CN113740854B - 雷达装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了雷达设备。根据本发明的一实施例，提供一种雷达设备，其利用用于收发雷达信号的天线部感测前方的目标，其包括：外壳，其上侧形成有用于与天线罩(radome)结合的开口(aperture)；雷达封装部，其包括布置于所述外壳内部的所述天线部、信号处理部及目标信息计算部；以及电路基板，其安装有所述雷达封装部和电源块。

Description

雷达装置
技术领域
本发明涉及雷达装置。
背景技术
该部分记载的内容仅用于提供本发明实施例的背景信息，并非用于背景技术的实施。
最近随着自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)，自动紧急刹车(Autonomous Emergency Braking，AEB)及自律停车等有利于驾驶员的安全及方便的功能的增加，用于感测车辆周围情况的传感器的开发逐渐活跃起来。附着在车辆上的传感器有图像传感器(image sensor)、激光雷达(lidar)、雷达(radar)及超声波传感器(ultrasonicsensor)等。
这类传感器中雷达不同于激光雷达，具有可布置于车辆内部，相比于超声波传感器能够观测更远的距离的优点。此外，不同于图像传感器，雷达传感器几乎不受天气等的影响。
最近，车辆停车时也使用雷达传感器来代替超声波传感器。通过安装多个雷达传感器，形成高角的视野相比于超声波传感器能够观测更远的距离。只是，随着布置于车辆上的雷达传感器的数量增加，会产生车辆的制造成本增加的问题，车辆中可布置雷达传感器的空间有限，因此需要对雷达传感器进行小型化。
发明内容
技术问题
因此，本发明的目的在于，通过从结构上改善雷达设备内部的构件布置来实现雷达设备的小型化。
此外，本发明的目的在于，通过从结构上改善雷达设备内部的构件布置，简化制造工艺、降低制造成本。
技术方案
根据本发明的一实施例，提供一种雷达设备，其利用用于收发雷达信号的天线部感测前方的目标，其包括：外壳，其上侧形成有用于与天线罩(radome)结合的开口(aperture)；雷达封装部，其包括布置于所述外壳内部的所述天线部、信号处理部及目标信息计算部；以及电路基板，其安装有所述雷达封装部和电源块。
此外，提供一种车辆，其布置有多个雷达装置，其特征是所述天线罩为了朝向所述车辆的外侧，以复数的方式布置于所述车辆的前方及后方。
有益效果
如上所述，根据本实施例，雷达设备通过将雷达封装部(radar package unit)安装在电路基板(circuit board)上，可减小雷达设备内部的空间，具有能够小型化雷达设备的效果。
此外，雷达封装部中同时具有天线(antenna)和控制器(controller)，具有可通过简化制造工艺来降低制造成本的效果。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的雷达设备的立体图。
图2是根据本发明一实施例的雷达设备的分解立体图。
图3是用于具体说明本发明的布置于雷达设备的电路基板的方框图。
图4是根据本发明一实施例的布置有雷达设备的车辆的示意图。
附图标记的说明
10：雷达设备 11：连接器 12：天线罩
13：侧面外壳 14：电路基板 15：下部外壳
31：电源块 32：内存块 33：雷达封装部
34：天线部 35：信号处理部 36：目标信息计算部
37：CAN收发器
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明如下。标注附图标记时，即使相同技术特征在不同的附图中出现，也尽可能使用了相同的附图标记。同时还要注意，在通篇说明书中，如果认为对相关已知的技术特征和功能的具体说明可能会导致本发明主题不清楚，则省略其详细说明。
在说明本发明涉及的实施例的组成要素的过程中，可以使用第一、第二、i)、ii)，a)、b)等用语。这些用语仅仅是为了区分相应技术特征与其他技术特征，并非限定其本质、次序或顺序等。贯穿说明书全文，如果一技术特征“包括”、“具备”另一技术特征，如果没有特殊地相反的记载，可理解为一技术特征还包括另一技术特征，而非理解为一技术特征排斥另一技术特征。
