CN109923435B - 用于机动车的雷达传感器 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车的雷达传感器，其具有信号发生器，所述信号发生器配置用于产生雷达信号，所述雷达信号包含N个波列Wj，j＝1,...,N的周期性重复的序列，所述波列彼此相继地以时间间距T'c,j发送并且占据相应的频带，所述频带在其中间频率fc,j方面相互不同，其特征在于，对于所述时间间距T'c,j和所述中间频率fc,j，具有恒定的参数X的关系：T'c,j*fc,j＝X适用。

Description

用于机动车的雷达传感器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的雷达传感器，其具有信号发生器，所述信号发生器配置用于产生雷达信号，所述雷达信号包含N个波列(Wellenzug)Wj，j＝1,...,N的周期性重复的序列，所述N个波列彼此相继地以时间间距T'c,j发送并且占据相应的频带，所述频带在其中间频率fc,j方面相互不同。
背景技术
为了安全功能和舒适功能，用于测量对象(如例如车辆和障碍物)的距离、相对速度和角度的雷达系统越来越多地应用在机动车中。在此，雷达测量在距离、速度和角度方面的准确性起着越来越重要的作用，因为驾驶员辅助系统和自动的行驶功能需要尽可能准确的周围环境检测。
此外，雷达传感器在所有三个参数方面的分离能力是一个重要的标准，即在给定的维度中相互区分两个近的目标的能力。原则上，适用的是：雷达在距离方面的分离能力仅仅取决于有效的带宽，速度分离能力取决于测量时间，并且，角度分离能力与天线孔径的大小有关。因此，为了改进距离分离能力，以较大的带宽运行，而为了改进的速度分离能力，需要较长的测量时间。带宽的增大要求模拟到数字转换器(ADC)速率的提高并且提高了计算花费。距离分离能力的增大也可以通过以下方式来实现：在测量期间使载波频率移位，并且因此有效地增大对于测量所使用的频带。
MIMO系统(MIMO：multiple input，multiple output，多输入多输出)越来越多地用于角度估计，在所述MIMO系统中，使用多个发送天线和多个接收天线。借助MIMO原理尤其可以进行特别准确的角度测量，其中，虚拟地增大对于角度测量重要的天线孔径(天线面积)。在此，多个发送天线相互不影响地发送其信号，并且，使这些信号在接收通道中分离。孔径的虚拟的增大通过以下方式实现：发送天线到接收天线的距离不同并且因此可以在计算上这样处理，仿佛可能会存在仅仅一个发送天线，但是接收天线的数目增多并且因此虚拟地产生较大的天线孔径。为了能够实现多个发送天线的无干扰的运行，应使它们分离，例如通过在时间上的分离(Time-Division Multiplexing(TDM)：时分复用)或者在频率上的分离(Frequency-Division Multiplexing(FDM)：频分复用)。
以上的实施方案与所使用的调制方法无关地适用。当今，典型的发送频率位于24GHz或者77GHz处，最大可占据的带宽位于<4GHz处，但是典型地明显在其以下(例如0.5GHz)。
当今的机动车雷达系统通常使用FMCW调制(frequency-modulated continuouswave：调频连续波)，在所述FMCW调制中，不同斜率的多个线性的频率斜坡将依次通过。瞬时的发送信号与接收信号的混频产生低频的信号，所述低频的信号的频率与距离成比例，但是所述低频的信号还包含通过多普勒频率引起的相加/相减的分量，所述多普勒频率与相对速度成比例。多个目标的距离与速度信息的分离通过一种复杂的方法进行，在这种方法中，将结果相互分配给不同的斜坡(所谓的匹配)。
较新的系统基于具有明显更快的斜坡的FMCW调制(Fast-Chirp-Modulation：快速线性调频调制，或者Chirp-Sequence Modulation：线性调频序列调制)，由此，可以忽略在斜坡内的多普勒移位。所获得的距离信息在很大程度上是明确唯一的，多普勒移位可以接着通过观测复数的距离信号的相位在时间上的发展来确定。距离确定和速度确定相互独立地进行，通常借助二维的傅立叶变换来进行。
在现有技术例如WO 2014/075838 A1或WO 2015/197226 A1中，已知快速线性调频调制的一些特别的实施方案，所述实施方案通过在雷达信号的等距离的斜坡序列中的较大的时间间距有针对性地产生在速度估计中的多值性。这些多值性通过利用雷达信号的多个等距离的序列根据二维的傅立叶分析处理来解决，由此重建在所期望的速度范围内的明确唯一性。这种方案具有以下优点：可以增大发送斜坡的持续时间，由此可以例如降低斜坡陡度，并且因此ADC速率和计算花费下降。
