CN116348787A - 操作雷达系统的方法、雷达系统和包括至少一个雷达系统的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于操作用于监控至少一个监控区域的雷达系统的方法、雷达系统以及车辆。在该方法中，使用发射信号来致动多个发射天线元件(26)，并且将相应的雷达信号(42a、42b、42e)发射到监控区域中。在监控区域中反射的雷达信号(42a、42b、42e)的回波由多个接收天线元件(28)接收，并被转换成相应的接收信号，该接收信号被处理用于信令目的。从接收信号中确定关于监控区域中的物体的信息。通过至少两个发射天线元件组(32a、32b)发射雷达信号(42a、42b)，所述雷达信号至少暂时可通过接收天线元件(28)彼此区分，每个发射天线元件组具有至少一个发射天线元件(26)。可区分的雷达信号(42a、42b)另外由至少两个发射天线元件组(32a、32b)以不同的发射功率发射。

Description

操作雷达系统的方法、雷达系统和包括至少一个雷达系统的 车辆
技术领域
本发明涉及一种用于操作雷达系统的方法，该雷达系统用于监控至少一个监控区域，其中，在该方法中，
通过发射信号控制多个发射天线元件，并将相应的雷达信号发射到监控区域中，
通过多个接收天线元件接收在监控区域中反射的雷达信号的回波，并将其转换成相应的接收信号，该接收信号使用信号处理来处理，
从接收信号中确定关于监控区域中的物体的信息。
本发明还涉及一种用于监控至少一个监控区域的雷达系统，其具有：
多个发射天线元件，这些发射天线元件能够通过发射信号被控制，并且相应的雷达信号能够通过这些发射天线元件被发射到监控区域中，
多个接收天线元件，通过这些接收天线元件能够接收在监控区域中反射的雷达信号的回波并将其转换成相应的接收信号，
以及至少一个控制和评估装置，通过该装置能够控制发射天线元件和接收天线元件，并且通过该装置能够评估从接收回波中确定的接收信号。
本发明还涉及一种车辆，其具有用于监控至少一个监控区域的至少一个雷达系统，其中至少一个雷达系统具有：
多个发射天线元件，这些发射天线元件能够通过发射信号被控制，并且相应的雷达信号能够通过这些发射天线元件被发射到监控区域中，
多个接收天线元件，通过这些接收天线元件能够接收在监控区域中反射的雷达信号的回波并将其转换成相应的接收信号，
以及至少一个控制和评估装置，通过该装置能够控制发射天线元件和接收天线元件，并且通过该装置能够评估从接收回波中确定的接收信号。
背景技术
DE102006032539A1公开了一种FMCW雷达传感器，其具有多个天线元件和馈送电路，该馈送电路用于将具有以斜坡形状调制的频率的发射信号馈送到天线元件中。FMCW雷达传感器的特征在于用于在短程模式和远程模式之间转换馈送电路的转换装置，在短程模式中，提供给各个天线元件的发射信号具有特定的频率偏移，在远程模式中，发射信号的频率相同。
本发明的目的是设计开头提到的类型的方法、雷达系统和车辆，其中雷达测量能够在方向测量精度和检测范围方面得到改进。
发明内容
根据本发明，在该方法的情况下，该目的是这样实现的，即至少两个发射天线元件组用于发射雷达信号，该雷达信号在接收天线元件侧能够至少暂时彼此区分，每个发射天线元件组具有至少一个发射天线元件，其中可区分的雷达信号另外通过至少两个发射天线元件组以不同的发射功率发射。
根据本发明，至少两个发射天线元件组用于发射可区分的雷达信号，这些雷达信号另外具有不同的发射功率。
由于区分雷达信号的能力，相应的反射回波能够被分配给接收器侧的相应发射天线元件组。这使得可以减少用于方向测量的发射天线元件的费用。
另外，以不同的发射功率发射可区分的雷达信号。在这种情况下，至少两个发射天线元件组之一以比对应的另一个发射天线元件组更高的发射功率进行发射。因此，通过增加发射功率，可以增加雷达系统的总检测范围。
从接收信号中确定关于监控区域中的物体的信息。该信息可以涉及物体目标相对于雷达系统的距离、方向和/或速度。物体目标是可以反射雷达信号的物体区域。
借助于本发明，可以高精度地进行方向测量，同时具有大的检测范围。这不需要在短程模式和远程模式之间进行任何转换，而在现有技术中已知的雷达传感器的情况下需要这种转换。
