CN105372634A - 雷达信号处理器、雷达系统和用于监视雷达系统的方法 - Google Patents

Abstract

雷达信号处理器、雷达系统和用于监视雷达系统的方法。一种雷达信号处理器包括基于来自接收雷达信号的信息而生成基带信号的基带信号发生器和对基带信号进行滤波以生成已滤波信号的超前滞后滤波器。

Description

雷达信号处理器、雷达系统和用于监视雷达系统的方法

技术领域

实施例涉及用于使低频范围中的非期望高振幅衰减的措施且特别是雷达信号处理器、用于监视雷达系统的功能安全性的方法和用于FMCW雷达的雷达系统。

背景技术

对于某些雷达系统而言，雷达传感器内的近距离目标和不想要的反射在低基带频率下导致高信号分量。这些高信号分量可限制在进一步的基带信号处理中可以促进的最大适用增益。期望修改（adapt）这些信号分量以允许普通的放大。

发明内容

实施例涉及一种雷达信号处理器，其包括基于来自接收的雷达信号的信息而生成基带信号的基带信号发生器和对基带信号进行滤波以生成已滤波信号的超前滞后滤波器（lead-lagfilter）。

通过实现超前滞后滤波器，基带信号可适合于在所有频率范围中具有适当的信号强度。这允许分析可指示接近的对象的低频信号以及可指示远距离对象的高频信号。另外，监视功能安全是可能的。

根据实施例，一种接收具有关于对象的距离的信息的基带信号的方法。该基带信号被滤波以生成已滤波信号。使用已滤波信号的DC分量来确定关于雷达系统的安全操作条件的信息。

根据实施例，一种针对用于测量至少一个对象的距离的FMCW雷达的雷达系统包括用于生成被发送雷达信号的发送机、用于接收反射雷达信号的接收机、基于已发送雷达信号和接收雷达信号来生成基带信号的基带信号发生器和对基带信号进行滤波以生成已滤波信号的超前滞后滤波器。

附图说明

下面将仅以示例的方式且参考附图来描述装置和/或方法的某些实施例，在所述附图中

图1示出了雷达信号处理器的框图。

图2A示出了实现超前滞后滤波器的电路。

图2B示出了超前滞后滤波器的特性曲线。

图3示出了收发雷达模块的框图。

图4示出了用于监视雷达系统的功能安全性的方法的流程图。

图5示出了雷达系统的框图。

具体实施方式

现在将参考附图来更全面地描述各种示例性实施例，其中图示出某些示例性实施例。在图中，可为了明了起见而将线、层和/或区域的厚度放大。

因此，虽然另外的实施例能够有各种修改和替换形式，但在图中以示例的方式示出了其某些示例性实施例并将在本文中对其详细地描述。然而，应理解的是不存在使示例性实施例局限于公开的特定形式的意图，而是相反地，示例性实施例将涵盖落在本公开的范围内的所有修改、等价物以及替换。相似的数字遍及附图的描述指的是相似或类似的元件。

将理解的是当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，可以将其直接地连接或耦合到其它元件，或者可存在中间元件。相反地，当元件被称为“直接地连接”或“直接地耦合”到另一元件时，不存在中间元件。应以相似的方式来解释用来描述元件之间的关系的其它单词（例如，“在……之间”对比“直接地在……之间”、“邻近于”对比“直接地邻近于”等）。

本文所使用的术语仅仅用于描述特定示例性实施例的目的且并不意图限制另外的示例性实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。还将理解的是当在本文中使用时，术语“包括”、“包含”、“包括了”和/或“包含了”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。

除非另外定义，本文所使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与示例性实施例所属领域的普通技术人员一般地理解的相同的意义。还将理解的是应将术语（例如在通常使用的字典中定义的术语）解释为具有与其在相关领域的上下文中的意义一致的意义，并且不将在理想化或过度形式化的意义上解释，除非在本文中明确地如此定义。

图1示出了根据实施例的雷达信号处理器的框图。

雷达信号处理器10包括基于来自接收雷达信号13的信息而生成基带信号14的基带信号发生器11和对基带信号14进行滤波以生成已滤波信号15的超前滞后滤波器12。

雷达系统是设备或者包括多个设备或单元，其（以组合方式）能够基于发射雷达波来执行测量。此类系统可包括多个单元，比如雷达信号生成单元（类似于振荡器）、发送单元（类似于天线）、接收单元（用以从发送单元接收雷达信号，通常在其被在雷达系统外部的对象反射之后）和雷达信号处理单元（用以提取想要的数据）以及可选地进一步的评估。

