CN114545382A

CN114545382A - 汽车雷达系统

Info

Publication number: CN114545382A
Application number: CN202111319880.5A
Authority: CN
Inventors: D·沃尔巴拉克; F·托雷斯
Original assignee: Aptiv Technologies Ltd
Current assignee: Aptiv Technologies Ltd
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2021-11-09
Publication date: 2022-05-27
Also published as: EP4001953A1; US20220146666A1

Abstract

汽车雷达系统。一种检测交通场景中的目标对象的汽车雷达系统，该汽车雷达系统包括至少一个发射天线、至少一个接收天线和连接到所述至少一个发射天线和至少一个接收天线的雷达电路。所述发射天线被配置成发射具有可变极化的发射雷达信号。所述雷达系统的逻辑单元被配置成接收关于由位于所述交通场景内的至少一个其它雷达设备发射的传入雷达信号的全极化状态的信息，并且所述逻辑单元被配置成确定与至少一个传入雷达信号的极化状态具有最大隔离度的发射极化状态。所述雷达电路被配置成调整经由所述至少一个发射天线发射的发射雷达信号的极化，以匹配所确定的发射极化状态。

Description

汽车雷达系统

技术领域

本公开涉及汽车雷达系统、具有汽车雷达系统的车辆以及操作汽车雷达系统的方法。

背景技术

雷达系统在汽车应用中用于检测和定位目标对象(诸如其它车辆、障碍物或车道边界)。目标对象可以定位在车辆的前面、后面或侧面。这种雷达设备通常包括生成雷达信号的雷达电路以及用于利用雷达信号照射目标对象并用于捕获雷达信号的从目标对象反射回的目标反射的天线设备。接收到的目标反射随后由雷达电路分析以对目标对象进行检测和/或分类。然后，从反射雷达信号提取的信息可以用于高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能(诸如紧急制动辅助、自适应巡航控制、车道变换辅助等)。

由于基于雷达的辅助和舒适功能的日益增长的市场渗透，在动态交通场景中同时工作的雷达传感器的数量显著增加。由于所有汽车雷达系统在官方规定的频带内工作，因此在这种动态交通场景中同时工作的多个雷达设备容易相互干扰。例如，干扰可能发生在彼此接近的车辆的前方雷达之间或通常发生在彼此相距较短距离的设备之间。

雷达设备之间的相互干扰可能导致相应雷达设备的接收单元的过驱动和饱和以及这些接收单元内的高谐波产生。此外，本底噪声可能增加，这减小了可能的雷达检测的动态范围。不同雷达设备之间的干扰也可能产生重影目标。

因此，需要减轻多个汽车雷达设备的干扰。

发明内容

本公开提供了一种汽车雷达系统、具有汽车雷达系统的车辆以及操作汽车雷达系统的方法。在说明书和附图中给出了实施方式。

在一个方面，本公开涉及一种检测交通场景中的目标对象的汽车雷达系统，其中，该雷达系统包括：至少一个发射天线，所述至少一个发射天线利用发射雷达信号照射目标对象；至少一个接收天线，所述至少一个接收天线接收发射雷达信号的目标反射；以及雷达电路，所述雷达电路连接到所述至少一个发射天线和所述至少一个接收天线。发射天线被配置成发射具有可变极化的发射雷达信号。所述雷达系统的逻辑单元被配置成接收关于由位于所述交通场景内的至少一个其它雷达设备发射的传入雷达信号的全极化状态的信息，并且所述逻辑单元被配置成确定与所述至少一个传入雷达信号的极化状态具有最大隔离度的发射极化状态。所述雷达电路被配置成调整经由所述至少一个发射天线发射的发射雷达信号的极化，以匹配所确定的发射极化状态。

通过提供被配置成以可变极化进行发射的发射天线，并且通过调整发射雷达信号的极化以与传入雷达信号的极化状态具有最大隔离度，避免了传入雷达信号与雷达系统的干扰。这避免了由雷达设备的接收天线接收的目标反射的信噪比的劣化，并且避免了检测到由于在交通场景内存在传入雷达信号而产生的重影目标。总之，雷达系统因此被配置成基于传入的且可能干扰的雷达信号的极化状态可变地调整其自极化，以避免干扰。

所述雷达系统可以包括单个发射天线，或者可以包括发射天线的结构。这些天线中的每个天线可以被配置成全极化发射天线，该全极化发射天线被配置成发射具有任何可能极化(包括线性极化、椭圆极化和圆极化)的相应发射雷达信号。各个发射天线可以被配置成发射作为两个正交极化状态的相干叠加的相应发射雷达信号，其中，正交极化状态可以是垂直线性极化和水平线性极化、±45°线性极化或者左旋圆(LHC)极化和右旋圆(RHC)极化。为了改变所发射的叠加的结果极化，可以以可变的相对相位偏移和/或可变的相对振幅差来发射正交极化状态。

同样，雷达系统可以包括单个接收天线，或者可以包括接收天线的结构。这些接收天线中的每个接收天线可以被配置成全极化接收天线，该全极化接收天线被配置成将接收到的传入雷达信号分解成两个正交极化分量，例如分解成具有垂直线性极化和水平线性极化的分量、具有±45°线性极化的分量或者具有左旋圆(LHC)极化和右旋圆(RHC)极化的分量。

