CN113740835A - 具有频率依赖的波束控制的雷达传感器 - Google Patents

具有频率依赖的波束控制的雷达传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN113740835A
CN113740835A CN202110973250.3A CN202110973250A CN113740835A CN 113740835 A CN113740835 A CN 113740835A CN 202110973250 A CN202110973250 A CN 202110973250A CN 113740835 A CN113740835 A CN 113740835A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
antenna
radar
occupancy detection
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110973250.3A
Other languages
English (en)
Inventor
A·迪瓦尔德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IEE International Electronics and Engineering SA
Original Assignee
IEE International Electronics and Engineering SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IEE International Electronics and Engineering SA filed Critical IEE International Electronics and Engineering SA
Publication of CN113740835A publication Critical patent/CN113740835A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/015—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting the presence or position of passengers, passenger seats or child seats, and the related safety parameters therefor, e.g. speed or timing of airbag inflation in relation to occupant position or seat belt use
    • B60R21/01512—Passenger detection systems
    • B60R21/0153—Passenger detection systems using field detection presence sensors
    • B60R21/01534—Passenger detection systems using field detection presence sensors using electromagneticwaves, e.g. infrared
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/04—Systems determining presence of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G01S13/426—Scanning radar, e.g. 3D radar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/56—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/414—Discriminating targets with respect to background clutter
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3291—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted in or on other locations inside the vehicle or vehicle body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/22—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation in accordance with variation of frequency of radiated wave

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

说明了一种具有频率扫描波束控制的雷达系统，其用于安全带提醒功能(SBR)和安全气囊抑制的车内乘员检测和分类。系统包括天线系统，其主波瓣方向(方位角o)通常随频率线性地改变；RF电子收发器电子器件，其具有至少一个发送信道以及一个或多个接收信道，每个信道都具有两个输出(I/Q)。由微控制器系统来进行数据采集和信号处理/解释。

Description

具有频率依赖的波束控制的雷达传感器
本申请为分案申请，其原申请是2016年6月8日进入中国国家阶段、国际申请日为2014年11月28日的国际专利申请PCT/EP2014/075978，该原申请的中国国家申请号是201480067209.8，发明名称为“具有频率依赖的波束控制的雷达传感器”。
技术领域
本发明总体上涉及例如在车辆中的用于乘用检测的雷达传感器的技术领域，具体而言，涉及用于乘用检测(OD)或乘用分类(OC)或安全带提醒(SBR)功能的具有频率依赖的波束控制(beam steering)的雷达传感器。
