CN111133335A - 用于在分析处理至少一个接收信号时降低干扰的影响的方法和雷达传感器 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于在对雷达传感器的至少一个接收信号进行分析处理时降低干扰的影响的方法，该雷达传感器尤其是安装在车辆中的雷达传感器，在所述雷达传感器中，在预确定的运行情况中发射预确定的发送信号并接收所反射的部分信号，将针对预确定的运行情况接收的信号存储用于确定干扰频谱，并通过在信号分析处理时考虑所述干扰频谱来降低干扰的影响。

Description

用于在分析处理至少一个接收信号时降低干扰的影响的方法 和雷达传感器
技术领域
本发明涉及用于在分析处理雷达传感器的至少一个接收信号时降低干扰的影响的一种雷达传感器和一种方法，所述雷达传感器尤其是安装在车辆中的雷达传感器，在该雷达传感器中，在预确定的运行情况中发射预确定的发送信号并且接收所反射的部分信号，并且将针对预确定的运行情况接收的信号存储用于确定干扰频谱，并且通过考虑干扰频谱来降低信号分析处理时的干扰影响。
背景技术
由DE 10 2009 053 395 A1已知借助传感器装置监测目标对象的一种系统和一种方法，在该系统和该方法中，为了灵活地分析处理通过传感器装置确定的第一目标参数，为不同的目标对象设置单独的、能够由用户定义的测试配置文件的生成、存储和检查，而不需要干预对于安全重要相关的系统部件。
发明内容
本发明的核心在于，识别由于传感器的安装(尤其安装在车辆车身部分的后方)而引起的干扰，并且在接收对象信号期间补偿这种干扰信号。根据本发明，通过独立权利要求的特征来解决这一点。由从属权利要求得到有利的扩展方案和构型。
以有利的方式设置，对于雷达传感器的每个接收通道单独地(separat)执行所述方法。通过该特征，可以针对每个通道个体化地(individuell)在由于多重反射而产生的干扰方面单独地校准多通道雷达传感器，使得相比于针对所有接收通道共同地进行校准，接收信号的总体结果具有更低的干扰水平。
此外有利的是，将雷达传感器布置在车辆车身部分后方。现代机动车希望将安装在前部或后部的雷达传感器尽可能如此布置，使得将这些雷达传感器隐藏地安装在车辆挡板、保险杠或其他车身部分后方，从而不会通过传感器改变车辆外观。在此尤其有利的是，后方布置有雷达传感器的车辆车身部分是由塑料制成的车身部分。塑料可以由混合材料制造，这些混合材料能够使所发射和所接收的雷达辐射尽可能不变地穿过，使得通过车身部分本身尽可能最小地影响以及因此干扰所发射和所接收的电磁信号。附加地或替代地在此可能有利的是，车身部分是涂漆的车身部分，涂漆层尤其涉及金属漆(在该金属漆中部分地存在金属颗粒)。这种涂漆层(尤其具有金属颗粒的涂漆层)部分地具有对电磁辐射的高反射率，使得所涂漆的车辆部分(尤其涂有金属漆的车辆部分)可能导致对传感器信号的干扰。
此外有利的是，干扰是由车身部分与传感器天线罩之间的多重反射产生的接收信号。通过将雷达传感器布置在车身部分后方，雷达传感器的接收信号首先穿过车身部分，然后再穿过雷达传感器的天线罩。在此，在天线罩表面与车身部分的内侧之间可能产生来回传播的波，使得产生多重反射，这种多重反射会干扰通过雷达传感器期望接收到的接收信号，并且干扰可靠的目标对象识别。