可将不同的单元集成在很少的或者甚至一个部件中。此外，取决于雷达系统的工作原理，发送和接收单元可分开定位。

由雷达系统测量的典型参数可包括例如与雷达系统分开一定距离的对象的数目、距离或移动（方向和速度）。

对象可包括固定或移动对象或者物理上的任何物质，其以雷达系统可检测到反射雷达波的方式反射雷达波。这还可包括自然对象，比如地面、山、植被、土壤或其它障碍物。

雷达信号处理器（或处理单元）可以是雷达系统的一部分，其处理以任何形式来自接收雷达信号的信息。输入雷达波在被接收单元接收时可引起电信号（通常是具有类似于（时移）频率和电压的电参数的AC信号）。可以可选地对此电信号进行预处理并将其转送到基带信号发生器，其以信号被变换成基带的方式改变信号。

此电信号可具有对于输入雷达波而言相同的某些参数（例如频率）。该频率可接近于高载波频率，其被用来生成发送雷达信号。用载波频率来调制此类信号，并且因此必须处理或解调该信号以获得想要的信号或信息。一个措施是使用基带信号发生器来将高载波频带传输到低基带，其可更容易地以电气方式处理或者可以更容易导出信息。

当基带信号发生器的输出可导致在低中频（IF）或基带频率下具有高信号分量（振幅）的信号时，可发生不想要的反射，尤其是在近距离目标（具有到雷达系统的近距离的对象）的外观上。取决于应用，近距离的定义可能是不同的，例如对于汽车应用而言达到1米、2米或5米。

取决于基带信号发生器的类型，可输出中频来代替最终基带信号。例如在分多个步骤工作的发生器的情况下，在信号被变换到基带频率范围之前，可能首先发生从高载波频率范围到中间中频范围的频移。在这种情况下，在对基带信号进行滤波的滤波器（例如超前滞后滤波器）被设计成或连接成对中频进行滤波的情况下，基于中间信号的已滤波信号可以是一致性输出而不是基带信号。可选地，附加滤波器可在中频的先前滤波之后对最终基带信号进行滤波。

可用来抑制具有高振幅的不想要低频峰值的可能滤波器类型是高通滤波器。此类滤波器完全地抑制低频分量（也称为DC分量），其方式为此分量内的期望信息可能丢失。DC分量可例如包括在（基带的）信号带宽的1%、5%或10%以下的频率范围或1、10、100或1000kHz以下的频率。

另一方面，在没有滤波器的情况下，这些高振幅信号DC分量将能够限制可以在更多IF/基带信号处理中促进的最大适用增益，因为高增益可以导致后面的放大器进入饱和。这将由于低频率下的高振幅而引起，其被以因数（factor）放大并驱动放大器进入饱和，同时高频分量可能被不充分地放大。这可防止用于较高频率的充分增益（其可指示渐远且常常包含最重要信息的对象/目标）。

可使用超前滞后滤波器来对基带信号进行滤波以生成已滤波信号。

图2a示出了实现超前滞后滤波器的电路20的示例。类似于基带信号的AC输入信号AC被连接到具有电容器C1和电阻器R2的典型高通布置。超过高通布局，添加电阻器R1，其被并联地连接到电容器并因此形成超前滞后滤波器。到地面GND的连接也在显示器上。对于低频/DC信号分量而言，两个电阻器形成分压器。

图2b示出了超前滞后滤波器20的特性曲线21。已滤波振幅H(f)取决于输入信号（例如基带信号）的频率f。其部分地类似于高通滤波器，该高通滤波器具有针对高频22的高透射率，与未滤波信号相比具有3dB的衰减的边沿或第一拐角频率23，对应于的振幅的缩放。高通或超前滞后滤波器在其截止或第一拐角频率以下的频率下提供信号衰减，同时在较高频率下的想要信号频率的频带中保持基本上未修改的信号性质。

典型高通滤波器将针对较低频率25稳定地增加其衰减25。与此相反，超前滞后滤波器针对低频24且针对DC分量24具有稳定的/恒定的衰减。超前滞后滤波器因此可针对这些频率提供一定的透射率，引入有限的DC抑制，与具有无限抑制的高通滤波器相反，同时本质上不断地在信号振幅方面减小低频信号分量。因此可借助于第二拐角频率26来表征超前滞后滤波器。在第二拐角频率26以下，可将超前滞后滤波器的衰减近似或表征为是几乎恒定的。因此可将第二拐角频率定义成是其中超前滞后滤波器的高通特性的斜率的切线达到恒定DC抑制的值的频率。根据某些实施例，通过滤波器特性曲线的转折点来构建切线以确定第二拐角频率26。由于此特性，当在本文中提及滤波器特性曲线时，可将在第二拐角频率以下的频率表示为DC分量。因此可针对在0Hz处开始且在预定较高频率（例如第二拐角频率26）处结束的频率范围同义地（synonymous）使用DC分量。