本发明的另一个优点是天线元件的几何形状能够被更好地设计，以增加方向精度和增加检测范围。与现有技术的雷达传感器的情况不同，在长距离模式和短距离模式之间不需要折衷。
雷达系统可以具有用于控制发射天线元件的装置，特别是用于产生发射信号的装置。雷达系统还可以具有用于对接收信号执行信号处理的装置。控制和/或信号处理装置可以使用公共控制和评估装置以软件和/或硬件的形式实现。为此，控制和评估装置可以具有合适的用于发射信号的发射通道和/或用于接收信号的接收通道。发射信号和/或接收信号可以是电信号。因此有可能使用电子控制和/或评估装置。
本发明可以用在车辆的雷达系统中，特别是机动车辆。本发明可以有利地用于陆基交通工具，特别是汽车、卡车、公共汽车、摩托车等、飞机和/或船只。本发明也可以用于可以自主或至少半自主操作的车辆。然而，本发明不限于车辆。它也可以用于静止运行的雷达系统。
雷达系统可以有利地连接到车辆的至少一个电子控制设备，特别是驾驶员辅助系统和/或底盘控制系统和/或驾驶员信息设备和/或停车辅助系统和/或手势识别系统等，或者可以是这种设备或系统的一部分。这样，车辆可以自主或半自主操作。
雷达系统可以用于检测站立或移动物体的目标，特别是车辆、人、动物、植物、障碍物、道路不平，特别是坑洞或岩石、道路边界、路标、空地，特别是停车位、降水等。
在该方法的一有利实施例中，至少一个发射天线元件组中的至少两个相邻发射天线元件可以用于发射相同的单独雷达信号，这些信号可被组合以形成该至少一个发射天线元件组的组雷达信号。因此，与单个发射天线元件相比，可以增加发射功率。在每个发射天线元件发射相同发射功率的情况下，组合的组雷达信号的发射功率可以相应地加倍。
在该方法的另一有利实施例中，至少一个发射天线元件组中的至少两个相邻发射天线元件可以用于发射相干的单独雷达信号，这些信号被组合以形成该至少一个发射天线元件组的组雷达信号。因此，可以通过叠加相应的单独雷达信号来形成组雷达信号，从而产生干扰。
在该方法的另一有利实施例中，至少一个发射天线元件组中的至少两个相邻发射天线元件可以用于发射具有预定相位偏移的相同的单独雷达信号，这些信号可被组合以形成该至少一个发射天线元件组的组雷达信号。因此，适当地选择相位偏移可以影响组合的组雷达信号的方向。相应的相位偏移可以用于设置雷达系统的视野，特别是相对于相应的发射天线元件组。
在该方法的另一有利实施例中，相位偏移可以在至少两次测量之间改变。相应的组合的组雷达信号的方向由此可以改变。当发射组雷达信号时，由相邻发射天线元件的发射功率构成的发射功率可以集中在由相应相位偏移指定的方向上。因此，检测范围可以在由相位偏移指定的方向上相应地增加。
有利地，至少一个发射天线元件组中的至少两个相邻发射天线元件可以使用波束形成方法进行操作。在波束形成方法中，具有定义的相位偏移的相同雷达信号可以在每种情况下经由紧密相邻的发射天线元件从多个发射通道相干地发射。
发射天线元件组的相邻发射天线元件可以布置在发射的雷达信号波长的大约一半的距离处。这导致具有非常高的发射功率的定向组雷达信号。因为在波束形成方法中，各个发射天线元件的场强各自相加，所以最大波束形成增益，也就是功率，对应于发射天线元件数量的平方。在纯波束形成方法中，方向测量仅通过接收通道进行。
在本发明中，除了使用波束形成方法操作的发射天线元件组之外，第二发射天线元件组可以使用MIMO方法与第一发射天线元件组一起操作。在MIMO方法中，两个发射天线元件组发射各自的组雷达信号，这些组雷达信号至少在接收器侧能够至少暂时彼此区分。方向测量的精度从而还能够提高。因此，能够以高水平的方向精度和同样高的检测范围来检测目标。
雷达系统，特别是HD雷达系统，可以有利地使用组合的波束形成-MIMO方法来操作。由此可以实现高角度分辨率和高检测范围。本发明可以用于通过发射天线元件和接收天线元件的位置，特别是它们的相位中心的几何卷积，实现具有大量虚拟元件的虚拟阵列。
在该方法的另一有利实施例中，
至少一个发射天线元件组的至少两个相邻发射天线元件可以布置成彼此相距对应于雷达信号的波长的一半的空间距离，可选地加上或减去公差，
