CN107683422B - 车辆雷达系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆雷达系统(3)，车辆雷达系统(3)包括至少一个收发器装置(52)，至少一个收发器装置(52)布置为生成并发射至少一个FMCW啁啾信号(4a、4b)。每个啁啾信号(4a、4b)包括相应的多个频率坡道(r1、r2)。车辆雷达系统(3)布置为接收反射信号(5a、5b)并将接收到的信号(5a、5b)与发射的相应啁啾信号(4a、4b)进行混合以获得至少一个IF信号(14)。车辆雷达系统(3)还布置为产生周期性更新的驻留列表(34)并且根据当前的驻留列表(34)来收集和处理数据。当前的驻留列表(34)包括物体存在概率超过特定阈值的信息。本发明还涉及相应的方法。

Description

车辆雷达系统
技术领域
本发明涉及一种车辆雷达系统，其包括至少一个收发器装置，该收发器装置布置为生成、发射至少一个调频连续波(FMCW)啁啾信号并且接收反射信号。
背景技术
许多车辆雷达系统包括用于产生所谓的啁啾信号的装置，啁啾信号通过包括在雷达系统中的合适天线来发射、反射和接收。啁啾信号是具有一定幅度的调频连续波(FMCW)信号，其中，频率在两个数值之间连续倾斜，因此啁啾信号呈连续正弦曲线的形式，其中，频率在坡道过程中从第一低频率变化到第二高频率。频率从开始到结束的变化、带宽例如可以具有开始频率的0.5％的量级。
将由反射的雷达回波构成的接收信号与发射的啁啾信号混合，以将接收信号转换为基带信号。这些基带信号或中频(IF)信号被放大并且在多个信道中被传送到模数转换器(ADC)装置，该模数转换器布置为将接收到的模拟信号转换为数字信号。数字信号用于通过同时对接收信号的相位和幅度进行采样和分析来检索可能目标的方位角。该分析通常在一个或多个数字信号处理器(DSP)中借助于快速傅立叶变换(FFT)处理来执行。
车辆雷达系统可用于检测其他车辆、固定物体和行人，其中，行人保护将变得越来越重要。为了检测行人，雷达系统应该能够检测足够远距离处的物体(例如行人)，并且对检测到的物体(例如行人)进行分类，如果情况是这样的话，能够解决行人混乱的问题。
可以利用三个测量类型中的一项或多项来获取物体分辨率：
1)范围分辨率遵循Tx(发射)频率带宽(即BW)的函数。通常情况下，带宽因法规原因受到限制。
Rres＝1/2·C0/BW
2)角分辨率可以被估计为有效天线孔径(即，Deff)的函数。
θres≈1/2·π·λ/Deff
3)多普勒被计算为所谓的驻留时间(即Td)的函数。雷达驻留在一个特定的离散范围内，以搜索该范围内的物体的存在，然后在一系列离散范围内对下一个目标进行索引。
Vres＝1/2·C0/(Td·F0)
由于发射的啁啾信号应该在一定的带宽内，所以在各种情况下，所产生的距离分辨率可能不会令人满意地区分行人和杂物。
此外，高方位角分辨率需要较大的天线尺寸，这对于汽车雷达传感器来说是没有吸引力的。
针对驻留时间，速度分辨率应该优选地至少为0.5km/h(或者换句话说，77GHz的驻留时间为14ms)。但是，待处理的数据量随记录时间线性增加，这对处理器负载和内存消耗两者都有影响。
因此，期望提供一种车辆雷达系统，其降低了对存储器和处理器容量的需求，从而降低了成本、复杂性和发热量。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种车辆雷达系统，其降低了对存储器和处理器容量的需求，从而降低了成本、复杂性和发热量。
该目的通过车辆雷达系统来获得，车辆雷达系统包括至少一个收发器装置，该收发器装置布置为生成并发射至少一个啁啾信号。每个啁啾信号包括对应的多个频率坡道。车辆雷达系统布置为接收反射信号并且将接收到的信号与发射的相应啁啾信号进行混合以获得至少一个中频(IF)信号。车辆雷达系统还布置为产生周期性更新的驻留列表，并且根据当前的驻留列表来收集和处理数据。驻留列表包括物体存在概率超过特定阈值的信息。
该目的还通过一种用于车辆雷达系统的方法来获得，其中，该方法包括：
-生成至少一个调频连续波(FMCW)啁啾信号，
-发射至少一个啁啾信号，其中，每个啁啾信号包括对应的多个频率坡道，
-接收反射信号，
-将接收到的信号与发射的相应啁啾信号进行混合，以获得至少一个中频(IF)信号，
-产生周期性更新的驻留列表，
-根据当前的驻留列表来收集和处理数据。驻留列表包括物体存在概率超过特定阈值的信息。
根据示例，该至少一个收发器装置中的每一者布置为：
-将该IF信号转换为数字信号，
-通过第一次FFT(快速傅里叶变换)将数字信号转换为距离域，以及