背景技术
用于乘员分类和检测的现有技术是基于箔的压力传感器系统，其被集成在每一个座位中。箔传感器在每一个个体座位中的集成导致相对高的集成成本。而且，基于箔的压力传感器的布线尤其在可动车辆座位的情况下会引起问题。最终，传统的基于箔的系统仅可以检测人们是否直接坐在座位上。不能检测不在适当位置的情况(如坐在两个座位之间或者睡在后排长椅上)。
由于高成本，在市场上还没有建立基于雷达的车载系统。通常，每一个座位都需要单独的雷达传感器。
另一方面，雷达技术相比于其它乘用检测和分类方法提供了一些优势。它是不接触且不可见的测量系统，其可以容易地被集成在塑料覆盖物和织物后面。雷达系统可以测量微米范围内的最小运动。现有技术的解决方案使用传统单频多普勒雷达作为运动传感器。这不足以得到与乘用状态以及人在车内还是车外有关的可靠声明。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种用于乘用检测的改进的雷达传感器。通过如权利要求1中所要求保护的本发明来实现该目的。
发明概述
在本发明的可能的实施例中，一种车辆乘用检测和/或分类系统，包括雷达系统，其具有频率扫描波束控制。车辆乘用检测和/或分类系统例如可以用于安全带提醒功能(SBR)和/或用于诸如安全气囊之类的辅助约束系统的控制中。雷达系统可以包括天线系统，其主波瓣方向(方位角
Figure BDA0003226699740000021
)随频率而改变，最优选地是线性地随频率而改变；RF电子收发器电子器件，其具有至少一个发送信道以及一个或多个接收信道，每个信道具有两个输出(I/Q)。由微控制器系统来进行数据采集和信号处理/解释。
雷达系统可以使用具有频率依赖的辐射方向的天线(例如，一种漏泄波天线或者超材料天线)，以使得天线可以在不同方向进行感测。通过观测纯连续波(CW)信号中的运动，可以确定运动角度的最大值。通过使用先进的自动校准方法，可以提取运动并对其进行分类。这允许区分具有任意运动(由于驾驶状况)的对象和固有地存在胸部的呼吸运动的人/动物。通过对人/动物的表面进行扫描并解释反射的运动信号，可以估计人的大小，其进一步允许乘员的分类。
这个系统通过确定乘员的位置可以检测并分离汽车中的多个乘员。传统基于到达角度的系统不能分离彼此靠近的对象(例如，并肩坐的乘员)。实际的基于雷达的乘员分类系统针对每一个座位使用单独的雷达系统(通过天线波瓣、MIMO/MISO雷达而进行空间分离)，这由于多信道电子器件而产生高集成成本和材料成本。
将意识到，提出的雷达传感器的主要优点如下：
·单个雷达传感器(具有I/Q输出的一个单个RF信道)可以用于针对车辆的整个后排长椅对乘用进行检测和/或分类；
·与集成成本和材料成本相关的杰出的成本效率(同样相比于传统雷达系统)；
·作为附加功能的免费的生命体征监测。
还应当注意到，根据本发明的雷达传感器可以有利地与光学传感器系统组合，以便验证检测和/或分类的结果。在这个组合系统中，乘员的分类可以通过雷达传感器来确定，并随后借助于光学系统来进行验证。
将注意到，尽管在辅助约束系统的控制中所使用的安全带提醒传感器或乘用分类传感器的背景下对本发明进行说明，但是举出这些应用示例仅仅作为雷达检测系统的可能的应用。技术人员将意识到，提出的检测系统不限于这些应用。
在本发明的优选实施例中，用于机动车辆的乘用检测和/或分类系统，包括至少一个雷达模块，其用于在车辆内部之内检测对象的存在，所述至少一个雷达模块包括天线系统，其具有频率依赖的主波瓣方向，其中，所述乘用检测和/或分类系统包括控制模块，其用于以多个频率对所述至少一个雷达模块进行操作。
天线系统优选地被设置为在操作中当所述控制模块在所述多个频率的范围内改变操作所述雷达模块的频率时，所述频率依赖的主波瓣方向扫描多个车辆座位，例如后排座位长椅的座位。
天线系统例如可以被设置在车辆车顶、车体柱、车辆中央控制台、仪表盘或车辆方向盘中的一个中，并且方向朝向相邻于安装位置的车辆座位。
控制模块优选地包括至少一个RF电子收发器电子器件，其具有至少一个发送信道以及一个或多个接收信道，每个信道都具有两个输出(I/Q)，而所述天线系统包括行波天线(TWA)、漏泄波天线(LWA)或串联贴片阵列(series patch array)(SPA)的至少其中之一。
在可能的实施例中，天线系统包括至少两个天线，所述至少两个天线中的每一个都具有其主波瓣方向的个体频率依赖性，并且其中，所述至少两个天线的主波瓣方向的各自的个体频率依赖性彼此不同。替换地或者另外地，所述天线系统包括至少一个天线，其具有被设置在所述天线的相对两侧上的第一连接点和第二连接点，并且其中，所述控制模块被配置为从所述第一连接点和所述第二连接点来操作所述至少一个天线。
优选地，所述系统还包括静态杂波模块，其用于过滤来自非运动对象的雷达辐射的静态散射。
附图说明
现在将参考附图、以举例的方式说明本发明的优选实施例，附图示出：
图1示出具有弯曲微带线行波天线的PCB；
图2示出车辆的车厢内的传感器位置的示意图；
图3示意性地例示了后排长椅之上辐射波瓣的控制；
图4示意性地例示了借助于多音FSK调制的多普勒测量的概念；
图5示出具有两个不同的弯曲微带线行波天线的PCB；
图6示出具有从两侧馈送的单个弯曲微带线行波天线的PCB；
图7示意性地示出雷达系统的结构。
具体实施方式
在复杂环境(例如，汽车舱的内部)内的雷达感测极具挑战性，并且算法与用于外部雷达感测的算法大有不同。
雷达系统的优点在于，与被动摄像机系统相反，雷达系统由于其主动地照明场景，在夜晚也进行操作。主动摄像机系统需要在光谱中的照明，其对于人眼是可见的(相比于红外摄像机的昏暗)。雷达系统在对于人眼完全不可见的微波波段内工作。另外，其穿透到材料中，并可以穿过材料进行传输。所以在塑料覆盖物和织物后面的集成也是可能的，而基于摄像机的系统需要开口以穿过其进行查看。