此外有利的是，预确定的运行情况是车辆的静止状态。当车辆静止时，车辆周围环境不再相对于车辆运动，使得位置固定的对象也通过车辆传感器求取为静止的对象。在行驶运行中，即使静止的对象也相对于传感器运动，使得距离值和相对速度值发生改变。然而在静止状态中，可以(跨多个测量周期地)将静止的对象识别为具有恒定距离值并且相对速度等于零的对象，并且可以借助这种静止的对象执行有利的传感器校准。这种运行情况例如在车辆在红色交通信号灯处停止时出现，使得在行驶运行期间，在这种静止状态间歇中，可以定期地重新校准由于接收信号的多重反射而引起的干扰。例如可以通过使用导航数据库的数据实现车辆在交通信号灯处停车，在该导航数据库中存储有在哪个交叉路口处设有交通信号灯规定。如果自身车辆在这种交叉路口前停止，则可以由此推断出：车辆当前在红色交通信号灯前停车。附加地或替代地，也能够实现：车辆具有摄像机，该摄像机在行驶方向上定向在车辆的前侧并且拍摄车辆的前方区域。这种车辆前部摄像机例如可以识别交通信号灯，并且因此识别红灯阶段以及因此启动传感器校准，并在切换到绿灯后在车辆重新行驶之前及时地中断该传感器校准。
此外有利的是，预确定的发送信号是具有准确预确定的信号形状和信号功率的信号。在预确定的运行情况期间发射的发送信号应在信号形状和信号功率方面以高准确度被发射，使得可以根据接收信号尽可能精确地识别由多重反射造成的干扰，并且因此可以执行行驶运行的尽可能精确的校准。
此外有利的是，对于雷达传感器的每个接收通道独立地(getrennt)执行该方法。
此外有利的是，对预确定的发送信号的接收信号在多个信号周期上取平均。该特征具有如下有利效果：与仅很少发生的(例如在多个信号周期中出现仅一次的)干扰相比，更多地考虑校准信号中频繁发生的干扰。因此能够产生如下校准信号：该校准信号根据发生的干扰的频繁度对该干扰进行加权，并且因此该校准信号可以最佳地对应于不同的驾驶情况。
此外有利的是，将平均信号添加到目前的校正信号上。如果在车辆静止状态时执行新的传感器校准，则不必消除先前的校正信号并由新信号来取代，而是可以将新求取的校准信号(必要时具有相应的权重)添加到已经存在的校准信号。由此实现：补偿干扰图像的校准信号无法通过校准过程完全重新确定，使得在校准过程期间的错误测量对后续的行驶运行具有不太显著的影响，因为仅以较低的权重将异常值纳入校正信号，并以高权重考虑频繁发生的干扰。在此能够实现，对于每个相应的接收通道求取平均信号，并对于每个接收通道单独地确定校正信号，并且在重新校准时对于每个接收通道独立地执行新校准信号的加权相加。
此外有利的是，雷达传感器具有多个接收通道，并且对于每个通道单独地检测和/或单独地存储和/或单独地考虑干扰频谱。由此，能够求取特定于通道的干扰，并且对于每个通道能够通过校正信号从接收信号中消除干扰。
此外有利的是，对于多个接收通道中的每个设置单独的存储装置或者设置共同存储装置的单独区域，在该单独区域中，针对每个接收通道存储自身的干扰频谱。因此，可以针对每个接收通道将干扰频谱存储在专门为此保留的存储器中，或者在将共同的存储器用于多个接收通道的所有干扰频谱时，将这些不同的频谱存储在存储装置中。
此外有利的是，用于识别至少一个预确定的运行情况的装置用于将信号提供给雷达传感器。在此可以设置，提供给雷达传感器的信号是代表车辆的静止状态的信号，其方式例如是：对轮速传感器进行分析处理，或者对视频图像进行分析处理，或者对转速计信号进行分析处理。此外可以识别预确定的运行情况，其方式是：将如下信号提供给雷达传感器：该信号是识别到适用于车辆的红色交通信号灯。为此以有利的方式设置，在车辆的前部区域中设置摄像机，该摄像机拍摄行驶方向上的车辆前方区域，并且该摄像机可以检测行车道边缘处的红色交通信号灯或悬挂在车道上方的红色交通信号灯，并且可以将其分配给自身车道并从而识别出，车辆在红色交通信号灯前进入静止状态，以及必要时识别出车辆还要保持静止多久。如果已经识别出预确定的运行情况，则开始发射用于传感器校准的预确定的发送信号，并对随后所接收的接收信号(尤其在静止的或固定的对象上反射的接收信号)进行分析处理，在接收信号中寻找多重反射，并且为了求取校正信号而分析处理该多重反射。
