CN110412575A - 雷达传感器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种在机动车(40)中、尤其在汽车中的雷达传感器装置(10)，其中，所述雷达传感器装置(10)包括多个天线元件(20‑29)，所述多个天线元件至少部分地布置在不同的高度上，其特征在于，所述天线元件(20‑29)至少部分地以与垂直于所述机动车(40)的运动方向延伸的平面的不同间距布置。

Description

雷达传感器装置
技术领域
本发明涉及一种雷达传感器装置。
背景技术
用于驾驶员辅助系统的雷达系统或雷达传感器装置长时间以来已安装在车辆中。借助雷达传感器装置可以探测相对于视野或雷达视野内的对象的间距、速度和角度。目前使用的雷达传感器装置主要具有平坦的孔径，也就是说，天线元件处于一个平面内。天线元件大多以贴片天线元件(Patch-Antennenelement)形式实现。
图6示出根据现有技术的雷达传感器装置。在机动车40’或皮卡车(Pick-Up)中的雷达传感器装置具有视野30’，该视野由于不利的状况而未检测到直接在机动车40’前的以系缆柱形式的对象50’。
平坦的天线的设计通常如此，使得主辐射方向是在0°的仰角上——也即是沿着水平线的并且在竖直上具有窄的瓣。这能够实现大的作用范围。在此不利的是，在不利的状况下，处于紧挨着车辆或机动车40’的地面的附近的对象处于雷达传感器装置的视野之外。
发明内容
发明的优点
本发明的实施方式可以以有利的方式实现：提出一种雷达传感器装置，其中，可以可靠地识别紧挨着机动车的地面的附近的对象。
根据本发明的第一方面，提出一种在机动车中、尤其在汽车中的雷达传感器装置，其中，所述雷达传感器装置包括多个天线元件，所述多个天线元件至少部分地布置在不同的高度上，其特征在于，所述天线元件至少部分地以与垂直于所述机动车的运动方向延伸的平面的不同间距布置。
在此有利地，通常可以在技术上简单地可靠地识别处于紧挨着机动车的地面的附近的和/或具有低高度的对象。也有利的是，雷达传感器装置通常具有更大的视野范围，而不需要附加的发送或接收信道和/或附加的天线元件。如果天线元件与平面的不同间距仅仅存在于仰角平面内(即沿着高度)，则在仰角上——即在高度上的扩大的视野范围通常不具有对方位角的视野的显著的影响并且不具有对以方位角的角度估计的影响。此外，雷达传感器装置通常基本上不具有“盲点”。
高度尤其可以垂直于机动车运动的表面地延伸。机动车尤其可以是半自动或全自动地运动或行驶的机动车。机动车可以是轿车、载重汽车、SUV、公共汽车、摩托车、踏板摩托车、船或类似物。
平面尤其可以垂直于道路的表面或地面的表面或机动车运动的平面的表面地延伸。
此外，关于本发明的实施方式的想法可以看作基于以下描述的思想和认识。
根据一种实施方式，所述天线元件至少部分地以与垂直于所述机动车的运动方向延伸的平面的不同间距如此布置，使得所述天线元件至少部分地沿着弧线布置。其优点是，雷达传感器装置可以由此在仰角或高度方面在大的范围上可靠地确定对象。
根据一种实施方式，所述天线元件至少部分地以与垂直于所述机动车的运动方向延伸的平面的相等间距沿着一直线布置，其中，沿着所述直线布置的天线元件处在不沿着所述直线布置的天线元件之上。通过天线元件仅仅部分不布置在一直线上或仅仅部分不沿着一直线布置(例如弧线)的方式，通常仅仅在一个方向上——即在行驶表面或地面的方向上——扩大雷达传感器装置的视野或视野范围，而不在其他方向上向上或朝天空地扩大视野，在那，视野扩大通常不提供附加的信息。由此，雷达传感器装置的可供使用的能量特别好地对准在其中对象可以停留的区域。
根据一种实施方式，所述雷达传感器装置的天线元件中的大多数、尤其至少75％以与垂直于所述机动车的运动方向延伸的平面的相等间距沿着所述直线布置。其优点是，雷达传感器装置通常在技术上特别简单地构造。