传统多普勒雷达(CW雷达)由于多普勒效应而极为灵敏，并且能够跟踪微米范围内的小目标运动。这些雷达系统常常用于开门器、运动/存在检测器，但也用于呼吸和皮肤的心震图运动的生命体征监测。CW雷达仅辐射一个单个频率的电磁波，因此不能确定运动目标的范围，且不能分离多个目标。由于灵敏性，CW雷达记录天线波束中的所有运动。为了测量专用对象运动，操作者必须确保天线波束仅指向该对象，并且不存在对于雷达系统可见的其它运动对象。这在汽车内部中是无法确保的，在汽车内部中，天线波瓣会直接或者经由多次反射部分地指向外部。因此，需要确定范围信息，以便能够区分运动信号是源自汽车的内部还是外部。
FMCW雷达通常能够由于宽带频率扫描而确定目标的范围，其中对于宽带频率扫描，分辨率随着增加的带宽而提高。术语分辨率在此表示可以清楚地分离两个目标的最小距离。对于工作在具有Δf＝250MHz带宽的24GHz ISM频带中的FMCW雷达，范围分辨率ΔR是60cm，借助以下等式计算(co是光在自由空间中的速度)：
Figure BDA0003226699740000051
在汽车内部中，目标的范围和速度由一个增大的频率斜坡和一个减小的频率斜坡(两者均为线性的)的单次测量来确定。
Figure BDA0003226699740000052
Figure BDA0003226699740000053
测量的频率(拍频fb1和拍频fb2)不同，因为高目标速度在增大的斜坡和减小的斜坡过程中引起相反的多普勒频移。调频时间(chirp time)Tc是一个斜坡的持续时间。
速度分辨率是
Figure BDA0003226699740000054
在1-2cm/s的呼吸速度情况下，最小调频时间需要为30-60s，其中，速度必须是恒定的。因而，借助于传统FMCW算法不能测量小呼吸速度。
另一方面，这允许我们假定身体位置在具有几毫秒的持续时间的斜坡测量期间是恒定的，而这几毫秒的持续时间对于诸如汽车或者甚至飞机之类的快速运动的目标是不正确的。在乘用状态监测中，在斜坡测量期间不存在显著的多普勒频移。
而且，由于低的范围分辨率和静态杂波，以时间序列对范围值的记录不够准确。
产生小的身体运动信号的唯一方式是在连续FMCW模式或多级FSK模式下从范围域中获得目标相位，或者在FSK模式下评估每一个测量的频率的相位。对于两个模式，在乘用分析前必须去除静态杂波。
典型的雷达类型可以在从24.00GHz直到24.25GHz的整个频率范围内具有几乎固定且恒定的天线波瓣，但本发明不限于这个频率范围。其它雷达频率例如是60GHz、77GHz、79GHz、120GHz或任何其它适当的雷达频率。
在汽车内部乘用状态监测的情况下，若干种概念是可能的，以便借助于多输入多输出(MIMO)和多输入-单输出(MISO)系统来区分每一个座位：
·通过每一个雷达信道的非常窄的天线波瓣来实现每个单个座位之间的空间分离。在单个天线之间基本上没有干扰。主波瓣直接地指向座位的中间。
这个概念的优点在于可以以分散的方式(decentralized)来集成所有传感器，其中传感器之间具有任意的距离(但传感器不应当面向彼此)。
·到达角度(AoA)/到达方向(DoA)：具有宽辐射波瓣的至少两个或更多个天线。天线以彼此间明确限定的距离被印刷在相同PCB上。必须在每个单个信道中单独地识别目标(例如，借助于距离和/或借助于运动速度)，并且通过相位比较来找到方位角方向。这只有在对象用距离良好地分离或者具有不同速度(在最佳情况下是均匀(homogenous)且恒定的速度)时才是可能的。在后排长椅SBR的情况下，所有乘员位于距雷达传感器类似的距离处，肩并肩，且呼吸信号彼此几乎类似。这个概念仅适合于集中式版本。
·单脉冲雷达，其与基于AoA原理的雷达类似地工作，但通过幅度上的差异来确定方向。
·波束控制和波束切换雷达，其中，辐射波束可以个别地改变为不同方向。
最后的波束控制/切换概念允许仅借助于一个传感器在所有可用方向上测距(ranging)(发送宽带信号)，但其通常比具有固定天线波瓣的雷达系统复杂得多并且更为昂贵。
在多散射环境中，通过“传统测距”对乘员进行检测是不可能的。来自A柱、B柱和C柱、车顶、座位等的反射重叠并导致宽杂波，由于其，乘员的分离几乎是不可能的。出于这个原因，运动感测(例如，利用纯CW雷达传感器)是利用雷达系统来跟踪乘员的非常稳定的方法。因而，通过人体运动(其为人的呼吸)来完成检测/跟踪。出于这个原因，单个频率测量(CW)对于人体运动的观测是足够的。
应用随频率而改变主辐射波瓣的天线(例如，行波天线(TWA)、漏泄波天线(LWA)、串联贴片阵列(SPA)等)允许极具成本效益的波束控制，因为可以以频率来控制大多数雷达收发器半导体系统。典型的TWA可以是如图1所示的弯曲微带线或者是开槽的中空波导。
具有频率调节(例如，VCO输入)的CW雷达传感器可以以时分复用来测量一组多个CW运动测量。利用频率改变主波瓣辐射方向的天线(例如，漏泄波天线(LWA)或超材料天线(MMA))的使用允许测量来自不同方向的运动信号。现在这可以是从后排长椅上的左侧座位到右侧座位的范围，其提供了对位于中间座位位置上的人的检测。
传感器安装的位置在乘员的前面，以便照射身体的整个区域或者其部分。可能的集成位置可以在顶棚与车体之间，在车体柱、中央控制台、顶置控制台、仪表盘、方向盘中等，如图2所示的。因而，位于中央位置处的单个雷达系统可以覆盖全部座位，例如如图3所示的后排长椅。
运动感测(例如，利用纯连续波(CW)雷达传感器)是在多杂波和多径环境中利用雷达系统来跟踪乘员的非常稳定的方法。仅具有一个单个频率的纯CW雷达传感器能够跟踪在静态环境内运动的单个目标。多普勒信号的幅值是对象的雷达截面积(RCS)的量。借助于频率控制天线的多频率测量(例如，多级FSK)，产生了达到如图4所示的频率处理的不同辐射角度的准同步单个CW测量。
这可以解释为如图4中描绘的在相同时间对相同目标运动的准并行测量。
多音FSK频率的步阶不必是升序或降序的，而可以是任意顺序的。所使用的频率图案仅应当对于在时间上等距的多普勒运动测量是重复的。
如果单个对象运动相比于采样率足够慢(对于诸如呼吸或心跳之类的人体运动而言是这种情况)，则在相邻频率处的多普勒信号几乎相似。
导致基带中的DC偏移的诸如柱、车体车顶等之类的非运动对象的静态散射被过滤掉，并且信号处理可以集中在单个目标的运动信息上。例如可以通过以下方法中的一种来去除静态偏移：
1、传统带通滤波，其具有在数十毫赫兹到数十赫兹之间的通过频率；