将来，数字地产生的调制方法也将在机动车雷达系统中起着重要的作用。当今，数字调制方法如OFDM(orthogonal frequency division multiplex：正交频分复用)已经在多种应用(WLAN，LTE，DVB-T)中成功地用于通信目的。已经发表了一些关于具有数字调制的雷达系统的博士论文和出版物，所述数字调制类似于OFDM基本原理。这些工作利用按顺序依次发送的OFDM符号，由此，类似于在快速线性调频系统中那样，距离分析处理和速度分析处理可以相互独立地执行。为此，可以使用二维的傅立叶变换，其中，必须提前除去所发送的调制符号。替代地，速度测量可以借助傅立叶变换执行并且距离测量可以借助“匹配滤波”执行。
快速线性调频雷达系统和OFDM雷达系统具有用于距离测量和速度测量的共同的测量原理。在两个系统中，在模拟的或者数字的解调之后，出现二维的振动，所述二维的振动的频率在一个维度中与距离成比例并且在另一个维度中与多普勒频率成比例、即与目标的相对速度成比例。因此，在两个系统中，二维的傅立叶变换典型地用于距离分析处理和速度分析处理。在此，不但多普勒频率而且接收信号的初相位与载波频率有关。
由此得出，载波频率在测量期间的改变导致相位变化过程的越过波列的改变(接下来称作“缓慢的时间”)，并且因此影响在该维度上的傅立叶分析处理。在现有技术中已知用于快速线性调频调制的方案：从该依赖关系通过载波频率的线性的改变获得附加信息以便更好地进行距离估计(例如DE 10 2013 200 404 A1)，而在此不利地影响速度估计。因此，用于快速线性调频系统的该方案构成在距离估计的改进和速度估计的变差之间的折衷。
此外，认知型的雷达方案越来越重要，因为在机动车领域中雷达传感器的数目持续地提高，并且因此通过其他雷达传感器引起的干扰的可能性提高。应借助认知型的方案可以使雷达与周围环境适配地相匹配，以便此外对其他雷达传感器的干扰作出反应并且因此尽可能地避免干扰。适配可以从测量周期到测量周期地通过载波频率的调整来进行，或者在测量周期内例如也通过各个雷达波列(斜坡、OFDM符号，等等)的载波频率的调整来进行。在这里，也产生以下问题：在缓慢的时间上的相位变化过程取决于载波频率、距离和速度，并且载波频率的改变导致相位的非线性的改变。这造成，速度估计(例如借助傅立叶分析处理)被妨碍或者完全不可能。
发明内容
因此，本发明的任务是，说明一种方法，所述方法允许，明确唯一地并且以还更高的准确性测量距离和相对速度。
本发明的出发点在于一开始提到的类型的雷达传感器，如其例如也从DE 10 2013200 404A1已知的那样。在该已知的雷达传感器中，彼此相继的波列通过各个频率斜坡构成。然而，这些频率斜坡是等距离的，即，波列的发送时刻通过固定的和相等的时间间隔相互分离。
现在，根据本发明，通过以下方式解决所提出的任务：对于时间间距T'c,j和中间频率fc,j，以下关系适用：
T'c,j*fc,j＝X
其中，参数X是恒定的。
因此，在根据本发明的雷达传感器中，例如如在现有技术中可以通过具有恒定的和相同的斜率和相同的频率偏移的频率斜坡或者例如也通过OFDM符号构成的各个波列不再是等距离的，而是，发送时刻根据相应的中间频率如此改变，使得遵守以上提到的关系。结果是，由第j个波列的发送时间Tj和中间频率fc,j组成的乘积为斜坡索引j的线性函数，所述乘积确定在缓慢的时间上的相位变化过程。由此，在相位变化过程中消除非线性，所述非线性在现有技术中由于中间频率fc,j的变动而产生并且所述非线性在缓慢的时间上、即在索引j上的傅立叶变换中可能会导致峰值加宽并且因此导致尤其在速度测量时的测量准确性和分离能力的受损。
以此方式，本发明允许，根据需求改变中间频率，例如以便优化在距离测量时的测量准确性和分离能力或者以便在认知型的雷达系统中避开与其他雷达信号的干扰，而不必考虑，中间频率的这些改变对速度测量具有哪些效应。
在这里，概念“中间频率”用于表征相关的波列的频率位置。该概念仅仅由于其可理解性而被选择并且不可如下解释：“中间频率”一定必须准确地位于波列的最小频率和最高频率之间的中部。仅仅要要求，中间频率通过在频带中的以下点来定义：所述点在不同的波列中相互相应。
发送时刻Tj的序列确定在各个波列或者斜坡之间的时间间距T'c,j。例如可以将以下时刻定义为在每个波列中的发送时刻：在所述时刻上，所发送的信号的频率经过中间频率。但是，也一样可以将例如波列的开始点或者结束点视为发送时刻。
附图说明
接下来，根据绘图详细地阐述一个实施例。绘图示出：
图1示出FMCW雷达系统的方框图；
图2示出频率调制方案的示例；
图3示出中间频率时间信号的序列以及其傅立叶变换；
图4示出根据图3的时间信号的纵截面以及该纵截面的傅立叶变换；
图5示出用于图解地说明二维傅立叶变换的结果的图形；
图6示出类似于图4的、用于另一相对速度的纵截面；
图7示出用于阐述具有改变的中间频率的调制方案的图形；
图8示出类似于图5的、用于图解地说明根据图7的调制方案的效果的图形；以及
图9示出用于阐述根据本发明的调制方案的图形。
