CN111630406B - 确定物体信息项的方法和雷达系统、车辆驾驶员辅助系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定通过特别是车辆(10)的雷达系统(12)感测的关于至少一个目标物体(18)的至少一条物体信息的方法、一种雷达系统(12)以及一种驾驶员辅助系统(20)。在该方法中，通过至少一个传输器(26a、26b)将传输信号(32a、32b)传输到雷达系统(12)的监测范围(14)中。传输信号(32a、32b)的在至少一个目标物体(18)处反射的回波通过至少一个接收器(30)被接收为接收信号(34a、34b)，并且在必要时成为可由电子控制和/或评估设备(28)使用的形式。对接收信号(34a、34b)进行至少一个多维离散傅里叶变换。从至少一个傅里叶变换的结果确定至少一个目标信号。从至少一个目标信号确定至少一条物体信息。在传输器侧，从调频连续波信号产生至少一个第一传输信号(32a)和至少一个第二传输信号(32b)。通过相对于至少一个第一传输信号(32a)的相位调制来对至少一个第二传输信号(32b)进行编码，从而实现至少一个第一传输信号(32a)和至少一个第二传输信号(32b)之间的至少暂时信号正交性。分别通过至少一个第一传输器(26a)和至少一个第二传输器(26b)将至少一个第一传输器信号(32a)和至少一个第二传输器信号(32b)同时传输到雷达系统(12)的监测区域(14)中。以限定长度的常规传输暂停来发射至少一个第二传输信号(32b)。

Description

确定物体信息项的方法和雷达系统、车辆驾驶员辅助系统
技术领域
本发明涉及一种用于确定至少一个目标物体的至少一个物体信息项的方法，该物体信息项由特别是车辆的雷达系统感测，其中，
-通过至少一个传输器将传输信号传输到雷达系统的监测范围中，
-传输信号的在至少一个目标物体处反射的回波通过至少一个接收器被接收为接收信号，并且在必要时被转换成可由电子控制和/或评估设备使用的形式，
-对接收信号进行至少一个多维离散傅里叶变换，
-从至少一个傅里叶变换的结果确定至少一个目标信号，
-从至少一个目标信号确定至少一个物体信息项。
此外，本发明涉及一种用于确定至少一个目标物体的至少一个物体信息项的特别是车辆的雷达系统，
-具有用于将传输信号传输到监测范围中的至少一个传输器，
-具有至少一个接收器，用于接收传输信号的在至少一个目标物体处反射的回波作为接收信号，以及
-具有至少一个控制和/或评估设备，
-其中至少一个控制和/或评估设备具有用于从接收信号的至少一个多维离散傅里叶变换确定至少一个目标信号以及用于从至少一个目标信号确定至少一个物体信息项的装置。
此外，本发明涉及一种车辆的驾驶员辅助系统，具有：
-至少一个电子控制设备，用于基于可由至少一个雷达系统提供的物体信息来控制车辆的功能设备，以及
-用于确定至少一个目标物体的至少一个物体信息项的至少一个雷达系统，其中至少一个雷达系统具有：
-用于将传输信号传输到监测范围中的至少一个传输器，
-至少一个接收器，用于接收传输信号的在至少一个目标物体处反射的回波作为接收信号，以及
-至少一个控制和/或评估设备，
-其中至少一个控制和/或评估设备具有用于从接收信号的至少一个多维离散傅里叶变换确定至少一个目标信号以及用于从至少一个目标信号确定至少一个物体信息项的装置。
背景技术
文献EP2417475B1公开了一种用于机动车辆中的驾驶员辅助系统的雷达系统。该雷达系统具有用于发射传输信号的传输天线以及特别用于同时接收在物体处反射的传输信号的多个接收天线。为了能够测量到物体的距离，高频振荡器且因此传输信号的频率以线性方式非常快速地变化；这里使用术语“频率斜坡”。频率斜坡定期重复；在数值示例中总体上有1024个频率斜坡。在频率斜坡期间，在所有接收信道中的接收信号在A/D转换器处被采样，例如512次，每种情况下间隔为例如25ns。然后，以快速傅里叶变换(FFT)形式的离散傅里叶变换(DFT)形成在每个频率斜坡和每个接收信道的例如512个采样值上。结果，可以分离产生不同频率的在不同距离处的物体。DFT的每个离散傅里叶支撑点j对应于距离r，因此也可以类似于脉冲雷达的方式称为距离门。借助于这样的事实，即通过在例如1024个频率斜坡中出现的复数频谱值来为每个接收信道和每个距离门计算第二DFT，在同一距离门中具有不同相对速度的多个物体被分离。该第二DFT的每个离散支撑点l对应于一组多普勒频率。通过所考虑的示例性配置，从可能的相对速度集合中，对于道路交通总是仅存在一个合适或可能的相对速度。
本发明基于以下目的，即配置上述类型的方法、雷达系统和驾驶员辅助系统，其中关于物体信息的任何歧义，特别是至少一个物体相对于雷达系统的距离、速度和/或方向可以更简单和/或更可靠地解决。
发明内容
该目的通过根据本发明的方法实现，其中，
-在传输器端，从调频连续波信号生成至少一个第一传输信号和至少一个第二传输信号，其中通过相对于至少一个第一传输信号的相位调制来对至少一个第二传输信号进行编码，从而获得至少一个第一传输信号和至少一个第二传输信号之间的至少暂时信号正交性，
-至少一个第一传输信号由至少一个第一传输器发射，并且至少一个第二传输信号由至少一个第二传输器发射，同时进入雷达系统的监测范围，其中以预定长度的常规传输暂停来发射至少一个第二传输信号。
根据本发明，至少一个第一传输信号和至少一个第二传输信号不是同时连续发射的。在至少一个第二传输信号的情况下，插入预定长度的常规传输暂停。此外，在不同的相位位置处发射至少一个第一传输信号和至少一个第二传输信号。总体上这确保至少一个离散傅里叶变换的结果没有任何歧义。至少一个目标物体的目标信号可被分配给传输信号并且因此被验证。