图1是根据本发明一实施例的雷达设备的立体图。图2是根据本发明一实施例的雷达设备的分解立体图。
参照图1和图2，雷达设备10(radar device)包括连接器11(connecter)、天线罩12(radome)、电路基板14(circuit board)及外壳13、15(housing)的全部或者一部分。
连接器11是用于将雷达封装部33中计算(calculate)处理并生成的目标(target)有关的信号向外部传递的装置。例如，目标相关的信号传送至车辆的ECU(ElectronicControl Unit，未图示)并用于ECU(未图示)感测车辆的周边环境。
天线罩12布置于雷达设备10发射雷达信号(radar signal)的方向。天线罩12应由能够使雷达信号通过的材料构成。天线罩12由能够促使收发的雷达信号的衰减(attenuation)减少的材料构成，天线罩12可由车辆的前后方保险杠(bumper)、栅栏(grille)、车体的侧面或者车辆组件的外部表面构成。
为了雷达设备10的内部，保护外壳13、15布置于电路基板14和雷达封装部33等的外部。外壳13、15包括侧面外壳13和下部外壳15，它们一体注射成型(injection molding)并制成或者，预先注射成型并制成后再进行结合。
电路基板14上安装有电源块31(power block)、内存块32(memory block)及雷达封装部33的全部或者一部分。电路基板中安装有雷达封装部33的面相比于相反面，可由相对较低介电常数的材料构成。由介电常数低的材料构成，从而可可减小雷达信号的收发损失。电路基板14的安装结构将在图3的说明中进行详细阐述。
图3是用于具体说明本发明的雷达设备中布置的电路基板的方框图。
参照图3，电路基板14包括电源块31、内存块32、雷达封装部33及CAN收发器37(Controller Area Network transceiver)的全部或者一部分。
电源块31可接收外部电源施加的电压，并可提供内存块32、雷达封装部33及CAN收发器37等工作所需的电压。例如，电源块31可从车辆接收12V的电源电压并装换电压大小，以向雷达封装部33提供1.0V、1.2V、1.8V及3.3V的电压。而且，电源块31可向内存块32提供3.3V的电压，可向CAN收发器37提供2.3V及5.0V的电压。电源块31向内存块32、雷达封装部33及CAN收发器37等提供的电压的大小及数量并不限于此，包括所有用于各部件的正常工作所需的电压。
内存块32可包括EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory，未图示)和闪存(flash memory，未图示)。EPROM(未图示)可将雷达设备10中产生的错误(error)有关的消息进行储存。闪存(未图示)当提供有12V的电源时将下载用于雷达封装部33的工作程序。内存块32可与雷达封装部33相互间可收发信号。内存块32并非本发明的必要组件。
雷达封装部33包括天线部34(antenna unit)、信号处理部35(signal processor)及目标信息计算部36(target information calculator)的全部者一部分。
天线部34包括用于发射雷达信号的多个发射部组或者用于接收的多个接收部组。发射部组包括多个发射部，接收部组包括多个接收部。例如，发射部组或者接收部组可分别包括4个发射部或者4个接收部。为了形成相比于实际天线开口(aperture)更大的虚拟天线开口，雷达设备10可采用多维天线矩阵(multi-dimensional antenna array)及多输入多输出(MIMO；Multi-Input Multi-Output)的信号收发方式。