具体实施方式
在图1中，FMCW雷达传感器10作为简化的方框图示出，所述FMCW雷达传感器例如在机动车中安装在前部并且用于测量对象12、例如在前面行驶的车辆的距离R和相对速度v。雷达传感器10具有信号发生器13，其具有振荡器14、调制器15和混频器16，所述混频器将由调制器产生的波列通过与相应的载波频率向上混频而混频到高频带中并且因此产生待发送的雷达信号。替代地，可以根据波列直接借助振荡器进行信号产生。该雷达信号然后通过发送与接收混频器18向发送与接收装置20提供，信号从所述发送与接收装置朝向对象12发射出。在对象上反射的信号由发送与接收装置20接收并且在发送与接收混频器18中与发送信号的一部分混频。以此方式，获得一中间频率信号s，该中间频率信号在电子的分析处理与控制装置22中被进一步分析处理。
图2示出用于由信号发生器13提供的发送信号的调制方案的示例。在这里，发送信号的频率f作为时间t的函数绘出。以彼此相继的相同的波列的形式调制频率，所述波列接下来也应称作“斜坡”24。斜坡24在图2中连续地以索引j编号。发送信号的平均频率(中间频率fc)位于76GHz的数量级上，并且，频率偏移fh位于几MHz至几GHz的数量级上，频率在每个斜坡的变化过程中改变所述频率偏移。时间间距T'c——斜坡24以该时间间距彼此相继——位于几微秒至几毫秒的数量级上。因为在所示出的示例中斜坡24无间歇地彼此相继，所以T'c同时说明斜坡持续时间Tc。
中间频率信号s的频率相应于在由发送与接收混频器18向发送与接收装置20转发的发送信号和在在对象12上反射之后由发送与接收装置20接收并且再次到达发送与接收混频器18上的信号之间的频率差。该频率差由与距离相关的部分fR和与速度相关的部分fv相加地组成。与距离相关的部分fR由频率调制产生并且在在这里示出的示例中通过
fR＝2Rfh/(cTc) (1)
给定，其中，c为光速。与速度相关的部分由多普勒效应产生并且由
fD＝2fcv/c (2)
近似地给定。
在图3(A)中，在假定定位仅仅一个单个的对象的情况下，用于前三个斜坡j＝1至j＝3的中间频率信号s作为时间t的函数(时间信号)示出。在分析处理与控制装置中，在扫描时刻t1，t2，…对作为模拟信号由混频器18提供的时间信号周期性地扫描、数字化和存储。扫描时刻与发送信号的调制斜坡同步并且在每个斜坡内以索引k编号。扫描周期、即在各个扫描时刻之间的时间间距以T标明。
通过快速傅立叶变换(FFT)可以将用于每个斜坡的时间信号转化为频谱，所述频谱将中间频率信号的(复数的)幅度作为频率f的函数来说明。在图3(B)和(C)中，对于三个斜坡中的每一个示出两个小的图形，所述图形将绝对量值A和相位作为频率f的函数来说明。
在假定存在仅仅一个单个的对象的情况下，在单个的斜坡上记录的频谱在频率fR+fD处具有尖锐的峰值26。由于斜坡的小的时间间距T'c，频率fR+fD从实际的角度看保持不变，从而峰值26在所有三个在图3(B)中示出的频谱中位于相同的位置上。
然而，如果对象的相对速度不等于零，则对象在斜坡持续时间Tc内发生的微小的距离改变导致中间频率信号的相位移位，如其在图3A中示出的那样。相位从斜坡到斜坡分别增大确定的量值x。如果以表示在第一斜坡(j＝1)上的相位，则在斜坡间距等距离的情况下，相位在第二斜坡(j＝2)上具有值/>并且在第三斜坡(j＝3)上具有值/>
通常，中间频率信号s可以作为扫描索引k和斜坡索引j的函数来如下描述：
项(fR+fD)kT代表在单个的斜坡内的传播时间和多普勒效应。项fD(j-1)T′c代表对象距离从斜坡到斜坡的轻微的改变的效应并且仅仅取决于(多普勒频率的)与速度有关的部分fD。值为相位偏置，该相位偏置在这里通过
给定，其中，fc为频率斜坡的中间频率。等式(4)应用到等式(3)中提供：
s(k，j)＝exp(i(4πR fc/c+2π(fR+fD)kT+2πfD(j-1)T′c)) (5)
如果如在图3中那样，分别仅仅在单个的斜坡内实施(在j固定的情况下在索引k上)傅立叶变换，则在等式(3)中的项fD(j-1)T′c分别提供仅仅一个份额(Beitrag)x，2x，...至相位。
然而，也可以在时间信号的“纵截面”上实施傅立叶变换，其方式是，扫描索引k固定并且在连续的斜坡索引j上(在所谓的“缓慢的时间”上)实施快速傅立叶变换。在图4中，对扫描索引k＝1象征性地示出这。在图3中，在扫描时刻t1的函数值作为粗的条示出。相同的条也在图4(A)中示出。然而，在这里，它们相对于斜坡索引j绘出。基于从斜坡到斜坡的相位偏差，又获得一个周期函数，可以使该周期函数经历傅立叶变换。结果在图4(B)和(C)中又作为用于复数的幅度的量值A和相位的图形示出。可以对每个k实施的这些傅立叶变换在单个的对象的情况下在多普勒频率fD处提供尖锐的峰值。相位由相位偏置/>和部分y＝(fR+fD)kT组成。