-通过第二次FFT将连续啁啾信号坡道的结果组合到多普勒域中，从而获得多个距离-多普勒矩阵。
根据另一示例，车辆雷达系统布置为将每个距离-多普勒矩阵的二维频谱馈送到第一处理路径和第二处理路径。第一处理路径布置为产生驻留列表，并且第二处理路径布置为根据该驻留列表来收集和处理来自每个距离-多普勒矩阵的数据。
根据另一示例，每个收发器装置包括信号发生器并且布置为发射第一啁啾信号和第二啁啾信号。这些啁啾信号例如可以被定时成彼此交错。
根据另一示例，每个啁啾信号包括对应的多个频率坡道，其中，每个脉冲块具有在两个连续的脉冲块之间具有空闲时间的块时间的周期。每个脉冲块包括该啁啾信号，并且在空闲时间期间不存在啁啾信号。
根据另一示例，雷达系统布置为通过次序概率比测试(SPRT)算法来组合脉冲块。
其他示例在从属权利要求中进行了说明。
通过本发明获得了许多优点。主要是降低了成本、复杂性和发热量。
附图说明
现在，将参考附图来更详细地描述本发明，其中：
图1示出了车辆的示意性俯视图；
图2示出了车辆雷达系统的简化示意图；
图3a示出了第一啁啾信号；
图3b示出了第二啁啾信号；
图4示出了距离-多普勒矩阵的图形表示；
图5示出了一个周期内的脉冲块；
图6示出了搜索模块的细节；
图7示出了瑞利分布和高斯分布；
图8示出了驻留计算模块的细节；
图9示出了目标检测模块的细节；以及
图10示出了根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了车辆1的俯视图，车辆1布置为沿方向D在道路2上行驶，其中，车辆1包括车辆雷达系统3，车辆雷达系统3布置为通过发射信号4a、4b并接收反射的信号5a、5b以及以先前公知的方式使用多普勒效应来对单个目标和环境进行区分和/或分解。车辆雷达系统3布置为通过同时对接收到的信号5a、5b的相位和振幅进行采样和分析来提供可能物体6、7的方位角。
参考图1和图2，图2示出了根据第一示例的车辆雷达系统3的简化示意图，车辆雷达系统3包括收发器装置52，收发器装置52又包括发射器装置8，发射器装置8又包括信号发生器9，信号发生器9布置为生成先前已知类型的调频连续波(FMCW)啁啾信号，啁啾信号呈连续正弦曲线的形式，其中，频率在倾斜过程中从第一低频率变化到第二高频率。频率从开始到结束的变化例如可以具有开始频率的0.5％的量级。
发射器装置8还包括第一发射器天线装置10a和第二发射器天线装置10b，每个发射器天线装置10a、10b或者由一个天线元件或者天线元件阵列构成，并且布置为发射相应的第一啁啾信号4a和第二啁啾信号4b，第二啁啾信号4b在图3a中示出，在图3a中，频率在Y轴上，时间在X轴上。频率在每个坡道r的过程中从第一低频fstart变化到第二高频fstop(为了清楚起见，图3a中仅示出了三个坡道)。
收发器装置52还包括接收器装置11，接收器装置11又包括接收器混合器12和接收器天线阵列13，其中，接收器天线阵列13包括四个接收器天线装置13a、13b、13c、13d。以与发射器天线装置相同的方式，每个接收器天线装置13a、13b、13c、13d可以由一个天线元件或天线元件阵列构成。
发射信号4a、4b在第一物体6处被反射，并且反射信号5a、5b经由接收器天线装置13a、13b、13c、13d被接收器装置11接收。反射信号5a、5b各自具有相应的波前21a、21b，每个反射信号5a、5b的一个波前如图2中示意性地示出。通过检测接收到的反射信号5a、5b的相位，可以计算波前21a、21b的倾斜度，从而提供物体6的方位角(换句话说，到达DOA的方向)。
因此，由反射的雷达回波构成的接收信号5a、5b在接收器混合器12中与第二啁啾信号4b混合，从而获得四个相应的中频(IF)信号14。所得到的IF信号的差频与目标距离有关。
如图3a所示，第一啁啾信号4a包括多个第一频率坡道r1的重复周期，并且如图3b所示，第二啁啾信号4b包括多个第二频率坡道r2的重复周期。如上所述，在每个坡道r1、r2的过程中，频率从第一频率fstart变化到第二频率fstop，其中，第一频率fstart的幅度下降到第二频率fstop的幅度以下。
在这个示例中，每个坡道持续一定的坡道时间Tr，坡道时间Tr对于第一啁啾信号4a和第二啁啾信号4b是相同的。在第一啁啾信号4a以及第二啁啾信号4b的两个连续坡道之间还存在坡道时间tr。啁啾信号4a、4b被定时成使得在第一啁啾信号4a的两个连续坡道之间存在第二啁啾信号4b的坡道，反之亦然，从而使得啁啾信号4a、4b彼此交错。
以这种方式，由于Tx-Rx(发射-接收)结合的数量增加，所以实现了改善的角精度和分辨率。
收发器装置52还包括模数转换器(ADC)装置16和采样与定时装置17。四个对应的IF信号14从接收器发射到ADC装置16，在ADC装置16中，IF信号14以某一预定采样频率fs被采样并被转换为数字信号22，采样频率fs以由采样与定时装置17产生的采样与定时信号19的形式提供。
收发器装置52还包括数字信号处理器(DSP)装置18，数字信号处理器(DSP)装置18适于通过第一FFT(快速傅里叶变换)对雷达信号进行处理以将数字信号22转换为距离域，并且适于通过第二FFT将连续的啁啾信号坡道的结果结合到多普勒域中。这在图4中得以示出，在图4中，一个轴示出多普勒速度v(米/秒)，另一轴示出范围R(米)，并且第三轴示出相对信号幅度A(dB)。
因此，图4示意性地提供了距离-多普勒矩阵35的图形表示。这里，奈奎斯特速度VN和奈奎斯特范围RN用对应的点划线23、24表示。车辆雷达系统3适当地包括主控制单元(其仅在图2中示意性地示出)，主控制单元控制车辆雷达系统3中的某些部件的工作。
在第一范围R1处存在以第一速度v1检测到的第一目标指示25；在第二范围R2处存在以第二速度v1检测到的第二目标指示26和以第三速度v3检测到的第三目标指示27；在第三范围R3处，存在以第四速度v4检测到的第四目标指示28。第四目标指示28在奈奎斯特范围RN线24处被镜像，使得出现被镜像的第四目标指示28m。范围域是第一个FFT的结果，其中，远处的目标以更高的频率出现。
当目标的距离增加时，目标会开始混淆，并且显得越来越近，这是不可取的。例如，如果第四目标指示28以增加的频率出现，则它将朝奈奎斯特范围RN线24越来越高的范围移动并经过过奈奎斯特范围RN线24，而镜像的第四目标指示28m将朝奈奎斯特范围RN线24越来越低的范围移动并经过奈奎斯特范围RN线24。然后，将检测镜像的第四目标指示28m，从而构成虚假的目标指示。
第五目标指示29以超过奈奎斯特速度vN的第五速度v5出现在第三范围R3处。然后，由于混叠，第五目标指示29将以较低的第六速度v6出现为假想的第五目标指示29i，从而构成虚假的目标指示。
上述虚假的目标指示将确定哪一个目标指示真的更加困难。为了抵消这一点，接收器装置包括抗混叠滤波器7。抗混叠滤波器7在超过当前奈奎斯特频率时具有足够的抑制程度。它具有从啁啾信号4a、4b中去除两个音调中的一者的效果，并且允许ADC装置16可靠地工作。
根据本发明，距离-多普勒矩阵35的二维频谱被馈送给两个并行的处理路径(第一处理路径30和第二处理路径31)。第一处理路径30包括搜索模块32和驻留计算模块33，并且布置为搜寻有用的信号(这项工作独立于后台中的其余信号处理工作)，从而产生周期性更新的驻留列表34。此外，第一处理路径30用作防火墙，其布置为抑制诸如干扰或模糊信号之类的不利信号。
第二处理路径31布置为从距离-多普勒矩阵35提取特定的谱线并将它们存储在缓冲器结构中。除了距离多普勒矩阵输入之外，还需要获取关于假定目标的信息。为此目的，驻留列表34由包含在第二处理路径31中的驻留模块36访问并且布置为根据当前的驻留列表34从距离-多普勒矩阵35收集数据。第二处理路径31还包括目标检测模块37。
借助于驻留列表34，第二处理路径31可以在物体存在概率增加的情况下集中处理工作。
后面，将更详细地说明这些处理路径30、31可以如何工作的示例。
参考图3a、图3b和图5，每个周期具有周期时间tc的时长，其中，每个周期包括多个脉冲块4，并且其中，每个脉冲块4具有块时间tB的时长。在两个连续的脉冲块4之间存在一定的空闲时间ti。每个脉冲块4包括啁啾信号4a、4b，并且在两个连续的脉冲块4之间的空闲时间ti期间不存在啁啾信号。针对每个脉冲块4设置距离-多普勒矩阵35，一次一个。
在图3a和图3b中，第一啁啾信号4a和第二啁啾信号4b被示出在一个这样的脉冲块4(块时间tB)期间。
应该注意，与连续的脉冲序列相比，单个脉冲块4的多普勒分辨率性能较低。此外，积分增益与采集时间成比例，这导致单个脉冲块4的信噪比较低。
下面，将更详细地描述处理路径30、31的工作。
搜索模块32布置为寻找最有可能包含雷达目标的能量的距离多普勒(RD)矩阵元素。为此目的，一次一个地评估距离-多普勒矩阵35的幅度的一致性。由于没有保存单独的脉冲，因此有必要依次处理整个过程并以压缩形式获取最重要的信息。这可以例如通过组合一个或多个处理周期的脉冲块4来实现，目的在于使用所谓的次序概率比测试(SPRT)算法来恢复检测概率和分辨率两者，其中，该算法通常是以前公知的并且在这里借助于主控制单元38来运行。次序检测算法的理想实施需要在每个脉冲块4之后做出判定，其中，可能有三个判定结果：无目标、目标存在、没有判定。如果做出了后一判定，则评估另一个脉冲块4。