根据一种实施方式，所述多个天线元件包括至少八个、尤其至少十个天线元件。其优点是，可以特别好地聚焦雷达传感器装置的射束。
根据一种实施方式，所述天线元件的在与垂直于所述机动车的运动方向延伸的平面的间距方面的差最大是所述雷达传感器装置的发送信号的波长的0.3倍。其优点是，雷达传感器装置通常可以特别紧凑地构造。因此，雷达传感器装置通常可以占据特别少的体积。
根据一种实施方式，雷达传感器装置的所有天线元件沿着所述弧线布置。其优点是，雷达传感器装置通常特别简单地构造。
根据一种实施方式，所述弧线具有以下半径：所述半径相应于所述雷达传感器装置的发送信号的波长的10倍。由此，通常可以在技术上特别可靠地识别对象。此外，通常产生在整个视野范围上特别好的角度分辨率。
根据一种实施方式，所述天线元件如此布置在所述车辆中，使得相对于通过所述雷达传感器装置的平均高度的水平线覆盖直至约-40°的角度范围、尤其直至约-30°的角度范围。由此确保，由雷达传感器装置通常也检测到处于机动车的前侧附近的具有非常低的高度的对象。倾斜地布置在机动车的前部以下或前方的对象尤其相对于通过雷达传感器装置的平均高度的水平线具有负的角度。
根据一种实施方式，所述天线元件如此布置在所述机动车中，使得最上面的天线元件与最下面的天线元件之间的高度差最大相应于所述雷达传感器装置的发送信号的波长的约10倍、尤其最大约6倍。其优点是，雷达传感器装置在高度方向上通常特别紧凑地构造，从而雷达传感器装置仅仅占据小的体积。
在此指出，在此参考不同的实施方式描述本发明的可能的特征和优点中的一些。本领域技术人员认识到，可以以合适的方式组合、匹配或替换这些特征，以便实现本发明的另外的实施方式。
附图说明
以下参照附图描述本发明的实施方式，其中，附图和说明书都不应解释为对本发明进行限制。
图1示出具有根据本发明的雷达传感器装置的一种实施方式的机动车的示意性视图；
图2示出图1中的雷达传感器装置的一部分；
图3示出图1或图2中的雷达传感器装置中的天线元件的布置；
图4示出根据本发明的雷达传感器装置的另一实施方式中的天线元件的布置；
图5示出图2中的雷达传感器装置的和根据现有技术的雷达传感器装置的指向特性的图；以及
图6示出具有根据现有技术的雷达传感器装置的机动车的示意性视图。
附图仅仅是示意性的并且不是按比例的。相同的附图标记在附图中标记相同的或起相同作用的特征。
具体实施方式
图1示出具有根据本发明的雷达传感器装置10的一种实施方式的机动车40的示意性视图。图2示出图1中的雷达传感器装置10的一部分。图3示出图1或图2中的雷达传感器装置10中的天线元件20-29的布置。
雷达传感器装置10具有多个天线元件20-29。天线元件20-29可以布置在共同的印制电路板上。天线元件20-29例如分别包括贴片天线元件。贴片天线元件例如可以分别包括由金属制成的经蚀刻的结构，该结构用于在印制电路板上发送和接收雷达信号。
在图1、图3和图4中，z轴沿着机动车40的运动方向或平行于机动车40的运动方向地延伸并且因此平行于道路的或地基的表面地延伸。垂直于z轴的x轴在高度方向上延伸，也就是说，垂直于道路或地基的以下表面延伸：机动车40停放在所述表面上或在所述表面上运动。
x轴上的值在图3和图4中作为雷达传感器装置的发送信号的波长的倍数来说明。
雷达传感器装置10布置在机动车40中或安装在该机动车中，例如在机动车40的前部中。雷达传感器装置10如此布置，使得天线元件20-29布置在不同的高度上。
天线元件20-29可以在高度方向上即沿着x轴彼此等距地布置。也可能的是，天线元件20-29或天线元件20-29中的一部分彼此具有彼此不同的间距。
雷达传感器装置具有所谓的共形(konform)的天线孔径，也就是说，并非所有天线元件20-29都沿着一直线布置。这意味着换句话说，并非雷达传感器装置10的所有天线元件20-29都具有与垂直于机动车40的运动方向延伸的一平面的相等间距。该平面垂直于道路的或地面的表面地延伸。这意味着，图1中的该平面从上向下并且垂直于图平面地延伸。该平面在图3或图4中水平地延伸。
