CN117280240A - 雷达传感器设备、具有相应雷达传感器设备的雷达系统、机动车以及分别用于运行和制造雷达传感器设备的方法 - Google Patents

雷达传感器设备、具有相应雷达传感器设备的雷达系统、机动车以及分别用于运行和制造雷达传感器设备的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117280240A
CN117280240A CN202280031776.2A CN202280031776A CN117280240A CN 117280240 A CN117280240 A CN 117280240A CN 202280031776 A CN202280031776 A CN 202280031776A CN 117280240 A CN117280240 A CN 117280240A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
radar sensor
sensor device
electrical
path
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
CN202280031776.2A
Other languages
English (en)
Inventor
H·库尔兹
R·赫利菲
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.)
Audi AG
Volkswagen AG
Original Assignee
Audi AG
Volkswagen AG
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 Audi AG, Volkswagen AG filed Critical Audi AG
Publication of CN117280240A publication Critical patent/CN117280240A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G01S7/003—Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations
    • 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
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • 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
    • G01S7/027—Constructional details of housings, e.g. form, type, material or ruggedness
    • G01S7/028—Miniaturisation, e.g. surface mounted device [SMD] packaging or housings
    • 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
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/032—Constructional details for solid-state radar subsystems
    • 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
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • 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
    • G01S2013/9327—Sensor installation details

Landscapes

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

Abstract

本发明涉及一种雷达传感器设备(3)，其具有‑发射路径(16)和接收路径(17)，‑光输入端(12)，其设计用于接收光传输信号(7)，‑光输出端(13)，其设计用于提供光输出信号(11)，‑天线(18)，其设置用于发射电发射信号(19)和接收电接收信号(20)，‑数字接口单元(23)，其设置用于在发射路径(16)和接收路径(16)之间进行切换，其中，‑雷达传感器设备(3)设计为单片系统(15)，并且‑发射路径(16)、接收路径(17)、光输入端(12)、光输出端(13)、天线(18)和数字接口单元(23)布置在单片系统(15)上。此外，本发明涉及一种雷达系统(2)、一种机动车(1)以及分别用于运行和制造雷达传感器设备(3)的方法。

Description

雷达传感器设备、具有相应雷达传感器设备的雷达系统、机动 车以及分别用于运行和制造雷达传感器设备的方法
本发明涉及一种雷达传感器设备。此外，本发明还涉及一种雷达系统，其具有至少一个相应的雷达传感器设备和中央电子计算装置。本发明还涉及一种具有相应雷达系统的机动车。此外，本发明还涉及一种用于运行相应雷达传感器设备的方法。本发明还涉及一种用于制造相应雷达传感器设备的方法。
例如，由专利文献EP 3 196 694 A1已知一种用于光学扫描信号的模数转换器。借助于该转换器可以将模拟信号转换为数字信号。