各个发射天线和/或各个接收天线可以各自包括一个辐射元件或多个辐射元件。各个天线可以例如包括串行馈送辐射元件的阵列。各个天线可以被配置成贴片天线，诸如差分馈送贴片天线、缝隙天线等。

由逻辑单元接收的关于传入雷达信号的全极化状态的信息包括分别建立极化状态在庞加莱球(Poincarésphere)上的位置或重构极化状态的极化椭圆的所有信息。因此，逻辑单元接收的关于全极化状态的信息可以以多种方式表示，包括三个极化相关的斯托克斯参数、将全极化状态分解成正交极化分量的复振幅(琼斯矢量)、对应极化椭圆的轴向比和倾斜角、对应极化椭圆的取向角和椭圆率、Deschamps参数等。

逻辑单元可以例如经由雷达设备与逻辑单元之间的通信链路直接从另一雷达设备接收关于传入雷达信号的全极化状态的信息。附加地或另选地，逻辑单元可以在雷达电路已经评估了由至少一个接收天线接收的传入雷达信号之后从雷达设备的雷达电路接收关于全极化状态的信息。例如，雷达电路可以被配置成分析由接收天线进行的传入雷达信号到两个正交极化分量的分解，并根据该分解确定传入雷达信号的全极化状态。

所述雷达系统的逻辑单元可以与发射天线和接收天线以及雷达电路一起定位在车辆中。另选地，所述逻辑单元可以被定位在另一车辆中或固定位置处，由此逻辑单元经由通信链路连接到雷达电路并且可能连接到其它雷达设备。这样的通信链路可以例如是用于车辆到车辆通信的无线通信链路。

对于与传入雷达信号的极化状态具有最大隔离度的发射极化状态，所述逻辑单元可以将发射极化状态确定成与传入雷达信号的极化状态正交或者与取决于传入雷达信号的极化状态并且在多个干扰雷达设备的情况下取决于所有其它传入雷达信号的极化状态的参考极化正交。这样的参考极化例如可以是所有传入雷达信号的平均极化。这允许即使在交通场景中存在不止一个其它雷达设备的情况下也确定发射极化。

所述逻辑单元可以使用诸如神经网络或支持向量机之类的机器学习算法来确定发射极化状态。所有传入雷达信号的极化状态可以作为由机器学习算法处理的特征向量的分量被馈送到机器学习算法。

为了调整发射雷达信号的极化，所述雷达电路可以调整由发射天线以正交极化辐射的两个发射雷达信号之间的相对相位偏移和/或相对振幅差。在多个发射天线的情况下，所述雷达电路可以被配置成针对每个单独的发射天线对应地调整发射雷达信号。

利用具有发射天线结构的雷达设备，雷达电路可以在所有发射天线处创建相同的发射极化，例如用于执行雷达设备的多输入多输出(MIMO)功能或波束控制功能。由此，各个发射天线的发射信号可以在诸如频率和/或相位和/或啁啾等的附加信号参数方面不同。例如，各个发射天线的发射信号可以表现出不同的可分离性参数，例如相位码，以区分它们对由多个接收天线接收的各个目标反射的贡献。

所述雷达系统可以被配置成单站雷达系统，该单站雷达系统具有天线设备，该天线设备包括至少一个发射天线或发射天线的结构以及至少一个接收天线或接收天线的结构两者。所有发射天线和所有接收天线可以被设置在天线设备的相同天线表面上。雷达系统可以在10GHz至200GHz之间的频率范围内工作，例如在21GHz至26GHz之间的频率范围内工作(诸如在24GHz至24.25GHz之间的频率范围内工作)，或者在76GHz至81GHz之间的频率范围内工作(诸如在76GHz至77GHz或77GHz至81GHz之间的频率范围内工作)。

雷达设备的雷达电路可以被配置成单个集成电路，或者可以包括多个集成电路。每个集成电路可以被配置成微波集成电路，该微波集成电路对片上雷达信号的高频部分(诸如微波部分)路由。各个集成电路可以被配置成单片微波集成电路(MMIC)。将雷达电路连接到各个发射天线和接收天线的信号端口可以被配置成集成电路的外部连接点。

利用根据本公开的雷达系统，至少一个发射天线发射具有可变极化的发射雷达信号。所述雷达系统的逻辑单元接收关于由位于交通场景内的至少一个其它雷达设备发射的传入雷达信号的全极化状态的信息，并且所述逻辑单元确定与至少一个传入雷达信号的极化状态具有最大隔离度的发射极化状态。所述雷达电路调整经由所述至少一个发射天线发射的发射雷达信号的极化，以匹配所确定的发射极化状态。

为此，雷达系统可以被配置成通过处理例如存储在雷达电路的控制单元和/或逻辑单元内的指令来发射具有可变极化的发射雷达信号。此外，所述逻辑单元可以被配置成通过处理存储在所述逻辑单元内的指令来接收传入雷达信号的全极化状态并确定发射极化状态。所述雷达电路可以被配置成例如通过处理存储在雷达电路和/或逻辑单元内的指令来调整经由所述至少一个发射天线发射的发射雷达信号的极化，以匹配所确定的发射极化状态。

根据一个实施方式，所述逻辑单元被配置成例如通过处理存储在所述逻辑单元内的指令来确定发射极化状态，使得发射极化在庞加莱球上的位置与由至少一个传入雷达信号的极化状态定义的参考位置之间的距离被最大化。在多个干扰雷达设备的情况下，参考位置可以是取决于所有传入雷达信号的极化状态的参考极化的位置。