2、针对I/Q信号的复数域中和针对一个信道信号(仅I信号)的一维实数域中的信号的质心(centroid)的估计；
3、仅针对形成正交信号集的I/Q信号的圆估计方法(例如，Izhak Butcher所描述的方法)；
4、取得两个连续测量之间的差；
5、对复数I/Q信号或纯实数I信号的FFT。
方法1-5依赖于时间序列测量，并且总是在复数域中有效。当目标运动幅度在半波长范围内，使得基带信号覆盖谐波函数(正弦/余弦)的整个明确范围，且完全在复数域中围绕旋转时，只有前两个方法(方法1&方法2)达到良好的DC偏移减去。方法3隐含地需要复数信号，但是仅利用复数域上的圆的一部分来正确地估计DC偏移。如果不可用，则用于从纯实数信号中估计复数信号的Hilbert变换可以提供可能的解决方案。方法4是最简单的，其在两次测量之后具有即时响应，而无需考虑整组的测量。主要缺点是在运动信号频率具有与采样频率相同的大小时的不准确性以及对噪声的敏感性。理论上FFT DC偏移去除可以在频率域中的一次单个测量的情况下工作，但是在此意味着对每个单个频率的时间序列测量的FFT。
要注意其是非相关的，无论是在频率域中还是在范围域中执行静态杂波去除。两个替代方案产生相同的最终结果。
利用这个方法无法直接确定运动目标的距离。紧密邻近传感器的小对象和距传感器较远、具有相等运动的大对象产生类似的基带信号。在使用CW雷达的本发明的情况下，不能确定信号是由车辆内部还是外部的运动产生的，这在天线波瓣指向窗外时是一个问题。出于这个原因，天线应当被设计为仅集中在后排长椅的靠背和/或座椅上。
另一种可能性是采用针对相同辐射角具有不同控制频率的两个不同频率控制天线(参见图5)。因此，可以从在来自两个天线系统的被跟踪运动之间的相位差中确定对象运动距离。
替代使用不同的天线，可以应用如图6所示的一个单个天线，但从不同侧进行馈送。
当多个目标位于视场中时会引起其它问题。当所有对象以相同的方式运动时，会正确地检测正确的运动。
在全部多个对象的运动是均匀的且速度明显不同的情况下，也可以通过对时间序列测量进行傅里叶变换来分离目标。因而，在恒定的个体速度的假定下，每个目标在频率域中产生单独的多普勒频移。可以将在驾驶时靠近的机动车辆或外部运动场景与人类乘员呼吸清楚地分离。
而且，利用一个单个天线系统，并且如果没有先验数据可用，不能清楚地分离具有不同的非均匀运动的多个目标(例如，若干人呼吸或人体的不同部分)。如“盲源分离”或“独立分量分析”之类的方法能够在CW模式下以多于一个频率来估计不同种类的任意运动，针对该频率使用了两个频率依赖的天线(图5)的输出或者具有两个馈送的一个频率的天线(图6)的输出。也可以与两个相邻频率一起使用一个单个馈送频率依赖天线(图1)，针对该两个相邻频率，辐射点强烈重叠，以使得在两个信号之间存在强相关性，其充当“盲源分离”方法的良好基础，以便是稳健的。

Claims (6)

1.一种用于机动车辆的乘用检测和/或分类系统，所述乘用检测和/或分类系统包括用于在车辆内部之内对对象的存在进行检测的至少一个雷达模块，所述乘用检测和/或分类系统的特征在于，所述至少一个雷达模块包括具有频率依赖的主波瓣方向的天线系统，并且所述乘用检测和/或分类系统包括用于以多个频率对所述至少一个雷达模块进行操作的控制模块，并且特征在于，所述乘用检测和/或分类系统还被配置为基于所述车辆内部之内的所述对象的运动来确定乘用和/或分类，其中，所述天线系统包括至少两个天线，所述至少两个天线中的每一个天线都具有对其主波瓣方向的个体频率依赖性，并且其中，所述至少两个天线的所述主波瓣方向的各自的个体频率依赖性彼此不同，并且其中，所述天线系统被设置为当所述控制模块改变操作所述雷达模块的频率时，所述频率依赖的主波瓣方向对多个车辆座位进行扫描。
2.一种用于机动车辆的乘用检测和/或分类系统，所述乘用检测和/或分类系统包括用于在车辆内部之内对对象的存在进行检测的至少一个雷达模块，所述乘用检测和/或分类系统的特征在于，所述至少一个雷达模块包括具有频率依赖的主波瓣方向的天线系统，并且所述乘用检测和/或分类系统包括用于以多个频率对所述至少一个雷达模块进行操作的控制模块，并且特征在于，所述乘用检测和/或分类系统还被配置为基于所述车辆内部之内的所述对象的运动来确定乘用和/或分类，其中，所述天线系统包括至少一个天线，所述至少一个天线具有被设置在所述天线的相对两侧上的第一连接点和第二连接点，并且其中，所述控制模块被配置为从所述第一连接点和所述第二连接点两者对所述至少一个天线进行操作，并且其中，所述天线系统被设置为当所述控制模块改变操作所述雷达模块的频率时，所述频率依赖的主波瓣方向对多个车辆座位进行扫描。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的乘用检测和/或分类系统，其中，所述天线系统被设置在车辆车顶、车体柱、车辆中央控制台、仪表盘或车辆方向盘的其中之一中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的乘用检测和/或分类系统，其中，所述控制模块包括至少一个RF电子收发器电子器件，所述至少一个RF电子收发器电子器件具有至少一个发送信道以及一个或多个接收信道，每个信道都具有两个输出(I/Q)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的乘用检测和/或分类系统，其中，所述天线系统包括行波天线(TWA)、漏泄波天线(LWA)或者串联贴片阵列(SPA)的至少其中之一。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的乘用检测和/或分类系统，其中，所述系统还包括静态杂波模块，所述静态杂波模块用于过滤来自非运动对象的雷达辐射的静态散射。
CN202110973250.3A 2013-12-10 2014-11-28 具有频率依赖的波束控制的雷达传感器 Pending CN113740835A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LULU92331 2013-12-10
LU92331A LU92331B1 (en) 2013-12-10 2013-12-10 Radar sensor with frequency dependent beam steering
