CN112152646A - 用于雷达传感器的装置、用于雷达传感器的ic和雷达传感器 - Google Patents

用于雷达传感器的装置、用于雷达传感器的ic和雷达传感器 Download PDF

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Abstract

公开了用于雷达传感器的装置、用于雷达传感器的IC和雷达传感器。公开了一种用于雷达传感器的装置，包括：传输电路，被配置成生成在预定频带中带有线性频率啁啾调制的传输信号，以便输出到雷达天线；接收电路，被配置成接收与所传输的雷达信号的来自一或多个物理对象的反射对应的反射信号；以及控制电路，被配置成选择用于传输信号的在预定频带内的频率范围和/或定时模式；其中，装置被配置成：从另外的雷达传感器接收另外的信号；从另外的信号确定由另外的雷达传感器用于另外的传输信号的传输的频率范围和/或定时模式；以及选择与用于另外的传输信号的频率范围和/或定时模式不冲突的用于传输信号的在预定频带内的频率范围和/或定时模式。

Description

用于雷达传感器的装置、用于雷达传感器的IC和雷达传感器
技术领域
本说明书涉及用于雷达传感器的装置、用于雷达传感器的IC和雷达传感器。具体但不排他地，它涉及被配置成降低或避免不同雷达传感器之间的干扰的用于雷达传感器的装置、用于雷达传感器的IC和雷达传感器。
背景技术
随着用于汽车中诸如紧急制动的ADAS(高级驾驶员辅助系统)功能性的雷达传感器的采用率的快速增加以及使用雷达传感器作为自主驾驶系统的基本部分的趋势，由于相互干扰而导致的这些传感器的潜在故障已成为关注的问题。这些传感器通常使用的用于77GHz频带的频率调节既不限制调制方案，也不限定用于该频带中多个应用的协作操作的过程。
两个类似的雷达传感器之间的干扰可能非常强，因为“侵略者”传感器可以直接辐射到“受害者”传感器中。在“受害者”传感器处来自“侵略者”传感器的直接辐射非相干地干扰，功率减小为1/Rint 2，其中Rint是两个传感器之间的距离。相反，要由“受害者”传感器从距离R之外的目标相干检测的反射信号减小为1/R4。另外，目标(即，反射截面或RCS)的功率吸收另外降低了反射信号的功率。在一些情况下，由于高干扰信号电平，来自目标的反射信号可能是不可检测的。由于由传感器发射的雷达信号的波形的相似性，以及由于传感器的振荡器的高稳定性，干扰能够持续相当长的时间。
干扰的效应典型地表现为检测到的信号值超过用于目标反射的正常信号范围。所产生的问题包括接收器模块的饱和、导致另外的谐波(重影目标)的信号范围限制、相同范围中的较弱目标的遮蔽及在检测之前总体噪声基底的增加。
许多分析显示，干扰对雷达传感器功能的影响能够是严重的，并且范围从由于另加的噪声的存在而降低的检测灵敏度到预期的检测功能的完全失效。不同的波形已被提出以克服此问题，诸如PMCW(相位调制连续波)和OFDM(正交频分复用)波形，它们支持另外的编码来区分相同频带中的几个发射机，并且通过此类代码的正交属性来最小化相互干扰。这些提议的不利之处在于它们要求设计带有比广泛使用的FCM(快速啁啾调制)波形更具挑战性的设计要求的新收发器架构。后者之所以被广泛使用是因为其实现的简单性及其高分辨率的能力。此类新调制方案与现有FCM传感器的相互作用是工业中的关注的另一来源。更进一步的提议是基于诸如V2X的另一通信信道的使用。
发明内容
在所附独立和从属权利要求中阐述了本公开的各方面。来自从属权利要求的特征的组合可以适当地与独立权利要求的特征组合，而不仅仅是如权利要求中所阐述的。
根据本公开的一方面，提供有一种用于雷达传感器的装置，包括：
传输电路，被配置成在预定频带中生成带有线性频率啁啾调制的传输信号，以便输出到雷达天线，和
接收电路，被配置成接收与所传输的雷达信号的来自一或多个物理对象的反射对应的反射信号，和
控制电路，被配置成选择用于所述传输信号的在所述预定频带内的频率范围和/或定时模式；
其中所述装置被配置成：
接收来自另外的雷达传感器的另外的信号；
从所述另外的信号确定由所述另外的雷达传感器用于另外的传输信号的传输的频率范围和/或定时模式；且
选择与用于所述另外的传输信号的频率范围和/或定时模式不冲突的用于所述传输信号的在所述预定频带内的频率范围和/或定时模式。
因此，装置可以在减少或避免不同雷达传感器之间的干扰中是有用的。通过被配置成确定由另外的雷达传感器用于另外的传输信号的传输的频率范围和/或定时模式，并且选择与用于所述另外的传输信号的频率范围和/或定时模式不冲突的用于所述传输信号的在所述预定频带内的频率范围和/或定时模式，在相同预定频带中操作的多个此类装置可以选择频谱使用以最小化干扰。
定时模式可以根据所述传输信号的扫描周期、扫描偏移和/或占空比来限定。为所述传输信号选择的频率范围和/或定时模式可以分别与所述另外的传输信号的频率范围和/或定时模式不重叠。