根据某些实施例，第一拐角频率在起始于基带信号的带宽的1%处且终止于20%处的间隔内。因此，可在带宽的1%与20%之间使信号振幅衰减。根据某些实施例，第一拐角频率在起始于基带信号的带宽的5%处且终止于15%处的间隔内，并且根据另外的实施例，第一拐角频率在起始于基带信号的带宽的8%处且终止于12%处的间隔内。

根据某些实施例，第二拐角频率在起始于第一拐角频率的1%处且终止于50%处的间隔内。因此，取决于第一拐角频率，可在一个频率以下不断地使信号振幅衰减。根据某些实施例，第二拐角频率在起始于基带信号的带宽的3%处且终止于35%处的间隔内，并且根据更多的实施例，第一拐角频率在起始于基带信号的带宽的5%处且终止于15%处的间隔内，以提供适当的滤波器特性曲线。

根据某些实施例，第一拐角频率和第二拐角频率是可调整的以动态地使特性曲线适应于要求。根据权利要求7的雷达信号设备，其中，基于已滤波信号的性质来调整第一拐角频率和第二拐角频率。这可例如允许在增加借助于超前滞后滤波器的衰减时增加用于已滤波信号的后续放大器的放大增益。

在雷达应用中，在被超前滞后滤波器滤波之后，关于接近的对象的信息仍在已滤波信号中可用，并且可进行评估。高通滤波器趋向于完全抑制此信息。

超前滞后滤波器可允许使例如由近距离对象引起的低IF/基带频率下的高信号分量及甚至传感器或雷达系统本身内的不想要的反射衰减。然后以充分的增益将此已滤波信号放大以将高频信号放大至期望的强度或振幅可以是可能的。

此外，这样可实现典型的IF或基带处理链可要求的非常高的动态范围。

可通过选择位于可用频谱内的适当拐角频率来执行所谓的范围压缩。

在雷达信号处理器的实施例中，基带信号发生器通过将基于发送雷达信号的信息与来自接收雷达信号的信息混合来生成基带信号。接收雷达信号是发送雷达信号的反射雷达信号。

基于发送（或发射）雷达信号的信息可以是电信号，其用来例如通过使用天线而产生雷达信号，例如雷达信号波。此电信号可由振荡器生成，其可位于本地，即接近或在雷达系统内部或者例如在集成部件上。可将发送和/或接收和/或雷达信号处理器单元或其全部集成在一个单一部件内或者在经由接口连接的不同部件中，其可以是采用最简单形式的电连接。因此取决于视点，电信号包括来自发送雷达信号的信息或由其组成，对于发送雷达信号而言反之亦然。

另一方面，振荡器可生成电信号，其可例如通过使用天线来生成雷达波（发送雷达信号）。因此，可将该信息（比如，电压、频率及其它参数）用于生成发送雷达信号。

另一方面，通过以这样定义的方式生成发送雷达信号，已知其电参数，并且其是位于电信号内的信息的一部分。因此，基于发送雷达信号的信息还包括来自（或关于）发送雷达信号的信息。

此雷达信号称为发送雷达信号，然而过去式的使用可能并非总是适当的。

振荡器可提供用于生成发送雷达信号的电信号。那时，其将是发送雷达信号或将被发送的雷达信号。

在一个瞬间，振荡器提供信号，其在同一时刻被发送且另外被输入在混合单元中，该混合单元在那个时刻将此振荡器信号（即基于发送雷达信号的信息）与来自接收雷达信号的信号混合。那个时刻的此接收信号通常是来自发送雷达信号的反射信号，其并不是在那个同一时刻发送的，而是更早，由于从发送到接收的雷达信号的运行时间（以光速）。

因此，当接收另一雷达信号时在同一时刻发送一个雷达信号，但是后者是由更早的发送雷达信号引起的。在术语雷达信号意图是时间连续的情况下，其将适用于雷达信号的一个无限小的时间帧（其将针对接收雷达信号的发送、接收和起因具有单一频率）。

反射的出现（和测量）可提供对象的存在的信息，其在存在回波雷达信号的情况下发生，其通常具有比发送信号弱得多的信号强度（振幅）。位于将由雷达系统或传感器接收的反射（回波）雷达信号内的信息可例如包括信号强度（电压）、相移、频率或频谱。理想地，评估参数，其并非受到不同振幅（信号强度）的影响，除非接收信号因此被放大。

