CN111204299A - 用于车辆的传感器系统和运行车辆的传感器系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于车辆(F)的传感器系统(10)，其包括布置在车辆(F)中的控制装置(SE)；布置在车辆(F)上或车辆中且与控制装置(SE)连接的多个传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)，通过用于信号交换的双向连接线路(VL)，所述传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)中的至少一个通过用于信号交换的双向连接线路(VL)或者通过双向连接线路(VL)和同步线路(SL)与控制装置(SE)连接，并且所述传感器装置中的至少一个设置用于通过所述双向连接线路(VL)或通过所述同步线路(SL)从所述中央的控制装置(SE)接收同步信号(SG)，以便在预给定的时刻由所述控制装置(SE)来运行。

Description

用于车辆的传感器系统和运行车辆的传感器系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的传感器系统和一种用于运行用于车辆的传感器系统的方法。

背景技术

目前的用于检测车辆周围环境(例如一定角度范围内的对象)的传感器系统通常包括天线或传感器，通过所述天线或传感器能够将所测量到的信号传递到车辆中的控制装置，然而目前未已知出现同时地、耦合地或甚至相干地运行多个传感器。在用于驾驶辅助系统的传感器系统的情况下，价格有利的传感装置大多很重要。然而，在高度自主的行驶的方面，对传感装置提出高得多的要求。此外，在车辆中使用越来越多的传感器，其中，可以在中央控制设备中对这些传感器的信息进行关联。当前，通过在时钟平面上对传感器进行耦合已经能够实现各个传感器的可组合的作用方式，然而这些传感器仅在环路带宽内是相干的。通常，当前对中央控制设备中的数据融合仍然进行预先过滤。然而，在此例如在使用多个雷达传感器时由于物理上可能的大孔径而导致的非常高的角度分离能力

不再使用信息的部分。在没有传感器的耦合应该能工作的设计的情况下，信号输出可能遭受相位噪声。目前，在77GHz下的高频信号的线路连接的分布显得难以用于传感器的同步。

在US 2016/0240907 A1中描述一种用于车辆的传感器系统，该传感器系统包括用于对传感器进行分析处理的中央控制设备，其中，所述传感器能够实现模拟/数字转换并且能够实现对象的在场监控。

发明内容

本发明提出一种根据本发明所述的用于车辆的传感器系统和一种根据本发明所述的用于运行用于车辆的传感器系统的方法。

优选的扩展方案是优选的实施方式。

本发明的优点

基于本发明的构思在于说明一种用于车辆的传感器系统以及一种用于运行这样的传感器系统的方法，其特征在于传感器的相干的运行，并且在此还在于降低的相位噪声。传感器装置可以有利地在高频范围内运行并且能够实现车辆的高分辨率的周围环境监控(Umgebungskontrolle)。通过将传感器例如以较大的间距放置在车辆前部处能够使用这些非常大的孔径，以便例如与现代的传感器系统相比显著地提高角度分离能力并且因此完全满足用于高度自动化的舒适功能和安全功能的传感器的核心先决条件。有利地，为此仅需要/使用76-81GHz带宽中的高频同步线路。有利地，不需要从每个单个接收信道单独地再传输(Rückübertragung)高频信号，因为在各个传感器中已经能够进行降混(Heruntermischen)和模拟/数字转换，并且能够借助标准协议将该信号传输到其它传感器或中央控制设备。

根据本发明，用于车辆的传感器系统包括布置在车辆中的控制装置；包括多个传感器装置，其布置在车辆上或在车辆中并且与控制装置连接，其中，传感器装置中的至少一个通过用于信号交换的双向连接线路与控制装置连接或者通过双向连接线路和同步线路与控制装置连接，并且所述传感器装置中的至少一个设置用于通过双向连接线路或通过同步线路从中央控制装置接收同步信号，以便在预给定的时刻由控制装置来运行。

有利地，传感器系统可以在具有例如76-81GHz的高频范围内运行，并且可以与多个传感器装置相干地运行，由此可以实现车辆的高分辨率的且快速的周围环境监控，这例如对于自主的驾驶是必要的。控制装置可以构造为中央控制装置，并且有利地与传感器系统的所有传感器装置连接。其中，至少一个或有利地多个或所有的传感器装置能够分别通过双向连接线路与控制装置连接，以进行高频运行。有利地为了传感器系统的相干运行，通过以有利地高频的同步信号的操控可以对传感器装置的运行进行协调。因此，可以在预给定的测量时刻由控制装置主动地运行通过同步信号进行协调的传感器装置。