通过使庞加莱球上的距离最大化来确定发射极化状态允许使用图形建模和表示技术来确定复杂干扰场景中雷达设备的自极化。因此，所述逻辑单元可以被配置成例如通过处理存储在逻辑单元内的指令来例如使用模式识别算法(诸如机器学习模式识别算法)将传入雷达信号的全极化状态处理成庞加莱球上的各个位置的模式。

根据一个实施方式，发射极化状态的位置和参考位置在庞加莱球上相对于庞加莱球的中心彼此相对。由于庞加莱球上的相对位置对应于正交极化状态，因此发射极化状态与参考位置正交，这使得极化隔离度最大化。在单个干扰雷达设备的情况下，参考位置可以相当于由雷达设备辐射的传入雷达信号的极化状态。

根据一个实施方式，逻辑单元被配置成例如通过处理存储在逻辑单元内的指令来接收关于由交通场景内的多个其它雷达设备发射的多个传入雷达信号的全极化状态的信息，并且逻辑单元被配置成例如通过处理存储在逻辑单元内的指令来确定与多个传入雷达信号的全部极化状态具有最大隔离度的发射极化状态。这允许即使在存在多个干扰雷达设备的情况下也调整雷达设备的自极化。

为了根据所有传入雷达信号的全部极化状态确定发射极化状态，逻辑单元可确定取决于所有传入雷达信号的极化状态的参考极化。逻辑单元可以将参考极化处理成庞加莱球上的参考位置。逻辑单元可以例如利用机器学习算法来处理关于所有传入雷达信号的极化状态的信息。由此，关于各个极化状态的信息可以被提供成琼斯矢量、斯托克斯参数、极化椭圆参数等。

根据一个实施方式，与全部极化状态的最大隔离度对应于与传入雷达信号的极化状态的平均的最大隔离度。这允许使发射极化状态与传入雷达信号的各个极化状态之间的相互隔离度最大化。平均例如可以是算术平均。

根据一个实施方式，平均是加权平均，其中，各个极化状态的权重取决于传入雷达信号的一个或多个信号参数。对于每个传入雷达信号，这些信号参数可以包括例如相应的传入雷达信号的频率、相应的传入雷达信号与发射雷达信号之间的频率差、相应的传入雷达信号的振幅、相应的传入雷达信号的带宽、到发射相应的传入雷达信号的其它雷达设备的距离、发射相应的传入雷达信号的其它雷达设备的角位置、发射相应的传入雷达信号的其它雷达设备的速度以及诸如频率调制、振幅调制、相位调制等调制方案。使用加权平均，以降低发射极化状态与对雷达设备的性能影响较小的传入雷达信号的极化状态之间的隔离度为代价，可以增加发射极化状态与对雷达设备的性能具有较大影响的传入雷达信号的极化状态之间的隔离度。

例如，与发射雷达信号的频率的频率差比其它雷达信号小的雷达信号的权重可以比其它雷达信号的权重大。此外，各个雷达信号的权重可以与它们由至少一个接收天线接收的信号振幅成比例。与发射雷达信号在带宽上的重叠比其它雷达信号大的雷达信号的权重可以比其它雷达信号的权重大。

由定位在距雷达系统的天线较大距离处的雷达设备发射的雷达信号的权重可以比由定位在距雷达系统的天线较小距离处的雷达设备发射的雷达信号的权重小。由定位在中心角位置处的雷达设备发射的雷达信号的权重可以比由定位在外围角位置处的雷达设备发射的雷达信号的权重大，并且由接近雷达系统的天线的雷达设备发射的雷达信号的权重可以比由远离雷达系统的天线的雷达设备发射的雷达信号的权重大。

根据一个实施方式，发射天线被配置成发射作为具有第一发射极化的第一发射雷达信号和具有与第一发射极化不同的第二发射极化的第二发射雷达信号的相干叠加的雷达信号，其中，雷达电路被配置成例如通过处理存储在雷达电路的控制单元和/或逻辑单元内的指令来通过相干地生成第一发射雷达信号和第二发射雷达信号并且通过经由发射天线同时且相干地发射第一发射雷达信号和第二发射雷达信号来调整发射雷达信号的极化。利用这样的雷达系统，可以实现全极化天线，该全极化天线被配置成生成在庞加莱球上的任何极化状态。

在发射天线或者在多个发射天线的情况下，每个单独的发射天线可以被配置成双端口天线，该双端口天线接收其相应的第一雷达信号作为第一馈送信号并且接收其相应的第二雷达信号作为第二馈送信号。发射天线或每个发射天线可以被配置成辐射具有第一发射极化的第一雷达信号和具有第二发射极化的第二雷达信号。在多个发射天线的情况下，所有发射天线可以被配置成以相同的第一发射极化和/或以相同的第二发射极化进行发射。相应的第一发射极化和第二发射极化可以是正交的。发射极化可以是线性的、圆的或椭圆的。