为了计算对象的距离R和相对速度v，仅仅需要频率部分fR和fD。如图4示出的那样，通过在斜坡索引j上的傅立叶变换获得的频谱提供频率部分fD，而在根据图3的每个单个的斜坡内的傅立叶变换提供频率部分的和fR+fD。然后，由两个参量一起可以计算出频率部分fR并且由此计算出距离R。
一种特别巧妙的分析处理方法在于，将以上描述的傅立叶变换汇总成所谓的二维傅立叶变换。在此，将在多个彼此相继的斜坡上获得的时间信号转换为二维的频率空间，所述二维的频率空间的坐标为多普勒频率fD与和fR+fD，如在图5中示出的那样。在该二维的频率空间中，峰值26位于水平轴线上的位置fD，1处，该位置相应于多普勒频率和因此相应于对象的相对速度v，并且其在竖直轴线上的位置为fR，1+fD，1。在该图形中，具有相同的距离(fR恒定)但不同的相对速度(fD可变)的对象的峰值位于45°直线上。在穿过峰值26的45°直线与竖直轴线相交处，可以直接读出与距离相关的频率部分fR，1并且将其换算为所属的距离R1。
有利的是，替代在图2中示出的调制方案地，使用在图7中示出的调制方案。在该调制方案中，N(＝8)个彼此相继的斜坡24相对彼此频率错开。斜坡24具有相同的持续时间和相同的频率偏移，然而相对彼此移位固定的频率间距fs，从而对于中间频率fc，j，
fc，j＝fc，j-1+fs (6)
适用，从而波列Wj，j＝1，...8，(“快速的斜坡24”)的序列总共构成具有频率偏移Nfs的“缓慢的”斜坡30(其中，在该示例中N＝8)。
可选地，各个斜坡24可以分别通过间歇来分离。然而，在所示出的示例中，斜坡24无间歇地彼此相继，从而时间间距T′c又等于斜坡持续时间Tc。
现在，可以对每个单个的斜坡24实施根据图1至3描述的分析处理程序。在此获得的中间频率信号s主要在其相位偏置方面不同。该相位偏置的分析处理能够实现更好的距离估计。
为此，如在图7中象征性地示出的那样，使对于斜坡24的组包含的时间信号经历二维的快速傅立叶变换(2D FFT)。在索引k上的傅立叶变换中，与fR+fD成比例的、与距离相关的项由于大的斜坡斜率而占主导。对单个的所定位的对象，通过这些傅立叶变换获得一峰值，该峰值在k轴上的位置提供在对象的距离R和速度v之间的第一关系。在索引j上的傅立叶变换相应于在具有较小的斜坡斜率fs T′c和较长的测量时间(N-1)T′c的斜坡30上的测量。对于单个的对象，在这里获得一峰值，该峰值在j轴上的位置提供在距离和速度之间的第二关系。用于距离和速度的最好的估计由以下要求产生：对于相同的值对(R，v)必须满足这两个关系。以此方式获得图5中的“真正的”峰值26的坐标fD和fR+fD。
通过在斜坡30上的中间频率的移位总体地提高带宽并且因此改进距离估计，尽管ADC速率在分析处理时不需要比在根据图2的调制方案中更高。然而，在所述方法到目前为止说明的版本中，必须忍受在速度测量的准确性方面的损失。原因在于，中间频率fc，j从斜坡到斜坡的变动导致在相位变化过程中的非线性(在单调的发展的情况下，其为附加的平方的相位项)，所述非线性妨碍在相对速度的测量中的测量准确性和分离能力。
即，如果中间频率从斜坡到斜坡地改变，则在说明多普勒频率fD的速度依赖关系的等式(2)中，参量fc在具有索引j的每个斜坡中通过参量fc，j取代。对于中间频率信号s，等式(1)和(2)应用到等式(5)中提供以下表达式：
s(k，j)＝exp(i(4π R fc，j/c+2π(2R fh/c T′c+2fc，j v/c)k T+4πfc，j(v/c)(j-1)T′c)) (7)
如果如在在图7中示出的示例中那样，中间频率在每个斜坡中提高相同的频率偏差fs，则对于中间频率fc，j，获得以下表达式：
fc，j＝fc，1+(j-1)fs (8)
如果将该表达式应用到等式(7)中，则两个第一项
4πR fc，j/c＝4πR(fc，1+(j-1)fs)/c (9)
和
4π(R fh/c T′c+fc，j v/c)k T＝4π(R fh/c T′c+(fc，1+(j-1)fs)v/c)k T (10)
在j上是线性的。然而，对于第三项，得到：
4π(fc，j v/c)(j-1)T′c＝4π((fc，1+(j-1)fs)v/c)(j-1)T′c
＝4π(v/c)T′c(-fc，1+fs+(fc，1-2fs)j+fs j2) (11)
该项除了包含与索引j成比例的部分之外也包含与j2成比例的部分。即，由该项描述的相位变化过程在j上是非线性的。在斜坡索引j上的傅立叶变换中，这导致在fR+fD/fD图形中的峰值加宽，如在图8中示出的那样。因此，多普勒频率fD和因此相对速度可以仅仅在相对宽的准确性区间内确定，并且相应地，在具有非常相似的相对速度的两个对象的情况下，分离能力也下降，因为所属的峰值不再可以相互区分。距离估计的准确性也由于该效应而受损，由此，给频率偏差fs的增大设置极限。