例如，由专利文献US 2020/0333176 A1已知一种用于确定容器中的介质液位的液位测量设备。所述液位测量设备例如可以包括雷达系统。
专利文献US 2019/0107426 A1公开了一种用于确定容器中的介质液位的雷达系统。在该雷达系统的情况下尤其可以通过雷达探测所述介质的表面。
本发明所要解决的技术问题在于，改善雷达传感器设备的集成能力，以便在雷达系统中使用雷达传感器设备。
该技术问题通过根据权利要求1所述的雷达传感器设备、根据权利要求11所述的雷达系统、根据权利要求13所述的机动车、根据权利要求14所述的方法以及根据权利要求15所述的方法解决。有用的扩展设计由从属权利要求得出。
本发明的一个方面涉及一种雷达传感器设备，其具有
-发射路径，
-与发射路径不同的接收路径，
-光输入端，该光输入端是发射路径的组成部分并且设计用于接收光传输信号，
-光输出端，该光输出端是接收路径的组成部分并且设计用于提供光输出信号，
-天线，该天线设置用于发射基于光传输信号的电发射信号并且接收电接收信号，
-数字接口单元，该数字接口单元设置用于在用于发射电发射信号的发射路径和用于接收电接收信号的接收路径之间进行切换，其中，
-雷达传感器设备设计为单片系统(或者说单芯片系统)，并且
-发射路径、接收路径、光输入端、光输出端、天线和数字接口单元布置在单片系统上。
本发明的优点在于，通过单片系统的使用可以将雷达传感器设备更好地集成到雷达系统中。通过单片系统的使用可以将雷达传感器设备设计得更加紧凑。通过将雷达传感器设备的部件集成在单片系统上，可以降低雷达传感器设备的生产成本，因为不需要用于发射路径和用于接收路径的不同的设计或芯片类型。
尤其地，在来自具有分布式天线的雷达系统的雷达数据的相干处理中，用所建议的雷达传感器设备可以防止超过每根天线1Gb/s的高数据负荷。通过将雷达传感器设备的所有部件集成在单片系统上，可以减少具有多个分布式天线的雷达系统中的数据负荷。
单片系统(英语：“system-on-a-chip”)被理解为可编程的电子系统的全部或者大部分功能在一个芯片上的集成、即在半导体衬底上的一个集成电路(“IC”)，也称为单片集成。例如使用硅作为衬底材料，其中，单片系统在此也被称为硅上系统(SoS)。单片系统可以理解为不同元件、如逻辑电路、时钟、独立启动、微技术传感器等的组合，这些元件共同提供特定的功能、例如传感器连同分析电子器件。这种单片系统例如被用在嵌入式系统中。传统系统最初也由微处理器IC或微控制器IC和焊在电路板上的许多其它用于特殊功能的IC组成，而由于单片系统的集成密度可以将几乎所有的功能集成在唯一的IC上。在此可以集成数字、模拟和混合信号功能单元。在此产生的优点是，主要可以节约成本、降低能耗或功率损耗和实现全面微型化。
换而言之，雷达传感器设备的所有部件都集成在唯一的集成电路IC上。因此，雷达传感器设备的功能可以只由唯一的集成电路IC或唯一的芯片执行。换而言之，雷达传感器设备完全可以作为独立单元工作。由于使用唯一的芯片或集成电路，雷达数据在雷达传感器设备上以电子方式被传输。
尤其地，单片系统是唯一的用于Tx和Rx通道的半导体芯片。例如，单片系统可以基于CMOS、SiN-CMOS、Bi-CMOS或混合Bi-CMOS工艺制造。尤其地，单片系统是光子电子共集成的芯片或半导体芯片。雷达传感器设备的所有部件都集成或布置在该芯片或者半导体芯片上。
本发明的另一个优点是，光学和电学构件共同集成在单片系统上，以便产生和接收雷达信号。通过光学和电学构件的共同集成可以降低雷达传感器设备的复杂性，从而降低雷达系统的复杂性。同样，通过将唯一的芯片设计或集成电路用于雷达传感器设备的全部构件，雷达传感器设备的制造过程可以更简单并且更廉价地实现。
借助于根据本发明的雷达传感器设备可以减少在其中按规定地使用雷达传感器设备的具有分布式天线的雷达系统中的数据传输负荷。例如，雷达传感器设备可以用在机动车的雷达系统中。同样，雷达传感器设备可以用在各种不同的技术应用领域中。例如，雷达传感器设备可以在航空技术、航海技术、自动化技术或通信技术中被应用。
这种雷达传感器设备尤其可以用于例如至少部分自主运行的机动车，但尤其也可以用于完全自主运行的机动车。但为了实现这种自动化驾驶，对环境的可靠感知是必不可少的。在此，环境或者说周围环境借助于传感器如雷达、激光雷达和摄像机检测。特别重要的是对周围环境进行整体的、360度三维的检测，以便能够检测到所有静态和动态的对象。尤其在激光雷达的情况下，冗余、稳健的环境检测起着关键作用，因为这种传感器类型能够在环境检测中精确地测量距离并且还可以用于进行分类。然而，这些激光雷达传感器成本高昂并且结构复杂。尤其360度三维的环境检测是成问题的，因为要么需要许多较小的单个传感器以便确保这一目标，这些单个传感器通常以许多单独的光源和探测器元件运行，要么安装大型激光雷达传感器。此外，激光雷达传感器容易受到如雨、雾或阳光直射之类的天气影响。在此，根据本发明的雷达传感器设备可以解决这一问题。
雷达传感器或雷达传感器设备也在机动车制造中设立并且在所有天气条件下可靠且无故障地提供数据。即使能见度低的条件如雨、雾、雪、灰尘和黑暗也几乎不会影响其感知可靠性。然而，分辨能力目前受限制，尤其因为目前使用的系列雷达的分辨能力只设计为大约7°。为了达到对于机动车制造中具有安全驾驶功能的提高的自动化等级的要求而规定，雷达传感器设备提供具有0.1°及以下范围内的高分辨率的三维图像并且所述分辨率对环境的干扰高度不敏感。传统雷达技术无法实现这一点，因为这类系统的分辨能力太低。为了能够大幅提高分辨能力，可以使用本发明的雷达传感器设备。通过在单片系统上、即在唯一的半导体芯片上共同集成电子和光子部件，可以提高使用雷达传感器设备的光子雷达系统的分辨能力。