每个单独的发射天线可以被配置成发射具有公共相位中心的相应的第一发射雷达信号和第二发射雷达信号，其中，公共相位中心在各个发射天线之间不同。由于发射天线的公共相位中心，第一发射雷达信号和第二发射雷达信号在各个发射天线处从相同位置辐射。例如，当将发射天线的结构作为相控阵操作时，这允许第一发射雷达信号和第二发射雷达信号的叠加的明确定义的定向发射。此外，允许建立第一发射雷达信号和第二发射雷达信号的叠加的明确相位中心，例如用于MIMO应用。

根据一个实施方式，雷达电路被配置成例如通过处理存储在雷达电路的控制单元和/或逻辑单元内的指令来在非正交极化状态之间(例如在椭圆极化与线性极化之间)改变发射雷达信号的发射极化。这允许发射极化的灵活调节。例如，可以通过生成具有对应于非正交琼斯矢量的振幅和相位值的第一发射雷达信号和第二发射雷达信号的对应集合来创建非正交极化状态。

根据一个实施方式，雷达电路被配置成在由至少一个接收天线接收至少一个传入雷达信号之后评估该至少一个传入雷达信号，并且测量至少一个传入雷达信号的全极化状态。为此，对应的处理指令可以存储在雷达电路的控制单元内和/或逻辑单元内。然后，逻辑单元被配置成例如通过处理存储在逻辑单元内的指令来从雷达电路接收关于全极化状态的信息。这允许在安装至车辆并且包括发射天线和接收天线以及雷达电路的雷达设备内本地地测量传入雷达信号的全极化状态并且确定发射极化状态。

根据一个实施方式，接收天线被配置成将从至少一个其它雷达设备接收的传入雷达信号分离成具有第一接收极化的第一信号部分和具有与第一接收极化不同的第二接收极化的第二信号部分。例如由于存储在雷达电路的控制单元和/或逻辑单元内的对应处理指令，雷达电路被配置成通过相干地评估第一信号部分和第二信号部分来测量传入雷达信号的全极化状态。这允许简单地测量传入雷达信号的全极化状态。

雷达电路可以被配置成通过相干地评估(例如通过相干地相加)在至少一个接收天线处接收的第一信号部分和第二信号部分来建立传入雷达信号的绝对振幅和相位。为此，雷达电路可以被配置成测量第一信号部分与第二信号部分之间的振幅和相位差。对应的处理指令可以存储在雷达电路的控制单元内和/或逻辑单元内。

在接收天线或者在多个接收天线的结构的情况下，每个接收天线可以被配置成双端口天线，该双端口天线在第一信号端口处提供第一信号部分并且在第二信号端口处提供第二信号部分。所有接收天线可以以相同的第一接收极化和/或以相同的第二接收极化进行接收。此外，发射天线的第一发射极化可以等于接收天线的第一接收极化和/或发射天线的第二发射极化可以等于接收天线的第二接收极化。

接收天线或每个单独的接收天线的第一接收极化和第二接收极化可以是正交的。接收极化可以是线性极化、圆极化或椭圆极化。单独的接收天线或每个单独的接收天线可以被配置成接收具有公共相位中心的相应的第一信号部分和第二信号部分，其中，公共相位中心在各个接收天线之间不同。利用公共相位中心，在各个接收天线处的相同位置处接收第一信号部分和第二信号部分。这允许例如对检测到的目标对象的角位置进行明确的重构，例如用于执行角度解析MIMO功能。

根据一个实施方式，雷达电路被配置成在由至少一个接收天线接收多个单独的传入雷达信号之后评估该多个单独的传入雷达信号，并且测量单独的传入雷达信号的全极化状态。为此，对应的处理指令可以存储在雷达电路的控制单元内和/或逻辑单元内。此外，雷达电路被配置成例如基于传入雷达信号的一个或多个信号参数在各个传入雷达信号之间进行区分，并且逻辑单元被配置成从雷达电路接收关于传入雷达信号的全极化状态的信息。为此，对应的处理指令可以存储在雷达电路的控制单元内和/或逻辑单元内。

这允许在包括天线和雷达电路的雷达系统的雷达设备内本地地确定发射极化状态。用于区分的信号参数可以相当于上文结合传入雷达信号的各个极化状态的权重所提及的信号参数。

根据一个实施方式，逻辑单元被配置成例如通过处理存储在逻辑单元内的指令来经由通信链路从至少一个其它雷达设备接收关于全极化状态的信息。这允许在不需要测量传入雷达信号的极化状态的情况下终止发射极化状态。逻辑单元可以是安装至车辆的雷达设备的一部分，并且通信链路可以是位于不同车辆中的雷达设备之间的车辆间通信链路。

根据一个实施方式，雷达设备被配置成例如通过处理存储在雷达电路的控制单元内和/或逻辑单元内的指令来在所述雷达系统的工作期间反复执行以下步骤：接收关于至少一个传入雷达信号的全极化状态的信息；确定发射极化状态；以及调整发射雷达信号的极化，从而根据至少一个传入雷达信号的变化调整发射雷达信号的极化。这允许在存在涉及相对于彼此移动的多个雷达设备的动态交通场景的情况下灵活地调节雷达系统的自极化。

在另一方面，本公开涉及一种具有根据本公开的汽车雷达系统的车辆。汽车雷达系统可以包括安装至车辆的雷达设备，其中，雷达设备包括发射天线和接收天线以及雷达电路。此外，逻辑单元也可以是安装至车辆的雷达设备的一部分。另选地，逻辑单元可以经由通信链路连接到车辆的雷达设备。