接收电路可以被配置成在所述传输电路输出所述传输信号之前侦听来自所述另外的雷达传感器的所述另外的信号。
因此，在输出所述传输信号之前，装置能检查预期供所述传输信号使用的频率范围和/或定时模式是否与另一雷达传感器冲突，从而降低与另外的雷达传感器干扰的可能性。
从所述另外的雷达传感器接收的另外的信号可以是在所述预定频带中传输的信标信号，所述信标信号包括指示所述另外的传输信号的频率范围和/或定时模式的信息。该信息可以包括例如开始频率和频率变化(或开始频率和停止频率)、扫描周期和占空比。
然而，在一些实施例中，该另外的信号还可以或可替换地包括由该另外的传感器传输的另外的传输信号。
即，雷达传感器可以被配置成基于另外的传输信号本身来确定由该另外的雷达传感器用于另外的传输信号的传输的频率范围和/或定时模式。这可以在另外的雷达传感器未根据与该雷达传感器相同的协议操作并且未传输包括指示所述另外的传输信号的频率范围和/或定时模式的信息的信标信号的情况下是有用的。尽管如此，雷达传感器可以被配置成基于另外的传输信号本身来确定由另外的雷达传感器使用的频率范围和/或定时模式，并且随后选择与用于所述另外的传输信号的频率范围和/或定时模式不冲突的用于其自己的传输信号的在所述预定频带内的频率范围和/或定时模式。
传输电路可以另外被配置成在输出所述传输信号之前输出包括指示所述传输信号的频率范围和/或定时模式的信息的信标信号。
装置可以被配置成将所述信标信号的输出延迟随机时间段。
将所述信标信号的输出延迟随机时间段可以在降低两个不同雷达信号同时传输信标信号的可能性中是有用的。
可以在所述预定频带内输出信标信号。
因此，不必为装置之间的信息的传输提供专用信令信道。在一些实施例中，所述信标信号在预定频率传输，例如在预定频带的中心频率。
可以在装置为所述传输信号的传输所选择的所述频率范围内输出信标信号。
例如，可以在所述选择的频率范围的中心传输信标信号。在所述选择的频率范围内输出信标信号可以在简化装置的操作中是有用的。
信标信号可以具有恒定载波频率。
可以使用xPSK或xFSK调制将信息编码在信标信号中。
所述信标信号的第一部分可以包括用于使所述雷达传感器与所述另外的雷达传感器同步的信息，并且所述信标信号的第二部分包括指示所述传输信号的频率范围和/或定时模式的所述信息。
使所述雷达传感器与所述另外的雷达传感器同步可以包括确定所述雷达传感器的内部时钟频率与所述另外的雷达传感器的内部时钟频率之间的差频。所述雷达传感器和所述另外的雷达传感器的所述内部时钟频率可以对应于所述传输信号和所述另外的传输信号各自的载波频率。使所述雷达传感器与所述另外的雷达传感器同步可以包括确定所述信标信号的符号频率。
在一些实施例中，所述信标信号包括第三部分，该第三部分包括指示由一或多个相应的其它雷达传感器使用的一或多个频率范围和/或定时模式的信息。
接收电路可以另外包括用于对来自所述信标信号的所述信息进行解码的解码电路，其中所接收的信标信号的载波频率与所述接收电路使用的内部时钟频率不同步。
解码电路可以包括数字解调器和/或Goertzel频率组。
雷达传感器可以被配置成在接收来自所述另外的雷达传感器的所述信标信号时，解码所述信标信号的所述第一部分以使所述雷达传感器与所述另外的雷达传感器同步，并且接着解码所述信标信号的所述第二部分。
装置可以另外包括存储器，该存储器被配置成存储指示由所述至少一个另外的雷达传感器传输的所述另外的传输信号的频率范围和/或定时模式的信息。
由所述传输电路输出的信标信号可以另外包括指示所述另外的雷达信号的频率范围和/或定时模式的所述信息。该信息可以包括例如开始频率和频率变化(或开始频率和停止频率)、扫描周期和占空比。
装置可以被配置成在存储了预定时间段之后删除与另外的雷达传感器有关的信息。
定时模式可以至少部分地根据传输信号的扫描周期、占空比和/或开始时间来限定。
根据本公开的另一方面，提供有一种雷达传感器，包括：
雷达传输天线；
雷达接收天线；和
如上所限定的装置。
雷达传感器可以被安装在道路车辆中或在道路车辆上。
根据本发明的另一方面，提供有一种包括如上所限定的雷达传感器的道路车辆。
根据本发明的另一方面，提供有一种用于雷达传感器的IC，该IC包括传输电路，该传输电路被配置成生成在预定频带中带有线性频率啁啾调制的传输信号，以便输出到雷达天线，并且另外被配置成输出包括指示所述传输信号的频率范围和/或定时模式的信息的信标信号，以便在输出所述传输信号之前输出到所述雷达天线。
根据本发明的另一方面，提供有一种用于雷达传感器的IC，该IC包括接收电路，该接收电路被配置成：
接收与在预定频带中由所述雷达传感器传输的雷达信号的来自一或多个物理对象的反射对应的反射信号，且