至少一个第一传输器和至少一个第二传输器同时处于活动状态。以这种方式，可以加速物体信息的确定。
反射的回波在接收器端被接收作为接收信号，并在必要时转换成可由电子控制和/或评估设备使用的形式。如果传输信号和产生的回波具有无法用相应的电子控制和/或评估设备直接处理的信号类型，则将接收信号转换成电子可用形式。否则，不需要对接收信号进行相应的适配，特别是转换。以这种方式，接收信号可以直接地或者如果合适的话在相应的适配之后通过电子控制和/或评估设备来处理。
该方法可以有利地通过使用软件和/或硬件解决方案的至少一个装置来实现。该方法可以通过软件和/或硬件解决方案结合控制和/或评估设备来实现。用于执行该方法的装置可包含在雷达系统的控制和/或评估设备中，这在任何情况下都需要。
雷达系统可以有利地使用快速调频来实现传输信号。在这种情况下，相继发射多个具有相应频率斜坡的所谓线性调频脉冲作为线性调频脉冲序列。
通过相对于至少一个第一传输信号的相位调制来对至少一个第二传输信号进行编码，从而获得至少一个第一传输信号和至少一个第二传输信号之间的至少暂时信号正交性。以这种方式，可以简化在接收器端的至少一个第一传输信号与至少一个第二传输信号的区别。
在傅里叶变换的输出处，源于各个传输信号的目标信号根据在各个线性调频脉冲间相加的相位差在多普勒维上移动。通过使用根据本发明的方法，可以将各个信号分量明确地分配给至少一个第一传输信号和至少一个第二传输信号，并且可以彼此独立地确定各个传播路径的相位位置。
在一有利实施例中，可以在接收器端从至少一个多维离散傅里叶变换的结果确定多个目标信号。在这种情况下，每个物理存在的目标物体的目标信号之一可以对应于至少一个第一传输信号，两个目标信号可以对应于至少一个第二传输信号。由于至少一个第二传输信号的强度在两个目标信号之间划分，因此来自至少一个第二传输信号的目标信号的幅度小于来自第一传输信号的目标信号的幅度，只要第一传输信号和第二传输信号以相同的强度发射。以这种方式，可以将来自至少一个第二传输信号的两个目标信号与来自至少一个第一传输信号的目标信号区分开。
在另一有利实施例中，至少一个多维傅里叶变换的结果可被防止作为针对相对于多普勒维的唯一性距离的距离多普勒矩阵。在这种情况下，距离多普勒矩阵可以由可分别由多普勒值和距离值表征并可具有可表征信号强度的复数值幅度的单元构成。距离多普勒矩阵可被分成相对于多普勒维具有相同限度的四个子矩阵。对于每个距离值，子矩阵的每个都与其多普勒值优先对应的单元的幅度的绝对值被组合为形成相应的频谱值。从频谱值可以确定那些值，它们高于预定阈值并被检测为与相应目标信号相关的目标频谱值。
距离尺寸中的距离多普勒矩阵中的单元尺寸称为距离门。在多普勒维上的单元的尺寸称为多普勒门。每个距离门由距离值表征，每个多普勒门由多普勒值表征。因此，距离多普勒矩阵中的每个单元的特征在于距离值和多普勒值。
子矩阵的数量可以有利地从相同目标物体的唯一性距离的多普勒门的数量与源于至少一个第一传输信号和至少一个第二传输信号的目标信号之间的最小多普勒间隔之间的商来计算。在特别是128个多普勒门的唯一性距离和特别是32个多普勒门的最小多普勒间隔的情况下，距离多普勒矩阵可被分成四个子矩阵，每个具有32个多普勒门的程度。唯一性距离还可包括多于或少于128个多普勒门。目标信号之间的最小多普勒间隔可以通过相应地选择相位调制和/或传输器端的传输暂停来预定义。
在另一有利实施例中，对于至少一个目标光谱值，可以形成与该目标频谱值相关且具有最低多普勒值和第三最低多普勒值的单元的复数值幅度之间的差，并且可以将该差的绝对值平方并分配给第一比较值。可以形成与该目标频谱值相关且具有第二最低多普勒值和最高多普勒值的单元的复数值幅度之间的差，并且可以将该差的绝对值平方并分配给第二比较值。可以对比较值进行比较，并且对于相同的目标物体，可以将与从其幅度形成两个比较值中的较低者的单元相关的信号验证为源自至少一个第二传输信号的两个目标信号。可以比较未用于形成最低比较值的单元的幅度的绝对值，并且对于相同的目标物体，可以将与绝对值上具有最大幅度的单元相关的信号验证为源自至少一个第一传输信号的目标信号。
对于每个距离值，子矩阵的每个都与其多普勒值优先对应的单元的幅度的绝对值被组合为形成相应的频谱值。总共添加了四个绝对值—每个子矩阵一个绝对值—就其多普勒值而言优先级相等。例如，在各自子矩阵中具有最低多普勒值的单元相对于其多普勒值优先级相等。相应地，在各自子矩阵中具有第二最低多普勒值的单元的优先级相等。
为了确定频谱值，可以有利地将各个单元的幅度的绝对值相加并且将结果平方。可替代地，幅度的绝对值可被平方(绝对值平方)，并且可以将幅度的绝对值平方相加。这样，通过组合子矩阵的对应单元，可以确定彼此对应并且具有相同距离值的单元的总幅度。
从频谱值确定相对于功率处于预定噪声阈值之上的那些。这些频谱值被检测为与相应目标信号相关的目标频谱值。这样，可将实际目标信号与噪声和/或重影信号区分开。因此可确定包含目标信号的距离多普勒矩阵的单元。
对于至少一个目标频谱值，形成与该目标频谱值相关并且具有最低多普勒值和第三最低多普勒值的单元的复数值幅度之间的差，并且将该差的绝对值差平方并分配给第一比较值。此外，形成与该目标频谱值相关并且具有第二最低多普勒值和最高多普勒值的单元的复数值幅度之间的差，并且将该差的绝对值平方并分配给第一比较值。对比较值进行比较。对于相同的目标物体，将与从其复数值幅度形成两个比较值中的较低者的单元相关的信号验证为源自至少一个第二传输信号的两个目标信号。比较未用于形成最低比较值的单元的幅度的绝对值。对于相同的目标物体，将与绝对值上最大的幅度的单元相关的信号验证为源自至少一个第一传输信号的目标信号。通过对比较值进行比较，可以有效快速地识别出实际包含目标信号的单元。