根据传感器系统的一种优选的实施方式，传感器装置中的至少一个包括模拟/数字转换装置。

相对于低频双向的数据线路，同步线路可以表示用于高频同步信号的附加连接。在传感器中对频率进行降混后，仅将低频的响应信号传输回到控制装置就可能足够。

对数字信号的信号处理已经可以在相应的传感器装置中自身进行并且作为数字测量信息直接供控制装置使用。在多个传感器装置的相干的且有利地同步的运行的情况下，多个已经数字转换的信号能够到达控制装置并且被更快地分析处理，这例如对于自主的驾驶可以是有利的。

根据传感器系统的一种优选的实施方式，通过双向连接线路所连接的至少一个传感器装置包括用于双向连接线路的接口，该双向连接线路设计用于高频范围内的信号传输。

根据传感器系统的一种优选的实施方式，通过同步线路所连接的至少一个传感器装置包括用于同步线路的接口，该同步线路设计用于高频范围内的信号传输。

接口例如涉及高频输入端。这些接口可以构型为用于双向连接线路和/或用于同步线路的(有利地用于电介质棒)插接连接部并且安装在传感器装置的壳体上。

根据传感器系统的一种优选的实施方式，至少两个传感器装置与控制装置连接，其中，控制装置设置用于借助同步信号对至少两个传感器装置进行操控，在两个传感器装置中的一个处的同步信号相对于在另一个传感器装置处的同步信号是同相的。

根据传感器系统的一种优选的实施方式，至少一个传感器装置通过电缆连接与控制装置连接。

除了高频的且借助同步信号进行操控的传感器装置外，在传感器系统中还可以存在并且运行普通的传感器，所述普通的传感器可以通过同步信号将甚至在高频范围外和在计时外的模拟信号或数字信号传递到控制装置，并且可以将附加信息提供给经同步的传感器装置。普通的电缆连接能够足以用于此目的，在该普通的电缆连接上不需要施加同步信号。普通的传感器装置可以涉及简单的天线或信号发生器或其他的传感器设计。

根据传感器系统的一种优选的实施方式，传感器装置在水平的角度范围上和/或在竖直的角度范围上分布式(verteilt)地布置在车辆的边缘区域中。

根据传感器系统的一种优选的实施方式，双向连接线路包括电介质波导。

根据传感器系统的一种优选的实施方式，传感器装置中的多个连同控制装置构成可相干运行的雷达系统。

根据本发明，在用于运行用于车辆的传感器系统的方法的情况下进行以下步骤：提供根据本发明的传感器系统；通过双向连接线路或通过同步线路在预给定的时刻对传感器装置中的至少一个进行操控；通过多个传感器装置相干地求取对象和/或至对象的距离。

有利地，该方法的特征还可以是已经结合传感器系统所提及的特征和所述传感器系统的优点，反之亦然。

根据该方法的一种优选的实施方式，在借助同步信号所操控的传感器装置中，借助模拟/数字转换装置对由传感器装置产生的测量信号进行转换。

根据该方法的一种优选的实施方式，借助同步信号对至少两个传感器装置同时进行操控。

从以下参考附图的描述中得出本发明的实施方式的其他特征和优点。

附图说明

以下根据在附图的示意图中所说明的实施例详细地阐述本发明。附图示出：

图1示出根据本发明的实施例的车辆中的传感器系统的传感器装置的示意性布置；

图2示出根据本发明的另一实施例的车辆中的传感器系统的传感器装置的示意性布置；

图3a示出具有用于用于同步信号的输出端的连接端的传感器装置；

图3b示出具有用于用于同步信号的输入端的连接端的传感器装置；

图4示出根据本发明的方法步骤的方框图。

在附图中，相同的附图标记表示相同的或功能相同的元件。

具体实施方式

图1示出根据本发明的实施例的车辆中的传感器系统的传感器装置的示意性布置。

用于车辆F的传感器系统10包括布置在车辆F中的控制装置SE和布置在车辆F中且与控制装置SE连接的多个传感器装置Si1、Si2和Si3，其中，传感器装置Si1、Si2或Si3中的至少一个通过双向连接线路VL与控制装置SE连接或通过双向连接线路VL和同步线路SL进行连接，所述传感器装置Si1、Si2或Si3中的至少一个设置用于通过双向连接线路VL或通过同步线路SL从控制装置SE接收同步信号SG，以便由控制装置SE在预给定的时刻来运行。