例如，为了提高水平(horizontal)及垂直(vertical)方向的角度精密度(accuracy)及分辨率(resolution)，可使用二维天线矩阵(2-dimensional antennaarray)。如果利用二维天线矩阵，则分别向水平和垂直进行2次扫描并收发信号，并且与二维水平扫描(horizontal scan)和垂直扫描(vertical s can)不相干地可利用MIMO方式。更具体地，当天线部34包括3个发射部组及4个接收部组时，即包括12个发射部和16个接收部时，如果利用MIMO方式则可布置成192个虚拟接收天线。二维天线矩阵可布置成菱形(rhombus)、V字形(V-shape)或者X字形(X-shape)等。
当利用MIMO方式时，各发射部可发射具有可互相区分且独立的波形(waveform)的雷达信号。即，各发射部发射能够与其他发射部区分且独立的波形的雷达信号，各接收部通过该雷达信号的独特的波形从而能够确定从对象(object)中发射的雷达信号是从哪一个发射天线发射的。
信号处理部35用于接收接收部的信号并去除杂音(noise)。信号处理部35一方面利用带通滤波器(band pass filter)去除发射部接收的雷达信号所相应的频带(frequency band)以外的信号，另一方面去除发射的雷达信号经路面(road surface)反射而接收的信号。反射信号以外的杂音的去除可利用移动平均法(moving average method)。其中，移动平均法为利用一定时间所对应的时序数据的平均值，获知整体趋势的方法。信号处理部35用于去除杂音信号的滤波方法并不限于此，对于一般的技术人员而言，任何人都能够添加其他类型的滤波器、删除或者更改。
目标信息计算部36以信号处理部35处理的信号为基础计算目标信息。目标信息计算部36可包括用于感测由目标反射的雷达信号的目标感测部(target detector，未图示)，用于测量从感测到的目标到雷达设备10为止的间距的测距部(distance calculator，未图示)，用于测量感从测到的目标到雷达设备10的方位角的方位角测试部(azimuthcalculator，未图示)。除此以外，目标信息计算部36还可测量目标的移动速度。目标信息计算部36将计算的目标信息向CAN收发器37传递。
如果在雷达封装部33的内部布置天线部34、信号处理部35及目标信息计算部36，则制造工艺相比于信号处理部35和目标信息计算部36安装在电路基板，即雷达封装部33的外部，可变得更加简单。雷达封装部33由天线部34、信号处理部35及目标信息计算部36构成，从而只需将雷达封装部33安装在电路基板14上即可，从而可简化制造工艺。相反，当信号处理部35与目标信息计算部36被单独布置时，各构件需分别进行使工序增加。
雷达封装部33可包括第一至第三发射部组及第一至第四接收部组。雷达封装部33上布置的发射部组和接收部组的个数并不受限。
第一至第三发射部组朝向第一方向间隔一定距离地布置，第一至第四接收部组朝向第二方向间隔一定距离地布置。其中，第一方向为任意的一个方，第二方向为与第一方向垂直的(perpendicular)方向。其中，一定距离可以是雷达设备10发射的雷达信号的波长(wavelength)除以2所得的值。
例如，第一至第三发射部组可朝向水平方向间隔一定距离地布置，第一至第四接收部组可朝向垂直方向间隔一定距离地布置。
CAN收发器37将从目标信息计算部36接收的目标信息最终向连接器11传送。
图4是根据本发明一实施例的布置有雷达设备的车辆的示意图。其中，Y轴是指车辆的中心轴(central axis)。
参照图4，车辆的前方可布置有FR1至FR5的雷达设备10，车辆的后方可布置有RR1至RR5的雷达设备10。其中，FR作为前雷达，是指前方雷达设备10，RR作为后雷达，是指后方雷达设备10。
以下，对根据本发明一实施例的车辆的前方布置有FR1至FR5的布置形态进行说明。FR3可布置于车辆的中央，以使雷达信号以Y轴为中心发射。FR2和FR4可分别相距车辆的中心相同的距离且分别朝向车辆的外侧方向倾斜Y轴10度布置。FR1和FR5可分别相距车辆的中心相同的距离且分别朝向车辆的外侧方向倾斜Y轴65度并布置于最远角。即，雷达设备10越是远离作为车辆中心轴的Y轴布置，则能够以倾斜Y轴更大角度地布置。