在另一有利实施例中，可以从至少一个验证的目标信号确定至少一个物体信息项。在这种情况下，至少一个第一传输信号和至少一个第二传输信号以及相应的目标信号都可以用于确定物体信息。这样，可以更直接地确定不同的物体信息，并且可以更可靠地解决任何歧义。
可以有利地从至少一个验证的目标信号确定至少一个物体相对于雷达系统的速度/或位置特别是间隔和/或方向的形式的至少一个物体信息项。这样，雷达系统可用于获取关于至少一个物体的信息，该信息尤其对于控制车辆的驾驶功能是有意义的。
可以用雷达系统感测的目标物体可以是静止或运动的物体，特别是其他车辆、人员、障碍物、道路的不平坦部分，特别是坑洼或石头、道路边界等。多个目标物体可以源自同一个物体或不同物体的不同部分。
本发明可用于车辆，特别是机动车辆。本发明可以有利地用于陆上车辆，特别是乘用车、货车、公共汽车、摩托车等、陆上飞机/或水上飞机。本发明也可以用于自主或至少部分自主车辆。
雷达系统可以有利地连接至车辆的驾驶员辅助系统，特别是停车辅助系统、底盘控制系统和/或驾驶员信息设备，或者可以是该系统或设备的一部分。通过这种方式，可以将由雷达系统获取的物体信息特别是物体相对于车辆的距离、方向和/或速度传输给驾驶员辅助系统的控制器，并且特别对于驾驶员而言，用于影响驾驶功能，特别是速度、制动功能、转向功能和/或消息信号和/或警告信号的输出。
在该方法的一有利改进中，可以通过至少一个检测算法从频谱值确定目标频谱值。以这种方式，可以将与目标频谱值相关的信号与源自噪声或重影信号的信号区分开。用于确定恒定误报率(CFAR)的算法可以有利地用作检测算法。
在一有利改进中，至少一个第二传输信号的传输暂停的长度可被预定义为至少一个第一传输信号的周期长度或周期长度的整数倍。这样，至少一个第二传输信号可以通过傅里叶变换在接收器端被分成两个目标信号。在多普勒维上这两个目标信号之间的间隔可以对应于唯一性距离中的多普勒门的数量的一半。
有利地，至少一个第一传输信号和至少一个第二传输信号可以各自以相同的持续时间作为线性调频脉冲发射。至少一个第二传输信号可以在每第二线性调频脉冲处暂停一个线性调频脉冲的持续时间。相应传输信号的周期长度可以对应于一个线性调频脉冲的持续时间。
在该方法的另一有利改进中，可以确定至少两个验证的目标信号之间的相位差。可以从相位差确定入射角或方向角为物体信息项。因此可以确定感测的目标物体相对于雷达系统的方向。
在该方法的另一有利改进中，在确定至少一个物体信息项的过程中，至少一个多维离散傅里叶变换可被执行为快速傅里叶变换。这样，可以更快地计算至少一个傅里叶变换。
可以有利地执行单个多维尤其是二维、三维、四维等离散傅里叶变换。这样，来自至少一个第一传输信号和来自至少一个第二传输信号的信息都可以仅通过单个特别是快速傅里叶变换来利用。因此可以更有效地执行该方法。
可以在接收器处有利地执行二维傅里叶变换。当接收器多于两个时，可以执行更高维特别是三维傅里叶变换。
至少一个第二传输信号可以有利地在传输器端通过二进制移位键控被编码。以这种方式，可以在至少一个第一传输信号和至少一个第二传输信号之间实现信号正交性。二进制移位键控是一种本身已知的数字调制方法，并且在专业领域也被称为“二进制相移键控”(BPSK)。
至少一个传输信号的编码可以有利地通过线性调频脉冲序列的频率斜坡被及时地执行。这样，可以可选地以不同的相位位置特别是0°或180°发射彼此跟随的线性频率斜坡。因此，相位可以移位成使得当在整个序列长度上考虑时在至少一个第一传输器和至少一个第二传输器处的传输信号是正交的。
在该方法的另一有利改进中，可以将规则交替图案应用于至少传输信号上。这样，至少一个传输信号特别是至少一个第二传输信号可以与另一传输信号特别是至少一个第一传输信号区分开，并且在接收器端更容易分离。至少一个传输信号可以有利地以线性调频脉冲的形式发射。
在该方法的另一有利改进中，可以发射具有恒定相位的至少一个传输信号和/或可以发射具有交替相位的至少一个传输信号。以这种方式，至少一个第一传输信号可以与至少一个第二传输信号更好地区分。
至少一个第一传输信号可有利地以恒定相位发射，而至少一个第二传输信号可有利地以交替相位发射。可替代地，至少一个第一传输信号可有利地以交替相位发射，而至少一个第二传输信号可有利地以恒定相位发射。
在接收机端进行相应的评估之后，以恒定相位发射的传输信号可以用作关于至少一个物体信息项的参考，而不必校正相位移位。因此，特别是从该传输信号可以直接确定所感测的目标物体与雷达系统之间的相对速度。
在另一有利实施例中，在调频连续波信号的每个频率斜坡之后，可以对至少一个传输信号施加0°至180°之间的相位变化。以这种方式，可以容易地将规则交替图案应用于至少一个传输信号。可替代地，在每个频率斜坡和随后的信号暂停之后，可以将至少在0°至180°之间的相位变化施加到至少一个传输信号。以这种方式，可以避免歧义。
该方法可以相继地特别是循环地重复地有利地执行。这样，可以在相对较长的时间段内监测监测范围。另外或可替代地，可以将各个测量周期的结果彼此比较，并且因此可以改善目标信号的验证并且更好地解决歧义。