此外有利的是，将雷达传感器布置在车辆车身部分后方。在此，可能有利的是由塑料制成车身部分，因为由此几乎不损害通过发送信号和接收信号所发射和接收的电磁辐射。本发明特别是在如下情况下是有利的：在车身部分被涂漆的情况下(尤其借助包含金属颗粒的金属漆进行涂漆)使用雷达传感器，因为由此涂料层具有增加的反射率，并且接收信号特别容易受到干扰。通过根据本发明的方法和根据本发明的设备可以特别高效地降低或者甚至避免这种干扰。
特别重要的是以控制元件的形式实现根据本发明的方法，该控制元件设置用于机动车的自适应距离调节或速度调节的控制装置。在此，在控制元件上存储有程序，该程序能够在计算设备上、尤其微处理器或信号处理器上运行，并且该程序适用于实施根据本发明的方法。因此，在这种情况下，本发明通过存储在控制元件上的程序来实现，使得这种设有程序的控制元件以与该程序适用于实施的方法相同的方式表示本发明。尤其可以将电存储介质用作控制元件。
由在附图中示出的本发明的实施例的以下描述得出本发明的其他特征、应用可能性和优点。在此，所有描述的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总结或它们之间的引用关系无关，以及与它们在说明书或附图中的表述或图示无关。
附图说明
以下根据附图阐述本发明的实施例。附图示出：
图1示出安装在车辆车身部分后方的雷达传感器的示意图，其中发生多重反射；
图2示出频谱中的干扰效应的示意图；
图3示出根据本发明的设备的接收部分的实施方式；
图4示出用于阐述根据本发明的方法的示意性流程图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出雷达传感器1。雷达传感器1由半壳的(halbschalig)壳体组成，该壳体在前侧借助天线罩4封闭。在此，天线罩4可以具有例如介电透镜形式的聚焦装置，或者该天线罩实施成不具有聚焦装置，使得所发射和所接收的电磁辐射在不改变射束路径的情况下穿透天线罩4。此外，在具有天线罩4的雷达传感器1的前方示出车身部分2，该车身部分有利地是塑料车身部分，该车身部分通常还涂有具有金属颗粒的汽车涂料。通过将雷达传感器1安装在车身部分2后方，雷达传感器1对于观察者不可见，使得通过车辆上的传感器不会损害车辆的视觉印象。雷达传感器1在其内部具有天线——尤其接收天线3。借助接收天线3可以接收(之前借助未示出的发送天线已经发射并在传感器检测区域中的对象上已经反射的)接收信号。通过射束5示出这种在传感器检测区域内的对象上反射的接收射束。作为接收射束入射的电磁辐射穿过车身部分2，该车身部分由如下材料制成：该材料对电磁辐射的射束路径具有尽可能小的影响。此外，车身部分2被如此涂漆(并且必要时设有附加的涂层)，使得电磁辐射形式的接收射束5尽可能完全地穿过车身部分2，并且使得尽可能少的射束被反射回。在穿过车身部分2之后，接收射束5的电磁辐射入射到雷达传感器1的天线罩4上，其中，接收能量的第一部分穿透天线罩4并且能够被接收天线3记录为接收信号。接收射束5的第二部分在天线罩表面上被反射，并且作为反射的部分射束6以出射角向车身部分2的方向反射回。该部分辐射6再次入射到车身部分2的内侧，并且在那里再次被反射，其中，在最不利情况下，这种进一步的反射几乎将全部反射的部分射束6反射成为双重反射的部分射束7。这种双重反射的部分射束几乎平行于原始接收射束5运动并且大部分穿透天线罩4，使得它们同样被接收天线3接收并分析处理。因此，接收天线3接收直接接收的接收辐射5，然而还接收双重或甚至多重反射的部分射束，这些以回波形式被接收并且在期望的接收信号方面代表干扰信号。应该避免由于多重反射产生的这些干扰信号，以便确保雷达传感器1的尽可能可靠的功能并且能够执行可靠的对象探测。