在由所述雷达传感器传输所述传输信号之前侦听来自另外的雷达传感器的另外的信号，所述另外的信号是在所述预定频带中传输的信标信号，所述信标信号包括指示由所述另外的雷达传感器用于另外的传输信号的传输的频率范围和/或定时模式的信息。
IC可以另外包括用于对来自所述信标信号的所述信息进行解码的解码电路，其中所述信标信号的载波频率与所述IC使用的内部时钟频率不同步。
所述解码电路可以包括数字解调器和/或Goertzel频率组。
本公开的实施例可以使用典型地在76GHz到81GHz范围中的雷达频率，但不必限于此。
附图说明
图1示出了根据本公开的实施例的频率调制连续波(FMCW)雷达传感器100；
图2示出了根据本公开的实施例的包括图1中所示出的种类的雷达传感器的道路车辆；
图3示出了根据本公开的实施例的用于多个雷达传感器的时分和频分复用操作的示例方案；
图4示出了供根据本公开的实施例的雷达传感器100的装置10使用的信号化方案；
图5示出了由多个传感器对与图4中所示出的信号化方案类似的信号化方案的使用；
图6是根据本公开的实施例的用于雷达传感器的装置的示意图；且
图7是根据本公开的实施例的用于雷达传感器的装置的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本公开的实施例的频率调制连续波(FMCW)雷达传感器100。雷达传感器100包括装置10、雷达传输天线120和雷达接收天线130。装置10包括：传输电路20、30，其被配置成生成在预定频带中带有线性频率啁啾调制的传输信号以便输出到雷达传输天线120；以及接收电路30，40，其被配置成经由雷达接收天线130接收与所传输的雷达信号的来自一或多个物理对象的反射对应的反射信号。装置10另外包括与传输电路20、30和接收电路30、40通信的控制电路50。控制电路50被配置成选择用于传输信号的在预定频带内的频率范围和/或定时模式。
图2示出了根据本公开的实施例的包括图1中所示出的种类的雷达传感器100的道路车辆150。道路车辆可以是例如轿车、货车、卡车、货车、摩托车或任何其它种类的道路车辆。如本领域中所已知的，FMCW雷达传感器能够被用来获得关于位于结合雷达传感器的道路车辆附近的对象的信息(例如，距离信息、速度信息)。对象还可以典型地是其它道路车辆。其它道路车辆本身还可以包括一或多个FMCW雷达传感器。
图3示出了用于在76GHz到81GHz频带中传输的多个此类雷达传感器100的时分和频分复用操作的示例方案。五个不同的雷达传感器S1、S2、S3、S4和S5的频谱使用由占据频率和时间的区的块表示。对于每个块，块的垂直位置和高度指示由相应雷达传感器使用的频率范围，而块的水平位置和宽度指示在单个扫描周期t扫描时间内由相应雷达传感器在该频率范围中分别进行活跃传输的时间和持续时间。
在此示例中，传感器S1、S2、S3、S4和S5中的每一个在扫描周期t扫描内操作两次扫描，该扫描周期典型地为大约50ms。如将在后面所描述的，对准或同步各个传感器S1、S2、S3、S4和S5的扫描周期是可能的。
典型地，对于要求相对高距离分辨率的短距离扫描，仅需要高达4GHz的传输带宽。对于远距离扫描到中距离扫描，较低距离分辨率是可接受的，并且所需求的带宽典型地为0.5到1GHz。结果，频带能够被划分为子带，从而允许由多个传感器的同时使用。多个频率子带能够由几个传感器同时使用并且无干扰。通过控制啁啾调制，能够维持频率子带之间的小净空。
同时，雷达传感器典型地仅在扫描周期的一部分期间传输。即，雷达传感器的传输周期或CPI(相干处理间隔)比扫描周期t扫描短。占空比对于最高分辨率扫描通常高达50％，并且对于较低分辨率扫描，典型地在20％与30％之间。典型地，由于距离分辨率(随带宽而增加)和多普勒分辨率(随扫描时间而增加)之间的折衷，较短的扫描时间被用于较高带宽扫描，且反之亦然。结果，对频带的任何子带执行时分复用经常是可能的。例如，50％的占空比允许两个传感器共享相同的频带，而30％的占空比允许三个传感器共享相同的频带。频带到子带的分配能够在扫描周期的时间内更改。
图3中所示出的传感器S1到S5全部是多模式传感器，能够以多于一个的带宽执行扫描以实现所要求的不同分辨率。在扫描周期开始时，传感器S1使用77-81GHz频率范围或76到81GHz频带的子带来操作短距离4GHz带宽扫描。同时，传感器S3使用76.5-77GHz频率范围或子带开始远距离0.5GHz带宽扫描。一旦传感器S1的第一扫描已完成，传感器S2、S4和S5便共同使用传感器S1先前使用的77-81GHz频率范围，各自开始具有2GHz(频率范围79-81GHz)、1GHz(频率范围78-79GHz)和1GHz(频率范围77-78GHz)的相应带宽的扫描。由传感器S4在78-79GHz子带中完成1GHz带宽扫描之后，78-79GHz子带被再用于由传感器S1和随后由传感器S5的1GHz带宽扫描。由传感器S2在79-81GHz子带中完成2GHz带宽扫描之后，此子带的一部分由使用79-80GHz子带执行1GHz带宽扫描的传感器3使用。类似地，由传感器S5使用77-78GHz范围的1GHz带宽扫描之后是由传感器S4使用77.5-78GHz频率范围的0.5GHz扫描。由传感器在S3在76.5-77GHz子带中进行远距离0.5GHz带宽扫描之后，此子频带由传感器S2再用于另一0.5GHz带宽扫描。上述方案仅是示例，本领域技术人员将理解，在时间和频率上频带的许多其它细分和分配是可能的，以避免多个雷达传感器之间的干扰。在一些实施例中，带有高带宽和长占空比的传感器可以被赋予比带有低带宽和短占空比的传感器更高的优先级。