和/或
通过其发射可区分的雷达信号的发射天线元件组的相位中心可以布置成彼此相距至少是雷达信号的波长的1.5倍大的空间距离，可选地相对于彼此加上或减去公差。
距离半个波长的发射天线元件可以使用波束形成方法一起操作。因此，使用这些发射天线元件可以实现相应大的检测范围。
相位中心之间的距离至少是1.5倍波长并且发射可区分的雷达信号的发射天线元件组可以用于MIMO天线装置。因此，当确定方向时，可以获得相应的角度分辨率。
有利地，雷达系统可以具有多个发射天线元件，其子集用于实现波束形成方法。用于波束形成方法的发射天线元件可以具有对应于雷达信号波长一半的空间距离，可选地加上或减去公差。不用于波束形成方法的其余发射天线元件可以彼此以更大的空间距离布置，特别是大于1.5倍波长。这使得可以同时实现波束形成方法和MIMO方法，也就是说组合的波束形成-MIMO方法。波束形成方法的优点即更大的检测范围因此可以与MIMO方法的优点即更大的方向分辨率相结合。
在该方法的另一有利实施例中，至少一个发射天线元件组可以由一个发射天线元件形成，和/或至少一个发射天线元件组可以由至少两个发射天线元件形成。
每个发射天线元件组可以具有至少一个发射天线元件。如果该一个发射天线元件组仅由一个发射天线元件构成，则该发射天线元件组可以用该一个发射天线元件的相位中心来表征。如果发射天线元件组由多个发射天线元件构成，则发射天线元件组可以由发射天线元件组的相位中心来表征，该相位中心位于各个发射天线元件的相应相位中心之间。
在该方法的另一有利实施例中，至少两个发射天线元件组可以用于发射不同编码的雷达信号，这些雷达信号在接收天线元件侧能够至少暂时彼此区分。反射的雷达信号，也就是回波，由此可被分配给相应的发射天线元件组和/或接收天线元件侧的发射天线元件。
发射信号可以有利地彼此相关地编码，特别是通过相位调制，以便产生可区分的雷达信号。由此可以在发射信号和/或接收信号之间实现至少暂时的信号正交性。因此，可以使雷达信号(相应地为发射信号)和相应回波(相应地为接收信号)彼此区分开。
有利地，可以在接收器侧通过适当的评估，特别是借助于傅立叶变换，来评估接收信号。
根据本发明，在雷达系统的情况下，该目的进一步实现，因为雷达系统具有用于执行根据本发明的方法的装置。
在一有利实施例中，控制和评估装置可以具有这样的装置，借助于该装置，至少两个发射天线元件组(每个发射天线元件组具有至少一个发射天线元件)能够通过发射信号来控制，以便在接收天线元件侧发射能够至少暂时彼此区分的雷达信号。接收的回波由此可被分配给相应的发射天线元件组。
发射信号可以有利地相对于彼此进行编码。相应的接收信号由此可以彼此区分。
在另一有利实施例中，至少一个发射天线元件组可以具有至少两个紧密相邻的发射天线元件。相应发射天线元件的雷达信号由此可被组合以形成具有更高发射功率的公共组雷达信号。
在一有利实施例中，
至少一个发射天线元件组的至少两个相邻发射天线元件可以布置成彼此相距对应于雷达信号的波长的一半的空间距离，可选地加上或减去公差，
和/或
通过其发射可区分的雷达信号的发射天线元件组的相位中心可以布置彼此相距至少是雷达信号的波长1.5倍大的空间距离，可选地相对于彼此加上或减去公差。因此，雷达系统可以用组合的波束形成-MIMO方法来操作。
根据本发明，在车辆的情况下，该目的进一步实现，因为雷达系统具有用于执行根据本发明的方法的装置。
此外，结合根据本发明的方法、根据本发明的雷达系统和根据本发明的车辆及其相应的有利实施例指出的特征和优点以相互对应的方式应用于此，反之亦然。各个特征和优点当然可以彼此结合，其中可以出现超出各个效果总和的其他有利效果。
附图说明
从下面的描述中，本发明的其他优点、特征和细节将变得显而易见，其中参照附图更详细地解释了本发明的示例性实施例。本领域技术人员也将方便地单独考虑在附图、说明书和权利要求中组合公开的特征，并将它们组合以形成有意义的进一步组合。示意性地，在附图中，
图1示出了机动车辆的前视图，该机动车辆具有驾驶员辅助系统和雷达系统，该雷达系统用于监控在行驶方向上机动车辆前方的监控区域；
图2示出了图1中的机动车辆的平面图；
图3示出了图1和2中的机动车辆的侧视图；