借助同步信号SG所操控的传感器装置可以称为高频运行。

高频运行的传感器装置可以分别包括模拟/数字转换器AD，并且已经可以将所转换的信号直接传递到控制装置SE。能够如此高频地运行传感器装置，例如以76GHz至81GHz或者以至少19GHz的其他频率(例如在24GHz或76-81GHZ的情况下，或甚至在超过100GHz的情况下)。高频运行的(一个或多个)传感器系统(例如Si3)可以包括用于同步信号SG的接口P，该接口P可以与双向连接线路VL或同步线路SL(即有利地与电介质导体)连接。因此，这种高频运行的传感器装置Si3除了简单的(一个或多个)传感器元件或(一个或多个)天线外，还可以包括接口P和模拟/数字转换器AD。如果多个传感器装置设置成这样的同步运行，则由此传感器系统10可以包括多个有利地相干的发送信道或接收信道。传感器装置连同连接线路VL可以表示传感器组。双向连接线路VL还可以理解如下：除了从控制装置SE到传感器装置的常见的电缆连接(数字线路)以外，还能够延伸有各一个电介质导体作为至传感器装置的同步线路(例如单向的)。代替电介质导体，同轴电缆或波导也可以用作(包括)双向连接线路VL，其中，双向连接线路VL可以设计用于在76GHz-81GHz的情况下的信号传输的运行。有利地，这样的传感器组可以相干地运行。通过相干的运行可以有利地改善车辆周围环境中的角度测量或角度估算的分辨率。通常，在车辆中布置有多个自主工作的传感器，例如在前部且两个在角落。在常规的传感器系统的情况下，每个传感器仅具有有限的且低的角度分离能力。在传感器组的相干的运行的情况下，尤其多个或所有的传感器装置——优选也还高频地——能够在米范围内实现例如对于角度的孔径，由此导致能够造成可远低于一定程度的角度分离能力。同步信号也可以具有例如47GHz的频率。其他的传感器运行的频率可以与同步信号的频率不同或相同。

图2示出根据本发明的另一实施例的车辆中的传感器系统的传感器装置的示意性布置。

图2的布置相应于图1的布置，其中，传感器装置Si1、Si2和Si4可以布置在车辆中并且可以通过连接线路VL与控制装置SE双向地连接。传感器系统10附加地还包括两个常规的传感器装置Si3；或者甚至多个传感器装置(例如直到Sin)，所述多个传感器装置仅能够借助电缆连接K与控制装置SE连接(信号传输仅仅指向控制装置SE)。两个常规的传感器装置Si3和Sin可以具有简单的天线或传感器，并且可以将数据以原始形式(例如未经转换地)传递到控制装置SE，而所述两个常规的传感器装置不必受同步信号控制(计时)。传感器装置Si1、Si2和Si4可以水平地或竖直地(方位角或在仰角平面中)在车辆F上覆盖角度范围W。为了能够改善角度测量分辨率，常规的传感器装置Si3和Sin能够布置在高频地且同步地运行的传感器装置Si1、Si2和Si4之间。常规的传感器装置Si3和Sin的信号从模拟到数字的转换可以在控制装置SE中进行。为了覆盖仰角平面，一个传感器装置可以安装得尽可能靠近地面或安装在挡风玻璃中，而另一传感器装置可以安装在车标(Emblem)的高度。这样的布置能够显著地提高仰角分离能力。此外，Si3和Sin也可以仅是如下的发送天线：所述发送天线可以直接连接到高频线路(连接线路或同步线路或仅电缆连接)。

如果将经同步的传感器装置Si1、Si2、Si4的经数字转换的信号(基带信号)传输到控制装置SE，则代替单独的传感器孔径(例如8cm作为传感器装置的天线侧)——如果各个传感器相干——能够实现例如170cm的低占据(unterbesetzte)的孔径(在进行传感的区域上需要较少的传感器)。如果经同步的传感器装置的数量只少量地占据孔径(角度)，则借助其他可同步的或常规运行的传感器装置(例如借助Si3和Sin)能够扩展测量分辨率。

然后，经同步的传感器装置和常规运行的传感器装置可以分别作为子组覆盖不同的测量区域。

此外，例如通过混频器能够实现目标频率(传感器的运行)的划分。每个单个传感器能够将同步信号降混到更低的频率。因此，可以通过划分因子将运行降低到19GHz的频率。对于这样的运行，可以使用简单的连接线路，其中，信号传输也变得更简单。有利地，在此划分意味着除法(例如通过相应的已知的电子构件实现降低)，例如除以4的划分。

图3a示出具有用于用于同步信号的输出端的连接端的传感器装置。

控制装置SE可以产生具有47GHz或更高的频率(甚至例如76GHz-81GHz)的进行高频振荡的同步信号SG。为了对能够由控制装置所接收的信号进行分析处理，控制装置SE可以包括可设置用于双向的信号流的数字信号输出端Dig-A和数字信号输入端Dig-E。此外，控制装置还可以包括用于同步信号的输出端SG-A。双向连接线路VL可以与输入端和输出端Dig-A、Dig-E连接，并且同步线路SL可以与SG-A连接。

