CN106908766A - 雷达传感器、相应的运行方法和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测至少一个对象的雷达传感器，具有：控制装置，构造用于接收控制输入信号；信号发生器，构造用于产生具有多个信号循环的发送信号，每个信号循环具有多个信号序列，每个信号序列具有分别相同数目的频率斜坡，信号序列的频率斜坡以预先确定的顺序在没有重叠的情况下相互嵌套，形成一系列块，每个块具有每个信号序列的恰恰一个频率斜坡，信号发生器还构造用于基于控制输入信号从发送信号中选择预先确定的数量的块并且将其作为输出信号输出；天线装置，构造用于发送由信号发生器输出的输出信号并且接收接收信号；分析处理装置，构造用于通过发送信号和接收信号的叠加来确定关于至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的参量。

Description

雷达传感器、相应的运行方法和车辆
技术领域
本发明涉及一种用于检测至少一个对象的雷达传感器、具有雷达传感器的车辆以及用于检测至少一个对象的雷达传感器的运行方法。
背景技术
在汽车领域中越来越多地采用雷达传感器。例如由文献DE 10 2013 212090A1已知一种角分辨的FMCW雷达传感器。然而在此对雷达传感器的要求越来越高。尤其在非常高的运行温度下也要求高的可用性。
然而通过在雷达传感器中的电子设备发出的热可能由于小的并且成本有利的壳体而经常不再足够快速地导出。
发明内容
本发明公开一种具有权利要求1的特征的用于检测至少一个对象的雷达传感器、具有权利要求6的特征的车辆以及具有权利要求8的特征的用于检测至少一个对象的雷达传感器的运行方法。
因此，根据第一方面，本发明实现一种用于检测至少一个对象的雷达传感器，所述雷达传感器具有：控制装置，所述控制装置构造用于接收控制输入信号；信号发生器，所述信号发生器构造用于产生具有多个信号循环的发送信号，其中，每个信号循环具有多个信号序列，其中，每个信号序列具有分别相同数目的频率斜坡，其中，所述信号序列的频率斜坡以预先确定的顺序在没有重叠的情况下相互嵌套，其中，形成一系列块，其中，每个块具有每个信号序列的恰恰一个频率斜坡，其中，所述信号发生器还构造用于基于所述控制输入信号从所述发送信号中选择预先确定的数量的块并且将其作为输出信号输出。此外，所述雷达传感器包括天线装置和分析处理装置，所述天线装置构造用于发送由所述信号发生器输出的输出信号并且接收接收信号，所述分析处理装置构造用于通过所述发送信号和所述接收信号的叠加来确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的参量。
此外，本发明实现一种车辆，其具有雷达传感器和确定装置，所述确定装置设计用于确定关于所述车辆的行驶参数和/或运行状态的参量并且将其作为控制输入信号传送给所述雷达传感器的控制装置。
最后，本发明实现一种用于检测至少一个对象的雷达传感器的运行方法，所述运行方法具有如下步骤：接收控制输入信号；产生具有多个信号循环的发送信号，其中，每个信号循环具有多个信号序列，其中，每个信号序列具有分别相同数目的频率斜坡，其中，所述信号序列的频率斜坡以预先确定的顺序在没有重叠的情况下相互嵌套，其中，形成一系列块，其中，每个块具有每个信号序列的恰恰一个频率斜坡，基于所述控制输入信号从所述发送信号中选择预先确定的数量的块并且将所述预先确定的数量的块作为输出信号输出；发送所述输出信号；接收接收信号；以及通过将所述发送信号和所述接收信号叠加来确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的参量。
优选的扩展方案是相应从属权利要求的主题。
本发明的优点：
根据本发明的雷达传感器具有如下优点，作为输出信号发送的块中的多个可以通过控制输入信号控制。因此，例如可以在雷达传感器的大的负荷下减少所发送的块的数目。天线装置的发送时间因此减小，由此雷达传感器的电流消耗降低并且因此雷达传感器的放热减少。因此，可以一方面节省电流，另一方面降低雷达传感器的运行温度。因此，有效阻止雷达传感器的过热。同时，在所输出的块减少的情况下、也即在省略一定块的情况下也提供所述至少一个对象的角、间距或相对速度的有效确定。在此特别有利的是，相比于发送信号的分析处理——其中将全部块作为输出信号输出——不必进行参数匹配。
尤其可以简单再模拟块的省略，而不必实施重新的测试行驶。而是可以使用已经存在的数据记录，并且数据可以通过数字模拟来相应地匹配。