图4示出了图1至3的雷达系统的天线阵列的发射天线元件和接收天线元件的前视图；
图5示出了对应于来自图4的天线阵列的虚拟阵列的图示；
图6示出了图1至3的雷达系统在不同操作模式下的天线图案。
在附图中，相同的部件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了汽车形式的机动车辆10的前视图。图2示出了机动车辆10的平面图。在图3中，机动车辆10以侧视图示出。
机动车辆10具有雷达系统12。举例来说，雷达系统12布置在机动车辆10的前翼子板中。雷达系统12可以用于针对物体18监控在行驶方向16上机动车辆10前方的监控区域14。雷达系统12也可以不同地布置和定向在机动车辆10上的另一个位置。雷达系统12可以用于确定物体18的目标相对于机动车辆10分别到雷达系统12的距离r和方向，例如以方位角φ和仰角θ的形式。物体18的目标是物体18的一部分，雷达波束可以从其反射。
物体18可以是站立或移动的物体，例如其他车辆、人、动物、植物、障碍物、道路不平，例如坑洼或岩石、道路边界、路标、空地，例如停车位、降水等。
为了更好定向，笛卡尔x-y-z坐标系的相应坐标轴如图1至5所示。在所示的示例性实施例中，x轴在机动车辆10的车辆纵轴方向上延伸，y轴沿着车辆横轴延伸，z轴垂直于x-y平面在空间上向上延伸。当机动车辆10在水平道路上运行时，x轴和y轴在空间上水平延伸，而z轴在空间上竖直延伸。
雷达系统12被设计为基于波束形成-MIMO雷达系统的调频连续波雷达。在专家圈子中，调频连续波雷达系统也被称为FMCW(调频连续波)雷达系统。雷达系统12可用于以相对于方位角θ和仰角φ的大角度分辨率来检测远距离r处的物体18。
雷达系统12连接到驾驶员辅助系统20。驾驶员辅助系统20可以用于自主或半自主地操作机动车辆10。
雷达系统12包括天线阵列22以及控制和评估装置24。
天线阵列22具有例如三个发射天线元件26和四个接收天线元件28。举例来说，接收天线元件28在空间上布置在发射天线元件26的下方。然而，接收天线元件28也可以布置在发射天线元件26上方、旁边或至少部分地在发射天线元件26之间。
每个发射天线元件26连接到相应的发射通道。相应的发射天线元件26可以经由发射通道通过相应的电发射信号来控制。因此，每个接收天线元件28连接到相应的接收通道。接收通道可用于传输从接收天线元件28接收的电信号。例如，发射通道和接收通道可以集成在控制和评估装置24中。
通过使用用于控制的电发射信号，发射天线元件26可以用于发射可应用的雷达信号42。图4中的雷达信号42根据它们与相应的发射天线元件26或者与发射天线元件组32a和32b的关联用标号a、b和e来标识，为了更好的区分，下面将进一步介绍。与图2和3相反，图4中雷达信号42的符号与其传播方向无关。
每个发射天线元件26的位置由其各自的单个相位中心38e定义。发射天线元件26或相应的单独相位中心38e例如沿着假想的发射天线轴线30彼此相邻布置。发射天线轴线30例如平行于y轴延伸。
发射天线元件26被分组成两个发射天线元件组32，为了便于区分，它们用标号a和b来标识。
图4中左侧的发射天线元件组32a包括两个发射天线元件26。这些发射天线元件26的单独相位中心38e布置成彼此相距距离34，该距离例如对应于通过发射天线元件26发射的雷达信号42的波长λ的一半。距离34可以可选地对应于波长λ的一半加上或减去公差。左侧发射天线元件组32a的位置由相应的组相位中心38g表征，该组相位中心38g例如位于发射天线元件26的两个单独相位中心38e之间。
图4中的右侧发射天线元件组32b只包括一个发射天线元件26。右侧发射天线元件组32b因此包括相应的发射天线元件26。右侧发射天线元件组32b的位置由相应的组相位中心38g定义，在这种情况下，该组相位中心38g与发射天线元件26的单独相位中心38e相同。
两个发射天线元件组32a和32b的组相位中心38g布置成彼此相距距离40，该距离例如对应于雷达信号42的波长λ的1.5倍。距离40可以可选地对应于波长λ的1.5倍加上或减去公差。距离40例如相当于距离34的三倍。