为使多个雷达传感器100协作地分配可用频带，装置10被配置成从另外的雷达传感器(未示出)接收另外的信号，以从所述另外的信号确定由该另外的雷达传感器用于另外的传输信号的传输的频率范围和/或定时模式，并且选择与用于另外的传输信号的频率范围和/或定时模式不冲突的用于其自己的传输信号的在预定频带内的频率范围和/或定时模式。例如，装置10可以选择与由该另外的雷达传感器使用的频率子带不同的频率子带，以便它使用与该另外的雷达传感器的频率范围不重叠的频率范围。可替换的是(或另外地)，装置10可以选择与由该另外的雷达传感器使用的定时模式不同的定时模式，例如通过将其活跃传输周期的开始移位，以便它与该另外的雷达传感器的活跃传输期间的开始不重叠。结果，两个雷达传感器之间的干扰能够被消除。
图4示出了供雷达传感器100的装置10使用以便实现预定频带的无干扰分配的信号化方案300。在此实施例中，使用带内信号化。
遵循信号化方案300的每个传感器100在它开始通话之前最初在预定频带中“侦听”。这可以通过简单、不相关的雷达测量和频谱分析来实现。侦听时间可以被限制为大约1-2个扫描周期(例如，100ms)的持续时间。
如果发现预定频带或其的一部分可用，则装置10生成信标信号310，该信标信号310由雷达传感器100的传输天线120在时间间隔t信标期间传输。信标信号的载波频率在预定频带内。在一些实施例中，信标信号载波频率位于预定频率，例如在预定频带的中心，或在由传输雷达传感器100当前在使用或预期供其使用的子带的中间。可以以预限定的输出功率(例如，3dBm)传输信标信号310。信标信号310的第一部分311是用于同步潜在干扰雷达传感器100的时钟(也称为“时钟运行”(clock run in))的代码同步部分311。代码同步部分311包括由接收信标信号310以便与传输信标信号310的雷达传感器100同步的远程雷达传感器解码的几个先验已知符号。不同雷达传感器100的时钟是不相关的，并且因此有必要建立某种程度的时间同步以便执行扫描周期的时间复用划分(time-multiplex division)。对于同步时钟，不要求高精度。雷达传感器100可以彼此宽松地同步，例如大约为1ms，这为对大约为50ms的扫描周期的时隙进行定时提供了足够的精度。信标信号310的第二部分312包括指示预期供雷达传感器100用于其传输信号的频率范围和/或定时模式的信息。例如，频率范围可以由频率开始始值和范围值来限定。例如，可以根据诸如扫描周期、占空比和/或活跃传输开始时间的扫描参数来限定定时模式。还可以包括另外的信息，诸如啁啾持续时间、啁啾的数量、输出功率和其它波形细节(例如上/下扫描)。信标信号310的第三部分313包括服务分配表(SAT)的条目1…N。SAT由雷达传感器100本地存储，并且包括由雷达传感器100检测到的其它扫描和其它传感器的参数。SAT由雷达传感器100连续地更新，并且条目具有最大寿命。虽然不是必需的，但是广播由雷达传感器100本地存储的SAT的条目是有用的，因为它使得传感器更容易被其它雷达传感器发现。
在传输信标信号310之后，雷达传感器100继续使用在所传输的信标信号310的第二部分312中包括的频率范围Δfb和/或定时模式，在时间间隔t帧内传输啁啾序列320。图4中所示出的啁啾序列是FCM(快速啁啾调制)序列。在当前扫描周期t扫描结束之后，雷达传感器100在开始下一个啁啾序列之前传输另一个信标信号310。
图5示出了由多个传感器S1、S2和S3对与图4中所示出的信号化方案类似的信号化方案的使用。最初，传感器S1在预定频带的第一子带中在扫描周期为t扫描,S1和大约50％的占空比的情况下是活跃的，同时传感器S2和S3在相同的预定频带内搜索未分配的带宽和/或时间。传感器S1最初完成一段时间的侦听405a，然后在第一子带中传输具有帧长度t帧,S1的啁啾序列420a之前，在持续时间t信标,S1内广播信标信号410a。信标信号410a包括指示由传感器S1使用的子带、扫描周期t扫描,S1和帧长度t帧,S1的信息。在信标信号410a的广播期间，其它两个传感器S2和S3在预定频带中侦听，并且检测和解码由传感器S1广播的信标信号410a。