为了避免该效应，在以上描述的方法的根据本发明的扩展方案中，不仅仅中间频率fc，j改变，而且各个波列Wj的所属的发送时刻Tj也改变并且因此时间间距T′c也改变也改变，斜坡24以所述时间间距彼此相继。
特别地，如此选择发送时刻Tj＝Tj-1+T′c，j，使得在波列之间的时间间距T′c，j满足以下关系：
T′c，j＊fc，j＝X (12)
其中，X为一参数，该参数对于完整的测量周期、即对于所有N个波列是恒定的并且可以根据使用目的合适地选择。T0＝-T′c，1可以定义T0＝-T′c，1为用于第一波列的参考时刻。
现在，对于第三项，等式(12)替代等式(11)地提供：
4πfc，j(v/c)(j-1)T′c，＝4π(v/c)(j-1)X j (13)
因此，对于所有波列Wj，相位项也是索引j的线性函数。
因此，在等式(12)中定义的条件确保，使相位变化过程线性化并且与之相应地避免在j上的傅立叶变换中峰值加宽。由此，在选择各个波列的中间频率fc，j时获得附加的公差范围(Spielraum)，所述附加的公差范围例如可以用于改进距离估计的准确性，而不必在速度估计时作出折衷。
在图9中，根据本发明的调制方案以图形形式示出。间隔T′c，j(在这里，对于j＝2...7示出)不相同，而它们在该示例中从波列到波列地减小，由此，补偿中间频率fc，j的增大。第一间隔T′c，1如此大地选择，使得对于最小的(在这里最后的)间隔也还满足以下条件：间隔长度大于斜坡持续时间Tc。
在该示例中，发送时刻T1-T8被定义为以下时刻：在所述时刻，在相应的斜坡上的发送信号的频率达到中间频率。如果如在该示例中这样，所有斜坡具有相同的斜率和相同的频率偏移，则每个斜坡的开始或者每个斜坡的结束也可以例如等距离地定义为发送时刻。在更普遍的情况——在其中斜坡具有不同的斜率和/或不同的频率偏移或者是非线性的——下，可能会这样选择用于每个斜坡的开始的时刻，使得根据等式(15)的关系适用于以下时刻：在所述时刻，频率分别达到中间频率。
在该示例中各个波列Wj通过间歇来分离，而在其他实施方式中，发送时刻Tj例如也可以通过以下方式来改变：改变斜坡持续时间Tc。
然而，本发明不限于斜坡状的调制方案，而是可以与其他调制方案一起应用，所述其他调制方案具有用于通过二维的频率分析进行距离估计和速度估计的相同的分析处理原理(例如OFDM雷达)。
以上描述的方法在用于彼此相继的波列的中间频率的选择方面具有高度的灵活性。因此，所述方法有利地应用在所有以下的情况下：在所述情况下，中间频率由于任何原因应改变；例如也应用在以下情况下：在所述情况下，在认知型的雷达传感器中应通过中间频率的改变来避免与其他雷达源的雷达信号的干扰。在此，雷达传感器也可以具有多个发送天线和/或接收天线并且尤其也可以设计为角度分辨的MIMO雷达传感器。

Claims (8)

1.一种用于机动车的雷达传感器，其具有信号发生器(13)，所述信号发生器配置用于产生雷达信号，所述雷达信号包含N个波列Wj，j＝1,...,N的周期性重复的序列，所述N个波列彼此相继地以时间间距T'c,j发送并且占据相应的频带，所述频带在其中间频率fc,j方面相互不同，其特征在于，对于所述时间间距T'c,j和所述中间频率fc,j，以下关系适用：
T'c,j*fc,j＝X
其中，参数X是恒定的。
2.根据权利要求1所述的雷达传感器，其具有FMCW雷达形式。
3.根据权利要求1所述的雷达传感器，其中，在每个单个的波列Wj内的频率变化通过线性的斜坡(24)来描述。
4.根据权利要求3所述的雷达传感器，其中，所有波列Wj具有相同的频率偏移。
5.根据权利要求3或4所述的雷达传感器，其中，所有波列Wj具有相同的斜坡斜率。
6.根据权利要求5所述的雷达传感器，其中，所述彼此相继的波列Wj通过间歇相互分离。
7.根据权利要求1所述的雷达传感器，其具有OFDM(正交频分复用)雷达形式。
8.根据权利要求1或2所述的雷达传感器，其构型为认知型的雷达传感器，其中，鉴于其他雷达源的雷达信号调节所述中间频率。
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10330773B2 (en) * 2016-06-16 2019-06-25 Texas Instruments Incorporated Radar hardware accelerator
IL250253B (en) 2017-01-24 2021-10-31 Arbe Robotics Ltd A method for separating targets and echoes from noise, in radar signals
DE102017119624A1 (de) * 2017-08-28 2019-04-18 HELLA GmbH & Co. KGaA Verfahren zum Betrieb eines Radarsystems eines Fahrzeuges
