CN106405554B - 用于机动车的传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车的传感器装置(100)，该传感器装置具有：布置在基体(10)表面上的第一发射天线(TX1)，其具有窄的、棒状的定向特征，所述第一发射天线具有被定义的数量的平坦的天线元件(12)；布置在基体(10)表面上的第二发射天线(TX2)，其具有宽的、棒状的定向特征，所述第二发射天线具有被定义的数量的平坦的天线元件(12)，其中，两个发射天线(TX1、TX2)的定向特征相对于主射束方向以被定义的角度相对于彼此定向；和至少一个布置在基体(10)表面上的接收天线(RX1…RX4)，其具有被定义的数量的平坦的天线元件(12)。

Description

用于机动车的传感器装置

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的传感器装置。本发明还涉及用于制造用于机动车的传感器装置的方法。

背景技术

从大约76GHz至大约77GHz的频带中的雷达传感器在用于周围环境监测的系统中越来越强地推广，尤其在具有现代的驾驶辅助系统的机动车中。公知的传感器辈代就此利用强聚焦的系统应用于远区域(直到大约250m的探测区域)，其中，所探测的对象仅在相对于车桥的窄的角范围中、例如少于大约±30°中被检测。

应被未来的系统覆盖的多个新功能需要具有大的开口角度和由此宽的视区的雷达传感器。所提到的功能就此能够例如包括：探测交叉的行人/自行车驾驶员、交叉口辅助(Kreuzungsassistenten)、监控后方的车辆区域、监控死角等。

为此，雷达传感器安装在在车辆中的不同的部位处，例如附加于已经存在的前部传感器还在所有四个车角(Fahrzeugecken)中。这些传感器应就此实现偏离传感器轴线的不同的出射方向，以便侧向地例如在大约±60°的角度范围中实现尽最大可能的有效距离和准确性。在当前的传感器辈代中，天线在大多情况下平坦地布置在电路板上。这样的布置方式较好地适合于：将发射/接收功率垂直于电路板来聚焦。

公知的汽车雷达传感器具有两个发射天线和四个接收天线。为了实现不同的视区，必须使用一个以上的发射天线。在安装在两个前部车角中的所谓的车角传感器(Corner-Sensoren)中，使用两个相同的、弱集束的天线用于沿着探测方向的宽的角度视区(英语：field of view)。与此不同，安装在两个后部车角中的公知的所谓的车尾传感器拥有两个强集束的天线，它们实现了窄的角度视区。不利地，对于覆盖所有四个车角而言，需要具有相应专门的定向特征的两个不同的传感器类型。

发明内容

本发明的任务是，提供用于机动车的改善的传感器装置。

按照第一方面利用用于机动车的传感器装置来解决该任务，该传感器装置具有：

-布置在基体表面上的第一发射天线，其具有窄的、棒状的定向特征，第一发射天线具有被定义的数量的平坦的天线元件；

-布置在基体表面上的第二发射天线，其具有宽的、棒状的定向特征，第二发射天线具有被定义的数量的平坦的天线元件，其中，两个发射天线的定向特征相对于主射束方向以被定义的角度相对于彼此定向；和

-至少一个布置在基体表面上的接收天线，其具有被定义的数量的平坦的天线元件。

以这种方式，提供传感器装置，该传感器装置有利地能够使用在所有四个车角中，因为相应的出射特征或定向特征通过传感器装置相对于机动车的相应布置方式而能够被确定。由此，能够将传感器装置用于机动车的前角以及后角。传感器装置的高效的和在花费上有利的制造以这种方式被有利地支持。

按照第二方面，所述任务利用用于制造天线装置的方法来解决，该方法具有步骤：

-将第一发射天线的被定义的数量的平坦的天线元件布置在基体上，其中，第一发射天线构造有窄的棒状的定向特征；

-将第二发射天线的被定义的数量的平坦的天线元件布置在基体上，其中，第二发射天线构造有宽的棒状的定向特征，其中，发射天线如此地构造，使得两个发射天线的定向特征相对于主射束方向以被定义的角度相对于彼此定向；并且