混合（例如，频率混合）是将提供从载波频带到基带的变换的技术方法，该变换由基带信号发生器执行。

在一个方面，在CW雷达系统（连续波）中使用雷达信号处理器。CW雷达在测量的（通常整个）持续时间期间发送雷达信号。这可与例如脉冲雷达相反。存在未调制CW雷达，其中，被发送雷达信号的频率通常是恒定的和/或振幅通常是恒定的。

此外，反射雷达信号的频率可提供关于对象相对于雷达系统的移动或速度的速度（如果随时间推移而测量的话，和可能的加速度）的信息。引起频率的偏差的一致的物理效应是所谓的多普勒效应。未调制CW雷达系统可以不可能是用于检测对象的距离的最佳选择，然而测量距离变化的略微改变是可能的。具有略微不同的调制频率的双CW雷达的使用也可以能够测量距离。然而通常可以仅测量距离的变化。

为了直接地测量距离，可使用已调制被发送雷达信号，由此，可使用频率、相位、振幅或噪声调制。该调制可以是周期性的，并且可能必须是确切地时间线性的。

在一个方面，在FMCW雷达系统（调频连续波）中使用雷达信号处理器。与CW雷达相反，FMCW雷达通过随通常循环的时间推移而改变频率来调制其被发送雷达信号（周期性频率调制）。可以不同的方式来调制发射机频率，比如正弦、锯齿、三角形、方形或频移键控，由此锯齿可能是最常使用的。

基本原理是被发送雷达信号在固定时间段（循环）内在频率方面上下地改变。被发送和接收雷达信号之间的频率差随着由于雷达波的运行时间（到反射对象并返回到接收天线）的运行时间而引起的延迟而增加，其与离雷达系统的反射对象的距离是线性的。

换言之，如果接收到雷达信号，则接收频率指示自从以相同频率发送雷达信号以来的时间跨度（timespan）。可从最初发送测量频率和接收具有此（相同）频率的信号的时刻的知识导出雷达信号的运行时间。

除移动/速度之外，为了测量距离，可要求特定调制。

在雷达信号处理器的实施例中，将混频器配置成将来自发送雷达信号的信息和来自接收雷达信号的信息混合。可使用混频器来使特定频带内的信号移位至不同的频带。例如，可以将其用于到高频带的调制，其可能适合于用无线电波发射。相反地，可以将其用来使高频带移位至较低频率，其更加适合于进一步信号处理，比如解调、放大和滤波。基本上，存在不同类型的混频器，其以加法或乘法原理工作，并且可使用任意的混频器类型。

此类混频器可具有来自被发送雷达信号（例如由振荡器生成的电信号）的信息和来自接收雷达信号（例如由接收雷达信号（的天线）生成的电信号）的信息。通常，接收雷达信号的强度或振幅比被发送雷达信号更弱（得多）。

混频器的能力常常使得接收雷达信号的放大不是必需的，因为混频器执行与并未受到振幅影响的频率参数有关的变换。例外可以是噪声的影响，其对于低振幅信号而言可以较高。

在一个方面，混频器可以是直接转换接收机（自差法），其使用振荡器频率，该振荡器频率的频率接近于载波频率（雷达信号的中频）。因此，在不使用中频的情况下直接地执行到基带中的解调。

在一个方面，可将混频器布置为下混频器，其中，将高频信号（接收雷达信号）与本地振荡器信号（通常是生成用于被发送雷达信号的信号的相同振荡器）混合（mix）。

在一个方面，可使用超外差接收机来代替（单一）下混频器，其经由采用（至少）两步的首先到中频（IF）的混合来生成基带信号。可将本地振荡器（其不一定相同以生成被发送雷达信号）与接收的（且可选地预先滤波的）雷达信号混合到此中频（通常低于载波频率），其常常可以比载波频率信号更容易得多地被处理。

可以适当地处理该中频，例如放大和/或滤波，例如也用提议的超前滞后滤波器。

中频信号的附加下混合（downmix）或解调可以生成基带信号或原始/已解调/有用/普通/希望信号。

提议的超前滞后滤波器可在此最终解调之后或在任何中间步骤下或者在两者的情况下使用。

取决于混频器类型，术语中频可与基带频率（或其中间频率和频谱）同时发生，例如针对单一下混频器，其中物理上不生成IF。

图3示出了收发雷达模块30的框图的示例，其具有用于接收雷达信号的接收频率输入RFx、可选测试输入TSTx和用于本地振荡器信号ILOx（其也可生成被发送雷达信号）的输入。在这里，雷达信号处理器包括基带信号发生器，例如下混频器31和超前滞后滤波器32。在那之后，放大器33将已滤波信号放大并提供基带或中频IFx（或已反相IFxN）。