由于车辆包括根据本公开的雷达系统，所以结合雷达系统公开的所有实施方式和技术效果也适用于根据本公开的车辆，并且结合车辆公开的所有实施方式和技术效果也适用于根据本公开的雷达系统。

在又一方面，本公开涉及一种操作汽车雷达系统的方法，其中，所述雷达系统包括：至少一个发射天线，所述至少一个发射天线利用发射雷达信号照射交通场景中的目标对象；至少一个接收天线，所述至少一个接收天线接收发射雷达信号的目标反射；以及雷达电路，所述雷达电路连接到所述至少一个发射天线和所述至少一个接收天线。因此，该方法包括：

-接收关于由位于所述交通场景内的至少一个其它雷达设备发射的传入雷达信号的全极化状态的信息；

-确定与所述至少一个传入雷达信号的极化状态具有最大隔离度的发射极化状态；

-调整经由所述至少一个发射天线发射的发射雷达信号的极化，以匹配所确定的发射极化状态。

该方法可以利用根据本公开的雷达系统来执行。因此，结合雷达系统公开的所有实施方式和技术效果也适用于根据本公开的方法，并且结合方法公开的所有实施方式和技术效果也适用于根据本公开的雷达系统。

附图说明

本文结合以下附图描述本公开的示例性实施方式和功能，附图示意性地示出：

图1是根据本公开的汽车雷达系统；

图2是雷达系统的一对发射天线和接收天线以及多个其它雷达设备；

图3是具有由其它雷达设备发射的雷达信号的极化状态的庞加莱球；

图4是装备有根据本公开的雷达系统的车辆。

附图标记列表

1 雷达系统

2 交通场景

10 雷达信号

12 发射极化

14 第一发射雷达信号

15 第二发射雷达信号

24 第一信号部分

25 第二信号部分

30 逻辑单元

40 其它雷达设备

41 第一传入雷达信号

42 第二传入雷达信号

43 第三传入雷达信号

44 第四传入雷达信号

45 第一极化状态

46 第二极化状态

47 第三极化状态

48 第四极化状态

100 天线设备

102 相位中心

110 发射天线

111 发射天线元件

112 第一发射极化

114 第二发射极化

120 接收天线

121 接收天线元件

122 第一接收极化

124 第二接收极化

200 雷达电路

204 触发信号

210 发射链

214 第一移相器

215 第一可变衰减器

216 第二移相器

217 第二可变衰减器

220 接收链

230 控制单元

240 振荡器

242 振荡器信号

251 第一集成电路

252 第二集成电路

300 庞加莱球

301 第一斯托克斯矢量

302 第二斯托克斯矢量

303 第三斯托克斯矢量

305 中心

320 参考位置

330 发射极化状态

500 车辆

501 辐射场

502 车辆控制系统

504 车辆控制设备

具体实施方式

图1示出了具有天线设备100和雷达电路200的汽车雷达系统1。天线设备100包括发射天线110的结构和接收天线120的结构。各个发射天线110和各个接收天线120各自被配置成串行馈送贴片天线。每个发射天线110包括串联连接的辐射贴片元件111的阵列，并且每个接收天线120包括串联连接的辐射贴片元件121的阵列。

每个发射天线110是双极化天线，该双极化天线被配置成发射具有第一发射极化(即，具有线性垂直极化)的第一发射雷达信号14，并且发射具有第二发射极化(即，具有线性水平极化)的第二发射雷达信号15。发射天线110从雷达电路200接收第一雷达信号14和第二雷达信号15，由此每个发射天线110是双端口天线，该双端口天线被配置成经由第一天线端口接收第一发射雷达信号14并且经由第二天线端口接收第二发射雷达信号15。

同样，每个接收天线120是双极化天线，该双极化天线被配置成将传入雷达信号分离成第一信号部分24和第二信号部分25，第一信号部分24对应于传入雷达信号的具有第一接收极化(即，线性垂直极化)的分量，第二信号部分25对应于传入雷达信号的具有第二接收极化(即，线性水平极化)的分量。此外，每个接收天线120被配置成双端口天线，该双端口天线经由第一天线端口输出第一信号部分24并且经由第二天线端口输出第二信号部分25。

雷达电路200包括第一集成电路251和第二集成电路252。每个集成电路251、252包括三个发射链210和四个接收链220。每个发射天线110连接到两个分开的发射链210，由此所述发射链210中的一者提供相应发射天线110的第一发射雷达信号14，并且发射链210中的另一者提供第二发射雷达信号15。

各个发射链210根据由相应集成电路251、252的参考振荡器240提供的公共振荡器信号242生成第一发射雷达信号14和第二发射雷达信号15。集成电路251、252的各个发射链210由各个集成电路251、252的相应控制单元230控制。由此，控制单元230控制第一发射雷达信号14和第二发射雷达信号15的各个信号参数，诸如频率、振幅、频率啁啾、突发定时等。

雷达电路200的第一集成电路251和第二集成电路252被同步并且被配置成相干地生成由雷达电路200输出的所有第一发射雷达信号14和第二发射雷达信号15。雷达信号14、15的相干生成在各个第一发射雷达信号14和第二发射雷达信号15之间建立了明确定义和可控的相位关系。第一集成电路251和第二集成电路252的同步机制包括交换用于使集成电路251、252的振荡器240同步的同步信号。此外，同步机制包括经由触发信号204对控制单元230进行同步以提供公共定时基础。

