CN108780140B - 用于运行雷达传感器的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行雷达传感器的方法，该方法具有这些步骤：发出发送信号；借助接收单元(100)接收在至少一个目标物体上反射的发送信号；分析处理所述接收信号；和根据被分析处理的所述接收信号调节高通滤波器(40)的边界频率(fG1至fGn)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行雷达传感器的方法。此外，本发明涉及一种雷达传感器。
背景技术
用于检测环境的雷达传感器对接收器的可用动态范围提出很高要求。动态性由两个分量得到。第一分量构成距离动态性。与目标物体的距离越大，接收电平(Pegel)越小。雷达方程表明，点目标的电平以每单位(Dekade：以十为底的对数)约40dB减小。第二分量通过回波横截面或者说雷达横截面(英文：radar cross section,RCS)的动态性构成。例如行人仅反射很小的功率，而例如载重车在接收器中产生明显更大的功率。
这些分量相互间不是没有反作用。如果一个目标不再被视作点目标，而是比天线波束大，那么该目标不再被天线完全覆盖。在此，在相对于目标的间距与覆盖和从而与目标的回波横截面之间存在相关性。
雷达接收器的模拟模块(Block)具有非常高的动态范围，而整个系统的动态范围被模拟-数字转换器限制。转换器和从而动态范围的位宽的每个增大都会导致芯片面积的增大和耗损功率的提高，而且出于成本原因和散热原因应认真考量。
已知的是，通过动态压缩(Dynamikkompression)来解决该问题。这可以通过以下方式来实现：借助高通滤波器的边缘(Flanke)来工作。理论上，对于点目标的距离动态性而言在理论上例如通过二阶高通滤波器针对目标频率在高通边缘上被完全抵消。
尽管进行了仔细的设计，但是仍会发生接收器被信号超控。该情况是不希望的，因为由此可能出现新的频率分量，其可能被解释为目标。因此，必须去除引起超控的调制。为了重新获得可靠数据，必须抵抗超控，以传统方式例如借助自动放大调节(英文：automaticgain control自动增益控制，AGC)来抵抗超控。在信号过强的情况下，接收放大器的增益减小，这同样降低所有接收信号的电平。由此，超控状况虽然被克服，但是也会导致不再能够探测到弱的目标。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于运行雷达传感器的改进方法。
根据第一方面，该任务借助用于运行雷达传感器的方法来解决，所述方法具有以下步骤：
-发出发送信号；
-借助接收单元接收在至少一个目标物体上反射的发送信号；
-分析处理接收信号；和
-根据被分析处理的接收信号调节高通滤波器的边界频率。
有利地由此可实现，根据目标的“强度”来匹配接收特性。尤其，当在雷达传感器附近存在强目标时，仍然能够很好地识别远(“弱”)的目标。这可以通过根据所接收的代表实际环境场景的信号而向上移动边界频率来实现。
根据第二方面，该任务借助雷达传感器来解决，所述雷达传感器具有：
-接收单元；
-用于求取接收信号的最大值的最大值识别装置；
-调节装置，能对其输入所检测的接收信号最大值和接收信号，其中，根据所求取的最大值和该接收信号借助调节装置可调节高通滤波器的边界频率。
本发明方法的优选实施方式是从属权利要求的主题。
所述方法的一个有利扩展方案设置，根据被分析处理的接收信号而定地调整限定数量的高通滤波器边界频率。以该方式可以与实际所检测的环境场景进行简单匹配，其中，执行边界频率与对应接收状况的一种动态匹配。
所述方法的另一有利扩展方案的优点在于，接收信号越强，高通滤波器的边界频率则被调整得越高。由此支持，相应地衰减强的近目标，相反，远目标保持基本上不受影响地能被检测到。
所述方法的另一有利扩展方案设置，接收信号的最大值借助最大值识别装置来检测并且与接收信号一起被输送给调节装置。由此支持，提供用于调节边界频率的全面数据材料，使得提供高通滤波器边界频率与当前所检测的环境场景的准确匹配。
所述方法的另一有利扩展方案设置，从接收单元的所有通道求取所述最大值。以该方式有利地实现了最差情况场景(Worst-Case-Szenario)，由此在求取和调节边界频率时有利地支持了计算花费，其中，最强的接收通道是起决定性作用的。由此可以有利地使用于求取边界频率的计算花费最小。此外，可以以该方式有效地保护接收单元的模拟数字转换器以防饱和状态。
下面，借助其他特征和优点根据多个附图详细描述本发明。在此，所有描述或示出的特征本身或以任意组合构成本发明的主题，而与它们在权利要求中的归纳或它们的引用无关以及与它们在说明书或附图中的表述或示图无关。