可以在多个测量周期内有利地验证至少一个目标信号。这样的方法可以称为“跟踪”。通过观察多个测量周期内的至少一个物体信息项特别是目标物体的距离的变化，可以确定多个其他物体信息项中的哪些物体信息项特别是可以从目标信号确定的速度是正确的。在这种情况下，可以附加地利用以下事实：在两个物体信息项特别是针对目标信号确定的两个不同速度中，只有一个物体信息项即速度可能是正确的。总体上，因此可以更可靠地解决关于目标信号和其中包含的物体信息的歧义。
此外，根据本发明，通过至少一个控制和/或评估单元具有用于执行本发明方法的装置的事实，在雷达系统中解决了技术目的。
可通过软件和/或硬件解决方案有利地实施用于执行本发明方法的装置。
此外，根据本发明，通过以下事实解决了驾驶员辅助系统中的技术目的：至少一个控制和/或评估单元具有用于执行本发明方法的装置。
此外，结合根据本发明的方法、根据本发明的雷达系统和根据本发明的驾驶员辅助系统所指示的特征和优点及其相应的有利配置在此以相互对应的方式应用，反之亦然。各个特征和优点当然可以彼此结合，其中可以出现超出单独作用之和的其他有利作用。
附图说明
通过下面的描述，本发明的其他优点、特征和细节将变得显而易见，其中将参考附图更详细地说明本发明的示例性实施例。本领域技术人员还将方便地单独考虑在附图、说明书和权利要求书中组合公开的特征，并将它们组合以形成进一步的有意义组合。在附图中：
图1示出了具有驾驶员辅助系统和雷达系统的机动车辆，用于监测机动车辆在行驶方向上的前方的监测范围；
图2示出了具有图1的驾驶员辅助系统和雷达系统的机动车辆的功能图；
图3示出了图1和2的雷达系统的第一传输器的第一传输信号的频率/时间图；
图4示出了图1和2的雷达系统的第二传输器的第二传输信号的频率/时间图；
图5示出了具有从图3和4的第一传输信号和第二传输信号的已在三个目标物体处反射的接收信号中获取的目标信号的距离多普勒图；
图6示出了图5的位于相同距离门中的目标信号的幅度绝对值多普勒图；
图7示出了可以根据图5的距离多普勒图从单元的幅度中获取的频谱矩阵；
图8示出了图7的频谱矩阵的例如四个频谱值的计算；以及
图9示出了图7的频谱矩阵，其包含例如来自图8的计算的频谱值。
在附图中，相同的结构元件设置有相同的附图标记。
具体实施方式
图1以正视图示出了乘用车形式的机动车辆10。机动车辆10具有雷达系统12。雷达系统12例如布置在机动车辆10的前保险杠中。雷达系统12的所有部件例如多个传输器和接收器可以容纳例如结合在单个雷达传感器中。雷达系统12可以用于监测物体18的在机动车辆10前方沿驾驶方向16的监测区域14，如图2所示。雷达系统12也可以不同地布置和定向在机动车辆10上的另一位置。物体18可以是例如其他车辆、人员、障碍物、道路的不平坦部分，例如坑洼或岩石、道路边界等。在图2中，物体18表示为例如方格矩形。除此之外，图2仅是机动车辆10和雷达系统12的某些部件的功能图，该图不用于空间定向。
雷达系统12配置为调频连续波雷达。调频连续波雷达系统在专业领域也称为FMCW(调频连续波)雷达系统。雷达12可以例如用于确定物体18相对于机动车辆10的距离、方向和速度。
雷达系统12是驾驶员辅助系统20的一部分或可以至少与其连接。例如，驾驶员辅助系统20可用于支撑机动车辆10的驾驶员。例如，机动车辆10可使用驾驶员辅助系统20至少部分自主地驾驶和停车或退出停车位。驾驶员辅助系统20可用于影响机动车辆10的驱动功能，例如发动机控制、制动功能或转向功能，或者用于输出通知或警告信号。为此，驾驶员辅助系统20以调节和/或控制方式与功能装置22连接。图2示例性地示出了两个功能装置22。功能装置22可以是例如发动机控制系统、制动系统、转向系统、底盘控制系统或信号输出系统。
驾驶员辅助系统20包括电子控制设备24，通过其可以将相应的电子控制和调节信号传输到功能装置22和/或由此接收和处理。
雷达系统12包括例如第一传输器26a、第二传输器26b、电子控制和评估设备28以及接收器30。传输器26a和26b例如由雷达传感器实现，该雷达传感器包含例如具有两个集成传输器26a和26b的芯片。传输器26a和26b分别连接到单独的传输天线。例如，这里三个传输天线以几毫米的距离布置。
控制和评估设备28具有到控制设备24的信号传输连接。控制设备24可用于根据雷达系统12的目标信息执行机动车辆10的驱动功能的开环/闭环控制。对于本发明而言，电气/电子控制和/或评估设备例如控制设备24、控制和评估设备28、机动车辆10的发动机控制设备等是否被集成到一个或多个部件或组件中或者被至少部分地实现为分散的部件或组件不是必需的。
传输器26a和26b的各个传输天线例如具有相同的设计。传输器26a和26b可用于各自以恒定变化的频率向监测范围14中传输相应的传输信号32a和32b。传输信号32a和32b在物体18处反射并且作为相应的接收信号34a和34b被发送回到接收器30并被其接收。根据下面描述的另一方法，通过控制和评估设备28从接收信号34a和34b确定物体18相对于机动车辆10的距离、方向和速度。
可替代地，在未示出的示例性实施例中，传输器26a和26b以及接收器30例如其天线可以在空间上彼此间隔开布置。传输器26a和26b以及接收器30或相应的天线可以以不同的方式布置，例如以不同的高度和/或不同的距离和/或以不同的布置和/或不同的位置。
下面参考图3至9以示例的方式解释用于确定由雷达系统12感测的物体18的物体信息的方法。
在该方法中，控制和评估设备28用于致动传输器26a和26b，使得第一传输信号32a通过第一传输器26a传输，第二传输信号32b通过第二传输器26b传输，同时进入监测范围14中。传输信号32a和32b例如从相同的调频连续波信号中产生，并且由相继出现的多个所谓线性调频脉冲构成。还通过以二进制移位键控形式的相位调制相对于第一传输信号32a对第二传输信号32b进行编码，从而实现第一传输信号32a和第二传输信号32b之间的信号正交性。