两个传感器S2和S3更新它们各自的SAT(服务分配表)以包括从信标信号410a解码的信息，并且选择与传感器S1的频率范围和定时模式不冲突的用于它们自己的传输信号的频率范围和定时模式。在此示例中，传感器S2和S3中的每一个确定传感器S1的占空比小于50％，并且因此其可以与传感器S1使用相同的频率子带。传感器S2和S3在传感器S1的啁啾序列420a的整个持续时间内继续侦听，并且一旦传感器S1静默且在另外的随机时间段trnd之后便准备开始广播信标信号。此随机时间段trnd基于先到先服务提供两个传感器S2与S3之间的仲裁。在此情况下，传感器S2使用比S3更短的随机时间段，并且因此在传感器S3仍处在侦听模式时开始广播信标信号510。信标信号510在时间间隔t信标,S2期间被传输，并且包括指示要由传感器S2使用的子带、扫描周期t扫描,S2和帧长度t帧,S2的信息。传感器S2随后在第一子带(即与传感器S1所使用的相同的子带)中传输具有帧长度t帧,S2的啁啾序列520。由于由传感器S2传输的啁啾序列520与由传感器S1传输的啁啾序列420a在时间上不重叠，因此，在传感器S1与S2之间没有干扰。由传感器S2传输的信标信号510被传感器S1和S3中的每一个检测到和解码。传感器S1和S3两者更新它们各自的SAT以包括从信标信号510解码的信息。在使用相同频率子带发现传感器S2的存在时，传感器S1可以调整其扫描周期。例如，传感器S1可以增加其自身的扫描周期，以使得传感器S2能够在相同的频率子带中传输，特别是在仅要求小的增加的情况下。作为示例，如果传感器S2传输指示其意图传输带有20ms帧长度的啁啾序列的信标信号，并且传感器S1当前在50ms扫描周期内为31ms帧长度进行传输，则传感器S1可以将其扫描周期增加到51ms，以允许传感器S1和S2两者在相同的频率子带中传输。传感器S1在S2的啁啾序列520的整个持续时间内侦听，随后通过传输另一个信标信号410b和其下一啁啾序列420b来开始其下一扫描周期。同时，在解码由传感器S2广播的信标信号520时，传感器S3确定由传感器S1和S2使用的第一子带现在被完全分配给S1和S2。因此，传感器S3选择第二子带或频率范围，并且在所选择的第二子带中启动一段时间的侦听605前在时间间隔602期间切换到此第二子带。在此监听时段605结束时，传感器S3在时间间隔t信标,S3期间传输信标信号610。信标信号610包括指示要由传感器S3使用的子带(即第二子带)、扫描周期t信标,S3和帧长度t帧,S3的信息。在传输信标信号610之后，传感器S3将在所选择的第二子带中传输啁啾序列。由传感器S3使用的第二子带与由传感器S1和S2使用的第一子带不重叠，并且因此不引起传感器之间的任何干扰。
传感器S1、S2和S3还可以检测由不根据上述方案操作，并且因此不切换频率子带或定时模式以避免干扰的雷达传感器传输的传输信号。在此类情况下，传感器S1、S2和S3可以通过传输信号的频谱分析来确定由另一传感器在使用中的频率范围和/或定时模式，并且相应地选择不同的频率子带和/或定时模式以避免或降低干扰。
技术人员将领会，各种方法可用于在信标信号中编码信息。可以选择与干扰的最小化和信息编码和恢复的简单性有关的信标调制方法。
例如，BPSK(二进制相移键控)和QPSK/QAM-4(正交相移键控/四进制正交幅度键控)非常适合于此应用。两者都易于使用为每个符号使用恒定功率的装置10的传输电路20、30中的相位旋转器来实现，可以使用简单的解码机制，并且由于非相干积分而呈现对FCM(快速啁啾调制)的低干扰。然而，由于传输和接收雷达传感器之间的相位偏移以及传输和接收雷达传感器之间缺乏频率同步，必需执行非相干解调以便解码在信标信号中编码的信息。
FSK(频移键控)是用于编码信标信号的另一选择，因为它与大多数收发器实现和甚至带有非相干检测的简单解码器兼容。虽然FSK由于较高的误差率而被认为不如PSK(相移键控)方法稳固，但此误差率能够通过另外的误差编码(例如Viterbi)或通过使用降低的数据速率而被减轻。
图6是根据本公开的实施例的用于雷达传感器100的装置700的示意图。装置700采用为信标信号的传输/接收实现xPSK调制/解调的收发器700的形式。收发器700包括传输电路720、730、接收电路730、740和控制电路750。收发器700可以被实现为单个IC(集成电路)或一组IC。
传输电路720、730和接收电路730、740共享本地振荡器(LO)730。本地振荡器730包括线性斜坡发生器731、恒定电压源732、用于稳定频率的啁啾PLL(锁相环)733及VCO(电压控制振荡器)734。VCO 734具有被配置成接收啁啾PLL 733的输出的输入。啁啾PLL 733包括第一输入和第二输入，第一输入被布置成选择性地接收斜坡发生器731的输出或恒定电压源732的输出，第二输入连接到VCO 734的输出。啁啾PLL 733的分频系数根据斜坡发生器731的输出或恒定电压源732的输出被选择性地控制，以便VCO 734的输出具有相应地增加/减小的频率以供在产生用于雷达测量的频率啁啾中使用，或具有恒定频率以供在产生信标信号中使用。