参考图6，搜索模块32包括噪声估计模块39、LLF(对数似然函数)矩阵对准模块40、概率比率计算模块41和LLF矩阵更新模块42。下面将对术语LLF将进行详细地讨论。
噪声估计模块39布置为借助于中值函数来估计距离-多普勒矩阵35内的多普勒维度中的所有范围内的噪声基底。
LLF矩阵对准模块40布置为改变LLF矩阵，因为距离-多普勒矩阵35的性质在于范围维度中的频率随时间的函数发生变化。可以从多普勒维度中的矩阵元素索引中导出某个RD矩阵元素内的所谓的能量范围率。
概率比率计算模块41布置为使用SPRT算法执行次序检测。为了使该算法适应雷达传感器，所计算的信号幅度m假设为基于正在进行的噪声雷达信号观测值的集合，目前为止，包括N个这样的观测值。函数f0(m)是当物体实际存在于某个特定幅度处时所计算的信号幅度m的概率密度函数，函数f1(m)当这种物体实际存在时所计算的信号幅度m的概率密度函数。
概率密度函数描述了观测随机变量的特定值的可能性。特别地，观测包含在特定时间间隔内的数值的概率通过在该时间间隔内对概率密度函数进行积分来确定。因此，任何特定值处的概率密度函数的值与在以该值为中心的无穷小时间间隔内观测随机变量的概率成正比。根据SPRT理论，比率r提供了物体存在与否的相对概率r的度量：
Figure BDA0001481387640000091
概率密度函数f0(m)和f1(m)的计算取决于观测噪声的性质。特别地，单个脉冲块4的距离-多普勒矩阵35的实部和虚部两者上的噪声被建模为具有零均值和等方差的独立正态变量。在此假设下，无目标情况下的概率密度函数f1(m)遵循瑞利(Rayleigh)分布：
Figure BDA0001481387640000092
瑞利分布的峰值出现在数值σ处。图7说明了σ等于10的瑞利分布。物体存在情况下的概率密度函数f0(m)需要假定的目标幅度。这个幅度具有这样的解释：如果这个幅度上存在目标，则应该达到指定的检测概率。因此，这个幅度被认为是满足检测要求的阈值。
鉴于上述假定的信号噪声特性，物体存在情况下的概率密度函数遵循莱斯(Rice)分布。然而，在实践中，这可以通过较不复杂的高斯(Gaussian)分布来近似：
Figure BDA0001481387640000093
在上面的等式中，mT是满足性能要求的检测阈值。只要阈值mT至少比噪声标准偏差s大1.5倍，高斯分布就可以很好地逼近莱斯分布。
在图7中，说明了噪声标准偏差s等于10且检测阈值mT等于40的高斯分布44。注意：高斯分布44的峰值出现在数值mT处。检测阈值mT被确定为接收器信道中的有效噪声的倍数，如下面的等式所述的：
Figure BDA0001481387640000094
在上面的等式中，参数D表示期望的噪声倍数，其例如可以具有介于2.5和32之间的数值。这对应于范围在8dB到30dB以上的噪声(即，12dB＝20log10(4))的阈值。
等式(1)的比率r可以转换为对数形式。所得到的表达式称为对数似然函数(LLF)，如前所述。下面来说明函数f0(m)对f1(m)的线性比率：
Figure BDA0001481387640000101
对数似然函数通过应用自然对数来获取：
Figure BDA0001481387640000102
LLF矩阵更新模块42布置为用于实际的目标信号检测。当第一阈值A满足以下不等式时，判定物体存在：
r>A (7)
当第二阈值B满足以下不等式时，判定目标不存在：
r<B (8)
如果任一不等式不满足，则不可能做出必须收集另一个观测的判定。第一阈值A和第二阈值B可以基于检测概率(即，1-a)和虚警(即，b)的要求。特别地，可以使用下面的近似值：
Figure BDA0001481387640000103
Figure BDA0001481387640000104
这里，α表示错误的检测概率，例如，5％＝>0.05；β表示虚警概率，例如，1％＝>0.01。
对于SPRT目标检测的非相干版本，将LLF矩阵的每个矩阵元素与对应RD谱线的LLF值相加。执行该过程直到做出噪声判定或者直到可以完成目标判定为止。这种关系可以通过下面的不等式来表示：
Figure BDA0001481387640000111
再次参考图2，驻留计算模块33布置为在每个RSP(雷达信号处理)周期结束时执行，并且布置为选择最有可能包含雷达目标的能量的范围-速度组合。此外，初始化暂停缓冲器，并且重写驻留列表34为下一个RSP周期的准备。