可将多个收发机模块集成在雷达系统内或一个部件内或者甚至在一个集成电路上。这可导致冗余系统或同时地测量多个参数的可能性，例如观察不同的方向。

在雷达信号处理器的实施例中，将超前滞后滤波器的拐角频率配置成使得信号振幅在基带信号的频率范围的8至12%内被衰减。

可将超前滞后滤波器的拐角频率配置成针对想要的信号频率范围的大致10%而减小信号振幅。例如，将拐角频率设置为1MHz，其与由（附加）低通滤波器定义的10MHz总信号带宽相比相当于10%（在图4中的右侧的斜率）。

例如，载波频率可以是77GHz、带宽20MHz、可选地达到100MHz。小于所述值的20%或10%或5%的值的偏差是可能的。

滤波器的此类尺寸确定（dimensioning）可提供用于具有批准参数和配置的计划或现有部件的适当滤波器。通常，使DC抑制在雷达系统的带宽的较低10%中可能已经证明是适当的尺寸确定。换言之，从使用的观点看，来自具有最大雷达范围的小于10%的距离的反射被作为位于DC抑制内的近距离反射考虑在内（假设基带信号与距离之间的关系是线性的）。

在雷达信号处理器的实施例中，超前滞后滤波器具有在0.8和1.2MHz之间的第一拐角频率和在80和120kHz之间的第二拐角频率或抑制频率。

在超前滞后滤波器的情况下，DC抑制并非是无限的，因为其将由纯高通特性而产生。除1MHz的第一拐角频率之外，定义信号振幅的减小转化为恒定抑制所处的第二拐角频率。在图4中的示例中，此第二拐角频率可以是100kHz。小于所述值的20%或10%或5%的值的偏差是可能的。

此类尺寸确定再次地可以为特定硬件和/或应用提供适当的滤波器。

在雷达信号处理器的实施例中，基带信号是模拟电信号，并且超前滞后滤波器被设计成对模拟电信号进行滤波。

超前滞后滤波器可位于模拟信号路径内，例如在基带信号发生器（例如混频器）之后和ADC之前。

因为这个类型的滤波通过衰减高峰值信号而减小基带内的动态，所以后续ADC不需要具有此类大的动态范围，因为其在不使用超前滞后滤波器的情况下将必须具有。现在可以以ADC的较低分辨率提供信号的相同量化。这可减少成本和电路努力。

在雷达信号处理器的实施例中，基带信号是数字电信号，并且超前滞后滤波器被设计成对数字电信号进行滤波。

另一选项是将超前滞后滤波器定位于基带发生器之后且在ADC之后（因此其位于中间）。因此，ADC必须服务于未滤波基带信号所需的整个动态范围，因为其并不导致用于模拟基带处理阶段的所需动态范围或降低。

数字滤波器设计提供数字基带而不是模拟基带中的信号衰减。可例如出于滤波器设计目的来促进测试滤波器。此外，如果以下处理以数字方式执行，则可以用可用数字资源来实现滤波器。

在雷达信号处理器的实施例中，超前滞后滤波器是数字IIR或FIR滤波器。

用以实现超前滞后滤波器功能的选项将实现IIR（无限脉冲响应）或FIR（有限脉冲响应）滤波器。

在实施例中，雷达信号处理器还包括被配置成将已滤波信号放大的放大器。

由于反射或接收雷达信号通常比发送的信号更弱得多，所以可能要求放大以获得信号强度，其促进进一步信号处理。

可将后续模拟基带处理步骤中的放大增加相同的量，比如低频信号振幅减小，而不使线性或可用动态范围退化。

可使滤波器之后的振幅线性衰减，但是这不准被考虑在内，因为通常评估频率。

在雷达信号处理器的实施例中，放大为至少18dB。在另一示例中，由于20dB的低频信号振幅减小，放大增益可以是20dB。小于所述值的20%或10%或5%的值的偏差是可能的。

图4示出了根据实施例的用于监视雷达系统的功能安全性的方法的流程图。

用于监视雷达系统的功能安全性的方法50包括接收具有关于对象的距离的信息的基带信号51、用超前滞后滤波器对基带信号进行滤波52以生成已滤波信号并根据雷达系统的安全操作条件推断53已滤波信号的信号性质是否满足预定准则。

功能安全性本质上在范围安全概念中是首尾相连的，其尝试防止对人类、自然和设备的伤害。雷达系统的错误距离测量可引起（严重的）伤害，因此防止系统错误、监视偶发错误并在错误的情况下具有用于反应的策略是合理的。

因此，通过监视已滤波信号的信号参数/性质来作出雷达系统是否正在适当地工作（在安全条件中）的推断。将这些信号与例如预定值或准则相比较以检测系统的错误或品行不端（misbehavior）。