图3示出了第一传输信号32a的频率/时间图。频率f绘制在纵坐标轴上，时间t绘制在横坐标轴上。线性调频脉冲在这里分别示出为频率斜坡。第一传输信号32a的相继线性调频脉冲分别具有相同的相位位置，也就是说各自相对于其相位移位0°。因此以恒定相位发射第一传输信号32a。总体上，例如在测量期间发射128这种线性调频脉冲。线性调频脉冲的数量指定唯一性距离在这里为128。
图4示出了与图3相当的第二传输信号32b的频率/时间图。基于相继线性调频脉冲，以与第一传输信号32a类似的方式发射第二传输信号32b，但这里在每个发射的线性调频脉冲之后具有传输暂停。传输暂停的长度对应于线性调频脉冲的长度。此外，相继线性调频脉冲具有相位变化，特别是在0°至180°之间，因此具有规则地交替的图案。
接收器30用于接收传输信号32a和32b的在物体18处反射的回波作为接收信号34a和34b，并转换成可由控制/评估设备28使用的形式。
接收信号34a和34b通过控制/评估设备28的相应装置进行二维快速傅里叶变换。
从二维离散傅里叶变换的结果获得与物理上存在的目标物体的传输信号32a和32b相对应的目标信号ZS及其各自的复数值幅度。目标物体是物体18的一部分。多个目标物体可以源自同一物体18或不同物体。每个目标物体的一个时间信号ZS对应于第一传输信号32a。由于第二传输信号32b的相位位置和传输暂停的移位，在傅里叶变换之后，每个目标物体对应两个目标信号ZS。因此，三个目标信号ZS总体上对应于每个目标物体。在这种情况下，来自第二传输信号32b的目标信号ZS在多普勒维上相对于彼此移位唯一性距离的一半，并且相对于来自第一传输信号32a的目标信号ZS移位唯一性距离的1/4或3/4。另外，对于相同的目标物体，来自第二传输信号32b的目标信号ZS的幅度在绝对值和相位(即复数值)方面是相同的，并且在绝对值上低于来自第一传输信号32a的目标信号ZS的幅度，只要传输信号32a和32b以相同的功率发射。
在图5中，例如，目标信号ZS各自在带有叉的距离多普勒矩阵中表示。距离门在这里对应于所谓的“距离箱”或距离间隔。距离多普勒矩阵包括例如256个距离门。多普勒门对应于所谓的相对速度门或“多普勒箱”。在本示例性实施例中，如上所述，在多普勒维上的唯一性距离对应于线性调频脉冲的数量，并且是128个多普勒门。因此，距离多普勒矩阵包括例如128个多普勒门。距离多普勒矩阵由距离值k和多普勒值l表征的单元构成，并具有复数值幅度s(k,l)。幅度s(k,l)的绝对值表征单元中的任何信号的强度，或者如果没有接收到信号，则表征那里的噪声。
在所示的示例性实施例中，确定了三个目标物体的目标信号ZS。在这种情况下，位于具有相同距离值即距雷达系统12相同距离的相同距离门的目标信号ZS对应于同一目标物体。
首先以下面说明的方式呈现将目标信号ZS分配给传输信号32a和32b以及对应的目标物体。然而，为了更好地理解，现在将介绍各个名称。目标信号以对应于目标物体的方式由“ZS1”、“ZS2”和“ZS3”表示。源自第一传输信号32a的目标信号ZS还由“TX1”表征。对应于第二传输信号32b的目标信号ZS还由“TX21”或“TX22”表示，其中“TX21”对应于第二传输信号32b的第一目标信号，而“TX22”对应于第二目标信号。例如，对应于第二目标物体并且源自第一传输信号32a的目标信号具有名称“ZS2TX1”。相应地，对应于第二目标物体并且源自第二传输信号32b的目标信号具有名称“ZS2TX21”和“ZS2TX22”。
在图5中，与相同目标物体相关的三个目标信号ZS每个都用点椭圆包围，以使其易于识别。与第一目标物体相关的目标信号ZS1具有相同的距离值，例如32，另外，三个目标信号ZS1具有多普勒值0、32和64。与第二目标物体相关的目标信号ZS2具有相同的距离值，例如96。此外，三个目标信号ZS2具有多普勒值0、32和96。与第三目标物体相关的目标信号ZS3具有相同的距离值，例如192。此外，三个目标信号ZS3具有多普勒值16、48和80。
图6例如以幅度绝对值多普勒图示出了与第二目标物体相关的目标信号ZS2TX1、ZS2TX21和ZS2TX22。为了更好地理解，将最强目标信号ZS2TX1的幅度的绝对值标准化为1。例如，可以将幅度指定为衰减。在这种情况下，例如，来自第二传输信号32b的目标信号ZS2TX21和ZS2TX22的幅度可以比来自第一传输信号32a的目标信号ZS2TX1的幅度小6dB。
在下文中，解释了如何将目标信号ZS分配给相应的传输信号32a和32b并进行验证。
距离多普勒矩阵被分成在多普勒维上具有相同限度的子矩阵TM0、TM1、TM2和TM3。在这种情况下，子矩阵TM的数量从相同目标物体的唯一性距离的多普勒门的数量与源于第一传输信号32a和第二传输信号32b的目标信号ZS之间的最小可能的多普勒间隔之间的商来计算。在示例性唯一性距离为128个多普勒门和最小可能的多普勒间隔为32个多普勒门的情况下，距离多普勒矩阵被分成四个子矩阵TM0、TM1、TM2和TM3，每个具有32个多普勒门的限度。
对于每个距离值k，子矩阵TM0、TM1、TM2和TM3的每个都与其多普勒值l优先对应的单元的幅度s的绝对值被组合为形成相应的频谱值ak,lt。换句话说，组合子矩阵TM0、TM1、TM2和TM3的具有最低多普勒值l的各个单元，组合具有第二最低多普勒值l的那些单元以及组合具有第三最低多普勒值l的那些单元等。为了确定频谱值ak,lt，有利地将各个单元的幅度s的绝对值相加并且将结果平方。这是根据以下公式完成的：
ak,lt＝(|s0(k,lt)|+|s1(k,lt+32)|+|s2(k,lt+64)|+|s3(k,lt+96)|)2
在此，“k”是0到256之间的距离值。“lt”是多普勒值l的运行参数。“lt”从0到32，即在多普勒维上的子矩阵TM的限度内。s0对应于图5中的最低子矩阵TM0的单元中的相应复数值幅度，其在多普勒值0和32之间扩展。S1对应于图5中的第二最低子矩阵TM1的单元中的相应复数值幅度，其在多普勒值32和64之间扩展。S2对应于图5中的第三最低子矩阵TM2的单元中的相应复数值幅度，其在多普勒值64和96之间扩展。S3对应于图5中的最上部子矩阵TM3的单元中的相应复数值幅度，其在多普勒值96和128之间扩展。
如图7所示，由此获得的频谱值ak,lt可以呈现在32x256频谱矩阵(ak,lt)中。在这种情况下，为了更好地理解，例如仅指定了四个频谱值ak,lt。
例如，图8中示出了四个频谱值ak,lt的计算。为简单说明起见，预期结果，目标信号ZS所在的单元的幅度s用点椭圆包围，并提供了相应的名称。未用椭圆标记的幅度s仅具有噪声。在图9中示出了相应的频谱矩阵(ak,lt)。在这种情况下，为了更好地清楚起见，示出了通过示例计算的频谱值ak,lt和已经在图7中示出的那些。
从所有频谱值ak,lt，例如利用确定恒定误报率(CFAR)的检测算法，确定例如高于预定阈值并且被检测为与各个目标信号ZS1、ZS2和ZS3相关的目标频谱值的那些。在本示例中，这些是频谱值a32,0、a96,0a192,16，为了更好地理解，在下文中将其指定为目标频谱值az32,0、az96,0和az192,16。
对于每个目标频谱值azk,lt，产生该目标光谱值azk,lt且具有相同距离值k的单元的复数值幅度s0(k,lt)、s1(k,lt+32),s2(k,lt+64)和s3(k,lt+96)根据以下公式成对地组合，以形成各自的比较值X0和X1。
X0＝|s0-s2|2
X1＝|s1-s3|2
在此，形成与各个目标频谱值az相关并且具有最低多普勒值l的单元的复数值幅度s0和与目标频谱值az相关并且具有第三最低多普勒值l的单元的复数值幅度s2之间的差。将该差的绝对值平方并分配给第一比较值X0。另外，形成与系统目标频谱值az相关并且具有第二最低多普勒值l的单元的复数值幅度s1和与目标频谱值az相关并且具有最高多普勒值l的单元的复数值幅度s3之间的差。将该差的绝对值平方并分配给第二比较值X1。
在下文中，这例如是对距离值k＝32的第二目标物体执行的。在该示例中，幅度为s0(96,0),s1(96,32),s2(96,64)and s3(96,96)的目标光谱值az96,0对应于第二目标物体。例如，以下对应：
X0,Target2＝|s0(96,0)-s2(96,64)|2
X1,Target2＝|s1(96,32)-s3(96,96)|2
在下文中，与图6的多普勒幅度图一致，为了便于计算，假设例如源自第一传输信号32a的具有目标信号ZS1TX1的单元具有标准化幅度s(k,l)＝1。源自第二传输信号32b的具有目标信号ZS1TX21和ZS1TX22的单元具有例如标准化幅度s(k,l)＝0.5。没有目标信号的单元具有例如平均约s(k,l)＝0.2的幅度。没有目标信号的单元通常会产生噪音。
对于第二目标物体，获得以下幅度：
s0(96,0)＝1
s1(96,32)＝0.5
s2(96,64)＝0.2
s3(96,96)＝0.5
对于比较值X0,Target2和X1,Target2，获得以下：
X0,Target2＝|1-0.2|2＝0.8
X1,Target2＝|0.5–0.5|2＝0
对比较值X0和X1进行比较。对于相同的目标物体，将与从其幅度形成两个比较值X0或X1中的较低者的单元相关的信号验证为源自第二传输信号32b的两个目标信号ZSTX21和ZSTX22。
在此示例中，较低比较值是X1,Target2。比较值X1,Target2由幅度s1(96,32)和s3(96,96)形成。因此，与距离多普勒矩阵的单元(96,32)和(96,96)相关的信号被验证为来自第二传输信号32b的第二目标物体的两个目标信号ZS2TX21和ZS2TX22。
随后，比较不用于形成较低比较值X1,Target2的单元(96,0)和(96,64)的幅度s0(96,0)和s2(96,64)的绝对值。对于目标物体，将与在绝对值上最大的幅度相关的目标信号被验证为源自第一传输信号32a的目标信号。幅度的绝对值|s0(96,0)|＝1大于幅度的绝对值|s2(96,64)|＝0.2。因此，对于第二目标物体，与具有比源自第一传输信号32a的目标信号ZS2TX1的更高幅度s0(96,0)绝对值的单元(96,0)相关的目标信号被验证。
从验证的目标信号ZS2TX1、ZS2TX21和ZS2TX22确定第二目标物体的物体信息，例如目标物体相对于雷达系统12的速度、方向角和距离。
由于第一传输信号32a没有被编码并且在其相位上移位，因此与第一目标信号38a相关的多普勒值l可被认为是正确的多普勒值，并且可以从中导出第二目标物体的正确相对速度。
为了确定方向角，确定验证的目标信号ZS2TX1,ZS2TX21和ZS2TX22之间的相位差D。可以从验证的目标幅度sTX1、sTX21和sTX22确定相位差D，例如通过以下数学运算：
D＝sTX1*conj(sTX21+sTX22)
其中，D和幅度sTX1、sTX21和sTX22是复数，其中“conj”代表“复共轭”。变量D的相位则对应于目标信号之间的相位差。