参考图8，驻留计算模块33包括RD矩阵元素识别模块45和驻留位置计算模块46。
RD矩阵元素识别模块45布置为调查最近的LLF矩阵的矩阵元素内容是否超过指定的第一阈值A。
为了说明驻留位置计算模块46，假定在具有范围指数iR和多普勒指数iD的LLF矩阵中找到了合适的小区。相应的驻留位置ipR/ipD计算如下。由于SAD(搜索和驻留)算法的基本方法假设了恒定的速度，所以可以从LLF矩阵中获得驻留指数，即用于驻留的感兴趣的范围-多普勒(RD)矩阵元素的位置：
ipD＝iD (12)
为了在驻留过程中尽可能少地损失能量，需要将测量点设置在最佳位置。该计算基本上是通过使用当前位置(即iR)、驻留时长(即TC)和由多普勒指数(即iD)表示的目标速度来预测目标位置。最佳的投影时间点t是驻留周期行进到中途的时间点；其可以表示为t＝0.5·NR·TR，其中，NR是一个脉冲块4中的坡道r1、r2的数量。
Figure BDA0001481387640000112
函数fD(iD)表示多普勒指数iD的解释。由于RD频谱具有有限的多普勒奈奎斯特速度vN＝vRES·NR，其中vRES是多普勒分辨率，因此有必要定义目标速度的运行范围。该函数fD(iD)返回整数值，该整数值是多普勒分辨率的倍数，以便获得由多普勒指数iD表示的速度。最简单的示例是将速度数值范围置于零。这种函数可表示为：
Figure BDA0001481387640000121
当然，还有替代的方法来补偿由雷达目标的距离比率造成的一致性损失。例如，可以想到，距离-多普勒矩阵35在实际变换之前通过相对于位置变化进行倍频来对准。然而，这只是一个额外的示例，这里不会进行进一步讨论。
再次参考图2，包含在第二处理路径31中的驻留模块36布置为根据当前的驻留列表34来从距离-多普勒矩阵35收集数据。该列表从搜索模块32中周期性产生。要存储的数值的数量NDP取决于驻留缓冲器的大小。缓冲器的长度NSP可具有诸如RSP循环时间的限制。
第二处理路径31还包括目标检测模块37，该目标检测模块37布置为评估驻留缓冲器中存储的数据。参考图9，目标检测模块37包括驻留数据变换模块47、峰值检测模块48和参数估计模块49。
驻留数据变换模块47布置为将适当的窗口函数应用于每个驻留信号。而且，所有的驻留信号必须被转换为频域；实际上是第三维的光谱立方体。
这里，每个驻留信号被认为构成具有以下属性的独立多普勒信号：
-驻留探针的多普勒分辨率VRES_DP：
Figure BDA0001481387640000122
-驻留探针的多普勒奈奎斯特VN_DP：
VN_DP＝VRES_DP·NSP (16)
峰值检测模块48包括检测算法，其中，幅度信号从合成的FFT输出创建。然后，为每个信号估计噪声基底。在此之后，计算检测阈值。在最后的步骤中，将阈值以上的所有本地最大值声明为目标。
参数估计模块49布置为计算所有参数，即距离、多普勒和方位。为此目的，需要考虑每个目标峰值的三维信号空间中的正交相邻矩阵元素。利用邻居的量级可以应用3点插值，并且可以使用下列等式来计算目标距离：
Figure BDA0001481387640000131
其中，Rres是距离分辨率，Ns是每个Tx坡道r1、r2的样本数量，BW是Tx频率带宽，C0是真空光速。利用RRES和谱峰位置可以计算目标距离。
目标速度的确定需要根据下列等式(18)或简化的等式(19)结合根据上面的等式(15)(和(16)的驻留信号的计算对一个脉冲块4的RD矩阵35进行多普勒计算：
Figure BDA0001481387640000132
Figure BDA0001481387640000133
尽管驻留信号提供了精确的多普勒估计，但它具有相对较低的奈奎斯特速度。通过结合多普勒计算和驻留信号计算，可以实现增强的精度。
如果通过使用粗略计算的结果来确定奈奎斯特假设，则是可行的。应该注意，这种技术假定粗略方法的精度高于精确计算的奈奎斯特速度。关于奈奎斯特假设，FFT具有奈奎斯特范围的极限值范围。如果还希望测量该范围之外的目标，则需要知道FFT内的峰值位置和模糊度包装(wasp)。这里，一个包装是一个奈奎斯特假设。
SPRT算法的主要优点是可以在每个处理步骤之后，即在每个脉冲块4之后，释放用于IF信号14的存储器。
这种方法具有多个优点，例如：
-减少了存储器需求。
-灵活化观测时间。
-高速下出现的信号可以忽略不计。
-可分解多普勒模糊度。这可以通过分析在距离维度上随时间变化的频移来实现。
-可以出现较慢的Tx坡道，这将导致较低的采样率。