图3b示出具有用于用于同步信号的输入端的连接端的传感器装置。

借助高频同步信号SG运行的传感器装置Si1可以包括用于这些信号的输入端SG-E，该输入端可以作为至有利地已经存在的用于双向信号传输的输入端和输出端Dig-E和Dig-A的附加的插接装置而存在。在接收到同步信号后，传感器装置Si1可以实施关于该传感器装置的传感器元件(例如关于天线Ai)的传感器测量(TX)，并且接收测量信号(RX)，并且在进行数字转换(未示出)后将其传递到数字输出端Dig-A。数字输入端Dig-E可以例如用于控制指令。

数字信号输出端Dig-A和数字信号输入端Dig-E可以构成接口P。用于同步信号的输入端SG-E也可以集成在该接口P中，或者与该接口P分离地存在在传感器装置上。

图4示出根据本发明的方法步骤的方框图。

在用于运行用于车辆的传感器系统的方法的情况下进行以下步骤：提供S1根据本发明的传感器系统；借助控制装置的同步信号通过双向连接线路在预给定的时刻对传感器装置中的至少一个进行操控S2；通过多个传感器装置相干地求取S3对象和/或至对象的距离。

尽管根据优选的实施例先前已充分描述本发明，但是本发明不限于此，而是可以以各种类型和方式进行修改。

Claims (12)

1.一种用于车辆(F)的传感器系统(10)，所述传感器系统(10)包括，

控制装置(SE)，所述控制装置布置在所述车辆(F)中；

多个传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)，所述多个传感器装置布置在所述车辆(F)上或在所述车辆(F)中并且与所述控制装置(SE)连接，其中，所述传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)中的至少一个传感器装置通过用于信号交换的双向连接线路(VL)与所述控制装置(SE)连接或者通过双向连接线路(VL)和同步线路(SL)与所述控制装置(SE)连接，并且所述传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)中的至少一个传感器装置设置用于通过所述双向连接线路(VL)或通过所述同步线路(SL)从中央的控制装置(SE)接收同步信号(SG)，以便在预给定的时刻由所述控制装置(SE)来运行。

2.根据权利要求1所述的传感器系统(10)，其中，所述传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5…，Sin)中的至少一个包括模拟/数字转换装置(AD)。

3.根据权利要求1或2所述的传感器系统(10)，其中，通过所述双向连接线路(VL)所连接的至少一个传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)包括用于所述双向连接线路(VL)的接口(P)，所述双向连接线路(VL)设计用于高频范围内的信号传输。

4.根据权利要求1或2所述的传感器系统(10)，其中，通过所述同步线路(SL)所连接的至少一个传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)包括用于所述同步线路(SL)的接口(P)，所述同步线路(SL)设计用于高频范围内的信号传输。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器系统(10)，其中，至少两个传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)与所述控制装置(SE)连接，其中，所述控制装置(SE)设置用于借助所述同步信号(SG)对所述至少两个传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)进行操控，在所述两个传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)中的一个传感器装置处的所述同步信号相对于在另一传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)处的所述同步信号是同相的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器系统(10)，其中，至少一个传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)通过电缆连接(K)与所述控制装置(SE)连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的传感器系统(10)，其中，所述传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)在水平的角度范围(W)和/或竖直的角度范围(W)上分布式地布置在所述车辆(F)的边缘区域中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的传感器系统(10)，其中，所述双向连接线路(VL)包括电介质波导。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器系统(10)，其中，所述传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)中的多个传感器装置连同所述控制装置(SE)构成可相干运行的雷达系统。

10.一种用于运行用于车辆(F)的传感器系统(10)的方法，所述方法包括以下步骤：

S1)在车辆(F)上提供根据权利要求1至9中任一项所述的传感器系统(10)；

S2)借助所述控制装置(SE)的同步信号(SG)通过所述双向连接线路(VL)或所述同步线路(SL)在预给定的时刻对所述传感器装置(Si1，

Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)中的至少一个传感器装置进行操控；

S3)通过所述传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)中的多个传感器装置相干地求取对象和/或至所述对象的距离。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在借助所述同步信号(SG)所操控的传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)中，借助模拟/数字转换装置(AD)对由所述传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)产生的测量信号进行转换。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，借助所述同步信号(SG)对至少两个传感器装置(Si1，Si2，Si3，Si4，Si5，…，Sin)同时进行操控。

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