在分析处理接收射束5之后，根据图1所示的接收情况导致如图2a和2b所示的频谱。因此，在图2a中，在横坐标上绘制频率f，在纵坐标上绘制强度A。如果在没有发生多重反射6、7的情况下接收所述接收信号5，则在中心频率f0处产生中频信号8，这可以在无干扰的情况下进行分析处理和分析。在发生多重反射6、7并将其叠加在接收信号5上的情况下，得到如图2b所示的中频信号。同样，在此也在横坐标上示出频率f，在纵坐标上示出中频信号的幅度A。如在图2a中那样，图2b再次示出示例性的中频信号8，该中频信号再次具有中心频率f0。通过多重反射6、7得到干扰频谱9，该干扰频谱具有比未受干扰的中频信号8的幅度更小的幅度A，并且具有中心频率fr。由于干扰频谱9的中心频率fr与中频谱8的中心频率f0仅较小地间隔开，因此两个频谱在宽的频率范围内重叠，使得无法从接收信号中滤除干扰频谱9或多重反射。如果在确定的运行状态(尤其车辆的静止状态)期间发射预先已知的信号作为发送信号，则受干扰的中频谱8的形状和强度是已知的。如果干扰影响9在测量期间叠加，则可以通过在预确定的运行情况期间构造差来求取并存储当前的干扰频谱。通过从图2b所示的受干扰的接收频谱8中减去干扰信号，可以在很大程度上消除由于多重反射6、7引起的干扰，并且因此可以从接收信号中更可靠且更准确地确定对象数据。
图3示出根据本发明的设备的示意性实施方式。如此，左侧示出覆盖雷达传感器1的车身部分2。在车身部分2后方布置有具有天线罩4的雷达传感器1(该雷达罩4实施成具有或不具有聚焦装置)。为清楚起见，(如天线罩4那样)在图3中未示出雷达传感器1的壳体。示例性示出的雷达传感器1具有四个接收通道，它们并行地处理和分析处理接收信号。因此，示出接收模块11，该接收模块例如可以是雷达传感器1的高频模块。该高频模块11具有三个接收天线，所述接收天线接收所述接收射束5并且在此也由接收射束的多重反射6、7所叠加。由接收天线3将这些受干扰的接收信号传输给接收滤波器12，其中，为每个接收通道设置单独的接收滤波器12。这些接收滤波器12可以示例性地是带通滤波器，该带通滤波器从接收频谱滤除不期望的频率分量。然而，接收滤波器12无法从接收信号8滤除大部分叠加的干扰信号9。在每个接收通道中，经滤波的接收信号从接收滤波器12输出到模拟/数字转换器13，其中，在此又为每个接收通道设置单独的模拟/数字转换器13。在一种替代实施方式中，性能非常卓越的模拟/数字转换器13也可以扫描所有通道，其方式是：其相继地扫描接收通道。在一种优选实施方式中，每个通道的模拟/数字转换器13并行且同时地将经滤波的接收信号转换为数字信号。在随后的减法装置14中(该减法装置又示例性地对于每个接收信道单独地实施)，由分析处理和计算装置15提供干扰信号16。所计算的和之前求取的干扰信号r1、r2、r3、r4的这种提供由分析处理和计算装置15借助干扰频谱rx的输出线路16来实现，其中，针对每个接收通道，干扰频谱r1、r2、r3、r4存储在存储装置中。通过在减法装置14中减去相应的干扰频谱rx，从当前的接收信号中减去最近求取到的由于多重反射6、7产生的干扰频谱，使得将尽可能无干扰的接收信号从减法装置14输出到分析处理和计算装置15。在分析处理和计算装置15中，在识别到的对象方面对接收信号进行分析处理并且产生如下列表：该列表例如具有车辆周围环境中识别到的对象，该列表可以考虑用于其他车辆功能(例如用于紧急制动功能或自适应距离调节和速度调节功能)。如果车辆例如因为在红色交通信号灯前停车而保持静止，则这通过速度传感器v(例如可以是轮速传感器)来识别，并将速度信号10输出给分析处理和计算装置15。这确保在分析处理和计算装置15中中断对接收信号的分析处理，并且通过未示出的发射天线来发射标准化的发送信号。通过接收天线3接收在该预确定的运行情况期间接收的接收信号5，并通过接收滤波器12和模拟/数字转换器13将该接收信号提供给减法装置14。