本发明的实质在于，距离多普勒矩阵35的二维频谱被馈送到第一处理路径30和第二处理路径31。第一处理路径30布置为产生周期性地更新的驻留列表34，并且第二处理路径31布置为根据当前的驻留列表34收集和处理来自距离多普勒矩阵35的数据。通过驻留列表34，第二处理路径31可以将处理精力集中在物体存在的可能性增加的情况下的真正目标检测。驻留列表包括物体存在的概率超过特定阈值的信息。
具体如何实现可以发生变化，如上所公开的示例仅为示例，并且处理可以在主控制单元38中执行，主控制单元38又可以由一个或多个单独的或集成的控制单元组成。每个收发器装置52可以有一个主控制单元38，或者车辆雷达系统3可以有一个主控制单元38。
参考图10，本发明还涉及一种用于车辆雷达系统(3)的方法，其中，该方法包括：
53：生成至少一个调频连续波(FMCW)啁啾信号4a、4b；
54：发射该至少一个啁啾信号4a、4b，其中，每个啁啾信号4a、4b包括对应的多个频率坡道r1、r2；
55：接收反射信号5a、5b；以及
56：将接收到的信号5a、5b与发射的相应啁啾信号4a、4b进行混频，以获得至少一个中频(IF)信号14；
57：产生周期性更新的驻留列表34；以及
58：根据当前的驻留列表34收集和处理数据，其中，该驻留列表34包括物体存在概率超过特定阈值的信息。
根据示例，该方法包括：
59：将该IF信号14转换为数字信号22；
60：通过第一FFT(快速傅里叶变换)将数字信号22转换为距离域；以及
61：通过第二FFT将连续啁啾信号坡道的结果组合到多普勒域中，从而获得多个距离-多普勒矩阵35。
如图1所示，车辆1包括安全控制单元50和安全装置51(例如紧急制动系统和/或报警信号装置)。安全控制单元50布置为根据来自雷达系统3的输入来控制安全装置51。这种输入可以经由主控制单元38输入。
本发明不限于以上示例，而是可以在所附权利要求的范围内自由地变化。例如，对于第一啁啾信号4a和第二啁啾信号4b，坡道时间Tr不必相同；并且对于第一啁啾信号4a和第二啁啾信号4b，连续坡道r1、r2之间的时间也不必相同。第一啁啾信号4a和第二啁啾信号4b不必交错，而是可以在每个块4期间同时或彼此独立地运行。此外，啁啾信号4a、4b可以以任何类型的周期发射；所述的脉冲块4只是示例。当啁啾信号4a、4b彼此交错时，它们可以在每个脉冲块4中交错。
所提及的所有时间当然仅以示例的方式提及，显然，在根据上述的雷达系统中，任何适当的时间和定时安排是可能的。坡道可以类似地布置为所述的上坡道或下坡道或两者的一些组合。第一频率fstart的幅度因此可以大于第二频率fstop的幅度。
此外，可以具有任何数量的发射器天线装置10a、10b和接收器天线装置13a、13b、13c、13d，但是具有至少一个发射器天线装置和至少一个接收器天线装置。因此可以存在一个或多个FMCW啁啾信号，其具有任何合适的周期构成。
每个天线装置10a、10b；13a、13b、13c、13d可以例如包括一个或多个天线，并且每个天线可以由一个天线元件或由天线元件阵列构成。
如果啁啾信号4a、4b被交错，则第一啁啾信号4a中的坡道因此不必在第二啁啾信号4b中的前一坡道结束时正好开始，但是，该开始可以在第二啁啾信号4b结束之后或之前，反之亦然。
雷达系统可以在任何类型的车辆(例如汽车、卡车和公共汽车)以及船只和飞机中实施。
车辆雷达系统的示意图进行了简化，仅示出了被认为与本发明的充分描述相关的部件。可以理解，这种雷达系统的总体设计在本领域是公知的。例如，没有示出布置为使用所获取的目标信息的设备，但是当然，可以想到许多不同的这种设备；例如警告和/或碰撞避免系统。
天线装置的数量、每个天线装置内的天线和IF信号可以发生变化。
ADC装置和DSP装置应该分别被解释为具有相应的ADC或DSP功能，并且可以分别由多个单独的组件构成。可选地，每个ADC布置可以包括在一个ADC芯片中，并且每个DSP布置可以包括在一个DSP芯片中。
在所示的示例中，只有一个接收器信道。当然，在这种情况下，接收器可以安排为用于多个信道。
通常，用于生成雷达信号的硬件可以仅在周期的一部分期间有效，并且在周期的其余部分期间(即不需要时)断电。
已经示出车辆雷达系统3具有一个收发器装置52；当然，车辆雷达系统3可以包括具有相同或不同结构的两个或更多个收发器装置，该相同或不同结构包括相似或不同的组件。每个收发器装置52可以包括控制单元。
每个啁啾信号4a、4b可以包括对应的多个频率坡道r1、r2的至少一个周期。每个啁啾信号4a、4b可以可选地包括对应的多个连续运行的频率坡道r1、r2。