CN201480067209.8A CN105981223A (zh) 2013-12-10 2014-11-28 具有频率依赖的波束控制的雷达传感器

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480067209.8A Division CN105981223A (zh) 2013-12-10 2014-11-28 具有频率依赖的波束控制的雷达传感器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113740835A true CN113740835A (zh) 2021-12-03

Family

ID=49920573

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110973250.3A Pending CN113740835A (zh) 2013-12-10 2014-11-28 具有频率依赖的波束控制的雷达传感器
CN201480067209.8A Pending CN105981223A (zh) 2013-12-10 2014-11-28 具有频率依赖的波束控制的雷达传感器

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480067209.8A Pending CN105981223A (zh) 2013-12-10 2014-11-28 具有频率依赖的波束控制的雷达传感器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10227054B2 (zh)
EP (1) EP3080867B1 (zh)
CN (2) CN113740835A (zh)
LU (1) LU92331B1 (zh)
WO (1) WO2015086346A1 (zh)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014052329A1 (en) * 2012-09-25 2014-04-03 Scoot Networks, Inc. Systems and methods for regulating vehicle access
JP6716466B2 (ja) * 2014-04-28 2020-07-01 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 無線反射によるバイタルサインの監視
US10591592B2 (en) 2015-06-15 2020-03-17 Humatics Corporation High-precision time of flight measurement systems
US10670706B2 (en) * 2015-06-15 2020-06-02 Sony Corporation Detection device, system and method for detecting the presence of a living being
CN108701896B (zh) 2015-12-17 2021-03-12 修麦提克斯公司 用于实现射频定位的装置
KR101887137B1 (ko) * 2016-09-01 2018-09-10 현대자동차주식회사 동작 감지 장치, 동작 감지 방법 및 동작 감지 안테나
LU93324B1 (en) * 2016-11-25 2018-05-25 Iee Sa Polarimetric Radar System and Method for Detecting and Classifying Vehicle Occupants and Other Objects in a Vehicle Interior
CN107157480A (zh) * 2017-05-18 2017-09-15 电子科技大学 一种具有参考特性的折叠微带线微波生物传感器
EP3652026B1 (en) 2017-07-13 2023-12-06 IEE International Electronics & Engineering S.A. System and method for radar-based determination of a number of passengers inside a vehicle passenger compartment
WO2019026076A1 (en) * 2017-08-02 2019-02-07 Caaresys Ltd SYSTEM FOR NON-CONTACT DETECTION AND MONITORING OF VITAL SIGNS OF OCCUPANTS OF A VEHICLE
US10989803B1 (en) 2017-08-21 2021-04-27 Massachusetts Institute Of Technology Security protocol for motion tracking systems
DE112018004001T5 (de) * 2017-09-05 2020-04-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Radarvorrichtung und automobil mit derselben
US10640008B2 (en) 2017-10-03 2020-05-05 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for vehicle seat occupancy detection
EP3511737B1 (de) * 2018-01-12 2020-06-03 Leuze electronic GmbH + Co. KG Objekterkennungsvorrichtung und verfahren zum betrieb einer objekterkennungsvorrichtung