IL255982A (en) 2017-11-29 2018-01-31 Arbe Robotics Ltd Detection, mitigation and prevention of mutual interference between fixed water radars in vehicles
US11644529B2 (en) 2018-03-26 2023-05-09 Qualcomm Incorporated Using a side-communication channel for exchanging radar information to improve multi-radar coexistence
IL259190A (en) * 2018-05-07 2018-06-28 Arbe Robotics Ltd System and method for frequency hopping MIMO FMCW imaging radar
CN110531358B (zh) * 2018-05-25 2023-07-18 华为技术有限公司 信息测量方法及信息测量装置
DE102018210083A1 (de) 2018-06-21 2019-12-24 Robert Bosch Gmbh Auswertevorrichtung und Verfahren zum Auswerten zumindest eines Radarsensors
US11385323B2 (en) 2018-06-25 2022-07-12 Qualcomm Incorporated Selection of frequency modulated continuous wave (FMWC) waveform parameters for multi-radar coexistence
WO2020006531A1 (en) 2018-06-28 2020-01-02 Upamanyu Madhow Multimodal sensing, fusion for machine perception
IL260696A (en) 2018-07-19 2019-01-31 Arbe Robotics Ltd Method and device for structured self-testing of radio frequencies in a radar system
IL260694A (en) 2018-07-19 2019-01-31 Arbe Robotics Ltd Method and device for two-stage signal processing in a radar system
IL260695A (en) 2018-07-19 2019-01-31 Arbe Robotics Ltd Method and device for eliminating waiting times in a radar system
US11585889B2 (en) * 2018-07-25 2023-02-21 Qualcomm Incorporated Methods for radar coexistence
IL261636A (en) 2018-09-05 2018-10-31 Arbe Robotics Ltd Deflected MIMO antenna array for vehicle imaging radars
US11099268B2 (en) * 2018-12-19 2021-08-24 GM Global Technology Operations LLC Doppler ambiguity resolution via high order phase terms
KR20200124838A (ko) * 2019-04-25 2020-11-04 주식회사 만도 레이더 장치와 물체 감지 방법 및 그를 위한 신호 처리 장치
CN110133634B (zh) * 2019-05-08 2022-10-14 电子科技大学 一种基于频分复用技术的mimo雷达虚拟孔径测角方法
US10855328B1 (en) * 2019-07-03 2020-12-01 Qualcomm Incorporated Interference suppression for multi-radar coexistence
EP4016884A4 (en) * 2019-08-19 2022-08-24 Huawei Technologies Co., Ltd. SIGNAL TRANSMISSION METHOD AND DEVICE, SIGNAL PROCESSING METHOD AND DEVICE, AND RADAR SYSTEM