公开的方法特征类似地由公开的相应设备特征得到，并且反之。这尤其意味着，涉及用于运行雷达传感器的方法的特征、技术优点和实施以类似的方式由涉及雷达传感器的相应实施、特征和优点得到，并且反之。
附图说明
在附图中示出，
图1传统雷达传感器的接收单元的原理方框图，
图2雷达传感器接收单元的高通滤波器频率特征曲线的传统变化过程，
图3雷达传感器接收单元的高通滤波器频率特征曲线的根据本发明的变化过程，
图4本发明方法的实施方式的原理流程图，和
图5本发明雷达传感器的接收单元的原理方框图。
具体实施方式
本发明的基本构思在于，使高通滤波器的边界频率与接收信号这样匹配，使得既能很好地探测到强的近目标又能很好地探测到弱的远目标。
为此目的，代替调节接收链的增益或发送功率，对被用于动态压缩的高通滤波器的边界频率进行调节。如果这样设计接收器，使得高通滤波器的边界频率位于有用频率范围内，那么可以通过向上移动边界频率来减小对于近目标的接收电平，而基本不影响远目标。因为在近区域中的电平本身对于小目标是非常大的，但是小目标在远区域中常常消失在噪声中，所以通过所提出的该方法可以产生雷达传感器的性能优点。
图1以原理方式示出雷达传感器的接收单元100的方框图。所接收的雷达信号由天线10检测到并且借助放大器20被放大，接下来将所接收的雷达信号借助混合器30混合到基带中。接收单元100的该部分还可以较简单地满足高的动态要求。为了压缩对于后续的A/D转换器的动态性，在混合器30与A/D转换器50之间连接高通滤波器40。接收单元100的输出数据通过与A/D转换器50连接的数字接口60被输出，其中，这些数据由数字接口60被转交给用于进一步处理的外部微型控制器(未示出)。同时，借助最大值识别装置70在一个序列期间识别或求出或提供关于接收单元100的所有n个通道K1至Kn的时间信号的最大值。因此，用于最大值识别装置70的数据为用于数字接口60的数据的一种提取(Auszug)，这些数据能以简单的方式来求取。近目标根据本身已知的该原理被映射到低频上，而远目标被映射到高频上。
图2示出传统上使用的原理，借助所述原理处理雷达目标的动态差别。在此，事先限定了目标的场景，这些目标(例如行人、机动车、载重车等)应由雷达传感器来检测，其中，相应于限定的场景来调整高通滤波器40的边界频率。在图2中示意性示出相应的传统滤波器曲线或频率特征曲线。
在图2中可看出雷达传感器接收单元的高通滤波器的三个滤波器特性或者说频率特征曲线A,B,C，其中，在基带频率f上方分别画出最大的接收功率P。三个滤波器特性A,B,C基本平行地延伸直至第一边界频率fG1并且之后以限定的斜率平行延伸地下降。所有三个滤波器特性A,B和C相应于具有传统放大调节的情况，其中，滤波器特性B,C相对于滤波器特性A平行地向下偏移，这以不利的方式导致，在大的基带频率f并且从而大的距离情况下弱雷达目标(例如远离的行人)的电平消失在噪声中。传统雷达传感器以该方式对于远目标而言在一定程度上变“失明”。
在图3中原理性地示出高通滤波器40的所提出的滤波器特性。在图3中，高通滤波器40的频率特征曲线示例性地示出为具有三个边界频率fG1,fG2,fG3的滤波器特性，因此与无极调节相比可以将技术花费保持很低。高通滤波器40的滤波规则这样设计，使得电平上升(由于目标距离减小)向较低频率的方向刚好被抵消。由此，特征曲线在边界频率fG1,fG2,fG3以下弯折并且朝着零的方向保持在基本恒定的电平上。
根据接收场景而定，以该方式动态地改变边界频率fG1至fG3，由此，用于当前存在的场景的接收特性对于雷达传感器而言是优化的，由此既可以充分地识别远目标又可以充分地识别近目标。
可调整的边界频率fG1至fG3全都处于接收器的有用频率范围内。对于在图3的特征曲线的下降分支中产生基带频率的较远物体而言，通过对边界频率的调节不会改变动态性，因此不发生衰减。近的物体在特征曲线的水平分支中产生基带频率，即被高通滤波器40衰减。由于在多个物体的情况下存在较大的回波横截面，即使在滤波衰减的情况下动态性也足够用。从而，滤波器特征曲线在近区域内引起用于大输入电平的预留量(Vorhalt)。
针对图3的特征曲线示例性地认为，用于正常运行的电平规划设置了具有边界频率fG1的配置。在开始一个新的调制序列之前，借助最大值识别装置70检测和评价雷达传感器的所有n个通道K1至Kn的来自前一序列的最大值。如果该最大值超过限定的阈值并且如果在直至fG1的频率范围内存在强的目标，那么切换到具有边界频率fG2的配置上。因此，可能导致A/D转换器50超控的、低于边界频率fG1的目标物体电平被降低，而高于边界频率fG2的物体电平保持不受影响，即不是不必要地被衰减。有利地，以该方式可以动态地调节或者说调整高通滤波器40的边界频率fG1至fGn。