天线元件20-29中的一部分沿着一弧线布置。这在图3中特别容易看出。布置在一弧线上尤其意味着，天线元件20-29随着相应的天线元件20-29的高度增加(即在图3中从左向右)首先总是进一步在前面布置在机动车40中(在z轴上的更大的或更高的值)并且从图3中左侧的第六个天线元件24起又进一步在后面布置在机动车40中(在z轴上的更低的或更小的值)。天线元件20-29可以沿着通过图3中的x轴上的0值延伸的平面对称地布置。
弧线的半径例如可以是雷达传感器装置10的发送信号的波长(λ)的10倍。也可以考虑其他的值。
通过在图3中示出的在仰角方向或高度方向上的弧形的布置，使雷达传感器装置10的视野30向上(远离地基的表面)和向下(朝向地基的表面)地扩展。因此，使由雷达传感器装置10覆盖的角度范围扩展到相对于水平线至约-40°的值上。由此，可靠地识别对象50，所述对象在车辆前方非常靠近车辆和/或具有低的高度，例如约1m或约50cm。尽管对象50非常靠近机动车，例如小于1m或小于50cm并且具有低的高度，例如在图1中由根据本发明的雷达传感器装置仍然识别或探测到以系缆柱形式的对象50。
尤其，借助雷达传感器装置10也可以检测或探测到以下对象50：所述对象在某些情况下通过驾驶员基于机动车40的高的前部区域——例如在图1中示的皮卡车的情况下或者在SUV或载重汽车的情况下——不能够在视觉上察觉到。
雷达传感器装置10的平均高度水平地延伸通过图2的中心。
图5示出图2中的雷达传感器装置10的和根据现有技术的雷达传感器装置10的指向特性的图。对于根据现有技术的雷达传感器装置10的指向特性在图5中以虚线示出，而对于根据本发明的雷达传感器装置10的指向特性在图5中以实线示出。
如在图5中可以看出的那样，与根据现有技术的雷达传感器装置10相反，在根据本发明的雷达传感器装置10的情况下，在视野30内基本上不存在以下角度范围：在该角度范围内存在的对象50不能够被雷达传感器装置10探测到。因此，基本上不存在所谓的“盲点”。
因此，雷达传感器装置10在仰角或高度方面具有宽的视野30并且在方位角或宽度方面具有窄的视野30以及同时具有相对大的作用范围。方位角垂直于图1的图平面地延伸。
在仰角方面的扩大的视野对方位角的视野30不具有影响并且对方位角方面的角度估计不具有影响，因为天线元件20-29的布置的曲率仅仅存在于仰角平面中。
除了图2中示出的天线元件20-29之外，雷达传感器装置10可以具有用于产生发送信号和用于处理接收信号的另外的元件。雷达传感器装置10也可以具有用于分析所接收的信号或数据的分析单元。
在图3中进一步在右侧可看到的天线元件20-29分别布置在在图3中进一步在左侧可看到的天线元件20-29之上。
弧线在垂直于行车道或道路并且平行于机动车40的运动方向的平面中延伸。
图4示出在根据本发明的雷达传感器装置10的另一实施方式中的天线元件20-29的布置。在该实施方式中，天线元件20-29的一部分——即上面的部分——布置在一直线上。天线元件20-29的另一部分——即下面的部分——布置在一弧线上，该弧线相应适配地连接到所述直线上，从而弧线无拐点或类似物地过渡到直线上。
左侧的两个天线元件20-29布置在一弧线上。雷达传感器装置10的其余八个天线元件20-29分别具有与垂直于机动车40的运动方向延伸的平面的相等的间距。
也可以考虑，天线元件20-29逐段平坦地布置或布置在一直线上。这意味着，多个天线元件20-29具有与垂直于机动车40的运动方向地延伸的平面的相等的第一间距，并且，多个天线元件20-29具有与垂直于机动车40的运动方向地延伸的平面的相等的第二间距，其中，第一间距与第二间距不同。另外的天线元件20-29可以以与垂直于机动车40的运动方向地延伸的平面的第三间距布置，其中，第三间距与第一间距和第二间距不同或仅仅与第一间距或仅仅与第二间距不同。