DE102018203117A1 (de) * 2018-03-01 2019-09-05 Robert Bosch Gmbh Radarsensorsystem und Verfahren zum Betreiben eines Radarsensorsystems
JP2019168379A (ja) * 2018-03-26 2019-10-03 アイシン精機株式会社 生体検知システム
US11468503B2 (en) 2018-04-16 2022-10-11 Bird Rides, Inc. On-demand rental of electric vehicles
US11345415B2 (en) 2019-03-14 2022-05-31 lEE INTERNATIONAL ELECTRONICS & ENGINEERING S.A. Vehicle occupant detection
DE102019204157A1 (de) * 2019-03-26 2020-10-01 Brose Fahrzeugteile Se & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg Verfahren zur Innenraumüberwachung eines Fahrzeugs, Überwachungsanordnung und Fahrzeug
WO2021111600A1 (ja) * 2019-12-05 2021-06-10 三菱電機株式会社 レーダ信号処理器、レーダセンサシステム及び信号処理方法
LU101574B1 (en) 2019-12-23 2021-06-28 Univ Of New South Wales Occupancy Detection System
CN111703393A (zh) * 2020-05-12 2020-09-25 江苏大学 一种基于驾驶员姿态实时3d建模的安全气囊自适应控制方法
US12080415B2 (en) 2020-10-09 2024-09-03 Humatics Corporation Radio-frequency systems and methods for co-localization of medical devices and patients
US11760291B2 (en) * 2021-01-25 2023-09-19 Ay Dee Kay Llc Centralized occupancy detection system
JP2022188592A (ja) * 2021-06-09 2022-12-21 株式会社アイシン 着座状態検出装置
US12095155B2 (en) 2021-12-23 2024-09-17 Magna Electronics, Llc Radar sensor with recessed radome
CN114460548B (zh) * 2022-01-18 2024-06-25 西安电子科技大学 基于bss的ofdm-lfm-mimo雷达主瓣欺骗式干扰抑制方法
WO2023144977A1 (ja) 2022-01-28 2023-08-03 三菱電機株式会社 乗員状態検知装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4868574A (en) * 1987-07-16 1989-09-19 Com Dev Ltd. Electronically scanned radar system
JPH08211151A (ja) * 1995-02-07 1996-08-20 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency 目標自動類識別方法
CN1300413A (zh) * 1999-03-24 2001-06-20 三菱电机株式会社 机场信息自动发信装置
US6462701B1 (en) * 2000-11-21 2002-10-08 Time Domain Corporation System and method for controlling air bag deployment systems
JP2004117182A (ja) * 2002-09-26 2004-04-15 Nec Corp 目標自動類別識別方式
US20060044124A1 (en) * 2004-08-30 2006-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Locking system for a motor vehicle and method for controlling such a locking system
CN101501523A (zh) * 2006-08-02 2009-08-05 Sei复合产品股份有限公司 雷达
CN102301255A (zh) * 2008-10-03 2011-12-28 雀莱斯企业股份有限公司 移动毫米波成像雷达系统
CN102542619A (zh) * 2010-12-07 2012-07-04 卡波施交通公司 用来对车辆收取乘员数量依赖通行费的车载单元和方法
CN102754278A (zh) * 2010-02-10 2012-10-24 罗伯特·博世有限公司 雷达传感器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3710281A (en) * 1970-12-10 1973-01-09 Itt Lossless n-port frequency multiplexer
US6820897B2 (en) * 1992-05-05 2004-11-23 Automotive Technologies International, Inc. Vehicle object detection system and method