根据雷达传感器的一个有利的扩展方案，所述信号发生器构造用于在预先确定的控制输入信号的情况下在至少一个信号循环中选择除在所述信号循环的开始的第一数目的块和/或在所述信号循环的末尾的第二数目的块以外的全部块并且将其作为输出信号输出。尤其可以在其余信号循环中输出全部块。由此，有利地不降低信号识别的时间分辨率。而是仅仅通过省略块来减少各个信号循环。然而，时间分辨率保持不变。
根据雷达传感器的一个优选的扩展方案，所述第一数目的块与所述第二数目的块一样多。这具有如下优点，在输出信号中信号序列的中间频率不改变，亦即相应于以下发送信号的中间频率：在所述发送信号中发送全部块。
根据雷达传感器的一个优选的扩展方案，所述信号发生器构造用于在预先确定的控制输入信号的情况下在至少一个信号循环中不选择所述块中的任何一个用于所述输出信号。因此，在通过天线装置发送的输出信号中省略至少一个整信号循环。优选地在此也可以周期性地省略全部信号循环，其中，所省略的信号循环的周期可以取决于控制输入信号。
该实施方式具有如下优点，分辨率、亦即尤其所发送的信号循环的信噪比保持不变，由此尤其不改变雷达传感器的作用距离。尤其有利的是，作用距离相比于时间分辨率应更重要地被估计，例如在车辆行驶在高速公路上时。
根据雷达传感器的一个优选的扩展方案，所述分析处理装置构造用于通过以下来确定所述至少一个对象的相对速度：将所述发送信号和所述接收信号叠加；对于每个信号循环的每个信号序列计算频率谱；根据在所述频率谱中所述信号的位置、幅度和相位确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的可能的参量；以及分辨可能的多义性(Mehrdeutigkeit)并且通过在使用所述信号的位置、幅度和相位的情况下比较所述可能的参量来确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的明确唯一的参量。
根据车辆的一个优选扩展方案，所述确定装置设计用于测量所述雷达传感器的运行温度并且将其作为控制输入信号传送给所述雷达传感器的控制装置，其中，雷达传感器的信号发生器还构造用于根据所述雷达传感器的运行温度确定对于所述输出信号选择的块的数目。尤其相比在低运行温度下可以在雷达传感器的高运行温度下选择更少的块，以便节省电流并且由此降低雷达传感器的发热。确定装置尤其可以设计用于将雷达传感器的运行温度调节到预给定的值上，其方式是，如此长地减少所选择的块的数目，直至雷达传感器的运行温度达到所述预给定的值。
根据所述运行方法的一个优选的扩展方案，在预先确定的控制输入信号的情况下在至少一个信号循环中选择除在所述信号循环的开始的第一数目的块和/或在所述信号循环的末尾的第二数目的块以外的全部块并且将其作为输出信号输出。
根据所述运行方法的一个优选的扩展方案，在预先确定的控制输入信号的情况下在至少一个信号循环中不选择所述块中的任何一个用于所述输出信号。
根据所述运行方法的一个优选的扩展方案，关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的参量的确定包括将所述发送信号和所述接收信号叠加的第一步骤。此外，对于每个信号循环的每个信号序列计算频率谱。此外，根据在所述频率谱中所述信号的位置、幅度和相位确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的可能的参量。最后，分辨可能的多义性并且通过在使用所述信号的位置、幅度和相位的情况下比较所述可能的参量来确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的明确唯一的参量。
附图说明
附图示出：
图1：根据本发明的雷达传感器的方框图；
图2：示例性的发送信号；
图3：示例性的信号循环；
图4：输出信号的示例性信号循环；
图5、6：示例性的输出信号；
图7：根据本发明的车辆的方框图；以及
图8：示例性的运行方法的流程图。
在所有附图中，相同的或功能相同的元件和设备——只要没有另外说明——设有相同附图标记。方法步骤的编号用于清晰化并且尤其不应——只要没有另外说明——表示确定的时间顺序。尤其也可以同时实施多个方法步骤。此外，不同的实施方式只要没有另外说明就可以相互任意组合。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一种实施方式的雷达传感器100的方框图。雷达传感器100构造用于检测至少一个对象。雷达传感器100在此包括控制装置101，所述控制装置构造用于接收控制输入信号。控制输入信号可以尤其由外部设备提供。