左侧发射天线元件组32a的发射天线元件26分别经由控制和评估装置24通过相应的发射通道借助相同的发射信号和定义的相位偏移被相干地控制。发射天线元件26用于发射相应的单独雷达信号42e。单独雷达信号42e被组合以形成组雷达信号42a。总的来说，左侧发射天线元件组32a用于发射组雷达信号42a。可以通过适当地指定相位偏移来设置组雷达信号42a的方向。使用波束形成方法操作发射天线元件组32a。组雷达信号42a被发射到与左侧发射天线元件群组32a的组相位中心38g相关的监控区域14中。
右侧发射天线元件组32b的发射天线元件26借助于相对于左侧发射天线元件组32a的发射信号编码的发射信号分别经由控制和评估装置24通过相应的发射通道来控制。编码可以例如通过二进制相位调制来进行。右侧发射天线元件组32b的发射天线元件26用于发射组雷达信号42b。右侧发射天线元件组32b的组雷达信号42b同样被发射到监控区域14中。
如果组雷达信号42a和42b照射到物体18上，则它们分别以相应的回波44的形式被反射。在雷达系统12的方向上反射的回波44的部分被相应的接收天线元件28接收，并被转换成相应的接收信号。因为用于组雷达信号42b的发射信号相对于用于组雷达信号42a的发射信号被编码，所以相应的反射的组雷达信号42a和42b，也就是回波44，能够在接收天线元件28侧被区分。借助于控制和评估装置24，雷达信号42a和42b(分别为相应的发射信号)以及回波44(分别为相应的接收信号)用于确定物体18的对应目标相对于雷达系统12的距离r、方位角φ和仰角θ。
四个接收天线元件28中的三个沿着假想轴线46彼此相邻布置。轴线46例如平行于y轴延伸，也就是说平行于发射天线轴线30。第四接收天线元件28位于例如其他三个接收天线元件28上方，也就是说轴线46上方。
图4中的两个左下接收天线元件28布置成彼此相距距离48，该距离例如对应于雷达信号42的波长λ，可选地加上或减去公差。距离48例如对应于图4左侧发射天线元件组42a的发射天线元件26之间距离34的两倍。
图4中的右下接收天线元件28布置在距下中间接收天线元件28的距离50处，该距离对应于雷达信号42的波长λ的三倍，可选地加上或减去公差。距离50例如对应于两个左侧接收天线元件28之间的距离48的三倍。
图4的上第四接收天线元件28布置在距假想轴线46的示例性竖直距离52处，该距离对应于雷达信号42的波长λ的1.5倍，可选地加上或减去公差。距离52例如对应于两个左侧接收天线元件28的发射天线元件26之间的距离48的1.5倍。此外，距离52例如对应于下中部和下右侧接收天线元件28之间的距离50的一半。由于第四接收天线元件28相对于其他三个接收天线元件28竖直偏移的事实，除了方位角φ之外，雷达系统12还可以用于确定仰角θ。
此外，在投影中观察，第四接收天线元件28布置在底排中的中间接收天线元件28和右侧接收天线元件之间。在这种情况下，第四接收天线元件28布置在y轴方向上距底排中的中间接收天线元件28示例性水平距离54处，该距离对应于雷达信号42的波长λ。此外，上第四接收天线元件28布置在y轴方向上距底排中的右侧接收天线元件28水平距离56处，该距离对应于雷达信号42的波长λ的两倍。在水平方向上，也就是说在y轴的方向上观察，上单独接收天线元件28以1比2的比率划分底排的中间和右侧接收天线元件28之间的距离。
根据发射天线元件组32a和32b的组相位中心38g的位置和接收天线元件28的位置的几何卷积，生成对应于天线阵列22的虚拟阵列58。虚拟阵列58在图5中示出。
虚拟阵列58总共有八个虚拟元件60。虚拟元件60的数量V由发射天线元件26的总数N、为波束形成方法组合的发射天线元件26的数量M(即两个左侧发射天线元件26)和接收天线元件28的数量K确定，如下：
V＝(N-M+1)*K。
换句话说，虚拟元件60的数量V由所涉及的发射天线元件组32的数量(例如2)和接收天线元件28的数量K(例如4)的乘积来确定。
八个虚拟元件60中的六个沿着假想的下轴线62彼此相邻布置。例如，轴线62平行于y轴延伸。八个虚拟元件60中的两个沿着假想的上轴线64彼此相邻布置。轴线64在轴线62上方同样平行于y轴也就是说平行于轴线62延伸。
下组的两个外部虚拟元件60之间的水平距离66例如是波长λ的5.5倍，可选地加上或减去公差。距离66表示虚拟阵列58的最大水平宽度。距离66定义雷达系统12的孔径。当测量方位角φ时，这种相对较大的孔径允许相应较高的精度和分辨率。
图5中左起的下组的第一虚拟元件60和左起的第二虚拟元件60之间以及左起的下组的第三虚拟元件60和左起的第四虚拟元件60之间的水平距离68对应于波长λ加上或减去公差。
左起的下组的第二虚拟元件60和第三虚拟元件60之间的水平距离70对应于波长λ的一半加上或减去公差。水平距离70由发射天线元件组32a和32b的组相位中心38g之间的发射器侧距离40的组合产生，发射天线元件组32a和32b发射能够彼此区分的组雷达信号42a和42b。例如，半波长λ数量级的水平距离70允许在180°方位角范围内进行明确的角度测量。
图5中的左起的下组的第四虚拟元件60和左起的第五虚拟元件60之间以及左起的下组的第五虚拟元件60和左起的第六虚拟元件60之间的相应水平距离72对应于波长λ的1.5倍，可选地加上或减去公差。
上轴线64和下轴线62之间的竖直距离74，也就是说上组的虚拟元件60和下组的虚拟元件60之间的竖直距离74，对应于波长λ的一半，可选地加上或减去公差。
上组的虚拟元件60之间的水平距离76对应于波长λ的1.5倍加上或减去公差。
图5中的上组的左侧虚拟元件60在投影中位于下组左起的第三和第四虚拟元件60之间的中心，也就是说在距下组的第三虚拟元件60竖直距离78处，该距离对应于波长λ的一半，可选地加上或减去公差。
图5中的上组的右侧虚拟元件60在投影中位于下组左起的第四和第五虚拟元件60之间，在距第五虚拟元件60竖直距离80处，该距离对应于波长λ的一半，可选地加上或减去公差。
在通过雷达系统12监控监控区域14的测量中，例如执行两个测量序列。在此过程中，整个监控区域14作为整体被监控。在每个测量序列中，所有发射天线元件26由控制和评估装置24借助于相应的发射信号经由相应的发射通道同时控制。
在测量的示例性第一测量序列中，使用波束形成方法，通过相同的发射信号和定义的相位偏移，相干地控制图4中的左侧发射天线元件组32a的两个发射天线元件26，使得所得的组雷达信号42a指向相对于行进方向16的左侧。具有左侧定向的左侧发射天线元件组32a的天线增益Ga；l的特性通过示例在图6中以虚线示出。在图6中，方位角φ＝0°对应于行进方向16。
同时，用相对于发射天线元件组32a的发射信号编码的发射信号来控制右侧发射天线元件组32b的发射天线元件26，并且相应的组雷达信号32b被发射到监控区域14中。右侧发射器天线组32b的天线增益Gb的特性在图6中以虚线示出。
从物体18的目标反射的回波44通过接收天线元件28被接收，并被转换成接收的电信号。接收信号通过控制和评估装置24进行信号处理。举例来说，在信号处理中执行傅立叶变换，例如二维快速傅立叶变换。由于导致虚拟阵列58的发射天线元件26和接收天线元件28的空间布置，可以根据接收信号也就是回波44来确定物体18的目标的距离r、方位角φ和仰角θ中的每个。
在这种情况下，使用波束形成方法的左侧发射天线元件组32a的发射天线元件26的组合使得可以增加天线增益Ga；l，因此检测范围在φ＝0°和φ＝-80°之间的方位角范围内。同时，使用MIMO方法的左侧发射天线元件组32a和右侧发射天线元件组32b的操作允许在φ＝-80°和φ＝+80°之间的监控区域14的整个方位角范围上有更大的角度分辨率。
在测量的第二测量序列中，使用波束形成方法，通过相同的发射信号和定义的相位偏移，相干地控制图4中的左侧发射天线元件组32a的两个发射天线元件26，使得所得的组雷达信号42a指向相对于行进方向16的右侧。为了比较，在图6中用实线示出了具有右侧定向的左侧发射天线元件组32a的天线增益Ga；r的特性。
同样在第二测量序列中，同时，通过相对于发射天线元件组32a的发射信号编码的发射信号来控制右侧发射天线元件组32b的发射天线元件26，并且发射相应的组雷达信号32b。