US5330226A (en) * 1992-12-04 1994-07-19 Trw Vehicle Safety Systems Inc. Method and apparatus for detecting an out of position occupant
US5446661A (en) * 1993-04-15 1995-08-29 Automotive Systems Laboratory, Inc. Adjustable crash discrimination system with occupant position detection
DE19637108B4 (de) * 1996-09-12 2005-10-27 Adam Opel Ag Insassenschutzsystem für Kraftfahrzeuge sowie ein Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Sitzposition des Insassen
US6266592B1 (en) * 1996-10-11 2001-07-24 Trw Inc. Apparatus and method for sensing a rearward facing child seat using beat frequency detection
US6061035A (en) * 1997-04-02 2000-05-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Frequency-scanned end-fire phased-aray antenna
US6199904B1 (en) * 2000-03-29 2001-03-13 Ford Global Technologies, Inc. Detecting automobile seat occupant by microwave absorption
US7016537B2 (en) * 2001-07-02 2006-03-21 Trw Inc. Vehicle occupant sensor apparatus and method including scanned, phased beam transmission for occupant characteristic determination
GB0202080D0 (en) * 2002-01-30 2002-03-13 Intelligent Sensors Ltd Detection of objects
JP2003294857A (ja) * 2002-03-29 2003-10-15 Mitsubishi Electric Corp 乗員検出装置
DE10253808A1 (de) * 2002-11-18 2004-07-29 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erstellung eines Radarbildes mit einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar
DE10259522A1 (de) * 2002-12-19 2004-07-01 Robert Bosch Gmbh Radargestützte Sensierung von Lage und/oder Bewegung des Körpers oder im Körper von Lebewesen
EP1606147B1 (de) * 2003-03-21 2007-05-02 Siemens Aktiengesellschaft System und verfahren zum erkennen der sitzbelegung in einem fahrzeug
US7948428B2 (en) * 2003-08-12 2011-05-24 Trex Enterprises Corp. Millimeter wave imaging system with frequency scanning antenna
US7315002B2 (en) * 2003-09-15 2008-01-01 Siemens Aktiengesellschaft Devices and method for detecting the position and the weight of a person
US7791530B2 (en) * 2006-01-05 2010-09-07 Autoliv Asp, Inc. Time duplex apparatus and method for radar sensor front-ends
DE102010003327A1 (de) * 2010-03-26 2011-09-29 Robert Bosch Gmbh Mikrowellenscanner
EP2428814A1 (en) * 2010-09-13 2012-03-14 France Telecom Object detection method, device and system

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4868574A (en) * 1987-07-16 1989-09-19 Com Dev Ltd. Electronically scanned radar system
JPH08211151A (ja) * 1995-02-07 1996-08-20 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency 目標自動類識別方法
CN1300413A (zh) * 1999-03-24 2001-06-20 三菱电机株式会社 机场信息自动发信装置
US6462701B1 (en) * 2000-11-21 2002-10-08 Time Domain Corporation System and method for controlling air bag deployment systems