例如，硅光子技术可以用于在单片系统上共同集成光子构件和电子构件。硅光子技术能够实现光子构件、高频电子器件和数字电子器件共同地在唯一的集成电路或芯片上的单片集成。这样的系统提供如下优点，即，可以通过THz频率范围内的光载波信号执行GHz信号的信号传输。
尤其可以通过雷达传感器设备实现，通过单片系统可以省去用于发射和接收通道的不同的芯片设计和不同的芯片配置。
通过数字接口单元可以为雷达传感器设备配备双重功能或双重功能性。因此，通过雷达传感器设备既能够接收雷达信号，也能够发射雷达信号。因此，发射和接收在同一个半导体芯片上完成。尤其地，数字接口单元是也称为EPIC芯片的光子电子共集成半导体芯片上的集成数字接口。
尤其地，通过数字接口单元可以选择性地在发射路径和接收路径之间进行切换。换而言之，通过数字接口单元，雷达传感器设备可以要么被置于发射模式中或者以发射模式运行，要么被置于接收模式中或者以接收模式运行。因此可以要么发射电发射信号要么接收电接收信号。电发射信号基于光传输信号。电接收信号可以是与电发射信号相对应并且在雷达发射设备的周围环境中被反射的信号。
尤其地，通过雷达传感器设备可以省去发射芯片和接收芯片，因为发射功能和接收功能均可以通过单片系统在唯一的集成电路上实现。
例如，光传输信号是THz频率范围内的光载波信号。例如，电接收信号可以称为雷达回波信号。
例如，雷达传感器设备并且尤其单片系统能够以混合BI-CMOS(SIGE)或CMOS(SIN)电路的形式实现。在这种情况下，将传统的晶体管和波导结构和/或电光学调制器结合在硅中。
尤其地，所建议的雷达传感器设备能够实现对调制过程和扫描行为的调整。在此尤其可以调整或匹配测量持续时间、线性调频脉冲序列或采样率。
例如，天线可以设计为可更换天线，以便可以根据雷达传感器设备的应用情况更换天线。可选地也可以规定，雷达传感器设备分别包含用于发射的天线和用于接收的天线。换而言之，接收路径和发射路径可以分别具有天线。
在本发明的一个实施例中规定，雷达传感器设备具有转换装置，该转换装置布置在单片系统上并且设计用于根据接收到的光传输信号产生电发射信号，尤其地，转换装置具有光学的用于根据传输信号产生电发射信号的光电二极管。尤其地，转换装置和光学的光电二极管布置或集成在所述单片系统上。因此，除了雷达传感器设备的之前列出的构件之外，转换装置和光学的光电二极管也布置或集成在同一个半导体芯片或集成电路上。换而言之，转换装置是用于将光信号转换为电信号的转换器单元。尤其地，转换装置直接连接到光输入端上。因此，接收到的光传输信号可以在接收后被转换为电发射信号。尤其地，电发射信号在光传输信号的基础上产生或生成。
例如，光传输信号可以称为光学的雷达驱动信号。
例如，光输入端可以称为光耦合元件，其用于将光传输信号耦合到雷达发射设备中。
尤其地，光传输信号的转换可以由转换装置的光学的光电二极管完成。换而言之，光学的光电二极管例如是转换装置的固定组成部分。
例如，转换装置还可以具有控制单元，用于监控从光传输信号到电发射信号的转换过程。
光学的光电二极管例如可以称为探测器。
尤其地，转换装置和光学的光电二极管是雷达传感器设备的发射路径的组成部分、尤其是固定组成部分。例如，发射路径可以是雷达传感器设备的电发射路径。
在本发明的另一实施例中规定，所述转换装置还具有放大器单元，其中，该放大器单元设计用于根据预设的载波频率提高由光学的光电二极管产生的电发射信号的频率。尤其地，放大器单元集成在转换装置中或者与转换装置电地、数字地联网。放大器单元尤其也集成在单片系统上。可选地，放大器单元是发射路径的组成部分。
例如，放大器单元可以是功率放大器、倍增器单元。放大器单元尤其设计用于，将光传输信号的频率倍增到必要的载波频率并且进行提供。这具有的优点是，光传输信号不必以全部的必要的载波频率被提供。例如可以规定选择八分之一的一小部分。由此，光传输信号例如可以用雷达频率的八分之一被调制。因此，在光输入端存在具有比发射信号频率低得多的频率的光传输信号。这能够实现更简单且更低复杂度的传输。为了再次获得光载波信号的频率范围以便发射电发射信号，需要放大器单元。
例如，在必要的载波频率为77GHz的情况下，光传输信号、尤其光载波信号可以只以19.25GHz的频率被传输或提供。在雷达传感器设备中，光传输信号由此可以通过放大器单元进行电倍增，从而被调制或者置于必要的载波频率。通过在较低的频率范围内传输所述光传输信号，大大降低了用于传输和接收光传输信号所需的能量。这可以在雷达传感器设备的热或温度方面产生有利影响。
尤其地，放大器单元直接紧邻地连接在光学的光电二极管下游。
在本发明的另一实施例中规定，所述天线和数字接口单元是发射路径和接收路径的组成部分。换而言之，发射路径和接收路径均使用所述天线和数字接口单元，以便发射和接收。因此，天线和数字接口单元既在雷达传感器设备的发射模式中也在接收模式中是激活的。借助于数字接口单元可以启用或停用雷达传感器设备的用于发射路径或接收路径的各个单独的部件或构件。尤其地，在发射模式或发射运行中，只有雷达传感器设备的对于发射电发射信号需要的构件激活。在该状态下，只被需要用于接收信号的部件处于非激活状态。相反，在接收模式下，只有对于接收需要的构件激活。