反射的回波44也在第二测量序列中通过相应的接收天线元件28被接收，并被转换成接收的电信号。物体18的目标的距离r、方位角φ和仰角θ各自由接收到的电信号也就是回波44确定。
在第二测量序列中，由于指向监控区域14右侧的左侧发射天线元件组32a的增加的天线增益Ga；r，也有可能在更大的范围内检测在φ＝0°和φ＝+80°之间的方位角范围内的目标，这些目标在第一测量序列中不能被检测到，在第一测量序列中，左侧发射天线元件组32a被指向左侧进入监控区域14。相反，在更大的距离上在φ＝0°和φ＝-80°之间的方位角范围内并且在第一测量序列中仍能够被检测到的目标在第二测量序列中不能被检测到，因为在第二测量序列中目标在指向右侧的左侧发射天线元件组32a的范围之外。这两个测量序列使得可以在φ＝-80°和φ＝+80°之间的整个方位角范围内监控监控区域14，具有相应增加的范围和相应高的角度分辨率。
根据本发明的雷达系统12的操作，其中在测量期间同时执行波束形成方法和MIMO方法，当测量方位角φ和仰角θ时，允许具有同时高精度和分辨率的相应大孔径。雷达系统12的孔径由虚拟阵列58中的最大距离66来表征。在根据本发明的方法中，雷达系统12的孔径明显大于使用没有MIMO方法的纯波束形成方法时的孔径。此外，与使用没有波束形成的纯MIMO方法相比，根据本发明的波束形成方法和MIMO方法的组合实现了更高的总天线增益。在用三个线性布置的发射天线元件描述的示例性实施例中，总天线增益例如是G＝22+1＝5。在纯MIMO方法中，在线性布置的发射天线元件的情况下，天线增益对应于发射天线元件的数量。对于三个发射天线元件，在纯MIMO方法中，天线增益将是G＝3。在根据本发明的波束形成方法和MIMO方法的组合中的增加的天线增益G允许角度分辨率和检测范围同时增加。
为了连续监控监控区域14，可以连续地执行测量，例如在每种情况下使用两个测量序列。也可以仅在需要时进行测量。代替两个测量序列，一个测量也可以具有两个以上的测量序列。在这种情况下，在每个测量序列中，使用波束形成方法控制的左侧发射天线元件组32a的两个发射天线元件26可以用具有相应变化的相位偏移的发射信号来控制，使得对于相应的组雷达信号42a实现相应不同的传播方向。

Claims (13)

1.一种用于操作雷达系统(12)的方法，该雷达系统用于监控至少一个监控区域(14)，其中，在该方法中，
多个发射天线元件(26)通过发射信号被控制，并且相应的雷达信号(42a、42b、42e)被发射到监控区域(14)中，
在监控区域(14)中反射的雷达信号(42a、42b、42e)的回波(44)通过多个接收天线元件(28)被接收，并被转换成相应的接收信号，该接收信号使用信号处理来处理，
从接收信号中确定关于监控区域(14)中的物体(18)的信息
Figure FDA0004149584820000011
其特征在于，
至少两个发射天线元件组(32a、32b)用于发射在接收天线元件(28)侧至少暂时能够彼此区分的雷达信号(42a、42b)，每个发射天线元件组具有至少一个发射天线元件(26)，其中可区分的雷达信号(42a、42b)另外通过至少两个发射天线元件组(32a、32b)以不同的发射功率发射。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个发射天线元件组(32a)中的至少两个相邻发射天线元件(26)用于发射相同的单独雷达信号(42e)，这些信号被组合以形成该至少一个发射天线元件组(32a)的组雷达信号(42a)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一个发射天线元件组(32a)中的至少两个相邻发射天线元件(26)用于发射相干的单独雷达信号(42e)，这些信号被组合以形成该至少一个发射天线元件组(32a)的组雷达信号(42a)。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个发射天线元件组(32a)中的至少两个相邻发射天线元件(26)用于发射具有预定相位偏移的相同的单独雷达信号(42e)，这些信号被组合以形成该至少一个发射天线元件组(32a)的组雷达信号(42a)。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述相位偏移在至少两次测量之间变化。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