-将至少一个接收天线的被定义的数量的平坦的天线元件布置在基体上。

天线装置的和所述方法的有利的改型方案是从属权利要求的主题。

传感器装置的有利的改型方案的特征在于，该传感器装置还具有用于连接用于天线的插接器的插接元件，该插接元件布置为正交于基体并且正交于天线元件，其中，插接元件相对于天线具有到接收天线的最大的间距。以这种方式，能够以简单的方式实现天线在传感器装置上的馈送。此外，由此，能够在所有四个车角中以简单的方式使用传感器装置，其方式是，传感器装置合适定向地安装在车辆中。

传感器装置的一个另外的有利的改型方案设置，第一发射天线的窄的棒状的定向特征具有大约120m至大约140m的最大有效距离和大约20m的相对于主射束方向的横向延展尺寸。以这种方式，提供了用于窄集束的第一发射天线的有利的出射特性。

传感器装置的一个另外的有利的改型方案设置，第二发射天线的宽的棒状的定向特征具有大约70m至大约90m的最大有效距离和大约40m的相对于主射束方向的横向延展尺寸。以这种方式，提供了用于宽集束的第二发射天线的有利的出射特性。

在下文利用另外的特征和优点借助多个附图详细地说明本发明。在此，主要定性地理解所述附图并且所述附图不绝对必要比例恰当地实施。相同的或功能相同的元件具有相同的附图标记。

附图说明

在附图中示出：

图1雷达传感器在机动车中的安装位置；

图2和3机动车中的两个后部的雷达传感器的示意图；

图4根据本发明的传感器装置的实施方式；

图5根据本发明的传感器装置的辐辐射特征；

图6和7机动车中的两个后部的传感器装置的立体图；

图8四个根据本发明的传感器装置的示例的测位区；以及

图9根据本发明的方法的一个实施方式的在原则上的流程图。

具体实施方式

图1以俯视图示出了具有多个传感器装置100的机动车200，其中，各一个传感器装置100布置在机动车的四个外部车角中的一个中。向前感测的前部传感器装置未示出。传感器装置100构造为雷达传感器并且设置用于：聚集发射天线TX和接收天线RX的发射/接收功率，其中，在被定义的视线范围中实现被定义的感测有效距离。

所有的天线TX、RX分别具有被定义的数量的、矩形或方形的、平坦的天线元件12，所述天线元件布置在基体10(未示出)上并且以这种方式实现公知的“贴片天线”。

图2以示意的方式示出了传统的传感器装置100，该传感器装置安装在机动车200左后角中在保险杠20后方。可见的是，从外部到来的接收射束S首先到达接收天线RX。接收射束S的反射以进一步的顺序在机动车200的保险杠20和质量面(Masseflaeche)11之间进行。

与之不同，在示出了安装在右侧外部车角中在保险杠20后方的传感器装置100的图3中，可见的是，具有有效信号的接收射束S首先到达高频天线设备的质量面11，并且然后以进一步的顺序在所述质量面11和保险杆20之间经受多次反射。结果，由此会由接收天线RX来接收干扰，从而会使接收天线RX的接收品质显著变差。

用于连接用于供给用于天线的信号的插接器的插接器位置(未示出)布置在传感器装置100的下侧上。对于所展示的情况，对于接收射束S的特定的入射角度能够导致接收天线RX的迅速的性能降级。在此，所述反射不同地对于传感器装置100的两个位置起作用。由此，对于图3中的传感器装置100，除了期望路径以外还存在第二路径，该第二路径经过多次反射也到达接收天线RX。通过与有效信号的干涉，以这种方式能够产生角度误差。

提出传感器装置100，其具有由强集束的第一发射天线TX1、弱集束的第二发射天线TX2和至少一个接收天线RX1...RX4构成的组合。

图4示出了传感器装置100的实施方式的俯视图。可见的是，具有窄的定向特征或集束特征的、具有多个平坦的天线元件12的第一发射天线TX1以及具有宽的定向特征或集束特征的、也具有多个平坦的天线元件12的第二发射天线TX2，所述天线元件布置在基体10上。在此，第一发射天线TX1具有相对于所展示的笛卡尔坐标系的z轴大约-40°的主射束方向。第二发射天线TX2具有相对于所展示的坐标系的z轴大约20°的主射束方向。