JP2004117182A (ja) * 2002-09-26 2004-04-15 Nec Corp 目標自動類別識別方式
US20060044124A1 (en) * 2004-08-30 2006-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Locking system for a motor vehicle and method for controlling such a locking system
CN101501523A (zh) * 2006-08-02 2009-08-05 Sei复合产品股份有限公司 雷达
CN102301255A (zh) * 2008-10-03 2011-12-28 雀莱斯企业股份有限公司 移动毫米波成像雷达系统
CN102754278A (zh) * 2010-02-10 2012-10-24 罗伯特·博世有限公司 雷达传感器
CN102542619A (zh) * 2010-12-07 2012-07-04 卡波施交通公司 用来对车辆收取乘员数量依赖通行费的车载单元和方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3080867B1 (en) 2020-02-12
EP3080867A1 (en) 2016-10-19
US10227054B2 (en) 2019-03-12
LU92331B1 (en) 2015-06-11
US20160311388A1 (en) 2016-10-27
WO2015086346A1 (en) 2015-06-18
CN105981223A (zh) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10227054B2 (en) Radar sensor with frequency dependent beam steering
US9671492B2 (en) Radar sensing of vehicle occupancy
EP3545331B1 (en) Polarimetric radar system and method for detecting and classifying vehicle occupants and other objects in a vehicle interior
EP2917755B1 (en) Method for operating a radar sensor of a motor vehicle, driver assistance device and motor vehicle
US11099258B2 (en) Method and system for scanning an object
US20170329002A1 (en) Radar sensor, radar sensor system, and method for determining the position of an object using horizontal and vertical digital beam formation for measuring point-reflective and surface-reflective objects
JP6751993B2 (ja) 環境検出用の車両用レーダ
US11619705B2 (en) Radar system with modified orthogonal linear antenna subarrays
US11644565B2 (en) Radar system with sparse primary array and dense auxiliary array
US11527080B2 (en) System and method for classification of objects in vehicle using feature vectors
EP4040192B1 (en) Radar system with paired one-dimensional and two-dimensional antenna arrays
JP2022162069A (ja) 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム
US20230314588A1 (en) Method, radar system and vehicle for signal processing of radar signals
US11614535B2 (en) Radar apparatus for vehicle and method for controlling the same
KR20190070088A (ko) 레이더 센서 및 이의 물체 검출 방법
US20230026131A1 (en) Method for seat occupancy detection
US20200298833A1 (en) Vehicle environmental detection system for parking detection
US11333754B2 (en) Detection of parking row orientation
WO2022209834A1 (ja) 電子機器
Kitamura et al. Occupant body imaging based on occupancy grid mapping
Harter et al. 3D radar surveillance of humans for safety and security applications
CN118604720A (zh) 在直接路径和多路径反射条件下普遍检测到达方向角度或离去方向角度的雷达系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination