CN115932746A - 雷达系统、相关的车身部件和车辆 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆的雷达系统(200)包括：电子单元(900)，其被配置为在预定频率范围内发射和接收电磁波；第一定向天线(300a)，其包括反射电磁波的第一腔体(400a)，在所述第一腔体中布置有第一超表面(500a)；第二定向天线(300b)，其包括反射电磁波的第二腔体(400b)，在第二腔体中布置有第二超表面(500b)。

Description

雷达系统、相关的车身部件和车辆
技术领域
本发明涉及机动车辆领域，例如汽车，其配备有用于在期望方向上发射和/或接收电磁波的雷达系统，特别是用于检测障碍物。
背景技术
已知汽车配备有雷达型装置，这些装置通常位于车辆的前保险杠和后保险杠上。这些雷达装置用于停车辅助，但也用于驾驶辅助，例如用于根据交通情况进行车辆速度调节的应用，这些应用的英文首字母缩略词ACC(“自适应巡航控制”，英语Adaptative CruiseControl)更为人所知，在这些应用中雷达装置检测位于装载有该雷达装置的车辆(以下称为装载车辆)前面的车辆的速度和距离。这种雷达尤其用于根据交通情况和/或道路上的障碍物情况来调节车辆的速度。雷达检测其装载车辆前方物体的速度和距离，以尤其保持车辆之间的安全距离。
一般来说，汽车工业中雷达应用的一个重要领域是车辆的车身，在车身中集成了越来越多的雷达模块，以实现对车辆周围的全面检测，例如用于诸如停车辅助系统、倒车辅助系统、或行人保护设施或其它此类系统的设备。然而，这些不同的雷达根据它们的探测范围(长距离或短距离、正面或侧面探测等)、它们的功能(停车、自动驾驶等)以及它们的制造商，其类型也不同，这使得它们不能以最佳的方式将各自独立提供给车辆的各种设备(制动、转向、前灯、声音或视觉警报等)使用的数据进行整合。
因此，为了更好地表征车辆的周边环境，汽车制造商需要这样的装置：其一方面能够提高车辆周围被监测空间的大小，另一方面能够提高对来自这些装置的信息处理的分辨率。这样可以使车辆与环境更好地交互，也就是说，更精确、更快速地交互，尤其是为了避免事故、简化操作和自动驾驶。
为了增大围绕车辆的周围检测的空间(3D)，汽车制造商不得不增加分布在给定面积上的雷达数量。
然而，使用的雷达数量的增加导致成本增加。
此外，雷达数量的增加需要对大量射频信道连续供应能量，这会消耗大量能量，这尤其对自动驾驶车辆和/或电动汽车非常不利。
此外，即使雷达可以小型化一点，分布在给定面积上的雷达数量也很难增加，这是因为可用的表面有限(车身部件的尺寸不能增大)，并且还存在其它的设备，更何况还可能需要在每个雷达之间保持最小间距以防止它们相互干扰。
为了获得与雷达给出的障碍物的位置和速度有关的附加信息，人们寻求尤其具有增大的空间分辨率的装置，这些装置例如能够识别车辆周围的物体(环境或障碍物)、跟踪他们的轨迹、由此创建尽可能完整的图像。
因此，车辆越来越多地配备了与雷达互补的装置，比如激光雷达(LIDAR)和摄像头。
空间分辨率表示观测装置区分细节的能力。它尤其可通过分隔两个相邻的点以使得这两个相邻的点能够被正确识别所必需的最小距离来表征。
在涉及雷达的情况下，该分辨率距离是用于观测的波的波长与观测装置的开口尺寸(即孔径)之间的比率的函数。因此，为了提高空间分辨率，即为了减小分辨率距离，需要减小波长(增大波的频率)和/或需要增大观测装置的孔径。实际上，空间分辨率R由以下公式表征：
Figure BDA0003625499640000031
其中c是光速，L是观测装置与目标之间的距离，f是雷达的频率，O是观测装置的孔径。
这就是我们目前希望使用在更高频率(例如77GhZ，而不是24GHz)工作的雷达的原因。
相反，当前雷达的小型化导致其孔径减小，因此分辨率降低。
此外，由车身部件承载的雷达所遇到的一个问题涉及雷达的定位。事实上，能够确保雷达的完整性非常重要，这样它才能正确地发挥其功能，即使是在承载它的车身部件发生变形(撞击、热膨胀等)的情况下。因此，在使用雷达功能的所有期间里都需要确保雷达的良好定位(保持发射/接收方向)。
因此，有必要提供一种解决方案，其能够提供位于车辆周围的物体的位置和速度，并获得更合适的检测范围和空间分辨率，同时限制检测装置的成本和能耗。这样能够改善对车辆周围物体或人的检测，并有助于在自动驾驶车辆中植入此类系统，尤其是在必须尽可能限制能耗的电动车辆中。
发明内容
为此，本发明的主题涉及一种用于机动车辆的雷达系统，其包括：
-电子单元，其被配置为在预定频率范围内发射和接收电磁波，
-第一定向天线，其包括反射电磁波的第一腔体，在该第一腔体中布置有第一超表面(métasurface)，所述第一天线被配置为：通过第一波导连接到所述电子单元；以及，在第一预定方向上传送由所述电子单元发射并通过所述第一波导传播的电磁波，和/或向着所述电子单元、通过所述第一波导传播从所述第一预定方向接收到的电磁波，
-第二定向天线，其包括反射电磁波的第二腔体，在该第二腔体中布置有第二超表面，所述第二天线被配置为：通过第二波导连接到所述电子单元；以及，在第二预定方向上传送由发射器/接收器发射并通过所述第二波导传播的电磁波，和/或向着所述电子单元、通过所述第二波导传播从所述第二预定方向接收到的电磁波。
根据本发明的另一方面，被称为发射天线的第一天线被配置为在第一预定方向上发射来自电子单元并通过第一波导传播的电磁波，而被称为接收天线的第二天线被配置为在第二预定方向上接收由发射天线发射并被障碍物反射的电磁波，以及将接收到的电磁波通过第二波导、向着电子单元传播。
根据本发明的另一方面，所述第一预定方向对应于围绕发射中心轴线的发射锥形，所述第二预定方向对应于围绕接收中心轴线的接收锥形。
根据本发明的又一方面，所述发射中心轴线和所述接收中心轴线之间的方位角差小于30°。
根据本发明的另一方面，所述发射中心轴线与水平方向之间的仰角，以及所述接收中心轴线与水平方向之间的仰角，这两个仰角的差小于5°、尤其是等于0°。
根据本发明的又一方面，所述发射锥形和所述接收锥形的截面具有长形形状，尤其是长方形，并且所述天线被布置为使得：一方面，由所述长形形状的长轴线(le grandaxe)与水平方向之间的角度差所形成的天线的姿态角(l’angle d’assiette)小于30°、尤其是小于5°；另一方面，所述第一天线和所述第二天线的姿态角之间的角度差小于30°、尤其是小于5°。
根据本发明的另一个方面，所述预定频率范围大于60GHz，尤其是在75GHz至80GHz之间，特别是77GHz。所述预定频率范围也可以介于120GHz至160GHz之间，特别是140GHz。
根据本发明的又一方面，所述第一天线和所述第二天线被配置为布置在包括由塑料材料制成的壁的车身部件上。
根据本发明的另一方面，所述电子单元被配置为布置在与所述车身部件相距一定距离处。
根据本发明的又一个方面，所述雷达系统包括：
-发射天线，其被配置为在预定方向上发射由电子单元发射的电磁波，
-第一和第二接收天线，其被配置为接收由所述发射天线发射并被障碍物反射的电磁波，以及将接收到的反射电磁波向着所述电子单元传播，
所述发射天线和所述接收天线布置在包括由塑料材料制成的壁的车身部件上，尤其是布置在保险杠上。
根据本发明的另一方面，所述车身部件沿所述车辆的宽度延伸，以及其中所述天线布置在所述车身部件的不同区域中，所述不同区域沿着所述车辆的宽度彼此岔开，以及其中所述发射天线相对于与所述接收天线相关联的区域被布置在中心区域中。
根据本发明的又一方面，所述第一接收天线限定围绕接收中心轴线的第一接收锥形，该接收中心轴线形成相对于所述车辆的前进方向的小于5°、尤其是0°的方位角；所述第二接收天线限定围绕接收中心轴线的第二接收锥形，该接收中心轴线形成相对于所述车辆的前进方向的大于20°、尤其是40°的方位角；以及所述发射天线限定围绕发射中心轴线的发射锥形，该发射中心轴线形成相对于所述车辆的前进方向的介于0°至10°之间的方位角。
本发明还涉及包括如上所述的雷达系统的车身部件。
根据本发明的另一方面，所述车身部件包括至少一个由塑料材料制成的壁、通过第一波导连接到电子单元并被配置为在预定方向上发射由所述电子单元发射的电磁波的发射天线、通过第二波导连接到所述电子单元的接收天线，所述接收天线被配置为接收由所述发射天线发射并被障碍物反射的电磁波和将接收到的反射电磁波向着所述电子单元传播，所述发射天线和所述接收天线布置在所述由塑料材料制成的壁的后面。
根据本发明的又一方面，所述发射天线和所述接收天线布置在所述车身部件的均匀区域中。所述均匀区域对应于具有恒定厚度、并且由相同材料或相同材料层构成的区域，其中不同材料层具有相同的厚度。
根据本发明的另一方面，所述车身部件是机动车辆、尤其是陆地车辆的前保险杠，并且包括第一接收天线、第二接收天线和发射天线：所述第一接收天线布置在所述保险杠的中心区域中，其接收锥形的中心轴线沿所述车辆的前进方向定向；所述第二接收天线布置在所述保险杠的侧部区域中，其接收锥形的中心轴线沿相对于所述车辆的前进方向的大于30°的方位角定向；所述发射天线布置在位于所述中心区域和所述侧部区域之间的中间区域中，其发射锥形的中心轴线形成相对于所述车辆的前进方向的介于0至30°之间的方位角。
根据本发明的又一方面，所述天线具有长形形状，并且不同天线的长度可以彼此不同。至少一个天线的长度与其它天线的长度不同。
本发明还涉及包括如上所述的车身部件的陆地机动车辆。
附图说明
通过阅读以下仅以示例方式给出并参考附图进行的描述，将更好地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的一个实施方式的雷达系统的示意图；
图2是图1的雷达系统的两个天线的远景图；
图3是布置在车身部件的后部面上的两个天线的俯视图；
图4是布置在车身部件上的天线的侧视图；
图5是布置在车身部件上的两个天线在YZ平面上的投影图；
图6是包括具有三个天线的雷达系统的车身部件的俯视图；
图7是包括根据本发明的雷达系统的汽车的远景图；
图8是包括根据本发明的雷达系统的汽车的俯视图。
具体实施方式
在这些图中，相同的元件具有相同的附图标记。
下文的实施方式均是示例。尽管本说明书参考了一个或多个实施方式，但这并不一定意味着每个附图标记都涉及同一个实施方式，或者这些特征仅适用于单个实施方式。不同实施方式的简单特征也可以组合或互换以提供其它实施方式。
在本说明书中，可以为某些元件或参数编制索引，例如第一元件或第二元件，以及第一参数和第二参数，或者第一标准和第二标准等。在这种情况下，涉及以简单的索引来区分和命名近似但不相同的元件或参数或标准。这种索引方式并不意味着一个元件、参数或标准相对于另一个的优先级，并且可以容易地互换这些名称而不超出本说明书的范围。这种索引方式也不意味着时间顺序，例如用于评估这样那样的标准。
另一方面，在本说明书的范围内，方向是相对于与车辆相关联的XYZ三面体来理解的，其中X轴线对应于车辆的正常前进方向，Y轴线对应于车辆的横轴，Z轴线对应于当车辆停在平面上时与重力相反的方向。由此，XY平面形成水平平面，而Z轴线对应于竖直方向。对于任意方向D，其方位角是该方向在XY平面上的投影与X轴线所形成的夹角，其仰角是该方向在XZ平面上的投影与X轴线所形成的夹角。X轴线对应于方位角(在XY平面中)和仰角(在XZ平面中)的0°值。
本发明涉及一种用于机动车辆、特别是汽车的雷达系统，但是本发明也可以应用于其它类型的机动车辆，特别是陆地或飞行的车辆。图1示出了根据本发明一个实施方式的雷达系统200的示意图。该雷达系统200包括电子单元900，该电子单元900包括被配置为发射预定频率范围内的电磁波的主发射器931和被配置为接收该预定频率范围内的电磁波的主接收器932。该预定频率范围对应于大于60GHz的值，特别是在75GHz至80GHz之间，例如77GHz，这是汽车雷达装置的标准化值。介于120GHz至160GHz之间的频率，尤其是140GHz也是可以的。电子单元900还包括被配置为操纵发射器931和接收器932的控制电子器件940。