通常，本发明涉及车辆雷达系统3，车辆雷达系统3包括至少一个收发器装置52，至少一个收发器装置52中的每一者布置为生成并发射至少一个调频连续波(FMCW)啁啾信号4a、4b，其中，每个啁啾信号4a、4b包括相应的多个频率坡道r1、r2，其中，车辆雷达系统3布置为接收反射信号5a、5b并且将接收到的信号5a、5b与发射的相应啁啾信号4a、4b进行混合以获得至少一个中频(IF)信号14，其中，车辆雷达系统3进一步布置为产生周期性更新的驻留列表34，并且根据当前的驻留列表34来收集和处理数据，其中，该驻留列表34包括物体存在概率超过特定阈值的信息。
根据示例，该至少一个收发器装置52中的每一者布置为：
-将该IF信号14转换为数字信号22；
-通过第一FFT(快速傅里叶变换)将数字信号22转换为距离域；以及
-通过第二FFT将连续啁啾信号坡道的结果组合到多普勒域中，从而获得多个距离-多普勒矩阵35。
根据示例，车辆雷达系统3布置为将每个距离-多普勒矩阵35的二维频谱馈送到第一处理路径30和第二处理路径31，其中，第一处理路径30布置为产生该驻留列表34，并且其中，第二处理路径31布置为根据该驻留列表34来收集和处理来自每个距离-多普勒矩阵35的数据。
根据示例，每个收发器装置52包括信号发生器9并且布置为发射第一啁啾信号4a和第二啁啾信号4b。
根据示例，啁啾信号4a、4b被定时成在第一啁啾信号4a的两个连续坡道之间存在第二啁啾信号4b的坡道，并且反之亦然，使得啁啾信号4a、4b相互交错。
根据示例，每个啁啾信号4a、4b包括形成于脉冲块4中的对应的多个频率坡道r1、r2，其中，每个脉冲块4具有块时间tB和存在于两个连续脉冲块4之间的空闲时间ti的时长，其中，每个脉冲块4包括所述啁啾信号4a、4b，并且其中，在空闲时间ti期间没有啁啾信号。
根据示例，雷达系统3布置为通过次序概率比率测试(SPRT)算法来组合脉冲块4。
根据示例，雷达系统3布置为向安全控制单元35提供输入，安全控制单元35又布置为控制安全装置36，其中，雷达系统3、安全控制单元35和安全装置36包括在车辆1中。
一般而言，本发明还涉及一种用于车辆雷达系统3的方法，其中，该方法包括：
53：生成至少一个调频连续波(FMCW)啁啾信号4a、4b；
54：发射该至少一个啁啾信号4a、4b，其中，每个啁啾信号4a、4b包括对应的多个频率坡道r1、r2；
55：接收反射信号5a、5b；以及
56：将接收到的信号5a、5b与发射的相应啁啾信号4a、4b进行混频，以获得至少一个中频(IF)信号14；
其中，该方法还包括：
57：产生周期性更新的驻留列表34；以及
58：根据当前的驻留列表34收集和处理数据，其中，该驻留列表34包括物体存在概率超过特定阈值的信息。
根据示例，该方法包括：
59：将该IF信号14转换为数字信号22；
60：通过第一FFT(快速傅里叶变换)将数字信号22转换为距离域；以及
61：通过第二FFT将连续啁啾信号坡道的结果组合到多普勒域中，从而获得多个距离-多普勒矩阵35。
根据示例，该方法包括将每个距离-多普勒矩阵35的二维频谱馈送到第一处理路径30和第二处理路径31，其中，第一处理路径30用于产生驻留列表34，并且其中，第二处理路径31用于根据驻留列表34来收集和处理来自每个距离-多普勒矩阵35的数据。
根据示例，存在第一啁啾信号4a和第二啁啾信号4b，其中，啁啾信号4a、4b被定时成在第一啁啾信号4a的两个连续坡道之间存在第二啁啾信号4b的坡道，并且反之亦然，使得啁啾信号4a、4b相互交错。
根据示例，每个啁啾信号4a、4b具有形成于脉冲块4中的对应的多个频率坡道r1、r2，其中，每个脉冲块4具有块时间tB和存在于两个连续脉冲块4之间的空闲时间ti的时长，其中，每个脉冲块4包括所述啁啾信号4a、4b，并且其中，在空闲时间ti期间没有啁啾信号。
根据示例，该方法还包括使用次序概率比测试(SPRT)算法来组合脉冲块4。

Claims (10)

1.一种车辆雷达系统(3)，所述车辆雷达系统(3)包括至少一个收发器装置(52)，所述至少一个收发器装置(52)中的每一者布置为生成并发射至少一个调频连续波FMCW啁啾信号(4a、4b)，其中，每个啁啾信号(4a、4b)包括对应的多个频率坡道(r1、r2)，其中，所述车辆雷达系统(3)布置为接收反射信号(5a、5b)并将接收到的信号(5a、5b)与发射的相应啁啾信号(4a、4b)进行混合以获得至少一个中频IF信号(14)，所述至少一个收发器装置(52)中的每一者布置为：将所述IF信号(14)转换为数字信号(22)，通过第一次快速傅里叶变换FFT将所述数字信号(22)转换为距离域，以及通过第二次FFT将连续啁啾信号坡道的结果组合到多普勒域中，从而获得多个距离-多普勒矩阵(35)，