传输电路720、730包括传输器(TX)720和RF功率放大器722，传输器720包括具有被布置成接收VCO 734的输出的第一输入的相位旋转器721，RF功率放大器722具有连接到相位旋转器721的输出并且被布置成将传输信号输出到雷达天线的输入。传输器720另外包括被布置成从控制电路750的处理器751接收数据的信标数据缓冲器723、具有连接到信标数据缓冲器723的输出的输入的符号编码器724及具有连接到符号编码器724的输出的输入的D/A(数模)转换器725。相位旋转器721具有被布置成接收D/A转换器725的输出的第二输入。相位旋转器721可以是例如用于使能BPSK的1位相位旋转器，或用于使能QPSK/4-QAM的4位相位旋转器。虽然仅示出了一个传输信道，但装置10可以包括多个传输器720以提供多个传输信道，并且可以被用于功率组合。
MCU 750形式的控制电路750包括处理器751(其可以包括多个处理器核)和用于存储SAT(服务分配表)753的RAM形式的存储器752。控制电路750还包括将在下面被更详细地描述的数字解调器754。控制电路750可以与收发器电路720、730、740集成，或被提供为单独的装置。处理器751被配置成将SAT 753的条目转化成信标数据，该信标数据在信标传输周期t信标开始之前被传送到信标数据缓冲器723。
在信标传输周期期间，啁啾PLL 733接收来自恒定电压源732的恒定电压输入，使得啁啾PLL 733和VCO 734生成大约是中频带的固定频率。由符号编码器724根据调制方案(例如DPSK)的细节来读取和编码在信标数据缓冲器723中预加载的符号。由符号编码器724输出的编码的符号由D/A转换器725进行D/A转换，并且被提供给相位旋转器721。相位旋转器721偏移由VCO 734输出的信号的相位，并且向功率放大器722提供相移的信号，功率放大器722又驱动传输天线。在啁啾传输周期t帧期间，啁啾PLL 733接收从电压斜坡发生器731输入的斜坡电压，并且传输电路720、730生成如本领域所公知的啁啾序列。
接收电路730、740包括接收器(RX)740，接收器(RX)740包括：输入放大器/阻抗转换器741，具有被布置成接收来自雷达天线的信号的输入；输入混频器742，具有连接到输入放大器/阻抗转换器741的输出的第一输入和连接到本地振荡器730的VCO 734的输出的第二输入；可编程增益放大器743，具有连接到输入混频器742的输出的输入；高通/抗混淆滤波器744，具有连接到可编程增益放大器743的输出的输入；以及A/D(模数)转换器745，具有连接到高通/抗混淆滤波器744的输出的输入。A/D转换器745将数字信号输出到控制电路或MCU 750的数字解调器754。虽然仅示出了一个接收信道，但装置700可以包括多个接收器740以提供多个接收信道，并且来自所有接收信道的组合信号可以被用来提高灵敏度。
从不同的雷达传感器接收信标信号时，检测是非相干的。这是因为传输雷达传感器的VCO输出的频率与接收雷达传感器700的VCO 734输出的频率不同步。然而，两个雷达传感器的频率在信标传输周期的持续时间内足够稳定，使得频率和相位之间的差近似恒定。典型地，预期两个雷达传感器的VCO频率之间的频差大约为几MHz，并且在几毫秒内是近似稳定的。这通过在啁啾期间由收发器的高性能要求(高线性、低相位噪声)以及每个雷达传感器的啁啾PLL实施带有恒定值的本地晶体振荡器(XTAL)频率的确切倍数(典型地精确到优于+/-50ppm)的事实而得以确保。与用于测量信号(啁啾序列)的严格要求相反，信标信号可以要求用于PSK的仅一个稳定频率或用于FSK的几个稳定频率。而且，信标周期可以是几毫秒(例如，2ms)，这仅仅是测量所要求的时间的一小部分(例如，20ms)，因此在更短得多的时间内强制实行了对信标信号的频率稳定性要求。
在其活跃传输时间之外，装置700切换到侦听模式，并且啁啾PLL 733和VCO 734生成恒定频率，啁啾PLL 733在其第一输入接收来自恒定电压源732的恒定电压。由于没有简单的方式来同步传输和接收雷达传感器的VCO频率，因此，由接收器740的高通/抗混叠滤波器744输出的经滤波的基带信号将是消息信号(即信标信号的内容)和差频信号的组合，即，经滤波的基带信号将与cos(2π·Δf·t+p0-pm(t))成比例，其中Δf是本地(接收)与远程(传输)雷达传感器的VCO频率之间的差，p0是恒定相移，并且pm(t)是对消息符号进行编码的相移。即，xPSK接收星座图以差频的速率有效地旋转，而符号速率不是精确已知的。因此，另外的解调发生在数字域中。数字解调器754输出的解码的分组信息能够由MCU 750的处理器751处理。复(I/Q)解调被用来避免相位模糊。载波恢复要求若干先验已知的符号来同步本地载波频率。还要求在信标信号310的第一部分311中包括的这些已知符号来提取符号定时。可以使用差分编码技术(DBPSK、DQPSK)。通过将信标信号的符号编码为当前消息符号与下一消息符号之间的差，消除了对本地接收雷达传感器与远程传输雷达传感器之间的相位同步的需要。载波恢复要求若干先验已知的符号来同步本地载波频率。还要求在信标信号310的第一部分311中包括的这些已知符号来提取符号定时。