由于天线和数字接口单元既用于发射路径又用于接收路径，天线和数字接口单元具有特殊的特性。天线尤其设计为多功能发射和接收天线。因此可以例如通过数字接口单元对天线进行相应的操控或者传输相应的信号，从而将天线切换到或者置于发射模式或者接收模式。由于将唯一的天线既用于接收信号也用于发射信号，雷达传感器设备和尤其单片系统可以设计得更加紧凑和简单。因此尤其可以将雷达传感器设备的所需安装空间或安装空间需求保持得较少。
此外，在本发明的一个实施例中规定，所述数字接口单元和天线之间的发射路径具有至少一个发射放大器单元，其中，该发射放大器单元设计用于提高天线的发射功率，以便发射电发射信号。尤其地，发射放大器单元是发射路径的组成部分。尤其地，发射放大器单元布置或集成在单片系统上。
尤其地，发射放大器单元是电功率放大器，也称为“power amplifier”。
借助发射功率放大器，尤其在发射模式下可以调整电发射信号，以便通过天线发射。在此尤其进行天线的发射功率的提高或放大。因此实现电发射信号的改善的发射，从而尤其可以提高雷达传感器设备和尤其雷达系统的分辨能力。尤其地，借助于发射放大器单元可以执行改善的信号发射。
在另一实施例中规定，所述数字接口单元和天线之间的接收路径具有解调电路，其中，该解调电路设置用于将接收到的电接收信号与电发射信号混合。尤其地，解调电路是雷达传感器设备的接收路径的组成部分。解调电路也布置或集成在单片系统上。
尤其地，通过解调电路可以对接收到的电接收信号进行数字调制。为此，例如可以应用IQ调制方法、振幅调制方法、频率调制方法、相位调制方法、振幅偏移键控方法、频率偏移键控方法、相位偏移键控方法或振幅和相位偏移键控方法。尤其可以用这些调制方法之一节省数据信号、在此为电接收信号的传输过程中的带宽。例如，解调电路为此可以具有基带信号处理单元。
例如，解调电路还可以附加地具有混频器、尤其IQ混频器。该混频器可以设计为，将由天线接收到的电接收信号、尤其雷达回波信号与电发射信号、尤其电学的雷达驱动信号进行混合。
尤其地，通过单片系统的光子和电子部件的共同集成实现信号的纯电子采样。尤其通过解调电路通过IQ混频器将接收到的信号混频到基带中。
在一个实施例中规定，雷达传感器设备具有调制装置，该调制装置布置或集成在单片系统上并且设置用于根据电接收信号产生光输出信号。尤其地，调制装置设置用于将混合信号调制到光传输信号上并且作为光输出信号在光输出端提供。尤其地，调制装置是雷达传感器设备的接收路径的组成部分。换而言之，由解调电路混合的信号可以通过调制装置调制到光传输信号上并且提供给光输出端。
例如，调制装置还可以具有控制单元和放大器(英语：“TIA”)。通过该放大器可以相应地放大电接收信号并且针对调制进行编辑。通过控制单元可以监控电信号转换为光输出信号的过程。
在另一实施例中规定，数字接口单元具有模数转换器，其中，该模数转换器设置用于对接收到的电接收信号进行数字转换和数字压缩。例如，模数转换器可以称为模数变换器(ADC)。借助模数转换器可以处理、进一步处理或传递数字的数据流。尤其地，借助模数转换器可以更稳健地进行用于雷达传感器设备的发射模式或接收模式的数据传输。尤其地，模数转换器是数字接口单元的组成部分并且因此也布置或集成在单片系统上。尤其地，模数转换器既可以用于接收路径也可以用于发射路径。此外，数字接口单元还可以具有压缩接口和/或数据压缩单元。通过压缩接口和/或数据压缩单元可以减少或降低雷达传感器设备的接收和发射过程中的数据负荷、数字数据的数据负荷。尤其地，通过数字接口单元、尤其通过数字接口单元的前述各个单独构件可以对接收到并且经混合的雷达原始数据进行数字转换和压缩，从而可以减少出现的数据负荷并且可以提供这些数字数据以便进一步处理。
在本发明的另一实施例中规定，雷达传感器设备具有至少一个不同于光输出端的电输出端，该电输出端布置在单片系统上并且设计用于输出、尤其直接输出接收路径的电接收信号。此外，雷达传感器设备具有数据预处理装置，该数据预处理装置布置在单片系统上，并且通过该数据预处理装置能够编辑接收到的电接收信号。
尤其地，电输出端和数据预处理装置是接收路径的组成部分。同样，电输出端和数据预处理装置与雷达传感器设备的所有其它部件一样布置或者集成在单片系统的同一个集成电路上。通过该附加的电输出端可以将接收到的电接收信号在没有转换的情况下直接输出或提供给电计算单元。例如，电输出端可以通过传统的铜缆线传输电接收信号，以便进一步处理。例如，由模数转换器进行数字转换和数字压缩的电接收信号可以通过电信号线传输，而不必进行光学转换。例如，电输出端可以设计为双向接口。因此，通过电输出端可以进行数据的双向交换。尤其地，借助于电输出端可以通过电信号线进行双向数据传输。由于使用电输出端作为对光输出端的补充，雷达传感器设备可以提供用于数据输出的多种可能性。因此，雷达传感器设备能够以更简单且更低复杂度的方式针对各种应用领域被提供和设计。
例如，数据预处理装置可以设计为电的数字单元。尤其地，数据预处理装置可以称为预处理电路。通过数据预处理装置可以对电接收信号进行信号预处理。作为对数字接口单元的补充，借助于数据预处理装置可以减少接收信号的另外的数据负荷。因此，接收信号的接收到的数据可以被压缩。由于数据负荷减少，传感器设备可以更有效率并且损耗更小地运行。
例如，数据预处理装置可以称为“低电平信号处理单元”。尤其地，数据预处理装置可以具有集成电路，通过该集成电路可以执行离散傅里叶变换。尤其地，数据预处理装置可以具有算法，通过该算法可以对接收信号执行快速傅里叶变换。因此，接收到的接收信号可以被分解成其频率分量并且因此可以被分析。尤其地，通过数据预处理装置可以执行不同的傅里叶变换。
在一个有利的实施例中，雷达传感器设备具有控制装置，所述控制装置布置在单片系统上并且设置用于如此操控雷达传感器设备的数字接口单元，使得雷达传感器设备切换到发射路径或接收路径，尤其其中，控制装置具有数据传输总线系统，其中，控制装置通过数据传输总线系统与数字接口单元以通信的方式联网。控制装置尤其与雷达传感器设备的其它部件一样也布置或集成在单片系统、即唯一的电子电路上。尤其地，控制装置既是发射路径的组成部分，也是接收路径的组成部分。
借助控制装置、尤其电子控制装置可以如此操控数字接口单元，使得雷达传感器设备被切换到发射模式或运行模式。因此，控制装置用于控制数字接口单元和天线。尤其地，借助于控制装置可以在发射模式和接收模式之间进行切换。尤其地，对于发射模式可以通过控制装置启用发射路径的所有构件并且停用接收路径的所有构件。反之，对于用于接收所述接收信号的接收模式可以通过控制装置启用接收路径的所有部件并且停用发射路径的部件。为了能够通过控制装置操控数字接口单元和尤其雷达传感器设备的所有部件，数据传输总线系统是雷达传感器设备的一部分。尤其地，数据传输总线系统也布置或集成在单片系统上。尤其地，数据传输总线系统是不同于发射路径和接收路径的通信网络。借助数据传输总线系统，雷达传感器设备的多个参与者可以通过共同的传输路径相互交换数据。例如，数据传输总线系统可以通过不同的总线标准运行。为此例如可以使用PCI(外设部件互连)标准。
尤其地，控制装置是雷达传感器设备的诊断和控制接口。通过诊断和控制接口，雷达传感器设备可以在发射模式和接收模式之间切换。为此，电控制信号可以例如由控制装置产生并且例如传输给数字接口单元。
例如，控制装置可以通过设计为双向的电输出端接收指令并且根据所述指令执行或启动发射模式和接收模式之间的切换。
例如，控制装置还可以设置用于读出雷达传感器设备的诊断数据。在此，这些诊断数据可以包括雷达传感器设备的温度、发射或接收的持续时间、发射信号的斜坡特征、发射信息、接收信息、雷达传感器设备的部件的电压值或电流值或者与雷达传感器设备的部件有关的其它信息。控制装置可以考虑这些诊断数据，以便在发射模式和接收模式之间进行切换。
本发明的另一方面涉及一种雷达系统，该雷达系统具有至少一个根据前述方面或者其扩展设计的雷达传感器设备和中央电子计算装置，其中，中央电子计算装置设置用于产生用于雷达传感器设备的光传输信号并且接收光输出信号，并且中央电子计算装置分别通过至少一个光纤或者说玻璃纤维与雷达传感器设备的光输入端和光输出端耦合。
这种雷达系统尤其可以用在机动车、自动化系统、航空技术或航天技术中。
尤其地，刚才建议的雷达系统可以具有根据前述方面描述的雷达传感器设备。尤其地，雷达系统可以具有多个雷达传感器设备。前述雷达传感器设备尤其是同一个单片系统上的共集成的发射和接收单元。这例如在机动车的情况下是有利的，因为机动车的雷达传感器系统需要分布在机动车周围的传感器系统。因此，多个雷达传感器设备可以分布地布置在车辆上，并且这些雷达传感器设备可以通过中央电子计算装置相互通信联网。因此，雷达系统只需要一个中央电子计算装置、尤其一个中央站。借助中央电子计算装置可以通过光传输信号供应不同的雷达传感器设备，并且中央电子计算装置可以通过这些雷达传感器设备的相应的光输出端接收光输出信号。
尤其地，中央电子计算装置是与雷达传感器在实体上分开的不同单元。尤其地，中央电子计算装置不是雷达传感器设备的单片系统的组成部分。与单片系统相比，中央电子计算装置可以是与之不同的半导体芯片或集成电路。
例如，通过中央电子计算装置可以对FMCW信号进行跟踪以及进行全部的信号处理和信号分析。通过雷达传感器设备又可以进行发射和接收操作。
尤其地，中央电子计算装置可以产生太赫兹频率范围内的光载波频率。待传输的信号、尤其光传输信号以雷达系统的雷达频率的八分之一被调制到该光载波频率并且通过光相位或幅度调制或频率调制发送给雷达传感器设备。以此方式，实现频率八倍倍增，以便雷达传感器设备的天线可以发射雷达辐射。信号探测以相反的方式进行。所有数据都在中央站、尤其中央电子计算装置上被处理。
中央电子计算装置通过一个或多个玻璃纤维与雷达传感器设备的光输入端和光输出端耦合。因此，已由中央电子计算装置产生的光传输信号被耦合到玻璃纤维中并且通过光信号传输被传输给雷达传感器设备的光输入端。因此，载波信号或雷达驱动信号的传输通过光传输路径进行。玻璃纤维尤其可以是玻璃纤维导线。同样地，中央电子计算装置通过玻璃纤维与光输出端耦合。因此，雷达传感器设备、尤其雷达传感器设备的调制装置可以将光输出信号耦合到玻璃纤维中并且传输给中央电子计算装置，以便分析接收到的雷达辐射。
在所述另一方面的一个实施例中规定，中央电子计算装置具有光发射单元，该光发射单元设置用于产生光传输信号并且将其耦合到与雷达传感器设备的光输入端耦合的至少一个玻璃纤维中。同样地，中央电子计算装置具有光接收单元，该光接收单元设置用于通过与雷达传感器设备的光输出端耦合的至少一个玻璃纤维接收光输出信号并且确定由此导出的雷达信息。尤其地，借助于光发射单元可以根据载波信号、尤其根据载波频率产生或生成光传输信号。通过玻璃纤维可以将产生的光传输信号提供或传输给雷达传感器设备。
光接收单元还可以具有分析单元，其中，通过该分析单元分析由光接收单元接收到的光输出信号并且生成至少一个雷达信息。尤其地，光接收单元设计用于转换光输出信号并且尤其将光输出信号转换为用于分析单元的电信号。
例如，中央电子计算装置可以包括纤维输出端和纤维输入端。纤维输出端和纤维输入端尤其是模拟的、光学的输入端和输出端。
同样，雷达传感器设备可以具有纤维输入端作为光输入端并且具有纤维输出端作为光输出端。