对于每个发射天线110，雷达电路200被配置成同时发射相应的第一发射雷达信号14和相应的第二发射雷达信号15，使得每个发射天线110发射作为相应的第一雷达信号14和第二雷达信号15的相干叠加的发射雷达信号。为了调整由各个发射天线110发射的发射雷达信号的极化，对于每个发射天线110，集成电路251、252包括第一移相器214和第一可变衰减器215，第一移相器214和第一可变衰减器215位于将发射链210与相应发射天线110连接的信号路径中，该发射链210生成相应的第一发射雷达信号14。此外，对于每个发射天线110，集成电路251、252包括第二移相器216和第二可变衰减器217，第二移相器216和第二可变衰减器217位于将发射链210与相应发射天线110连接的信号路径中，该发射链210生成相应的第二发射雷达信号15。例如，移相器214、216被配置成6位移相器。

通过调整连接到同一发射天线110的第一移相器214和第二移相器216以及第一可变衰减器215和第二可变衰减器216，雷达电路200调整经由相应发射天线110发射的第一雷达信号14和第二雷达信号15的相对相位偏移和振幅差。这样，雷达电路200可变地调整由相应发射天线110发射的发射雷达信号的极化。例如，通过设置0°的相对相位偏移和零振幅差，雷达电路200生成具有45°极化的发射雷达信号。同样地，通过设置90°的相对相位偏移和零振幅差，雷达电路200生成具有圆极化作为结果极化的发射雷达信号。

雷达电路200还被配置成相干地评估从各个接收天线120接收的第一信号部分24和第二信号部分25。每个接收天线120经由其天线端口连接到雷达电路200的两个接收链220。这些接收链220中的一者评估第一信号部分24，并且这些接收链220中的另一者评估第二信号部分25。为了相干地评估第一信号部分24和第二信号部分25，各个接收链220将接收信号部分24、25与由集成电路251、252的同步振荡器240提供的振荡器信号242混合并下变频。此外，接收链220将接收信号部分24、25数字化，用于例如在下变频之后进一步的信号处理和评估。接收链220还经由频率滤波器和/或可变衰减器和/或移相器调节接收信号部分24、25。

雷达设备1被配置成确定由各个接收链220评估的第一信号部分24和第二信号部分25的绝对相位和振幅值。通过相干地组合经由同一接收天线120接收的第一信号部分24和第二信号部分25，雷达设备1重构传入雷达信号的全极化状态。

在雷达设备1的另选实施方式的情况下，雷达电路200可以被配置成单个集成电路。附加地或另选地，针对每个单独的发射天线110，雷达电路200可以仅包括一个发射链210。在这种情况下，每个发射链210可以生成公共馈送信号，该公共馈送信号随后例如通过诸如T型结功率分配器或威尔金森功率分配器之类的功率分配器分成相应发射天线110的第一发射雷达信号14和第二发射雷达信号15。这些功率分配器可以是雷达电路200的集成电路251、252的集成部分。

雷达设备1还包括逻辑单元30，该逻辑单元30经由通信连接来连接到雷达电路200的控制单元230。逻辑单元30与雷达电路200和天线设备100一起形成可安装至车辆的雷达设备的一部分。

图2示例性地示出了雷达设备1的发射天线110中的一个发射天线的辐射元件111和接收天线120中的一个接收天线的辐射元件121。发射天线110的所有其它辐射元件111被配置成如图2所示的发射天线110所公开的那样，并且雷达系统1的接收天线120的所有其它辐射元件121被配置成如图2所示的接收天线120所公开的那样。天线110、120被定向成朝着交通场景2，该交通场景2包括若干其它雷达设备40。

雷达设备1的各个接收天线120接收由存在于交通场景2中的其它雷达设备40发射的传入雷达信号41、42、43、44。对于图2所示的交通场景2，接收天线120接收具有第一极化状态45的第一传入雷达信号41、具有第二极化状态46的第二传入雷达信号42、具有第三极化状态47的第三传入雷达信号43和具有第四极化状态48的第四传入雷达信号44。由此，第一极化状态45相当于右旋圆极化，第二极化状态46相当于水平线性极化，第三极化状态47相当于左旋椭圆极化，并且第四极化状态48相当于垂直线性极化。

在接收天线120处，传入雷达信号41、42、43、44被分解成第一信号部分24和第二信号部分25，第一信号部分24对应于雷达信号41、42、43、44的具有第一接收极化122(即垂直线性极化)的极化分量，第二信号部分25对应于雷达信号41、42、43、44的具有第二接收极化124(即水平线性极化)的极化分量。接收天线120由此接收具有公共相位中心102的各个信号部分24、25。

接收天线120被配置成双极化差分贴片天线，该双极化差分贴片天线具有：位于公共相位中心102的相对侧的一组第一连接点，第一连接点提供第一信号部分24；以及位于公共相位中心102的相对侧且相对于第一连接点旋转90°的一组第二连接点，第二连接点提供第二信号部分25。

各个发射天线110也被配置成双极化差分贴片天线。每个发射天线110具有：位于相应发射天线110的公共相位中心102的相对侧的一组第一连接点，第一连接点馈送第一发射雷达信号14；以及位于公共相位中心102的相对侧且相对于第一连接点旋转90°的一组第二连接点，第二连接点馈送第二发射雷达信号15。