传感器装置100还具有四个接收天线RX1...RX4，所述接收天线也实现有平坦天线元件12，所述天线元件布置在基体10上。

第一发射天线TX1的和接收天线RX1...RX4的平坦的天线元件12构造为常规的平坦的天线元件，其辐射最大值正交于基体10指向。

通过具有不同的定向特征的两个发射天线TX1和TX2的组合，能够将传感器装置100安装和使用在所有四个外部的车角中，其中，所期望的定向特征或辐射特征能够通过传感器装置100的简单的相匹配的安装位置来实现。通过第一发射天线TX1的窄的集束特征，还支持了具有较少环境噪音的接收信号的更好品质。

图5以原理方式示出了具有两个棒30、40的传感器装置100的两个发射天线TX1、TX2的定向特征或射出特征或集束特征。第一棒30源自第一发射天线TX1并且具有窄的定向特征。窄的定向特征能够优选地具有第一棒30的从大约120m至大约140m的最大有效距离。相对于图4，图5中的笛卡尔坐标系关于z轴以大约40°扭转，从而图5的棒30关于图4的坐标系的z轴以大约-40°定向。第一棒30关于主射束方向的侧向尺寸为大约±20m。

在图5中还可见第二棒40，该棒源自第二发射天线TX2。可见的是，第二棒40相比于第一棒30具有较宽的定向特征。关于图4的坐标系的z轴，第二棒40以20°的方向定向。第二棒40的最大的有效距离优选地为大约70m至大约90m，其中，第二棒40相对于主射束方向的侧向尺寸优选地为大约±40m。

图6和7示出了传感器装置100的有利的改型方案，该传感器装置布置在机动车200的不同外部车角中。可见插接元件50，该插接元件侧向地布置在传感器装置100上。

插接元件50布置为正交于基体10并且正交于天线元件12。插接元件50相对于发射和接收天线TX1、TX2、RX1...RX4的组最大程度地与接收天线RX1...RX4隔开间距地布置。结果是，能够由此实现，接收射束S首先始终落到接收天线RX1...RX4上并且之后在传感器装置100和保险杠20之间反射。

在图7中展示了机动车的右角中的安装位置，其中，图7的布置方式相对于图6的布置方式以180°扭转。有利地，以这种方式，与接收方向无关，避免了保险杠20和质量面11之间的到接收天线RX上的反射。结果是：入射的接收射束S最先反射到发射天线TX的天线面上，从而能够获得角度误差的减少。

图8示出了机动车200角位置中的总共四个传感器装置100的测位区的示例图。机动车200的向前行驶方向使用箭头来显出。可见的是，对于两个前部的传感器装置100，“宽的”棒40的辐射特征向前定向，其中，两个“窄的”棒30向着侧部定向。对于后部的传感器装置100，窄的棒30向后定向，而两个棒40向着侧部定向。

所提到的特征能够通过将传感器装置100简单地扭转180°安装来改变。显出了棒30的最大的有效距离L1和第二棒40的最大的有效距离L2。

图9以示意的方式示出了用于制造用于机动车的传感器装置的方法的实施方式的原理流程图。

在步骤300中，执行将第一发射天线TX1的被定义的数量的平坦的天线元件12布置在基体10上，其中，第一发射天线TX1构造有窄的棒状的定向特征。

在步骤310中，执行将第二发射天线TX2的被定义的数量的平坦的天线元件12布置在基体10上，其中，第二发射天线TX2构造有宽的棒状的定向特征，其中，发射天线如此地构造，使得两个发射天线TX1、TX2的定向特征关于主射束方向以被定义的角度相互定向。

最后，在步骤320中，执行将至少一个接收天线RX1...RX4的平坦的天线元件12布置在基体上。

结果是，由此可行的是，利用仅一个唯一的传感器类型在所有四个车角中使用具有优化的感测特征的雷达传感器装置。这能够显著地减小制造、物流和安装成本，从而支持传感器装置的高效的制造。

综述地，利用本发明提出传感器装置和用于制造用于机动车的传感器装置的方法，由此实现了具有可简单设定的集束特征的、可简单制造和高效使用的、稳健的和在花费上有利的雷达传感器。这通过传感器装置上的、具有窄的集束特征的发射天线和具有宽的集束特征的发射天线构成的组合来实现。

尽管本发明前述地借助具体的实施方式被说明，本发明绝不限于此。本领域技术人员由此前述地也实现未实现的或部分公开的实施方式，而不偏离于本发明的核心。

Claims (9)