尤其地，雷达传感器设备和雷达系统借助于玻璃纤维双向相互连接。因此实现双向的数据交换。尤其地，雷达传感器设备可以通过双向接口与雷达系统连接。因此，雷达传感器设备既能够用于发射信号，也能够用于接收信号。例如，接收路径、尤其数据接收路径的构件或部件可以通过铜缆线相互连接。为此可以同时保持接收路径的各个分布式接收模块具有相干性。
本发明的另一方面涉及一种机动车，该机动车具有根据前一方面或者其扩展设计的雷达系统。尤其地，刚才描述的机动车包括根据前一方面的雷达系统。
机动车尤其是至少部分自主运行的车辆。机动车尤其是高度自动化的机动车，该机动车包括不同的驾驶员辅助系统。这些驾驶员辅助系统可以使用所建议的雷达系统。尤其地，机动车可以具有多个这样的雷达系统。
根据本发明的机动车优选设计为汽车、尤其设计为轿车或者货车，或者设计为客车或者摩托车。
本发明的另一方面涉及一种用于运行根据前述一个方面或者其扩展设计的雷达传感器设备的方法，其中，通过数字接口在发射路径和接收路径之间进行切换，并且通过数字接口释放接收路径之一，以便用天线接收电接收信号，或者通过数字接口释放发射路径之一，以便用天线发射电发射信号。
尤其地，刚才描述的方法能够通过雷达系统、尤其通过前述一个方面或者其扩展设计的雷达发射设备执行。
例如，所述数字接口单元可以通过类似于MIMO方法(“多输入多输出”)或SISO方法(“单输入单输出”)的功能原理应用。尤其地，雷达传感器设备在接收模式或接收运行中处于基本设定、尤其默认设定中。为此，数字接口单元可以释放或者启用接收路径，以便用天线接收电接收信号。在通过天线进行接收期间不能进行发射。因此，在此期间发射路径被停用或关闭。数字接口单元在发射信号的最后一个发射信号斜坡发射之后才能立即切换回发射模式。因此，在发射信号的最后一个发射斜坡的最后一次发射后不久，才从发射模式切换到接收模式。从接收模式向发射模式的切换以类似的方式相反地执行。
例如，在电发射信号的最后一个发射斜坡的发射结束之后可以通过数据传输总线系统的总线信号关闭或停用发射路径的发射部件或构件并且开启接收路径的接收部件。在由发射模式切换到接收模式中时，尤其考虑发射信号的占空比。尤其可以停用发射部件并且以和/或时间延迟地启用接收部件。尤其地，两种模式之间的切换以一秒的一小部分、尤其在一微秒内完成。
尤其地，当发射路径释放时，停用接收路径。类似地，当接收路径释放时，停用或不释放发射路径。这尤其由数字接口单元和控制装置控制和监控。
本发明还包括用于机动车的雷达系统。雷达系统包括处理器装置，该处理器装置设置用于执行根据本发明的方法的实施方式。为此，处理器装置可以具有至少一个微处理器和/或至少一个微控制器和/或至少一个FPGA(现场可编程门阵列)和/或至少一个DSP(数字信号处理器)。此外，处理器装置可以具有程序代码，该程序代码设置用于在由处理器装置实施时执行根据本发明的方法的实施方式。该程序代码可以存储在处理器装置的数据存储器中。
本发明的另一方面涉及一种用于制造根据前述一个方面或者其扩展设计的雷达传感器设备的方法，其中，将雷达传感器设备制造为单片系统，并且在单片系统上产生电发射路径、电接收路径、光输入端、光输出端、天线和数字接口单元。尤其地，在单片系统上产生雷达传感器设备的关于前述方面的实施例已描述的所有部件或构件。换而言之，如此制造雷达传感器设备，使得雷达传感器设备是唯一的集成电路或唯一的半导体芯片。因此，属于雷达传感器设备的所有部件或功能部件都施加在同一个半导体芯片或集成电路上。
本发明的各个单独的方面的实施例可以被视为其它方面的有利实施例。尤其地，各个单独的方面的相应实施例可以被视为所有其它方面的有利实施例并且反之亦然。
本发明还包括所描述的实施方式的组合。
本发明还包括根据本发明的雷达系统、根据本发明的机动车和根据本发明的方法的扩展设计，这些扩展设计具有关于根据本发明的雷达传感器设备的扩展设计已经描述的特征。因此，根据本发明的雷达系统、根据本发明的机动车和根据本发明的方法的相应的扩展设计在此不再一次描述。
以下描述本发明的实施例。为此在附图中：
图1示意性地示出具有雷达系统的机动车，该雷达系统具有雷达传感器设备和中央电子计算装置；并且
图2示出图1中的雷达传感器设备的示意性线路框图。
以下描述的实施例是本发明的优选实施方式。在这些实施例中，实施方式的所描述的部件分别是本发明的各个单独的、能彼此独立地看待的特征，这些特征也分别彼此独立地形成本发明的扩展设计并且因此也能够单独地或者以与所示组合不同的组合被视为本发明的组成部分。此外，所描述的实施方式也能够由本发明的已描述的其它特征补充。
在附图中，功能相同的元件分别配设有相同的附图标记。
图1示出机动车1的一种实施方式的示意性俯视图。机动车1例如包括雷达系统2。所述雷达系统2例如具有雷达传感器设备3和中央电子计算装置4。
机动车1例如可以设计为高度自动化的车辆或者设计为至少部分自主运行的车辆。
雷达系统2例如可以是机动车1的驾驶员辅助系统的传感器。雷达系统2例如可以是雷达传感器、激光雷达传感器或者其它传感器类型。除了将雷达系统用在机动车1中之外，雷达系统2也能够用在车辆外部的系统中。雷达系统2例如可以在自动化系统、航天技术、航空或通信技术中应用。在此以雷达传感器2集成在机动车1中为例进行说明。
雷达系统2具有相对于雷达传感器设备3单独的并且在实体上分开的中央电子计算装置4。中央电子计算装置4例如可以是中央单元。中央电子计算装置4设计用于产生电控制信号5。也提供中央电子计算装置4的激光装置6，该激光装置根据电控制信号5产生用于传输给雷达传感器设备3的光传输信号7。例如，中央电子计算装置4可以具有光发射单元8，该光发射单元设置用于产生光传输信号7并且将其耦合到至少一个玻璃纤维9中。尤其地，中央电子计算装置4具有光接收单元10。通过光接收单元10可以接收雷达传感器设备3的光输出信号11。雷达传感器设备3例如是雷达系统2的发射/接收单元。为此尤其地，中央电子计算装置4分别通过至少一个玻璃纤维9、尤其玻璃纤维导线与雷达传感器设备3的光输入端12和光输出端13光学耦合。光输入端12和光输出端13在图1中未示出，而是在图2中可见。借助于光接收单元10可以接收雷达传感器设备3的光输出信号11。