雷达系统200还包括第一定向天线300a，该第一定向天线300a包括反射电磁波的第一腔体400a，在该第一腔体中布置有第一超表面(métasurface)500a。反射腔体400a对应于被配置为在空间的边界处反射电磁波的这样的空间。反射表面例如由金属表面实现。反射腔体400a还包括面向车身部件布置的非反射部分，以允许在预定方向上发射和/或接收电磁波。该预定方向对应于围绕第一中心轴线D300a的发射和/或接收锥形C300a，如图2所示。第一中心轴线D300a例如在垂直于由超表面和/或由第一定向天线300a的出射面(第一定向天线300a例如具有平行六面体的形状，并且所述出射面对应于该平行六面体的其中一个面)形成的平面的方向上延伸。发射和/或接收锥形C300a的形状尤其取决于超表面500a的形状。对于长形形状、例如矩形的超表面500a而言，发射和/或接收锥形C300a例如具有同样长形形状、例如椭圆形或长方形的截面，其长轴线对应于超表面500a的纵向轴线。控制电子装置550a例如与超表面500a相结合，并连接到电子单元900的控制电子装置940。
第一天线300a通过第一波导700a连接到电子单元900。第一波导700a允许向着第一天线300a传播由电子单元900的发射器931发射的电磁波，和/或向着电子单元900的接收器932传播由第一天线300a接收到的电磁波。
雷达系统200还包括具有第二预定方向的第二定向天线300b，该第二预定方向对应于围绕第二中心轴线D300b的第二发射和/或接收锥形C300b(参见图2)。第二天线300b包括反射电磁波的第二腔体400b，在该第二腔体中布置有第二超表面500b。控制电子装置550b例如与超表面500b相结合，并连接到电子单元900的控制电子装置940。第二天线300b的组成元件可以类似于第一天线300a的组成元件。两个天线300a和300b可以是相同的，这使得生产能够标准化，并因此能够降低成本。
然而，第二天线300b可以具有与第一天线300a不同的尺寸。此外，第一天线300a和第二天线300b的取向、尤其是方位角方向上的取向可以不同，以使得第一和第二预定方向可以不同。
第二天线300b经由第二波导700b连接到电子单元900。第二波导700b允许向着第二天线300b传播由电子单元900的发射器931发射的电磁波，和/或向着电子单元900的接收器932传播由第二天线300b接收到的电磁波。
如图2所示，天线300a和300b可以具有与超表面500a、500b的形状相对应的长形形状，并且与天线相关联的发射和/或接收锥形C300a、C300b具有例如长方形的截面，该截面的长轴线对应于天线300a、300b的纵向轴线并且与超表面500a、500b的大的尺寸成比例。发射和/或接收角例如是沿长方形的长轴线的80°至110°之间、尤其是大约90°(相对于中心轴线D300a、D300b+/-45°)，和沿长方形的短轴线的大约20°(相对于中心轴线D300a、D300b+/-10°)。
在第一天线300a发射而第二天线300b接收的情况下，第一中心轴线D300a和第二中心轴线D300b之间的角度差(在由方向D300a和D300b定义的平面内测量)优选地约等于30°，以限制损耗并最大化雷达的探测范围。
在安装在比如汽车的机动车辆1上的情况下，特别是安装在比如前保险杠或格栅的车身前部部件100上的情况下，如图3的俯视图中的投影所示，第一中心轴线D300a的方位角α1和第二中心轴线D300b的方位角α2之间的角度差Δα优选地小于或等于30°，例如等于30°，以使检测最优化。
对于侧面检测而言，所要求的检测范围不那么大，可以使用大于30°、特别是40°的第一中心轴线D300a和第二中心轴线D300b之间的方位角差Δα。
为了限制无关紧要的检测，例如在汽车的情况下对桥梁或人行道的检测，如图4中的投影所示，第一或第二中心轴线D300a、D300b的仰角β小于10°(相对于水平方向+/-5°)、优选地小于5°(相对于水平方向+/-2.5°)。
另外，同样为了限制无关紧要的检测，如图5的正面投影图所示，天线的纵向方向Y1或Y2(对应于与天线关联的发射或接收锥形的截面的长轴线)与水平方向之间的姿态角(l’angle d’assiette)γ1或γ2小于30°、尤其小于5°。天线300a、300b的姿态角将被选择为大致相等以最大化检测范围。两个天线300a和300b的姿态角之间的差例如小于30°、尤其小于5°。
天线300a、300b优选地布置在车身部件100的均匀区域的后面，所述均匀区域指具有均匀的组成和恒定的厚度，以限制电磁波的干扰反射。出于这个原因，如果可能的话应避免将天线骑跨布置在两个车身部件100之间。
第一天线300a可以是仅用于发射电磁波的发射天线，第二天线300b可以是仅用于接收电磁波的接收天线。在这种情况下，发射和接收可以是连续的，这允许获得连续检测。由此，接收天线300b被配置为检测由发射天线300a发射并被位于发射天线300a的发射锥形C300a中的障碍物反射向接收天线300b的接收锥形C300b的这样的电磁波。
在这种情况下，第一天线300a的纵向方向Y1与第二天线300b的纵向方向Y2之间的姿态角差优选地小于30°，尤其小于10°，例如是0°，以便限制发射和接收之间的损耗，从而最大化检测范围。
天线300a、300b，尤其是超表面500a、500b也被布置得尽可能接近车身部件100的内表面，以限制潜在的干扰反射。
与使用单个天线相比，使用同一雷达系统200的具有不同取向的第一天线300a和第二天线300b还允许增大检测场。
此外，雷达系统200的配置使得能够将天线300a、300b定位为尽可能接近车身部件100的内表面，以限制在车身部件100上的损耗或反射风险，同时能够将电子单元900相对于车身部件100布置得更靠后，以保护其免受车身部件100上可能的撞击的损害。然而，可以将电子单元900与天线300a、300b之间的距离限制为例如小于500mm，以限制电磁波在波导700a、700b中传播期间的损耗或衰减。
根据图6至图8所示的特定实施方式，雷达系统200包括布置在机动车辆1的前保险杠100的一侧上的发射天线300a和两个接收天线300b和300b'。天线300a、300b、300b'例如安装到保险杠100的蒙皮的后部。电子单元900例如相对于保险杠100被布置得更靠后，以便在发生碰撞时受到保护。发射天线300a和第一接收天线300b例如布置于保险杠100的前部，即保险杠的大致与车辆1的移动方向X垂直定向并位于车辆1的前灯之间的部分，而第二接收天线300b'布置于保险杠100的侧部，这里是左侧部，其定向不同于前部，例如在图7和图8的示例中在侧向上超出由车辆1的前灯所限定的区域。保险杠的侧部与车辆1的前进方向X形成例如小于45°的角度。
发射天线300a在侧向方向、即沿Y轴线方向上布置在两个接收天线300b和300b'之间。因此，天线300a、300b和300b'布置在车身部件100的不同区域中，这些不同区域沿着车辆的宽度、即沿着Y轴线彼此岔开，并且发射天线300a相对于与接收天线300b和300b'相关的区域布置在中心区域内，这使得能够为雷达系统200获得大的检测场。第一接收天线300b的接收锥形的中心轴线D300b在方位角上定向在大致对应于车辆前进方向X的方向上，其方位角与方向X的角度差例如小于5°、尤其是等于0°，以便能够对位于车辆1前方的障碍物50进行前面检测，如图8所示。
中心轴线D300b的仰角与水平方向大致重合，中心轴线D300b与水平方向(XY平面)之间的角度差尤其小于5°。发射天线300a可具有与第一接收天线300b基本相同的定向，或者可以在方位角上朝第二接收天线300b'这侧偏移。发射天线300a的发射锥形的中心轴线D300a与第一接收天线300b的接收锥形的中心轴线D300b之间的方位角差Δα1例如小于30°，例如是20°，以最优化在车辆1的前方方向X上的检测范围。发射天线300a的发射锥形C300a的中心轴线D300a的仰角与水平方向基本重合，中心轴线D300a的仰角尤其小于5°，例如等于0°。第二接收天线300b'具有与第一接收天线300b不同的方位角定向，以扩大检测场并使得能够检测位于车辆1侧面的障碍物50。第二接收天线300b'的接收锥形的中心轴线D300b'与发射天线300a的中心轴线D300a之间的方位角差Δα2例如大于30°，例如约40°，这使得能够扩大雷达系统200的检测场。第二接收天线300b'的接收锥形的中心轴线D300b'的仰角与水平方向基本重合，中心轴线D300b'与水平方向之间的夹角尤其小于5°，例如等于0°。
关于天线300a、300b和300b'在保险杠100的高度上的位置，天线300a、300b和300b'优选地位于经过防撞梁及其吸能器的最高点的水平平面的上方，或者位于经过防撞梁及其吸能器的最低点的水平平面的下方。
在图6的示例中，第一接收天线300b具有比发射天线300a和第二接收天线300b'(它们本身可以具有相同的长度)更大的长度。更大的天线长度对应于更大尺寸的超表面，从而能够获得更大的孔径，因此获得改进的空间分辨率，使得能够区分位于很远距离(例如100米)处的两个不同元素。因此，更大尺寸的第一接收天线300b能够提高对应于车辆1的前进方向X的前方方向上的空间分辨率。第二接收天线300b'的接收锥形可以包括与第一接收天线300b的接收锥形重叠的区域。这种重叠尤其能够允许检测接收天线300b、300b'其中之一的故障。此外，这样的重叠使得能够跟踪在包括发射天线300a及两个接收天线300b和300b'的整个雷达系统200所覆盖的检测场内移动的障碍物。
因此，在运行时，发射天线300a在其发射锥形中发射电磁波。该电磁波被比如是其它车辆或行人或固定城市场所的障碍物50反射，而向着针对位于车辆1前方的障碍物的第一接收天线300b的接收锥形和向着针对位于车辆1左侧的障碍物的第二接收天线300b'的接收锥形送回，如图8所示。
另一方面，可以这样重新配置天线300a、300b、300b'：可将发射天线300a重新配置为允许接收电磁波，相反，将接收天线300b、300b'重新配置为发射电磁波。因此，例如，在发射天线300a发生故障的情况下，可以将第一接收天线300b重新配置为发射天线，以便能够保持与第二接收天线300b'相关联的检测功能。然而，检测由此被减弱，例如检测范围和/或检测场相对于初始配置减小。
雷达系统200还可以包括更多数量的接收天线，例如以允许检测车辆1的右侧。雷达系统200还可以包括多个发射天线。在图7和图8的情况下，雷达系统200包括六个天线：位于前保险杠100的左侧的第一发射天线300a，位于前保险杠100的右侧的第二发射天线300c，位于发射天线300a两侧的两个接收天线300b和300b'，以及位于天线300c两侧的两个天线300d和300d'。天线300c、300d和300d'例如相对于车辆1的中心平面XZ、与天线300a、300b和300b'以对称的方式定位。这样的雷达系统200使得例如能够具有围绕前保险杠100的180°或甚至200°的检测场。另外，对于不同天线使用共用的电子单元900使得能够跟踪在不同天线300a、300b、300b'、300c、300d、300d'的检测场中移动的物体或人。使用共用的电子单元900还使得能够尽可能地限制检测中的延迟(latences)。
此外，雷达系统200还可以包括多个电子单元900，并且天线300a、300b可以连接到不同的电子单元900。在所描述的实施方式中，电子单元900包括唯一发射器931和唯一接收器932。
本发明还涉及包括如前所述的雷达系统200的车身部件100。该车身部件100包括塑料材料制成的壁，在该壁后面和该壁之上布置和安装有一个或多个天线。优选地，塑料材料制成的壁是均质的，以不干扰电磁波的传输。均质是指，对于在同一天线前方的壁，其厚度基本上是恒定的，使用了相同的材料或相同的材料层，并且壁是实心的(没有像进气格栅一样的孔洞)。出于相同的原因，天线300a、300b、300b'、300c、300d、300d'将优选地布置在唯一一个车身部件100的后面，而不骑跨在不同的车身部件100之间。同样优选地，减小面向天线的塑料材料制成的壁的曲率，该曲率半径例如大于500mm，以限制在可能是平的天线和弯曲的车身部件之间可能出现的空间。车身部件100可以由多个塑料材料制成的构件构成，天线可以分布在车身部件100的不同构件上。例如，对于前保险杠而言，一个天线可以位于中央护板(plastron)后面，而另一个天线可以位于挡泥板旁边的保险杠弯头(crosse)的后面。电子单元900也可以安装在车身部件100上，但不一定抵在塑料材料制成的壁上。
车身部件100可以是前保险杠，但也可以是后保险杠、挡泥板、侧门、尾门、中/前/后立柱、车顶的侧拱或前/后梁，或者任何其它包括允许由雷达系统200发射的电磁波的传播的塑料材料制成的壁的车身部件。
本发明还涉及机动车辆1，特别是汽车，其包括如上所述的车身部件100。车辆1可以包括不同的车身部件100，这些车身部件100包括不同的雷达系统200以允许检测整个车辆1周围的障碍物。