数字解调器754从带有已知符号的时钟运行311确定频率偏移Δf并且生成用于与经滤波的基带信号混频的sin/cos波形，产生sdm＝cos(pm(t)-p0)+j sin(pm(t)-p0)，其直接给出对于在t＝kTs的离散pm(t)在信标信号中包括的复符号的序列，其中1/Ts是符号速率，或者在计算sdm,dk＝sdm,k–sdm,k-1之后利用差分编码。
数字解调器754包括接收来自A/D转换器745的数字输出的CRI块755。CRI块755检测带有已知符号的时钟运行(即信标信号310的第一部分311)并且将其发送到载波恢复块756。载波恢复块756通过时钟运行被训练，并且确定差频Δf，以便符号序列与来自符号空间的符号值最佳匹配。在此环路被锁定之后，符号定时提取块757确定用于低符号间干扰的最佳符号定时，并且此最佳码元定时由符号解码器块758用来从CRI块755的输出提取符号。典型地，这能够通过用A/D转换器745进行过采样以得到用于相同符号的几个样本而被简化。最优地，采样频率A/D转换器745被控制为符号速率的确切倍数，例如4*1/Ts。字打包器块759将由符号解码器块758输出的提取的符号打包成字，并且这些字被提供给CPU 751用于评估。CPU 751通过所接收的数据来更新本地SAT 753。数字解调器754可以被实现在DSP(数字信号处理器)上。
图7是根据本公开的又一实施例的用于雷达传感器100的装置800的示意图。装置800采用为信标信号的传输/接收实现xFSK调制/解调的收发器800的形式。收发器800包括传输电路820、830、接收电路830、840和控制电路850。收发器800可以被实现为单个IC(集成电路)或一组IC。
传输电路820、830和接收电路830、840共享本地振荡器830。本地振荡器830包括线性斜坡发生器831、恒定电压源832、啁啾PLL 833、具有被布置成接收啁啾PLL 833的输出的输入的VCO 834及使其两个输入之一连接到恒定电压源832的输出的求和节点835。啁啾PLL833包括被布置成选择性地接收斜坡发生器831的输出或求和节点835的输出的第一输入。啁啾PLL 833的第二输入连接到VCO 834的输出。啁啾PLL 833的分频系数根据斜坡发生器831的输出或恒定电压源832的输出被选择性地控制，以便VCO 834的输出具有相应地增加/减小的频率以供在产生用于雷达测量的频率啁啾中使用，或具有恒定频率以供在产生信标信号中使用。
传输电路820、830包括传输器820(包括具有被布置成接收VCO 834的输出的相位旋转器821)和连接到相位旋转器821的输出并且被布置成将传输信号输出到雷达天线的RF功率放大器822。传输器820另外包括被布置成从传输电路850的处理器851接收信标数据的信标数据缓冲器823、具有连接到信标数据缓冲器823的输出的输入的符号编码器824及具有连接到符号编码器824的输出的输入，如结合先前实施例的对应元件所讨论地操作的D/A转换器825。在此xFSK实现中，相位旋转器821未被用于信标传输。即，使用了恒定相位。相反，在求和节点835的第二输入处接收D/A转换器825的输出。这样，信标数据的符号作为频率阶跃被编码到信标信号中。恒定电压源832控制信标信号的中心频率。在信标传输周期t信标期间，啁啾PLL 833和VCO 834因此生成以由恒定电压源832确定的固定频率为中心并且将符号编码为频移的信标信号。由VCO 834输出的频移信号从相位旋转器821接收固定的相移，并由功率放大器822放大，功率放大器822又驱动传输天线。
控制电路或MCU 850包括：用于存储SAT(服务分配表)853的RAM形式的存储器852和被配置成将SAT的条目转化成信标数据的CPU 851，该信标数据在信标传输周期的开始之前被传送到信标数据缓冲器823。控制电路850还包括将在下面被更详细地描述的数字解调器860。MCU 850可以与收发器电路820、830、840集成，或被提供为单独的装置。虽然仅示出了一个传输信道，但多个传输信道可以被提供并且可以被用于功率组合。