此外，中央电子计算装置4具有至少一个电子分析单元14。借助于分析单元14可以处理接收到的光输出信号11，该光输出信号例如已被光接收单元10处理或者转换为数字信号。因此，借助于分析单元14可以根据光输出信号11导出并确定至少一个雷达信息。光输出信号11可以称为光调制信号。
尤其地，光输入端12通过玻璃纤维9与中央电子计算装置4耦合。同样，光输出端13通过玻璃纤维9与中央电子计算装置4光学耦合。尤其地，光输入端12和光输出端13分别通过自己的玻璃纤维9或者通过自己的玻璃纤维束与中央电子计算装置4耦合。因此尤其可以通过双向接口在中央电子计算装置4和雷达传感器设备3之间提供双向通信。
尤其地，FMCW信号的产生以及整个信号处理和分析可以由中央电子计算装置4完成。雷达传感器设备3在此可以由单个的电子光子相关联的芯片构成。在此在技术上尤其可以通过尤其与光传输信号7相符的在太赫兹频率范围内的光载波信号执行吉赫兹信号的信号传输。中央电子计算装置4在此例如产生光载波频率。待传输的信号能够以雷达系统2的雷达频率的八分之一被调制到该载波频率并且通过玻璃纤维9、尤其光相位被发送给雷达传感器设备3，所述调制由块44表示。
以此方式进行频率倍增、例如频率八倍倍增，以便雷达系统的雷达辐射能够被雷达传感器设备3发射出。信号探测以相反的方式进行。所有数据都在中央电子计算装置4上被处理。
例如，训练器频率可以遵循玻璃纤维9的电信窗口，该电信窗口为1300nm和1550nm。
例如，中央电子计算装置4可以具有可选的1:N开关43，通过该开关可以将光传输信号7提供到用于单个或多个雷达传感器设备的多个通道上。
例如，中央电子计算装置4分别具有与光输入端和光输出端12、13相对应的光耦合元件。在此，光输入端12和光输出端13例如也能够是雷达传感器设备3的光耦合元件。
例如，中央电子计算装置4可以产生光传输信号7，该光传输信号由具有载波频率的雷达载波信号和具有斜坡频率的雷达斜坡信号组成，方式为将这些信号调制到具有特定或预设的载波频率的光载波信号上。这例如可以通过光发射单元8实现。
图2示出雷达传感器设备3的一种实施方式的示意性线路框图。雷达传感器设备3尤其可以设计为单片系统15。换而言之，雷达传感器设备3只具有唯一的集成电路或唯一的半导体芯片。尤其地，雷达传感器设备3设计为光子电子共集成的半导体芯片。尤其地，雷达传感器设备3设计为独立单元并且具有作为发射和接收单元的全部功能。因此，雷达传感器设备3设计为单片系统15，并且雷达传感器设备3尤其是相对于中央电子计算装置4不同的且在实体上分开的单元。
作为单片系统15的雷达传感器设备3可以包括发射路径16(在图2中用实线示出)和接收路径17(在图2中用虚线示出)。因此，只具有唯一的半导体芯片或集成电路的雷达传感器设备3的唯一的芯片设计既包括发射路径16也包括接收路径17，发射路径也称为Tx通道，接收路径也称为Rx通道。由此，与现有技术中的雷达设备相比，代替用于接收单元和发射单元的各自的芯片，用于发射和接收的所有必要的部件可以集成在同一个芯片上、即集成在单片系统15上。因此，雷达传感器设备3可以更紧凑地使用并且尤其可以更好地制造，因为只需要实现唯一的芯片。
在作为接收路径16的组成部分的光输入端12处，从中央电子计算单元4接收并且提供光传输信号7。在作为接收路径17的组成部分的光输出端13处可以提供光输出信号11以便发送或传输给中央电子计算单元4。
为了发射和接收信号，雷达传感器设备3具有天线18。通过天线18可以发射电发射信号19或者接收电接收信号20。
电发射信号19尤其是基于光传输信号7的电信号。换而言之，光传输信号7被转换为电发射信号19。从光传输信号7转换而来的电发射信号19可以通过天线18例如发射到机动车1的周围环境21中。所发射的发射信号19例如可以撞击在周围环境21中的对象22上。在此，通过天线18又可以接收与电发射信号19相对应并且被反射的电接收信号20。
为了雷达传感器设备3可以通过唯一的天线18发射电发射信号19或者接收电接收信号20，设有数字接口单元23。数字接口单元23作为数字接口集成在单片系统15中，通过数字接口单元可以在发射模式或接收模式下运行雷达传感器设备3。这可以通过如下方式实现，即，数字接口单元23在用于发射电发射信号19的发射路径16和用于接收电发射信号20的接收路径17之间进行切换。这种切换尤其可以在微秒范围中的时间跨度内实现。例如，发射路径16和接收路径17之间的切换可以通过“MIMO”或“SISO”功能原理进行。
例如，天线18和数字接口单元23既可以是发射路径16的组成部分，也可以是接收路径17的组成部分。因此，天线18和数字接口单元23既是用于发射模式的功能单元，也是用于接收模式的功能单元。
为了能够有效率地控制发射路径16和接收路径17之间的切换，可以在雷达传感器设备3的单片系统15上集成控制装置24。控制装置24既能够用于发射路径16也能够用于接收路径17。控制装置24例如可以与中央电子计算单元4或者与雷达系统2或机动车1的其它电子计算单元联网。控制装置24尤其是诊断和控制接口。换而言之，借助于电子控制装置24可以操控数字接口单元23以便在发射路径16和接收路径17之间进行切换。为了实现该操控，控制装置24可以通过数据传输总线系统25与数字接口单元23以通信的方式联网。数据传输总线系统25是数据传输网络。借助于数据传输总线系统25可以将控制装置24的控制信号传输给数字接口单元23，以便在发射路径16和接收路径17之间进行切换。尤其可以将雷达传感器设备3的所有部件通过数据传输总线系统25彼此或相互联网。控制装置24尤其集成在单片系统15上。