例如，在这些预确定的运行情况期间，可以中断通过输出线路16对干扰频谱rx的输出。因此，分析处理和计算装置15在预确定的运行情况期间获得如下接收信号：该接收信号来自预确定的发送信号，并且在该接收信号中存在由于多重反射产生的干扰频谱9。随后，在分析处理和计算装置15中可以对于每个接收通道求取并存储干扰频谱rx，并且当车辆再次启动时，将所述干扰频谱作为新的干扰频谱rx通过输出线路16提供给减法装置14，使得在行驶运行期间可以通过更新的干扰频谱来补偿所接收的接收信号。
图4示出用于说明根据本发明的方法的示意性流程图。该方法从步骤20开始，例如在开始运行雷达传感器时或在通过接通点火器起动车辆时。在步骤20中开始该方法之后，在接下来的步骤21中读取当前的行驶速度v。在此，行驶速度例如可以来自车轮上的转速传感器或来自卫星导航系统或来自雷达传感器，该雷达传感器测量相对于静止对象的相对速度。在随后的步骤22中，检查当前速度v是否等于0。如果v等于0，则车辆当前处于静止状态。在v不等于0时车辆运动，并且取决于在哪个方向上定义正或负相对速度，车辆关于所识别的静止对象具有大于或小于零的相对速度。在这种情况下，步骤22分支到“否”，并且以重新读取行驶速度而在步骤21中继续该方法。在此期间通过雷达传感器发射发送信号并且接收反射的部分波，并根据所探测的对象实施紧急制动功能、自适应距离调节或其他驾驶辅助功能。如果在步骤22中确定车辆当前处于静止状态，即v等于0，则步骤22分支到“是”，并且在步骤23中通过发射标准化的发送信号继续该方法。这些标准化的发送信号是如下发送信号：所述发送信号在调制形式和发送强度方面已经非常准确地被确定。在随后的步骤24中接收标准化的发送信号的接收信号，其中，这些接收信号还具有多重反射6、7，多重反射导致与有用频谱8叠加的干扰频谱9。在步骤25中存储标准化的发送信号的接收信号，并且可选地在多个周期上累加。在步骤25之后可能发生：如果车辆仍一直处于静止状态，则再次发射标准化的发送信号，因此，步骤25之后的流程图按照虚线26跳回到步骤23。在此例如可以设置，n次地重复该循环，使得进行例如n＝20或n＝50个标准化的发送信号周期。通过将标准化的发送信号的接收信号累加，可以通过较低的权重来平均化例如仅在n个重复中的较少周期内出现的干扰，并且可以通过待求取的干扰信号9中的较大权重来考虑经常发生的干扰模式。在完成可选设置的n次重复之后，在步骤27中继续该方法，其方式是：根据当前的反射情况更新当前的干扰频谱9，并且使用对于每个接收通道单独求取的新干扰频谱r1、r2、r3、r4来补偿接收信号中的干扰。在步骤27之后，在步骤21中继续该方法，其方式是：发射发送信号并且通过从接收信号中减去来将更新的新干扰频谱9用于分析处理，以便补偿接收信号中的多重反射。

Claims (14)

1.一种用于在分析处理雷达传感器(1)的至少一个接收信号(5)时降低干扰的影响的方法，所述雷达传感器尤其是安装在车辆中的雷达传感器(1)，其特征在于，
在预确定的运行情况中发射预确定的发送信号并且接收所反射的部分信号(5)，将针对所述预确定的运行情况接收的信号(5)存储用于确定干扰频谱(r1，r2，r3，r4)，并且通过在信号分析处理时考虑所述干扰频谱(r1，r2，r3，r4)来降低干扰(7，9)的影响。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述雷达传感器(1)的每个接收通道单独地执行所述方法。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述雷达传感器(1)布置在车辆车身部分(2)后方、尤其布置在涂漆的车身部分(2)后方，所述车身部分尤其由塑料制成。