1.用于具有保险杠(20)的机动车的传感器装置(100)，该传感器装置具有：

传感器布置，所述传感器布置具有：

-布置在基体(10)表面上的第一发射天线(TX1)，其具有窄的、棒状的定向特征，所述第一发射天线具有被定义的数量的平坦的天线元件(12)；

-布置在基体(10)表面上的第二发射天线(TX2)，其具有宽的、棒状的定向特征，所述第二发射天线具有被定义的数量的平坦的天线元件(12)，其中，两个发射天线(TX1、TX2)的定向特征相对于主射束方向以被定义的角度相对于彼此定向；

-至少一个布置在基体(10)表面上的接收天线(RX1...RX4)，其具有被定义的数量的平坦的天线元件(12)；和

-正交于基体(10)地并且正交于平坦的天线元件(12)地布置的插接元件(50)，

其中，所述传感器布置的插接元件(50)相对于至少一个接收天线(RX1...RX4)和发射天线(TX1、TX2)的组最大程度地与所述至少一个接收天线(RX1...RX4)隔开间距地布置，从而入射的接收射束(S)最先落到所述至少一个接收天线(RX1...RX4)上，并且然后在所述机动车的传感器布置与保险杠(20)之间反射。

2.按照权利要求1所述的传感器装置(100)，其特征在于，第一发射天线(TX1)的窄的棒状的定向特征具有大约120m至大约140m的最大有效距离(L1)以及大约±20m的相对于主射束方向的横向延展尺寸。

3.按照权利要求1或2所述的传感器装置(100)，其特征在于，第二发射天线(TX2)的宽的棒状的定向特征具有大约70m至大约90m的最大有效距离(L2)以及大约±40m的相对于主射束方向的横向延展尺寸。

4.用于制造用于具有保险杠(20)的机动车的传感器装置(100)的方法，其具有步骤：

-将第一发射天线(TX1)的被定义的数量的平坦的天线元件(12)布置在基体(10)上，其中，第一发射天线(TX1)构造有窄的棒状的定向特征；

-将第二发射天线(TX2)的被定义的数量的平坦的天线元件(12)布置在基体(10)上，其中，第二发射天线(TX2)构造有宽的棒状的定向特征，其中，发射天线(TX1、TX2)如此地构造，使得两个发射天线(TX1，TX2)的定向特征相对于主射束方向以被定义的角度相对于彼此定向；

-将至少一个接收天线(RX1...RX4)的被定义的数量的平坦的天线元件(12)布置在基体(10)上；并且

-提供正交于基体(10)地并且正交于平坦的天线元件(12)地布置的插接元件(50)，

其中，所述传感器装置(100)的插接元件(50)相对于至少一个接收天线(RX1...RX4)和发射天线(TX1、TX2)的组最大程度地与所述至少一个接收天线(RX1...RX4)隔开间距地布置，从而入射的接收射束(S)最先落到所述至少一个接收天线(RX1...RX4)上，并且然后在所述机动车的传感器装置(100)与保险杠(20)之间反射。

5.按照权利要求4所述的方法，其中，第一发射天线(TX1)的窄的棒状的定向特征构造有大约120m至大约140m的最大有效距离(L1)以及大约±20m的相对于主射束方向的横向延展尺寸。

6.按照权利要求4或5所述的方法，其中，第二发射天线(TX2)的宽的棒状的定向特征构造有大约70m至大约90m的最大有效距离(L2)以及大约±40m的相对于主射束方向的横向延展尺寸。

7.按照权利要求1到3中任一项所述的传感器装置(100)在具有保险杠(20)的机动车中的应用。

8.按照权利要求7所述的应用，其中，所述传感器装置(100)在所述机动车的右角中的布置相对于所述传感器装置(100)在所述机动车的左角中的布置扭转180°。

9.按照权利要求8所述的应用，其中，对于布置在所述机动车的前部的角位置中的两个传感器装置(100)，棒状的辐射特征的宽的棒向前定向并且两个窄的棒向着侧部定向，其中，对于布置在所述机动车的后部的角位置中的两个传感器装置(100)，窄的棒向后定向并且两个宽的棒向着侧部定向。

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