可在监视单元内部完成信号的监视或评估，其可位于超前滞后滤波器之后或者甚至在可选ADC之后。监视单元可以以模拟或数字方式工作。

通过识别雷达系统是否品行不端，确保最大的安全性或功能安全性是可能的。

在该方法的实施例中，提供了可靠性信号，其反映雷达系统的功能安全性。

除来自雷达测量的信息或数据之外还可提供可靠性信号，其指示雷达系统是否正在适当地工作。此信号可以是采取最简单设计的数字，用0和1的值来指示其运行。也可使用其它指示，比如运行可能性。可经由单独的接口来提供该信号，例如单独电连接，或者连同其它数据一起调制或者经由总线以数字方式发射。

通过评估来自雷达系统的可靠性信号，可警告正在处理来自雷达系统的数据的系统或将其设置成安全条件模式以能够确保最大的安全性或功能安全性。

在该方法的实施例中，如果被滤波信号的DC分量并未超过阈值，则满足预定准则。

如果DC分量（突然地）增加或向上跳，则可指示故障。然后，来自在评估单元之前的雷达传感器或单元的信息或信号不再是可靠的。

因此，监视DC分量是否超过预定义值，可建议阈值。只要DC分量的值（比如电压或振幅）保持在阈值以下，就满足预定准则（阈值的定义），并且确定将确保功能安全性。

可选地，还可使用低阈值，即如果比如电压之类的参数确实下降，则可超过该阈值。

在该方法的实施例中，如果每单位时间的已滤波信号的DC分量的改变不超过阈值，则满足预定准则。

如果跳跃突然出现，则也可指示故障。如果比如双工器之类的单元或部分被损坏或出故障，则这也可被这样指示。

可能不能用一般阈值来监视可能以有序（即非故障）方式影响DC分量的温度移位及其它影响。因此在本示例中，在阈值以上（或以下）的增加（或减小）仅被视为故障，如果其以某个速度（例如突然或快速地）出现的话。如果DC分量的移位或偏差是缓慢的，即DC分量在定义单位时间内不超过阈值，则满足预定准则，并且确定将确保功能安全性。

在该方法的实施例中，如果DC分量并未在1秒内偏离超过10%，则满足预定准则。

用于配置监视的另一示例是相对阈值而不是绝对阈值。假设被监视值中的缓慢移位是OK，如果（DC分量的）偏差在1秒、0.1秒、10毫秒或1毫秒的单位时间内小于10%、5%或1%，则可满足预定准则。

在该方法的实施例中，如果串话不超过阈值，则满足预定准则。

典型的故障由串话引起，其可例如在雷达系统的发送器与接收机单元之间发生。由于发送器通常永久地在进行发送，所以发送功率的一部分连同接收雷达信号一起到达接收单元，其被以那种方式叠加。如果发送功率的串话分量的强度将接收机驱动至饱和中，则弱的接收雷达信号可能不再是可检测的。因此可使用单独的发送和接收天线。

串话不仅可在收发单元内的发送和接收单元之间发生，而且在不同的收发单元之间发生，尤其是如果将其集成在同一芯片上的话。

集成芯片可包括多个并行通道，其中路由（route）IF或基带信号和接收或载波频率。因此，高DC分量可指示高水平的串话。如果DC分量在操作期间显著地增加，则这可指示强串话。这是非期望行为，并且可导致测量值（比如距离）不再可靠的结论。

串话可由于外部影响而发生，比如出现的信号强度或者例如损坏的单元或部分。例如如果双工器单元被损坏，则这可导致串话。

如果存在除监视DC分量之外的测量串话的其它手段，其更加可靠，例如频率分析，则针对一致的参数定义适当的阈值可以是适合的。

在该方法的实施例中，将已滤波信号或雷达系统的输出信号设置成安全值，以防雷达系统并未在安全操作条件下工作。

在雷达系统并未可靠地工作且不能确保功能安全性的情况下，可向雷达系统的数据用户提交安全值。对于距离测量而言，这些安全值可以是几米的距离以示出由接近的对象引起的实际上不存在的危险，假设评估系统将通过例如警告驾驶员来采取措施以避免碰撞（例如在车辆中），该驾驶员将警惕故障，如果不存在接近的对象的话，并且他从雷达认出该错误信息并假设故障。

例如如果没有可靠性信号或没有用于可靠性信号的接口可用且因此没有关于故障的通知可以被发射到评估设备，则针对来自雷达系统的数据设置适当的安全值的此程序可以是适当的。

在该方法的实施例中，可靠性信号依从ASIL或ASIL-D标准。

ASIL（汽车安全完整性等级）是标准ISO26262的关键组成部分。其具有用以分析系统功能和如何将其设置成与可能风险的关系的程序，可能的风险比如暴露（其中故障将具有影响的情况多长时间出现一次）、可控性（可以控制故障的可能性多大）和严重性（如果情况不能被控制，影响是什么）。