雷达电路200的控制单元230调整馈送到各个发射天线110的第一发射雷达信号14和第二发射雷达信号15的振幅和相位，并因此调整由各个发射天线110发射的发射雷达信号10的极化12。控制单元230由此以匹配由逻辑单元30提供的发射极化状态的方式调整发射雷达信号10的极化12，并且使发射极化12与传入雷达信号41、42、43、44的极化状态45、46、47、48的隔离度最大化。

为了确定发射极化状态，逻辑单元30从控制单元230接收关于传入雷达信号41、42、43、44的全极化状态45、46、47、48的信息，控制单元230相干地评估从传入雷达信号41、42、43、44获得的第一信号部分24和第二信号部分25。逻辑单元30确定全极化状态45、46、47、48的加权平均，并根据该加权平均确定具有最大极化隔离度的发射极化状态。因此，该发射极化状态对应于庞加莱球上使得到极化状态45、46、47、48的加权平均的位置的距离最大化的位置。

图3示出了庞加莱球300的表面上的全极化状态45、46、47、48的位置。庞加莱球300被定义成由三个正交斯托克斯矢量(即，第一斯托克斯矢量301、第二斯托克斯矢量302和第三斯托克斯矢量303)所跨越(span)的坐标系中的单位球。相对于庞加莱球300的中心305位于庞加莱球300的相对侧上的位置表示正交极化状态。同样如图3所示，庞加莱球300上的给定极化状态的极坐标由定义相应极化状态的极化椭圆的形状和取向的角度φ和τ给出。因此，φ表示极化椭圆的取向角，并且τ表示极化椭圆的椭圆率。

用于确定发射雷达信号10的发射极化状态330的参考位置320对应于极化状态45、46、47、48的加权平均的位置。逻辑单元30然后以发射极化状态330在庞加莱球300上的位置在与参考位置320相对的半球上的方式确定发射极化状态330。如图3所示，发射极化状态330的位置可以相对于庞加莱球300的中心305与参考位置320相反。

图4示出了装备有根据本公开的雷达系统1的车辆500，由此整个雷达系统1被配置成安装至车辆500的雷达设备。在其它实施方式中，逻辑单元30可以与雷达设备分开定位，并且雷达设备可以包括雷达系统1的其余组件。在图4所示的实施方式中，雷达系统1被配置成车辆500的前方雷达，并且雷达系统1的天线设备的辐射场501被定向到车辆500的前向方向。雷达系统1是车辆500的车辆控制系统502的一部分，并且连接到车辆控制系统502的控制设备504。控制设备504被配置成基于从雷达系统1接收的数据信号执行高级驾驶员辅助功能(诸如，自适应巡航控制、紧急制动辅助、车道变换辅助或自主驾驶)。这些数据信号表示安装至车辆500的雷达系统1前方的目标对象的位置。控制设备504被配置成基于从雷达系统1接收的数据信号至少部分地控制车辆500的运动。为了控制车辆的运动，控制设备504可以被配置成制动和/或加速和/或转向车辆500。

Claims

1.一种检测交通场景(2)中的目标对象的汽车雷达系统(1)，所述雷达系统(1)包括：

至少一个发射天线(110)，所述至少一个发射天线(110)利用发射雷达信号(10)照射目标对象；

至少一个接收天线(120)，所述至少一个接收天线(120)接收所述发射雷达信号(10)的目标反射；以及

雷达电路(200)，所述雷达电路(200)连接到所述至少一个发射天线(110)和所述至少一个接收天线(120)，

其中，所述发射天线(110)发射具有可变极化(12)的发射雷达信号(10)，

其中，所述雷达系统(1)的逻辑单元(30)接收关于由位于所述交通场景(2)内的至少一个其它雷达设备(40)发射的传入雷达信号(41、42、43、44)的全极化状态(45、46、47、48)的信息，

其中，所述逻辑单元(30)确定与至少一个传入雷达信号(41、42、43、44)的极化状态(45、46、47、48)具有最大隔离度的发射极化状态(330)，

其中，所述雷达电路(200)调整经由所述至少一个发射天线(110)发射的所述发射雷达信号(10)的极化(12)，以匹配所确定的发射极化状态(330)。

2.根据权利要求1所述的雷达系统(1)，其中，所述逻辑单元(30)确定所述发射极化状态(330)，使得发射极化(12)在庞加莱球(300)上的位置与由所述至少一个传入雷达信号(41、42、43、44)的所述极化状态(45、46、47、48)定义的参考位置(320)之间的距离被最大化。

3.根据权利要求2所述的雷达系统(1)，其中，所述发射极化状态(330)的位置和所述参考位置(320)在所述庞加莱球(300)上相对于所述庞加莱球(300)的中心(305)彼此相对。

4.根据前述权利要求中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述逻辑单元(30)接收关于由所述交通场景(2)内的多个其它雷达设备(40)发射的多个传入雷达信号(41、42、43、44)的全极化状态(45、46、47、48)的信息，

其中，所述逻辑单元(30)确定与所述多个传入雷达信号(41、42、43、44)的全部极化状态(45、46、47、48)具有最大隔离度的所述发射极化状态(330)。