边界频率fG1至fGn的数量“三个”应看作为仅是示例性的，例如也可以设置，增加或减少边界频率的数量，其中，数量“两个”为最低程度。
图4示出本发明方法的实施方式的原理流程。
在步骤200中，发出发送信号。
在步骤210中，借助接收单元接收在至少一个目标物体上反射的发送信号。
在步骤220中，分析处理接收信号。
在步骤230中，根据被分析处理的接收信号调节高通滤波器40的边界频率fG1至fGn。
图5示出本发明接收单元100的实施方式的原理方框图。出于简化原因将不会再一次阐述在图1中已阐述过的接收单元100的元件。现在附加地可看到调节装置80，数字接口60和最大值识别装置70的数据被输送给该调节装置。调节装置80根据所输入的数据以上述方式求取和调节高通滤波器40的边界频率fG1至fGn。结果，从而在雷达传感器的接收场景与高通滤波器40的边界频率之间提供起调节作用的反馈路径(Rückkopplungspfad)。有利地，以该方式保护接收单元100的A/D转换器50以防饱和状态，因为基本消除了对于目标的距离动态性。
替代地并且未在附图中示出地也可以将调节装置80布置在接收单元100外部。
优选，用于调节性调整高通滤波器边界频率的所述方法构造为软件，该软件例如在微型处理器(未示出)或调节装置80上运行。
总之，借助本发明提出一种用于运行雷达传感器的方法，在所述方法中求取并且分析处理雷达传感器的当前环境状况用于动态地调整高通滤波器边界频率。以该方式既可以在近区域内又可以在远区域内实现用于目标的大动态性差别的正常工作的雷达传感器。
当然，专业人员可以合适地改变并且相互组合本发明的所述特征，而不会偏离本发明的核心。
Claims (8)
1.用于运行雷达传感器的方法，具有步骤：
-发出发送信号；
-借助具有多个通道(K1至Kn)的接收单元(100)接收在至少一个目标物体上反射的发送信号；
-分析处理接收信号；和
-根据被分析处理的所述接收信号调节高通滤波器(40)的边界频率(fG1至fGn)，
其中，所述高通滤波器(40)的滤波规则这样设计，使得由于目标距离减小而引起的、朝向较低频率方向的电平上升刚好被抵消，
其中，所述接收信号的最大值借助最大值识别装置(70)来检测并且与所述接收信号一起被输送给调节装置(80)，
其中，根据所求取的最大值调节所述高通滤波器(40)的边界频率(fG1至fGn)，
其中，近目标被映射到低频上，远目标被映射到高频上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据被分析处理的所述接收信号而定地调整所述高通滤波器(40)的、限定数量的边界频率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接收信号越强，所述高通滤波器(40)的所述边界频率则被调整得越高。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所述接收单元(100)的所有通道求取所述最大值。
5.雷达传感器，具有：
-具有多个通道(K1至Kn)的接收单元(100)；
-用于求取接收信号的最大值的最大值识别装置(70)；
-调节装置(80)，能给所述调节装置输入所识别的接收信号最大值和所述接收信号，其中，根据所求取的所述最大值和所述接收信号借助所述调节装置(80)能调节高通滤波器(40)的边界频率(fG1至fGn)，
其中，所述高通滤波器(40)的滤波规则这样设计，使得由于目标距离减小而引起的、朝向较低频率方向的电平上升刚好被抵消，
其中，近目标被映射到低频上，远目标被映射到高频上。
6.根据权利要求5所述的雷达传感器，其特征在于，所述调节装置(80)构造在所述接收单元(100)之内。
7.根据权利要求5所述的雷达传感器，其特征在于，所述调节装置(80)构造在所述接收单元(100)之外。
8.计算机可读存储介质，在所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序产品，所述计算机程序产品具有用于当所述计算机程序产品在电子调节装置(80)上运行或存储在计算机可读的数据载体上时执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法的程序代码单元。
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