至少一个发射天线元件组(32a)中的至少两个相邻发射天线元件(26)布置成彼此相距对应于所述雷达信号(42a、42b、42e)的波长(λ)的一半的空间距离(34)，可选地加上或减去公差，
和/或
通过其发射可区分的雷达信号(42a、42b)的发射天线元件组(32a、32b)的相位中心(38g)布置成彼此相距至少是雷达信号(42a、42b、42e)的波长(λ)的1.5倍大的空间距离(40)，可选地相对于彼此加上或减去公差。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个发射天线元件组(32b)由一个发射天线元件(26)形成，和/或至少一个发射天线元件组(32a)由至少两个发射天线元件(26)形成。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少两个发射天线元件组(32a、32b)用于发射不同编码的雷达信号(42a、42b)，所述雷达信号在所述接收天线元件(28)侧至少暂时能够彼此区分。
9.一种用于监控至少一个监控区域(14)的雷达系统(12)，其具有：
多个发射天线元件(26)，其能够通过发射信号被控制，并且相应的雷达信号(42a、42b、42e)能够通过所述发射天线元件被发射到监控区域(14)中，
多个接收天线元件(28)，通过所述接收天线元件能够接收在监控区域(14)中反射的雷达信号(42a、42b、42e)的回波(44)并将其转换成相应的接收信号，
以及至少一个控制和评估装置(24)，通过该控制和评估装置能够控制发射天线元件(26)和接收天线元件(28),并且通过该控制和评估装置能够评估从接收回波(44)中确定的接收信号，
其特征在于，
雷达系统(12)具有用于执行如前述权利要求中任一项所述的方法的装置。
10.如权利要求9所述的雷达系统，其特征在于，所述控制和评估装置(24)具有这样的装置，借助于该装置，至少两个发射天线元件组(32a、32b)能够通过发射信号被控制，以便发射雷达信号(42a、42b、42e)，每个发射天线元件组具有至少一个发射天线元件(26)，所述雷达信号在接收天线元件(28)侧能够至少暂时彼此区分。
11.如权利要求9或10所述的雷达系统，其特征在于，至少一个发射天线元件组(32a)具有至少两个紧密相邻的发射天线元件(26)。
12.如权利要求9至11中任一项所述的雷达系统，其特征在于，
至少一个发射天线元件组(32a)的至少两个相邻发射天线元件(26)布置成彼此相距对应于所述雷达信号(42a、42b、42e)的波长(λ)的一半的空间距离(34)，可选地加上或减去公差，
和/或
通过其发射可区分的雷达信号(42a、42b)的发射天线元件组(32a、32b)的相位中心(38g)布置成彼此相距至少是雷达信号(42a、42b、42e)的波长(λ)的1.5倍大的空间距离(40)，可选地相对于彼此加上或减去公差。
13.一种车辆(10),具有用于监控至少一个监控区域(14)的至少一个雷达系统(12),其中，至少一个雷达系统(12)具有：
多个发射天线元件(26)，其能够通过发射信号被控制，并且相应的雷达信号(42a、42b、42e)能够通过所述发射天线元件被发射到监控区域(14)中，
多个接收天线元件(28)，通过所述接收天线元件能够接收在监控区域(14)中反射的雷达信号(42a、42b、42e)的回波(44)并将其转换成相应的接收信号，
以及至少一个控制和评估装置(24)，通过该控制和评估装置能够控制发射天线元件(26)和接收天线元件(28),并且通过该控制和评估装置能够评估从接收回波(44)中确定的接收信号，
其特征在于，
雷达系统(12)具有用于执行如权利要求1至8中任一项所述的方法的装置。
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