在所选示例中，相应地获得以下数学关系：
D＝s0(96,0)*conj(s1(96,32)+s3(96,96))
针对第一目标物体和第三目标物体相应地执行基于第二目标物体通过示例说明的方法步骤。以这种方式，还针对其他目标物体验证了相应的目标信号ZS1TX1、ZS1TX21、ZS1TX22以及相应的ZS3TX1、ZS3TX21、ZS3TX22，并且从所述信号确定相应的物体信息。
整个方法循环执行，从而连续地监测物体18的监测范围14，并可以跟踪相应感测的物体18。
本发明也可以与具有一个以上接收器30的雷达系统12一起使用。例如，当使用两个接收器时，可以执行三维快速傅里叶变换而不是二维快速傅里叶变换。

Claims (13)

1.一种用于确定至少一个目标物体（18）的至少一个物体信息项的方法，该物体信息项由雷达系统（12）感测，其中，
- 通过至少一个传输器（26a、26b）将传输信号（32a、32b）传输到雷达系统（12）的监测范围（14）中，
- 传输信号（32a、32b）的在至少一个目标物体（18）处反射的回波通过至少一个接收器（30）被接收为接收信号（34a、34b），并且在必要时被转换成可由电子控制和/或评估设备（28）使用的形式，
- 对接收信号（34a、34b）进行至少一个多维离散傅里叶变换，
- 从至少一个傅里叶变换的结果确定至少一个目标信号（ZS1TX1, ZS1TX21, ZS1TX22, ZS2TX1, ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX1, ZS3TX21, ZS3TX22），
- 从至少一个目标信号（ZS1TX1, ZS1TX21, ZS1TX22, ZS2TX1, ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX1,ZS3TX21, ZS3TX22）确定至少一个物体信息项，
- 在传输器端，从调频连续波信号生成至少一个第一传输信号（32a）和至少一个第二传输信号（32b），其中，通过相对于至少一个第一传输信号（32a）的相位调制来对至少一个第二传输信号（32b）进行编码，从而获得至少一个第一传输信号（32a）和至少一个第二传输信号（32b）之间的至少暂时信号正交性，
- 至少一个第一传输信号（32a）由至少一个第一传输器（26a）发射，并且至少一个第二传输信号（32b）由至少一个第二传输器（26b）发射，同时进入雷达系统（12）的监测范围（14），其中，以预定长度的规则传输暂停来发射至少一个第二传输信号（32b），
其特征在于，对于至少一个目标频谱值（azk,lt），
- 形成与该目标频谱值（azk,lt）相关且具有最低多普勒值（l）和第三最低多普勒值（1）的单元的复数值幅度（s(k, l)）之间的差，并且将该差的绝对值平方并分配给第一比较值（X0），
- 形成与该目标频谱值（azk,lt）相关且具有第二最低多普勒值（l）和最高多普勒值（1）的单元的复数值幅度（s(k, l)）之间的差，并且将该差的绝对值平方并分配给第二比较值（X1），
- 对第一比较值（X0）和第二比较值（X1）进行比较，并且对于相同的目标物体（18），将与从其幅度（s(k, l)）形成两个比较值（X0, X1）中的较低者的单元相关的信号验证为源自至少一个第二传输信号（32b）的两个第二目标信号（ZS1TX21, ZS1TX22, ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX21, ZS3TX22），
- 比较未用于形成最低比较值（X0, X1）的单元的幅度（s(k, l)）的绝对值，并且对于相同的目标物体（18），将与绝对值上具有最大幅度（s(k, l)）的单元相关的信号验证为源自至少一个第一传输信号（32a）的第一目标信号（ZS1TX1, ZS2TX1, ZS3TX1）。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收器端，从至少一个多维离散傅里叶变换的结果确定多个目标信号（ZS1TX1, ZS1TX21, ZS1TX22, ZS2TX1, ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX1,ZS3TX21, ZS3TX22），其中，每个物理存在的目标物体（18）的第一目标信号（ZS1TX1, ZS2TX1,ZS3TX1）之一对应于至少一个第一传输信号（32a），两个第二目标信号（ZS1TX21, ZS1TX22, ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX21, ZS3TX22）对应于至少一个第二传输信号（32b）。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个多维傅里叶变换的结果被实施为针对相对于多普勒维的唯一性距离的距离多普勒矩阵，其中，所述距离多普勒矩阵由分别由多普勒值（l）和距离值（k）表征并具有表征信号强度的复数值幅度（s(k, l)）的单元构成，
- 距离多普勒矩阵被分成相对于多普勒维具有相同限度的四个子矩阵（TM），
- 对于每个距离值（k），子矩阵（TM）的每个都与其多普勒值（l）优先对应的单元的幅度（s(k, l)）的绝对值被组合为形成相应的频谱值（ak,lt），