ASIL定义了不同的风险群组“A”至“D”，由此，每个较高的群组具有是前一群组的十倍的增加的风险潜力。其示出对乘客和涉及到的其它人可能发生什么。

因此，适用规范（norm）可用于道路车辆的功能安全性。提议监视符合的功能安全性特征ASIL以适于标准并改善安全操作条件。修改ASIL-D的标准将允许在安全关键应用中使用雷达系统。

使用具有高安全等级的部分（比如ASIL-D）允许例如比如通过线进行转向的特征。通过省略机械零件，较少的重量和较少的机械（移动）零件可能是必需的。

图5示出了根据实施例的雷达系统的框图。

针对用于测量至少一个对象的距离的FMCW雷达的雷达系统60包括用于生成被发送雷达信号65的发送器61、用于接收反射雷达信号66的接收机62、基于被发送雷达信号65和接收雷达信号66来生成基带信号67的基带信号发生器63、以及对基带信号67进行滤波以生成已滤波信号68的超前滞后滤波器64。

FMCW雷达适合于确定对象的距离。在混合之后，基带信号通过其频率指示距离。因此可以容易地导出距离信息。

此类FMCW雷达系统可具有在低频/DC分量中具有减小的动态范围和/或减小的峰值的基带和用于功能安全性监视的能力。

在实施例中，在车辆中使用或实现雷达系统。

可在车辆（例如类似于小汽车的汽车车辆）内使用该雷达系统，以执行到其它交通参与者或障碍物的距离测量，其可能影响车辆前进的路径和速度。因此，小的且集成的系统可以是优选的，其可以以低成本容易地安装在这些车辆内。提议的措施可导致此目标，例如通过集成适当的滤波器（超前滞后滤波器），其允许更容易的放大器设计和更容易的信号评估或模数转换。

此外，提议的措施导致改善的功能安全性，其在此类（例如快速移动的）车辆内可能是尤其重要的。

示例性实施例还可提供一种计算机程序，其具有用于当在计算机或处理器上执行计算机程序时执行上述方法中的一个的程序代码。本领域的技术人员将容易地认识到可由已编程计算机来执行各种上述方法的步骤。在本文中，某些示例性实施例还意图覆盖程序存储设备，例如数字数据存储介质，其是机器或计算机可读的且对指令的机器可执行或计算机可执行程序进行编码，其中，该指令执行上述方法的动作中的某些或全部。程序存储设备可以是例如数字存储器、诸如磁盘和磁带之类的磁存储介质、硬驱动机、或光学可读数字数据存储介质。此外，示例性实施例还意图涵盖被编程为执行上述方法的动作的计算机或被编程为执行上述方法的动作的（现场）可编程逻辑阵列（（F）PLA）或（现场）可编程门阵列（（F）PGA）。

描述和附图仅仅举例说明本公开的原理。因此将认识到的是本领域的技术人员将能够设计各种布置，其虽然在本文中并未明确地描述或示出，但体现本公开的原理并被包括在其精神和范围内。此外，本文记载的所有示例主要是明确地意图仅用于教学的目的以帮助读者理解本公开的原理和由（多个）发明人对促进本领域而贡献的概念，并且应将其解释为不限于此类具体记载的示例和条件。此外，在本文中记载本公开的原理、方面和实施例以及其特定示例的所有声明意图涵盖其等价物。

应将表示为“用于……的装置”（执行某个功能）的功能块理解为包括被配置成分别地执行某个功能的电路的功能块。因此，也可将“用于某物的装置”理解为“被配置成或适合于某物的装置”。被配置成执行某个功能的装置因此并不意味着此类装置必须在执行该功能（在给定时刻下）。

可通过使用专用硬件（诸如“信号提供器”、“信号处理单元”、“处理器”、“控制器”等）以及能够与适当软件相关联地执行软件的硬件来提供图中所示的各种元件的功能，包括标记为“装置”、“用于提供传感器信号的装置”、“用于生成发射信号的装置”等的任何功能块。此外，在本文中描述为“装置”的任何实体可对应于或实现为“一个或多个模块”、“一个或多个设备”、“一个或多个单元”等。当由处理器提供时，该功能可由单一专用处理器、由单一共享处理器、或由多个单个处理器（其中的某些可被共享）提供。此外，不应将术语“处理器”或“控制器”的明确使用解释成专有地指代能够执行软件的硬件，并且在没有限制的情况下可隐含地包括数字信号处理器（DSP）硬件、网络处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、用于存储软件的只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、以及非易失性储存器。还可包括其它常规和/或自定义硬件。