IL271269A (en) 2019-12-09 2021-06-30 Arbe Robotics Ltd Radom for a planar antenna for car radar
EP3862773A1 (en) * 2020-02-04 2021-08-11 Aptiv Technologies Limited Radar device
DE102020107372A1 (de) * 2020-03-18 2021-09-23 HELLA GmbH & Co. KGaA Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems
JP7417471B2 (ja) * 2020-05-19 2024-01-18 日立Astemo株式会社 レーダ装置
DE102020210079B3 (de) 2020-08-10 2021-08-19 Conti Temic Microelectronic Gmbh Radarverfahren sowie Radarsystem mit hoher Entfernungsauflösung bei geringem Signalprozessierungsaufwand
US11796632B2 (en) * 2020-12-17 2023-10-24 Nxp Usa, Inc. Frequency and time offset modulation chirp MIMO radar
DE102022209859A1 (de) * 2022-09-20 2024-03-21 Continental Autonomous Mobility Germany GmbH Verfahren zum Fokussieren der Radarerfassung für eine Relativbewegung

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101313231A (zh) * 2005-11-21 2008-11-26 普莱斯泰克有限公司 雷达系统
CN102788980A (zh) * 2012-02-07 2012-11-21 北京大学深圳研究生院 一种调频连续波汽车防撞雷达系统
CN103297045A (zh) * 2012-02-22 2013-09-11 霍尼韦尔国际公司 高灵敏度单天线fmcw雷达
CN103576139A (zh) * 2012-07-23 2014-02-12 罗伯特·博世有限公司 借助机动车的雷达传感器探测雷达对象
CN104251988A (zh) * 2013-06-25 2014-12-31 罗伯特·博世有限公司 角度分辨的雷达传感器
CN105093194A (zh) * 2014-05-22 2015-11-25 罗伯特·博世有限公司 用于雷达传感器的失明的指标的确定
CN105264400A (zh) * 2013-06-03 2016-01-20 罗伯特·博世有限公司 Fmcw雷达中的干涉抑制
CN105301591A (zh) * 2015-10-22 2016-02-03 上海无线电设备研究所 一种道路交通监控雷达及其实现方法
CN105339806A (zh) * 2013-06-25 2016-02-17 罗伯特·博世有限公司 角度分辨的fmcw雷达传感器

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3593159A (en) * 1968-12-23 1971-07-13 Lockheed Aircraft Corp Rf echo apparatus
DE19962340B4 (de) * 1999-12-23 2005-11-03 Robert Bosch Gmbh Sender zum Versenden von Signalen über Funkkanäle und Verfahren zum Senden von Signalen über Funkkanäle
US6707419B2 (en) * 2000-08-16 2004-03-16 Raytheon Company Radar transmitter circuitry and techniques
JP2007232498A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Hitachi Ltd 障害物検知システム
JP2008256562A (ja) * 2007-04-05 2008-10-23 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置
