参考时钟发生器（30），用于为这两个传感器（20a、20b）的信号发生器（22a、22b）生成不同的参考时钟。

4.根据上述权利要求之一的传感器装置（10），其特征在于，所述至少两个传感器（20a、20b）的信号发生器（22a、22b）直接与所述至少一个参考时钟发生器（30）处于信号通信接触中。

5.根据上述权利要求之一的传感器装置（10），其特征在于，所述至少两个传感器（20a、20b）的信号发生器（22a、22b）被构造用于在发射信号的时间曲线上生成发射信号预定义的频率差。

6.根据权利要求5的传感器装置（10），其特征在于，为所述至少两个传感器（20a、20b）的信号发生器（22a、22b）设置至少一个同步装置（40），以便同步所述至少两个传感器（20a、20b）的发射信号的变化。

7.根据上述权利要求之一的传感器装置（10），其特征在于，所述参考时钟发生器（30）被构造用于在共同的参考时钟的时间曲线上生成共同的参考时钟的预定义的频率差。

8.用于借助传感器装置（10）监测车辆（100）周围环境的方法，该传感器装置包括至少两个传感器（20a、20b），所述传感器分别具有至少一个信号发生器（22a、22b）、一个发射天线（24a、24b）和至少两个接收天线（26a、26b），其特征在于，为所述至少两个传感器（20a、20b）的信号发生器（22a、22b）预定共同的参考时钟。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，在传感器装置（10）具有权利要求1至7之一的特征的情况下使用该方法。

10.根据权利要求8或9之一的方法，其特征在于，尤其是根据车辆（100）周围的交通密度为所述至少两个传感器（20a、20b）的信号发生器（22a、22b）预定共同的参考时钟或单独的时钟。