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述干扰(7，9)是通过所述车身部分(2)与传感器天线罩(4)之间的多重反射(6，7)产生的接收信号(5)。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述预确定的运行情况是所述车辆的静止状态——尤其所述车辆在交通信号灯前的静止状态。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述预确定的发送信号是具有准确预确定的信号形状和信号功率的信号。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于所述雷达传感器(1)的每个接收通道独立地执行所述方法。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对所述预确定的发送信号的接收信号(5)在多个信号周期(26)上取平均。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将取平均的信号添加到目前的校正信号上。
10.一种雷达传感器(1)，所述雷达传感器具有用于在分析处理所述雷达传感器(1)的至少一个接收信号(5)时降低干扰(r1，r2，r3，r4)的影响的装置，所述雷达传感器尤其是安装在车辆中的雷达传感器(1)，其特征在于，
设置如下装置(10，21，22)：借助所述装置识别至少一个预确定的运行情况，
设置发送装置，所述发送装置在识别到存在所述预确定的运行情况中的至少一个时发射预确定的发送信号，
设置接收装置(3，11，12，13，14)，所述接收装置接收所反射的部分信号(5)，
设置如下装置(15)：在所述装置中存储有至少一个干扰频谱(r1，r2，r3，r4)，并且在所述装置中存储有针对预确定的运行情况接收的用于确定所述干扰频谱(r1，r2，r3，r4)的信号，
设置至少一个计算装置(15)，所述计算装置通过考虑所述至少一个干扰频谱(r1，r2，r3，r4)来降低所述干扰(r1，r2，r3，r4)的影响。
11.根据权利要求10所述的雷达传感器(1)，其特征在于，所述雷达传感器(1)具有多个接收通道(3)，并且对于每个通道单独地检测和/或单独地存储和/或单独地考虑所述干扰频谱(r1，r2，r3，r4)。
12.根据权利要求11所述的雷达传感器(1)，其特征在于，对于所述多个接收通道(3)中的每个设置单独的存储装置或者设置共同的存储装置的单独的区域，在所述单独的区域中，对于每个接收通道存储自身的干扰频谱(r1，r2，r3，r4)。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的雷达传感器(1)，其特征在于，用于识别至少一个预确定的运行情况的所述装置(10)用于将如下信号提供给所述雷达传感器(1)：
所述信号代表所述车辆的静止状态(v＝0)，
所述信号是识别到适用于所述车辆的红色交通信号灯，所述信号借助所述车辆中的在行驶方向上定向的视频摄像机产生，
所述信号开始所述预确定的发送信号的发射(23)，
所述信号开始所述接收信号(5)的取平均(24，25，26)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的雷达传感器(1)，其特征在于，所述雷达传感器(1)布置在车辆车身部分(2)后方，所述车辆车身部分尤其是涂漆的车身部分(2)、尤其是由塑料制成的车身部分(2)。
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