车身部件100可以选自前保险杠、后保险杠、挡泥板、侧门、尾门、中/前/后立柱、侧拱、车顶的前/后梁、或者任何其它包括允许由雷达系统200发射的电磁波的传播的塑料材料制成的壁的车身部件。
车辆1还可以包括不同的雷达系统200，其天线300a、300b分布在车辆1的不同的车身部件100上，以允许检测整个车辆1周围的障碍物。
附图标记清单：
1：车辆
50：障碍物
100：车身部件
200：雷达系统
300a、300b、300b'：定向天线
400a、400b：反射腔体
500a、500b：超表面
550a、550b：相关联的超表面的控制电子器件
700a、700b：波导
900：电子单元
931：主发射器
932：主接收器
940：控制电子器件
C300a、C300b：相关联的定向天线的发射和/或接收锥形
D300a、D300b、D300b'：相关联的定向天线的发射和/或接收中心轴线。

Claims (18)

1.一种用于机动车辆(1)的雷达系统(200)，其包括：
-电子单元(900)，其被配置为在预定频率范围内发射和接收电磁波；
-第一定向天线(300a)，其包括反射电磁波的第一腔体(400a)，在所述第一腔体(400a)中布置有第一超表面(500a)，所述第一天线(300a)被配置为：通过第一波导(700a)连接到所述电子单元(900)，和在第一预定方向上传送由所述电子单元(900)发射并通过所述第一波导(700a)传播的电磁波，和/或向着所述电子单元(900)通过所述第一波导(700a)传播从所述第一预定方向接收到的电磁波，
-第二定向天线(300b)，其包括反射电磁波的第二腔体(400b)，在所述第二腔体(400b)中布置有第二超表面(500b)，所述第二天线(300b)被配置为：通过第二波导(700b)连接到所述电子单元(900)，和在第二预定方向上传送由所述电子单元(900)发射并通过所述第二波导(700b)传播的电磁波，和/或向着所述电子单元(900)通过所述第二波导(700b)传播从所述第二预定方向接收到的电磁波。
2.根据权利要求1所述的雷达系统(200)，其中，被称为发射天线的所述第一天线(300a)被配置为在所述第一预定方向上发射来自所述电子单元(900)并通过所述第一波导(700a)传播的电磁波；而被称为接收天线的所述第二天线(300b)被配置为在所述第二预定方向上接收由所述发射天线(300a)发射并被障碍物反射的电磁波，以及将接收到的电磁波通过所述第二波导(700b)向着所述电子单元(900)传播。
3.根据权利要求2所述的雷达系统(200)，其中，所述第一预定方向对应于围绕发射中心轴线(D300a)的发射锥形(C300a)，并且所述第二预定方向对应于围绕接收中心轴线(D300b)的接收锥形(C300b)。
4.根据前一权利要求所述的雷达系统(200)，其中，所述发射中心轴线(D300a)和所述接收中心轴线(D300b)之间的方位角差小于30°。
5.根据权利要求3或4所述的雷达系统(200)，其中，所述发射中心轴线(D300a)与水平方向之间的仰角，以及所述接收中心轴线(D300b)与水平方向之间的仰角，这两个仰角的差小于5°、特别是等于0°。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的雷达系统(200)，其中，所述发射锥形(C300a)和所述接收锥形(C300b)的截面具有长形形状，尤其是长方形，并且所述天线(300a、300b)被布置为使得：一方面，由所述长形形状的长轴线与水平方向之间的角度差所形成的所述天线的姿态角小于30°、尤其小于5°；另一方面，所述第一天线(300a)与所述第二天线(300b)的姿态角之间的角度差小于30°、尤其小于5°。
7.根据前述权利要求中任一项所述的雷达系统(200)，其中，所述预定频率范围大于60GHz，尤其是介于75GHz至80GHz之间，特别是77GHz。
8.根据前述权利要求中任一项所述的雷达系统(200)，其中，所述第一天线(300a)和所述第二天线(300b)被配置为布置在包括由塑料材料制成的壁的车身部件(100)上。