- 从频谱值（ak,lt）确定那些值，它们高于预定阈值并被检测为与相应目标信号（ZS1TX1,ZS1TX21, ZS1TX22, ZS2TX1, ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX1, ZS3TX21, ZS3TX22）相关的目标频谱值（azk,lt）。
4. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从至少一个验证的目标信号（ZS1TX1,ZS1TX21, ZS1TX22, ZS2TX1, ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX1, ZS3TX21, ZS3TX22）确定至少一个物体信息项。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过至少一个检测算法从频谱值（ak,lt）确定目标频谱值（azk,lt）。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个第二传输信号（32b）的传输暂停的长度被预定义为至少一个第一传输信号（32b）的周期长度或周期长度的整数倍。
7. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在确定至少一个物体信息项的过程中，确定至少两个验证的目标信号（ZS1TX1, ZS1TX21, ZS1TX22, ZS2TX1, ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX1, ZS3TX21, ZS3TX22）之间的相位差（D）。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一个多维离散傅里叶变换被执行为快速傅里叶变换。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将规则交替图案应用于至少一个传输信号（32a、32b）。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，发射具有恒定相位的至少一个传输信号（32a）和/或具有改变相位的至少一个传输信号（32b）。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述调频连续波信号的每个频率斜坡之后，将在0°和180°之间的相位变化应用于至少一个传输信号（32b）。
12.一种用于确定至少一个目标物体（18）的至少一个物体信息项的雷达系统（12），
- 具有用于将传输信号（32a、32b）传输到监测范围（14）中的至少一个传输器（26a、26b），
- 具有至少一个接收器（30），用于接收传输信号（32a、32b）的在至少一个目标物体（18）处反射的回波作为接收信号（34a、34b），以及
- 具有至少一个控制和/或评估设备（28），
- 其中，所述至少一个控制和/或评估设备（28）具有用于从接收信号（34a、34b）的至少一个多维离散傅里叶变换确定至少一个目标信号（ZS1TX1, ZS1TX21, ZS1TX22, ZS2TX1,ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX1, ZS3TX21, ZS3TX22）以及用于从至少一个目标信号（ZS1TX1, ZS1TX21,ZS1TX22, ZS2TX1, ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX1, ZS3TX21, ZS3TX22）确定至少一个物体信息项的装置，
其特征在于，
所述至少一个控制和/或评估单元（28）具有用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的装置。
13. 一种车辆（10）的驾驶员辅助系统（20），具有：
- 至少一个电子控制设备（24），用于基于可由至少一个雷达系统（12）提供的物体信息来控制车辆（10）的功能设备，以及
- 用于确定至少一个目标物体（18）的至少一个物体信息项的至少一个雷达系统（12），其中，所述至少一个雷达系统（12）具有：
- 用于将传输信号（32a、32b）传输到监测范围（14）中的至少一个传输器（26a、26b），
- 至少一个接收器（30），用于接收传输信号（32a、32b）的在至少一个目标物体（18）处反射的回波作为接收信号（34a、34b），以及
- 至少一个控制和/或评估设备（28），
- 其中，所述至少一个控制和/或评估设备（28）具有用于从接收信号（34a、34b）的至少一个多维离散傅里叶变换确定至少一个目标信号（ZS1TX1, ZS1TX21, ZS1TX22, ZS2TX1,ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX1, ZS3TX21, ZS3TX22）以及用于从至少一个目标信号（ZS1TX1, ZS1TX21,ZS1TX22, ZS2TX1, ZS2TX21, ZS2TX22, ZS3TX1, ZS3TX21, ZS3TX22）确定至少一个物体信息项的装置，
其特征在于，
- 所述至少一个控制和/或评估单元（20）具有用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法的装置。
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