雷达传感器10可以布置在机动车40的向前运动方向上，如这在图1中示出的那样。也可考虑，替代地或附加地，雷达传感器装置10布置在向后运动方向上，即在机动车40的背侧。
在与垂直于机动车40的运动方向延伸的平面的间距方面的差例如可以最大是雷达传感器装置10的发送信号的波长的0.3倍。在发送信号的常见的波长的情况下，天线元件20-29与垂直于机动车40的运动方向延伸的平面的最大差在约1mm至约2mm的范围内，例如约1.5mm。
机动车40的运动方向在图1中从左向右或从右向左地延伸。
以此也明确地公开具有在此描述的雷达传感器装置10的机动车40。
借助雷达传感器装置10发送雷达信号并且接收机动车40的周围环境中的对象50的反射。由雷达信号在对象50上的所接收的反射可以确定一个对象50或多个对象50相对于机动车40——更准确地说相对于雷达传感器装置——的速度、位置和/或角度。
最后应指出，概念例如“具有”、“包括”等不排除其他的元件或步骤，并且，概念例如“一个”不排除多个。权利要求中的附图标记不应看作限制。

Claims (10)

1.一种在机动车(40)中、尤其在汽车中的雷达传感器装置(10)，
其中，所述雷达传感器装置(10)包括多个天线元件(20-29)，所述多个天线元件至少部分地布置在不同的高度上，
其特征在于，所述天线元件(20-29)至少部分地以与垂直于所述机动车(40)的运动方向延伸的平面的不同间距布置。
2.根据权利要求1所述的雷达传感器装置(10)，其中，所述天线元件(20-29)至少部分地以与垂直于所述机动车(40)的运动方向延伸的平面的不同间距如此布置，使得所述天线元件(20-29)至少部分地沿着一弧线布置。
3.根据权利要求1或2所述的雷达传感器装置(10)，其中，所述天线元件(20-29)至少部分地以与垂直于所述机动车(40)的运动方向延伸的平面的相等间距沿着直线布置，其中，沿着所述直线布置的天线元件(20-29)处在不沿着所述直线布置的天线元件(20-29)之上。
4.根据权利要求3所述的雷达传感器装置(10)，其中，所述雷达传感器装置(10)的天线元件(20-29)中的大多数、尤其至少75％以与垂直于所述机动车(40)的运动方向延伸的平面的相等间距沿着所述直线布置。
5.根据以上权利要求中任一项所述的雷达传感器装置(10)，其中，所述多个天线元件(20-29)包括至少八个、尤其至少十个天线元件。
6.根据以上权利要求中任一项所述的雷达传感器装置(10)，其中，所述天线元件的在与垂直于所述机动车(40)的运动方向延伸的平面的间距方面的差最大是所述雷达传感器装置(10)的发送信号的波长的0.3倍。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的雷达传感器装置(10)，其中，所述雷达传感器装置(10)的所有天线元件(20-29)沿着所述弧线布置。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的雷达传感器装置(10)，其中，所述弧线具有以下半径：所述半径相应于所述雷达传感器装置(10)的发送信号的波长的10倍。
9.根据以上权利要求中任一项所述的雷达传感器装置(10)，其中，所述天线元件(20-29)如此布置在所述车辆中，使得相对于通过所述雷达传感器装置(10)的平均高度的水平线覆盖直至约-40°的角度范围、尤其直至约-30°的角度范围。
10.根据以上权利要求中任一项所述的雷达传感器装置(10)，其中，所述天线元件(20-29)如此布置在所述机动车(40)中，使得最上面的天线元件(20)与最下面的天线元件(29)之间的高度差最大相应于所述雷达传感器装置(10)的发送信号的波长的约10倍、尤其最大约6倍。
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