下面，对根据本发明一实施例的布置于车辆后方的RR1至RR5的布置形态进行说明。RR3可布置于车辆的中央，以使雷达信号以Y轴为中心发射。FR2和FR4可分别相距车辆的中心相同的距离且分别朝向与Y轴平行的方向布置。FR1和FR5可分别相距车辆的中心相同的距离且分别朝向车辆的外侧方向从Y轴倾斜65度并布置于最远角。即，布置于车辆后方的雷达设备10中布置于最远角的雷达设备10能够以倾向于Y轴最大角度地布置。
如图4所示，如布置有雷达设备10，则车辆的前方FOV51及后方FOV52可为270度以上。利用所述的雷达设备10布置结构，在进行车辆停车的过程中，不仅可感测车辆的前/后方的目标而还能够感测侧向目标。
通过在车辆的前方布置3个即FR1、FR3及FR5，在车辆的后方布置3个即RR1、RR3及RR5，即使减少车辆上布置的雷达设备10的个数，也能够使车辆的前方FOV51及后方FOV52为270度以上。或者，即使在车辆的前方布置4个即FR1、FR2、FR4及FR5，在车辆的后方布置4个即RR1、RR2、RR4及RR5，也能使车辆的前方FOV51和后方FOV52为270度以上。为了利用布置于车辆的前方及后方的雷达设备10间侧向的目标感测，前方FOV51和后方FOV52优选为250度以上。
布置于车辆上的雷达设备10的布置方式不限于图4的实施例。例如，为了进一步提高感测侧面目标的准确度，可分别在车辆的左侧及右侧进一步增设雷达设备10。
以上说明仅仅是为了举例说明本实施例的技术思想，只要是本实施例所属的技术领域的技术人员，在不超过本实施例的本质特征的范围内，可进行各种修改和变形。因此，本实施例不是为了限定本实施例的技术思想，而是为了对其进行说明，本实施例的技术思想的范围不限于上述实施例。本实施例的保护范围解释要依据权利要求书，与其等同范围内的所有技术思想均被认为属于本实施例的权利范围。

Claims (5)

1.一种雷达设备，其利用用于收发雷达信号的天线部感测前方的目标，该雷达设备包括：
天线罩；
外壳，其上侧形成有用于与所述天线罩结合的开口；
雷达封装部，其包括布置于所述外壳内部的所述天线部、信号处理部及目标信息计算部；以及
电路基板，其安装有所述雷达封装部、电源块和CAN收发器，
其中，所述天线部、信号处理部及目标信息计算部设置于所述雷达封装部的内部；
所述雷达封装部设置于所述电路基板上，所述电路基板位于所述外壳的内部；
其中，所述天线部包括用于发射雷达信号的多个发射部组和用于接收雷达信号的多个接收部组，所述发射部组包括多个发射部，所述接收部组包括多个接收部；所述多个发射部组朝向第一方向且以一定的间隔布置，所述多个接收部组朝向垂直于所述第一方向的第二方向且以一定的间隔布置；
所述天线部被配置为采用二维天线矩阵配置及多输入多输出配置的信号收发方式，分别向水平和垂直进行两次扫描并收发信号，并且与二维水平扫描和垂直扫描不相干地利用多输入多输出配置，以使得各发射部发射能够与其他发射部区分且独立的波形的雷达信号；
所述信号处理部用于接收接收部的雷达信号并去除以下信号：去除发射的雷达信号经路面反射而接收的信号，以及利用带通滤波器去除所述发射部接收的雷达信号所相应的频带以外的信号；
所述目标信息计算部以所述信号处理部处理的信号为基础计算目标，所述目标信息包括目标到雷达设备的间距、方位角，以及目标的移动速度；
所述目标信息计算部将计算的目标信息向所述CAN收发器传递。
2.一种车辆，其布置有多个如权利要求1所述的雷达设备，其特征在于：
所述天线罩为了朝向所述车辆的外侧，以复数的方式布置于所述车辆的前方及后方。
3.如权利要求2所述的车辆，其特征在于，布置于所述前方及所述后方的多个雷达设备中距离中心轴相距最远布置的雷达设备被布置成从所述车辆的中心轴倾斜最大角度。
4.如权利要求2所述的车辆，其特征在于，多个所述雷达设备，从所述车辆的中心轴倾斜布置的角度的大小与距离所述车辆的中心轴的距离成比例地增加。
5.如权利要求2所述的车辆，其特征在于，所述前方及所述后方的视野为250度。
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