雷达传感器100还包括信号发生器102，所述信号发生器构造用于产生发送信号201，如在图2中所示的那样。发送信号201在此包括多个信号循环202-1至202-7。循环周期T循环在此优选位于10μs与100μs之间。不同的信号循环202-1至202-7此外可以在时间上相互间隔开。
在图3中示出示例性的信号循环202。信号循环202在此包括六个信号序列302-1至302-6。每个信号序列302包括相同数目n个频率斜坡或快速斜坡(线性调频信号)303。例如第一信号序列302包括数目n个频率斜坡303-11至303-1n。快速斜坡的中间频率在其方面描述具有中间频率f0的线性频率斜坡，该频率斜坡也称为缓慢斜坡。然而本发明不限于此。因此，缓慢斜坡也可以具有零频率偏移(Frequenzhub)，亦即频率斜坡在频率方面相互不错开，而是具有相同的频率变化过程。
通过信号发生器使信号序列302的频率斜坡303以预先确定的、亦即固定的顺序相互嵌套。由此形成一系列块301-1至301-n，它们由每个信号序列302的分别一个频率斜坡303构成，其中，频率斜坡303在时间上不重叠。信号循环202的频率与时间t的关系在图3中在上方示出。根据本发明的扩展方案，可以在块301的频率斜坡303之间和/或在块301之间构造频率隙。
信号发生器102构造用于基于所述控制输入信号从发送信号201中选择预先确定的数量的块301并且将其作为输出信号输出。
例如可以如图4所示的那样从至少一个信号循环202中不选择第一块301-1和最后块301-n，而是选择中间块301-2至301-(n-l)。产生缩短的信号循环402作为输出信号的一部分。
然而根据扩展方案也可以选择其他数量的块。因此，例如选择除在所述信号循环202的开始的第一数目的块301和/或在所述信号循环202的末尾的第二数目的块以外的全部块。第一数目的块301在此优选与第二数目的块301一样多，因为由此，信号序列302的缓慢斜坡的中间频率在所选择的斜坡中不变化。
图5示出根据控制输入信号的另一可能的输出信号501。在此，信号发生器从发送信号201中选择每个第二信号循环202，而不选择其余信号循环。换言之，从信号循环202-1、202-3、202-5和202-7中选择全部块用于输出信号，而从信号循环202-2、202-4和202-6中不选择块301中的任何一个用于输出信号。
在图6中描绘在图4和图5中示出的信号的组合。根据控制输入信号，信号发生器102在此输出输出信号601，其中，省略信号循环202-2、202-4和202-6，亦即分别不选择所述块301中的任何一个，而在信号循环202-1、202-3、202-5和202-7中选择缩短的信号循环402-1、402-3、402-5和402-7如在图4说明的那样用于输出信号601。
雷达传感器100还包括天线装置103，所述天线装置构造用于发送由信号发生器102输出的输出信号并且接收接收信号。接收信号在此相应于输出信号在至少一个对象上的反射。
此外，雷达传感器100包括分析处理装置104，所述分析处理装置构造用于通过所述发送信号和所述接收信号的叠加来确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的参量。分析处理装置104例如可以构造用于将发送信号和接收信号叠加并且对于每个信号循环202的每个信号序列302计算相应的频率谱。根据在频率谱中信号的位置、幅度和相位，分析处理装置104可以构造用于确定关于至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的可能的参量。因此，分析处理装置104对于所述频率谱中的每一个、亦即对于每个信号循环的每个信号序列确定一个可能的参量。
此外，分析处理装置104构造用于分辨可能的多义性并且通过在使用所述信号的位置、幅度和相位的情况下对于每个循环比较所述可能的参量来确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的明确唯一的参量。
频率谱可以在此借助于二维快速傅里叶变换来确定。在分辨之前可以可选地实施非相关积分。在二维频率谱中探测峰值。分辨通过在所测量的频率谱中峰值的相位移位与对于可能的参量预期的相位关系的比较(Abgleich)来实现。
对于三序列情况可以应用如下控制向量：
在此，f0是频率斜坡303的中间频率，v是至少一个对象的相对速度，c是光束，Tij对于(i,j)＝(1,2)和(1,3)是第i个信号序列和第j个信号序列的频率斜坡的时间移位。
图7示出根据本发明的一种实施方式的车辆700的方框图。车辆700包括尤其根据上述实施方式之一的雷达传感器100并且包括确定装置701，确定装置设计用于确定关于车辆的行驶参数和/或运行状态的参量。例如确定装置701可以检测车辆700的速度、尤其车辆700的静止状态或者尤其通过驾驶员辅助系统可以识别的紧急状况。此外，确定装置701可以测量雷达传感器100的运行温度。通过确定装置701确定的参量作为控制输入信号传送给雷达传感器100的控制装置101。
雷达传感器100的信号发生器102构造用于根据控制输入信号确定对于输出信号选择的块301的数目。例如一旦雷达传感器100的运行温度超过预给定的阈值，就可以减少对于输出信号选择的块的数目。信号发生器102可以构造用于首先省略各个信号循环202，如图5所示。信号循环可以尤其周期性地被省略，例如每个第二信号循环，每个第三信号循环或每个第十信号循环，其中，信号循环202的省略的周期可以取决于雷达传感器100的运行温度。根据另一实施方式，信号发生器102可以构造用于如图4所示那样输出缩短的信号循环402作为输出信号，其中，可以缩短信号循环202中的每一个或者尤其以周期性的间隔缩短确定数目的信号循环，而其余信号循环完整被选择用于输出信号。信号发生器102也可以构造用于组合在图4和图5中示出的方法，如图6所示。例如，信号发生器102可以首先如图5所示那样省略信号循环，并且在继续上升时或者如果雷达传感器100的运行温度不下降，则信号发生器102可以在未省略的信号循环的情况下缩短信号循环，如图6所示。
然而，信号发生器102也可以构造用于首先如图4所示那样缩短信号循环202，并且在上升时或者如果雷达传感器100的运行温度不下降，则信号发生器102可以尤其也周期性地省略各个信号循环202，如图6所示。
如果雷达传感器100的运行温度下降到预给定的阈值之下，则信号发生器102可以构造用于选择全部信号循环的全部块用于输出信号。
此外，信号发生器102可以构造用于如果确定装置已经识别到车辆的行驶状态，则选择全部信号循环202的全部块301。信号发生器102也可以构造用于如果运行温度对于预先确定的时间段位于预给定的阈值之上，则省略、亦即不选择至少一个块。雷达传感器100可以构造用于如果雷达传感器100的运行温度对于预先确定的时间段位于预给定的阈值之上，并且信号发生器选择全部块用于输出信号，则关断。
在图8中示出用于阐明用于检测至少一个对象的雷达传感器100的运行方法的流程图。雷达传感器100可以在此尤其相应于雷达传感器100的上述实施方式。
在第一步骤S1中通过控制装置101接收控制输入信号。
在第二步骤S2中产生具有多个信号循环202的发送信号201。
如图3所示，每个信号循环202具有多个信号序列302，其中，每个信号序列302具有相同数目的频率斜坡303，其中，信号序列302的频率斜坡303以预先确定的顺序在没有重叠的情况下相互嵌套。由此形成一系列块301，其中，每个块301具有每个信号序列302的恰恰一个频率斜坡303。
在第三步骤S3中，从发送信号201中选择预先确定的数量的块301。所述选择在此基于控制输入信号来实现。将预先确定的数量的块301作为输出信号输出。在第四步骤S4中通过天线装置103输出输出信号。在第五步骤S5中接收接收信号，该接收信号相应于输出信号在至少一个对象上的反射。
在第六步骤S6中，通过将发送信号和接收信号叠加来确定关于至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的参量。

Claims (11)

1.一种用于检测至少一个对象的雷达传感器(100)，所述雷达传感器具有：
控制装置(101)，所述控制装置构造用于接收控制输入信号；
信号发生器(102)，所述信号发生器构造用于产生具有多个信号循环(202)的发送信号(201)，其中，每个信号循环(202)具有多个信号序列(302)，其中，每个信号序列(302)具有分别相同数目的频率斜坡(303)，其中，所述信号序列(302)的频率斜坡(303)以预先确定的顺序在没有重叠的情况下相互嵌套，其中，形成一系列块(301)，其中，每个块(301)具有每个信号序列(302)的恰恰一个频率斜坡(303)，其中，所述信号发生器(102)还构造用于基于所述控制输入信号从所述发送信号(201)中选择预先确定的数量的块(301)并且将其作为输出信号输出；
天线装置(103)，所述天线装置构造用于发送由所述信号发生器(102)输出的输出信号并且接收接收信号；和
分析处理装置(104)，所述分析处理装置构造用于通过所述发送信号和所述接收信号的叠加来确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的参量。
2.根据权利要求1所述的雷达传感器(100)，其中，所述信号发生器(102)构造用于在预先确定的控制输入信号的情况下在至少一个信号循环(202)中选择除在所述信号循环(202)的开始的第一数目的块(301)和/或在所述信号循环(202)的末尾的第二数目的块(301)以外的全部块(301)并且将其作为输出信号输出。
3.根据权利要求2所述的雷达传感器(100)，其中，所述第一数目的块(301)与所述第二数目的块(301)一样多。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的雷达传感器(100)，其中，所述信号发生器(102)构造用于在预先确定的控制输入信号的情况下在至少一个信号循环(202)中不选择所述块(301)中的任何一个用于所述输出信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达传感器(100)，其中，所述分析处理装置(104)构造用于通过以下来确定所述至少一个对象的相对速度：
将所述发送信号和所述接收信号叠加；
对于每个信号循环的每个信号序列(302)计算频率谱；
根据在所述频率谱中所述信号的位置、幅度和相位确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的可能的参量；以及
分辨可能的多义性并且通过在使用所述信号的位置、幅度和相位的情况下比较所述可能的参量来确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的明确唯一的参量。
6.一种车辆(700)，其具有：
根据权利要求1至4中任一项所述的雷达传感器(100)；和
确定装置(701)，所述确定装置设计用于确定关于所述车辆的行驶参数和/或运行状态的参量并且将其作为控制输入信号传送给所述雷达传感器(100)的控制装置(101)。
7.根据权利要求5所述的车辆(700)，
其中，所述确定装置(702)设计用于测量所述雷达传感器(100)的运行温度并且将其作为控制输入信号传送给所述雷达传感器(100)的控制装置(101)；
其中，所述雷达传感器(100)的信号发生器(102)还构造用于根据所述雷达传感器(100)的运行温度确定对于所述输出信号选择的块(301)的数目。
8.一种用于检测至少一个对象的雷达传感器(100)的运行方法，所述运行方法具有如下步骤：
接收(S1)控制输入信号；
产生(S2)具有多个信号循环(202)的发送信号(201)，其中，每个信号循环(202)具有多个信号序列(302)，其中，每个信号序列(302)具有分别相同数目的频率斜坡(303)，其中，所述信号序列(302)的频率斜坡(303)以预先确定的顺序在没有重叠的情况下相互嵌套，其中，形成一系列块(301)，其中，每个块(301)具有每个信号序列(302)的恰恰一个频率斜坡(303)，
基于所述控制输入信号从所述发送信号(201)中选择预先确定的数量的块(301)并且将所述预先确定的数量的块(301)作为输出信号输出；
发送(S4)所述输出信号；
接收(S5)接收信号；以及
通过将所述发送信号和所述接收信号叠加来确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的参量。
9.根据权利要求7所述的运行方法，其中，在预先确定的控制输入信号的情况下在至少一个信号循环(202)中选择除在所述信号循环(202)的开始的第一数目的块(301)和/或在所述信号循环(202)的末尾的第二数目的块(301)以外的全部块(301)并且将其作为输出信号输出。
10.根据权利要求7或8所述的运行方法，其中，在预先确定的控制输入信号的情况下在至少一个信号循环(202)中不选择所述块(301)中的任何一个用于所述输出信号。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的运行方法，其中，关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的参量的确定(S6)包括：
将所述发送信号和所述接收信号叠加；
对于每个信号循环的每个信号序列(302)计算频率谱；
根据在所述频率谱中所述信号的位置、幅度和相位确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的可能的参量；以及
分辨可能的多义性并且通过在使用所述信号的位置、幅度和相位的情况下比较所述可能的参量来确定关于所述至少一个对象的角和/或间距和/或相对速度的明确唯一的参量。
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