其特征在于，
所述车辆雷达系统(3)还布置为产生周期性更新的驻留列表(34)并且根据当前的驻留列表(34)来收集和处理数据，其中，所述驻留列表(34)包括物体存在概率超过特定阈值的信息；以及
所述车辆雷达系统(3)布置为将每个距离-多普勒矩阵(35)的二维频谱馈送到第一处理路径(30)和第二处理路径(31)，其中，所述第一处理路径(30)布置为产生所述驻留列表(34)，并且其中，所述第二处理路径(31)布置为根据所述驻留列表(34)来收集和处理来自每个距离-多普勒矩阵(35)的数据。
2.根据权利要求1所述的车辆雷达系统(3)，其特征在于，每个收发器装置(52)包括信号发生器(9)并且布置为发射第一啁啾信号(4a)和第二啁啾信号(4b)。
3.根据权利要求2所述的车辆雷达系统(3)，其特征在于，所述啁啾信号(4a、4b)被定时成在所述第一啁啾信号(4a)的两个连续坡道之间存在所述第二啁啾信号(4b)的坡道，并且反之亦然，使得所述啁啾信号(4a、4b)相互交错。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆雷达系统(3)，其特征在于，每个啁啾信号(4a、4b)包括形成于脉冲块(4)中的对应的多个频率坡道(r1、r2)，其中，每个脉冲块(4)具有块时间(tB)和存在于两个连续的脉冲块(4)之间的空闲时间(ti)的时长，其中，每个脉冲块(4)包括所述啁啾信号(4a、4b)，并且其中，在所述空闲时间(ti)期间没有啁啾信号。
5.根据权利要求4所述的车辆雷达系统(3)，其特征在于，所述雷达系统(3)布置为通过次序概率比测试SPRT算法来组合脉冲块(4)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆雷达系统(3)，其特征在于，所述雷达系统(3)布置为向安全控制单元(35)提供输入，所述安全控制单元又布置为控制安全装置(36)，其中，所述雷达系统(3)、所述安全控制单元(35)和所述安全装置(36)包括在所述车辆(1)中。
7.一种用于车辆雷达系统(3)的方法，其中，所述方法包括：
(53)生成至少一个调频连续波FMCW啁啾信号(4a、4b)；
(54)发射所述至少一个啁啾信号(4a、4b)，其中，每个啁啾信号(4a、4b)包括对应的多个频率坡道(r1、r2)；
(55)接收反射信号(5a、5b)；
(56)将接收到的信号(5a、5b)与发射的相应啁啾信号(4a、4b)进行混合以获得至少一个中频IF信号(14)；
(59)将所述IF信号(14)转换为数字信号(22)；
(60)通过第一次快速傅里叶变换FFT将所述数字信号(22)转换为距离域；以及
(61)通过第二次FFT将连续啁啾信号坡道的结果组合到多普勒域中，从而获得多个距离-多普勒矩阵(35)；
其特征在于，该方法还包括：
(57)产生周期性更新的驻留列表(34)；
(58)根据当前的驻留列表(34)来收集和处理数据，其中，所述驻留列表(34)包括物体存在概率超过特定阈值的信息；以及
所述方法还包括：
将每个距离-多普勒矩阵(35)的二维频谱馈送到第一处理路径(30)和第二处理路径(31)，其中，所述第一处理路径(30)用于产生所述驻留列表(34)，并且其中，所述第二处理路径(31)用于根据所述驻留列表(34)来收集和处理来自每个距离-多普勒矩阵(35)的数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，存在第一啁啾信号(4a)和第二啁啾信号(4b)，其中，所述啁啾信号(4a、4b)被定时成在所述第一啁啾信号(4a)的两个连续坡道之间存在所述第二啁啾信号(4b)的坡道，并且反之亦然，使得所述啁啾信号(4a、4b)相互交错。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，每个啁啾信号(4a、4b)包括形成于脉冲块(4)中的对应的多个频率坡道(r1、r2)，其中，每个脉冲块(4)具有块时间(tB)和存在于两个连续的脉冲块(4)之间的空闲时间(ti)的时长，其中，每个脉冲块(4)包括所述啁啾信号(4a、4b)，并且其中，在所述空闲时间(ti)期间没有啁啾信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过次序概率比测试SPRT算法来组合脉冲块(4)。
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