9.根据前一权利要求所述的雷达系统(200)，其中，所述电子单元(900)被配置为布置在与所述车身部件(100)相距一定距离处。
10.根据前述权利要求中任一项所述的雷达系统(200)，其包括：
-发射天线(300a)，其被配置为在预定方向上发射由所述电子单元(900)发射的电磁波；
-第一接收天线(300b)和第二接收天线(300b')，其被配置为接收由所述发射天线(300a)发射并被障碍物反射的电磁波，和将接收到的反射电磁波向着所述电子单元(900)传播,
所述发射天线(300a)和所述接收天线(300b、300b')布置在包括由塑料材料制成的壁的车身部件(100)上，尤其是布置在保险杠上。
11.根据前一权利要求所述的雷达系统(200)，其中，所述车身部件(100)沿所述车辆的宽度延伸，以及所述天线(300a、300b、300b')布置在所述车身部件(100)的不同区域中，所述不同区域沿所述车辆的宽度彼此岔开，以及所述发射天线(300a)相对于与所述接收天线(300b、300b')相关联的区域布置在中心区域中。
12.根据权利要求10或11所述的雷达系统(200)，其中，所述第一接收天线(300b)限定围绕接收中心轴线(D300b)的第一接收锥形，该接收中心轴线(D300b)形成相对于所述车辆的前进方向(X)的小于5°、尤其是0°的方位角；所述第二接收天线(300b')限定围绕接收中心轴线(D300b')的第二接收锥形，该接收中心轴线(D300b')形成相对于所述车辆的前进方向(X)的大于20°、尤其是40°的方位角；以及所述发射天线(300a)限定围绕发射中心轴线(D300a)的发射锥形，该发射中心轴线(D300a)形成相对于所述车辆的前进方向(X)的介于0°至10°之间的方位角。
13.一种车身部件(100)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的雷达系统(200)。
14.根据前一权利要求所述的车身部件(100)，其包括：至少一个由塑料材料制成的壁；通过第一波导(700a)连接到所述电子单元(900)的发射天线(300a)，所述发射天线(300a)被配置为在预定方向上发射由所述电子单元(900)发射的电磁波；通过第二波导(700b)连接到电子单元(900)的接收天线(300b)，所述接收天线(300b)被配置为接收由所述发射天线(300a)发射并被障碍物反射的电磁波，和将接收到的反射电磁波向着所述电子单元(900)传播，所述发射天线(300a)和所述接收天线(300b)布置在所述由塑料材料制成的壁的后面。
15.根据前一权利要求所述的车身部件(100)，其中，所述发射天线(300a)和所述接收天线(300b)布置在所述车身部件(100)的均匀区域中。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的车身部件(100)，其中，所述车身部件(100)是机动车辆、尤其是陆地机动车辆的前保险杠，并且包括第一接收天线(300b)、第二接收天线(300b')和发射天线(300a)：所述第一接收天线(300b)布置在所述保险杠的中心区域中，其接收锥形的中心轴线(D300b)沿所述车辆的前进方向(X)定向；所述第二接收天线(300b')布置在所述保险杠的侧部区域中，其接收锥形的中心轴线(D300b')沿相对于所述车辆的前进方向(X)的大于30°的方位角定向；所述发射天线(300a)布置在位于所述中心区域与所述侧部区域之间的中间区域中，其发射锥形的中心轴线(D300a)形成相对于所述车辆的前进方向(X)的介于0°至30°之间的方位角。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的车身部件(100)，其中，所述天线(300a、300b、300b')具有长形形状，并且不同天线(300a、300b、300b')的长度可以彼此不同。
18.一种陆地机动车辆(1)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的车身部件(100)。
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