接收电路830、840包括接收器840，接收器840包括如用于先前实施例的相应元件所布置的输入放大器/阻抗转换器841、输入混频器842、可编程增益放大器843、高通/抗混淆滤波器844及A/D转换器845。A/D转换器845将数字信号输出到控制电路或MCU 850中实现的数字解调器860。虽然仅示出了一个接收信道，但多个接收信道可以被提供，并且来自所有接收信道的组合信号可以被用来提高灵敏度。
如上结合图5中所示的实施例所述，来自不同雷达传感器的信标信号的检测是非相干的，两个雷达传感器的VCO频率之间的频差典型地大约为几MHz，并且在几毫秒内是近似稳定的。
在其活跃传输时间之外，装置800切换到侦听模式，并且啁啾PLL 833和VCO 834生成恒定频率，啁啾PLL 833在其第一输入接收经由求和节点835来自恒定电压源832的恒定电压。在由A/D转换器845输出的所接收的信号中的频率阶跃由Goertzel滤波器组或通过有关方法解码为符号。在数字解调器中，偏移估计块861使用已知符号的时钟运行序列(即所接收的信标信号的第一部分311)来确定本地(接收)与远程(传输)雷达传感器的VCO频率之间的差Δf。此偏移估计被用来调整Goertzel滤波器组块862中的滤波器组。符号定时提取块863从信标信号的时钟运行部分恢复符号定时。信标信号中编码的符号随后从滤波器组块862被捕获，并且由字打包器块864使用由符号定时提取块863输出的符号定时将其打包成字。字打包器块864的输出被提供给CPU 851进行评估。CPU 851通过所接收的数据来更新本地SAT 853。数字接收器860可以被实现在DSP(数字信号处理器)上。
虽然已描述本公开的具体实施例，但将领会的是，可以在权利要求书的范围内作出许多修改、添加和/或替代。

Claims (10)

1.一种用于雷达传感器的装置，其特征在于，包括：
传输电路，其被配置成生成在预定频带中带有线性频率啁啾调制的传输信号，用于输出到雷达天线，和
接收电路，其被配置成接收与所传输的雷达信号的来自一或多个物理对象的反射对应的反射信号，和
控制电路，其被配置成选择用于所述传输信号的在所述预定频带内的频率范围和/或定时模式；
其中所述装置被配置成：
接收来自另外的雷达传感器的另外的信号；
从所述另外的信号确定由所述另外的雷达传感器用于另外的传输信号的传输的频率范围和/或定时模式；且
选择与用于所述另外的传输信号的频率范围和/或定时模式不冲突的用于所述传输信号的在所述预定频带内的频率范围和/或定时模式。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收电路被配置成在所述传输电路输出所述传输信号之前侦听来自所述另外的雷达传感器的所述另外的信号。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，从所述另外的雷达传感器接收的所述另外的信号是在所述预定频带中传输的信标信号，所述信标信号包括指示所述另外的传输信号的频率范围和/或定时模式的信息。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述传输电路另外被配置成在输出所述传输信号之前输出信标信号，所述信标信号包括指示所述传输信号的频率范围和/或定时模式的信息。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置被配置成将所述信标信号的输出延迟随机时间段。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述信标信号在所述预定频带内被输出。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述信标信号在由所述装置为所述传输信号的传输选择的所述频率范围内被输出。
8.一种雷达传感器，其特征在于，包括：
雷达传输天线；
雷达接收天线；和
根据权利要求1至7中任一项所述的装置。
9.一种用于雷达传感器的IC，其特征在于，所述IC包括传输电路，所述传输电路被配置成生成在预定频带中带有线性频率啁啾调制的传输信号，以便输出到雷达天线，并且另外被配置成生成包括指示所述传输信号的频率范围和/或定时模式的信息的信标信号，以便在输出所述传输信号之前输出到所述雷达天线。
10.一种用于雷达传感器的IC，其特征在于，所述IC包括接收电路，所述接收电路被配置成：
接收与在预定频带中由所述雷达传感器传输的雷达信号的来自一或多个物理对象的反射对应的反射信号，且
在由所述雷达传感器传输所述传输信号之前侦听来自另外的雷达传感器的另外的信号，所述另外的信号是在所述预定频带中传输的信标信号，所述信标信号包括指示由所述另外的雷达传感器用于另外的传输信号的传输的频率范围和/或定时模式的信息。
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