ES2350875T3 (es) * 2008-02-22 2011-01-27 Thales Nederland B.V. Procedimiento para medir la velocidad radial de un objetivo con un radar doppler.
JP2009265031A (ja) * 2008-04-28 2009-11-12 Alpine Electronics Inc レーダ装置および無線伝送特性測定方法
US20100225374A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-09 Infineon Technologies Ag Low noise mixer
KR101199202B1 (ko) * 2011-01-04 2012-11-07 주식회사 만도 타깃 물체 감지 방법 및 레이더 장치
DE102012220879A1 (de) * 2012-11-15 2014-05-15 Robert Bosch Gmbh Rapid-Chirps-FMCW-Radar
DE102013200404A1 (de) 2013-01-14 2014-07-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur zyklischen Messung von Abständen und Geschwindigkeiten von Objekten mit einem FMCW-Radarsensor
DE102013212664A1 (de) * 2013-06-28 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Radarsensor und Verfahren zum Betrieb eines Radarsensors
JP2015014463A (ja) * 2013-07-03 2015-01-22 日本無線株式会社 送信周波数制御装置
DE102014212284A1 (de) 2014-06-26 2015-12-31 Robert Bosch Gmbh MIMO-Radarmessverfahren
DE102014212390A1 (de) * 2014-06-27 2015-12-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Objektortung mit einem FMCW-Radar
DE102014226030A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems und Radarsystem
DE102015202874A1 (de) * 2015-02-18 2016-08-18 Robert Bosch Gmbh Radarsystem und Verfahren zum Erfassen von Objekten
DE102016100217A1 (de) * 2016-01-06 2017-07-06 Hella Kgaa Hueck & Co. Radarsensor

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101313231A (zh) * 2005-11-21 2008-11-26 普莱斯泰克有限公司 雷达系统
CN102788980A (zh) * 2012-02-07 2012-11-21 北京大学深圳研究生院 一种调频连续波汽车防撞雷达系统
CN103297045A (zh) * 2012-02-22 2013-09-11 霍尼韦尔国际公司 高灵敏度单天线fmcw雷达
CN103576139A (zh) * 2012-07-23 2014-02-12 罗伯特·博世有限公司 借助机动车的雷达传感器探测雷达对象
CN105264400A (zh) * 2013-06-03 2016-01-20 罗伯特·博世有限公司 Fmcw雷达中的干涉抑制
CN104251988A (zh) * 2013-06-25 2014-12-31 罗伯特·博世有限公司 角度分辨的雷达传感器
CN105339806A (zh) * 2013-06-25 2016-02-17 罗伯特·博世有限公司 角度分辨的fmcw雷达传感器
CN105093194A (zh) * 2014-05-22 2015-11-25 罗伯特·博世有限公司 用于雷达传感器的失明的指标的确定
CN105301591A (zh) * 2015-10-22 2016-02-03 上海无线电设备研究所 一种道路交通监控雷达及其实现方法

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