5.根据权利要求4所述的雷达系统(1)，其中，与所述全部极化状态(45、46、47、48)的所述最大隔离度对应于与所述多个传入雷达信号(41、42、43、44)的所述极化状态的平均的最大隔离度。

6.根据权利要求5所述的雷达系统(1)，其中，所述平均是加权平均，

其中，各个极化状态(45、46、47、48)的权重取决于所述多个传入雷达信号(41、42、43、44)的一个或多个信号参数，

各个信号参数包括，例如，相应的传入雷达信号(41、42、43、44)的频率、相应的传入雷达信号(41、42、43、44)与所述发射雷达信号(10)之间的频率差、相应的传入雷达信号(41、42、43、44)的振幅、相应的传入雷达信号(41、42、43、44)的带宽、到发射相应的传入雷达信号(41、42、43、44)的其它雷达设备(40)的距离、发射相应的传入雷达信号(41、42、43、44)的其它雷达设备(40)的角位置、发射相应的传入雷达信号(41、42、43、44)的其它雷达设备(40)的速度以及诸如频率调制、振幅调制、相位调制等的调制方案。

7.根据前述权利要求中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述发射天线(110)发射作为具有第一发射极化(112)的第一发射雷达信号(14)和具有与所述第一发射极化(112)不同的第二发射极化(114)的第二发射雷达信号(15)的相干叠加的所述发射雷达信号(10)，

其中，所述雷达电路(200)通过相干地生成所述第一发射雷达信号(14)和所述第二发射雷达信号(15)并且通过经由所述发射天线(110)同时且相干地发射所述第一发射雷达信号(14)和所述第二发射雷达信号(15)来调整所述发射雷达信号(10)的极化(12)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述雷达电路(200)在非正交发射极化状态(330)之间，例如在椭圆极化与线性极化之间，改变所述发射雷达信号(10)的发射极化(12)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述雷达电路(200)在由所述至少一个接收天线(120)接收所述至少一个传入雷达信号(41、42、43、44)之后评估所述至少一个传入雷达信号(41、42、43、44)，

其中，所述雷达电路(200)测量所述至少一个传入雷达信号(41、42、43、44)的所述全极化状态(45、46、47、48)，

其中，所述逻辑单元(30)从所述雷达电路(200)接收关于所述全极化状态(45、46、47、48)的信息。

10.根据权利要求9所述的雷达系统(1)，其中，所述接收天线(120)将从所述至少一个其它雷达设备(40)接收的所述传入雷达信号(41、42、43、44)分离成具有第一接收极化(122)的第一信号部分(24)和具有与所述第一接收极化(122)不同的第二接收极化(124)的第二信号部分(25)，

其中，所述雷达电路(200)通过相干地评估所述第一信号部分(24)和所述第二信号部分(25)来测量所述传入雷达信号(41、42、43、44)的所述全极化状态(45、46、47、48)。

11.根据权利要求9或10所述的雷达系统(1)，其中，所述雷达电路(200)在由所述至少一个接收天线(120)接收多个单独的传入雷达信号(41、42、43、44)之后评估所述多个单独的传入雷达信号(41、42、43、44)，

其中，所述雷达电路(200)测量各个传入雷达信号(41、42、43、44)的所述全极化状态(45、46、47、48)，

其中，所述雷达电路(200)例如基于所述传入雷达信号(41、42、43、44)的一个或多个信号参数在各个传入雷达信号(41、42、43、44)之间进行区分，

其中，所述逻辑单元(30)从所述雷达电路(200)接收关于所述传入雷达信号(41、42、43、44)的所述全极化状态(45、46、47、48)的信息。

12.根据前述权利要求中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述逻辑单元(30)经由通信链路从所述至少一个其它雷达设备(40)接收关于所述至少一个传入雷达信号(41、42、43、44)的所述全极化状态(45、46、47、48)的信息。

13.根据前述权利要求中任一项所述的雷达系统(1)，其中，在所述雷达系统(1)的工作期间，所述雷达系统(1)反复执行以下步骤：

接收关于所述至少一个传入雷达信号(41、42、43、44)的全极化状态(45、46、47、48)的信息；

确定所述发射极化状态(330)；以及

调整所述发射雷达信号(10)的极化(12)，

从而根据所述至少一个传入雷达信号(41、42、43、44)的变化来调整所述发射雷达信号(10)的极化(12)。

14.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的汽车雷达系统(1)的车辆(500)。

15.一种操作汽车雷达系统(1)的方法，其中，所述雷达系统(1)包括：至少一个发射天线(110)，所述至少一个发射天线(110)利用发射雷达信号(10)照射交通场景(2)中的目标对象；至少一个接收天线(120)，所述至少一个接收天线(120)接收所述发射雷达信号(10)的目标反射；以及雷达电路(200)，所述雷达电路(200)连接到所述至少一个发射天线(110)和所述至少一个接收天线(120)，

所述方法包括：

接收关于由位于所述交通场景(2)内的至少一个其它雷达设备(40)发射的传入雷达信号(41、42、43、44)的全极化状态(45、46、47、48)的信息；

确定与至少一个传入雷达信号(41、42、43、44)的极化状态(45、46、47、48)具有最大隔离度的发射极化状态(330)；

调整经由所述至少一个发射天线(110)发射的所述发射雷达信号(10)的极化(12)以匹配所确定的发射极化状态(330)。