本领域的技术人员应认识到的是本文中的任何框图表示体现本公开的原理的说明性电路的概念图。类似地，将认识到的是任何流程图表、流程图、状态转移图、伪代码等表示可基本上在计算机可读介质中表示且因此被计算机或处理器执行的各种过程，无论此类计算机或处理器是否被明确地示出。

此外，以下权利要求在此被结合到详细描述中，其中每个权利要求可独立地作为单独示例性实施例。虽然每个权利要求可独立地作为单独的示例性实施例，但应注意的是—虽然从属权利要求在权利要求中可指代与一个或多个其它权利要求的特定组合—但是其它示例性实施例还可包括从属权利要求与每个其它从属或独立的权利要求的主题的组合。在这里提出了此类组合，除非声明特定组合不是预期的。此外，意图还包括到任何其它独立权利要求的权利要求的特征，即使此权利要求并不是直接地从属于该独立权利要求。

进一步应注意的是可用具有用于执行这些方法的相应动作中的每一个的装置的设备来实现在说明书中或在权利要求中公开的方法。

此外，应理解的是不可将在说明书或权利要求中公开的多个动作或功能的公开解释为在特定顺序内。因此，多个动作或功能的公开不将使这些局限于特定顺序，除非此类动作或功能由于技术原因而不是可互换的。此外，在某些实施例中，单一动作可包括或者可分解成多个子动作。可作为此单一动作的公开的一部分包括此类子动作，除非明确地被排除。

Claims (20)

1.一种雷达信号设备，包括：

基带信号发生器，其基于来自接收雷达信号的信息而生成基带信号，以及；

超前滞后滤波器，其对基带信号进行滤波以生成已滤波信号。

2.根据权利要求1所述的雷达信号设备，其中

所述基带信号发生器通过将基于发送雷达信号的信息与来自接收雷达信号的信息混合而生成基带信号，

由此，接收雷达信号是发送雷达信号的反射雷达信号。

3.根据权利要求1所述的雷达信号设备，其中

超前滞后滤波器的第一拐角频率被配置成使得信号振幅在基带信号的频率范围的1%至20%内衰减。

4.根据权利要求3所述的雷达信号设备，其中超前滞后滤波器的第二拐角频率在第一拐角频率的1%和50%的间隔内。

5.根据权利要求4所述的雷达信号设备，其中

超前滞后滤波器具有在0.8和1.2MHz之间的第一拐角频率以及在80和120kHz之前的第二拐角频率（文本：或抑制频率）。

6.根据权利要求1所述的雷达信号设备，其中

基带信号是模拟电信号，并且超前滞后滤波器被设计成对模拟电信号进行滤波。

7.根据权利要求4所述的雷达信号设备，其中，所述第一拐角频率和所述第二拐角频率是可调整的。

8.根据权利要求7的雷达信号设备，其中，基于已滤波信号的性质来调整第一拐角频率和第二拐角频率。

9.根据权利要求1所述的雷达信号设备，还包括：

放大器，被配置成将已滤波信号放大。

10.根据权利要求9所述的雷达信号设备，其中

所述放大为至少18dB。

11.一种方法，包括：

接收具有关于对象的距离的信息的基带信号；

对基带信号进行滤波以生成已滤波信号；以及

使用已滤波信号的DC分量来确定关于雷达系统的安全操作条件的信息。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，使用超前滞后滤波器对基带信号进行滤波。

13.根据权利要求11所述的方法，其中

如果已滤波信号的DC分量不超过阈值，则确定安全操作条件。

14.根据权利要求11所述的方法，其中

如果每单位时间的已滤波信号的DC分量的变化不超过阈值，则确定安全操作条件。

15.根据权利要求11所述的方法，其中

如果DC分量在1秒内并未偏离超过10%，则确定安全操作条件。

16.根据权利要求11所述的方法，其中

如果串话不超过阈值，则确定安全操作条件。

17.根据权利要求11所述的方法，其中

已滤波信号或雷达系统的输出信号被设置成安全值，以防雷达系统并未在安全操作条件中工作。

18.根据权利要求11所述的方法，其中

提供可靠性信号，其反映依从ISO26262（ASIL或ASIL-D）标准的雷达系统的功能安全性。

19.一种用于FMCW雷达的雷达系统，包括：

发射机，被配置成生成发送雷达信号；

接收机，被配置成接收反射雷达信号；

基带信号发生器，被配置成基于发送雷达信号和接收雷达信号而生成基带信号；以及

超前滞后过滤器，其对基带信号进行滤波以生成已滤波信号。

20.根据权利要求19所述的雷达系统，其中，在车辆中实现雷达系统。