数据传输总线系统25尤其是相对于发射路径16和接收路径17单独的网络或传输路径。
尤其地，发射路径16和接收路径17的构件或部件可以通过电信号线、尤其铜缆线或铜轨道相互连接或接线或联网。
例如可以在雷达传感器设备3的单片系统15上集成或者形成转换装置26。转换装置26尤其直接在光输入端12之后、尤其与光输入端12的输出侧连接或接线。尤其地，转换装置26连接在光输入端12和数字接口单元23之间。借助于转换装置26可以根据接收到的光传输信号7产生或者生成电发射信号19。为此，转换装置26具有至少一个光学的光电二极管27。转换装置26和光学的光电二极管27尤其是发射路径16的组成部分。借助光学的光电二极管27可以将光信号转换为电信号，在此为将光传输信号7转换为电发射信号19。
此外，转换装置26可以具有放大器单元28、尤其频率倍增器单元。借助放大器单元28可以提高由光学的光电二极管27产生的发射信号19的频率。在此尤其使转换的发射信号19的频率适应载波频率。因此，在此执行对发射信号19的频率提高。光传输信号7的转换和尤其频率提高例如可以由控制单元29完成，该控制单元可以称为TIA。控制单元29尤其是转换装置26的组成部分。
发射路径16的另一组成部分是发射放大器单元30。发射放大器单元30可以布置或集成或接线在数字接口单元23和天线18之间。借助于发射放大器单元30可以提高或放大天线的发射功率，以便发射电发射信号19。发射放大器单元30尤其是功率放大器(“PowerAmplifier”)。
以下详细阐述接收路径17的部件或构件。接收路径17可以具有解调电路31。该解调电路尤其可以连接在天线18和数字接口单元23之间。
发射路径16和接收路径17尤其是两条在实体上彼此分开的路径。
借助于解调电路31可以编辑接收到的电接收信号20。解调电路31例如可以具有至少一个IQ混频器32。借助于IQ混频器可以对接收到的电接收信号20进行数字调制。在此可以应用各种不同的调制方法。借助IQ混频器32可以将接收到的电接收信号20与电发射信号19混合。该混合信号随后能够以I和Q数据的形式在解调电路31的基带信号处理单元33中被处理。基带信号处理单元33例如将I和Q数据调制到电载波频率上。接收尤其由数字接口单元23控制。
尤其还要提到的是，在发送所述发射信号19时，通过控制装置24和数字接口单元23停用接收路径17的所有部件并且只启用用于发送所述发射信号19的部件。在接收所述接收信号20时，情况相反。
为了进一步处理接收到并且尤其经编辑的电接收信号20，雷达传感器设备3可以具有调制装置34。调制装置34尤其也是接收路径17的组成部分。例如，由解调电路31混合和编辑的信号随后可以通过调制装置34的驱动单元35由调制装置34的光调制单元36调制到光传输信号7上。调制单元36例如可以是马赫-曾德尔调制器。光传输信号7可以从光输入端12通过光学支路37提供或馈送至调制单元36。因此，在调制装置34的调制单元36中调制的光输出信号11可以通过光输出端13耦合到玻璃纤维9中并且传输或传送给中央电子计算装置4。
调制装置34尤其连接在光输出端13和数字接口单元23之间。
此外，调制装置34可以具有控制单元38，该控制单元也称为“偏置”(bias)。用该控制单元可以监控调制过程。
为了能够更好且更快地在发射路径16和接收路径17中执行数据传输，有利的是，在传输相应的信号时可以减少相应的数字数据负荷。这一方面通过数字接口单元23实现。
为了在发射模式和接收模式期间将数据负荷保持得较低，数字接口单元23可以具有模数转换器(ADC)39。此外，数字接口单元23可以具有数据压缩单元40或压缩接口。通过模数转换器39和/或数据压缩单元40可以对电信号进行数字转换和数字压缩。因此，用于发射和接收的数据负荷可以被压缩并且尤其被减少。因此，数字接口单元23可以更有效率地运行。
在发射模式和接收模式中能够减少数据负荷的另一种可能性为使用雷达传感器设备3的可选的数据预处理装置41。数据预处理装置41尤其是接收路径20的组成部分。数据预处理装置41尤其可以称为“低电平信号处理单元”。为了压缩数据或减少数据，数据预处理装置41可以使用用于执行快速傅立叶变换(FFT)的算法。换而言之，借助于数据预处理装置41可以编辑电接收信号20。
为了能够更广泛且更有效率地使用雷达传感器设备3，雷达传感器设备3可以具有电输出端42作为对光输出端13的备选或补充。光输出端42可以是接收路径17的组成部分。借助电输出端42可以将电接收信号20或解调电路31的混合信号在没有光学转换成光输出信号11的情况下直接输出给中央电子计算装置4或者其它电计算单元。因此可以根据应用情况将电接收信号20直接地在没有中间处理或转换步骤的情况下进一步传输。
数据预处理装置41尤其可以连接在调制装置34和数字接口单元23之间。数据预处理装置41尤其可以连接在数字接口单元23和电输出端42之间。
在此未示出的方法可以用于制造雷达传感器设备3。在该制造方法中，作为首要的制造过程步骤，可以将雷达传感器设备3制造为单片系统15。因此将雷达传感器设备3制造为唯一的半导体芯片或电子光子集成电路。此外，在雷达传感器设备3的制造过程中，在单片系统15上产生或者施加电发射路径16、电接收路径17、光输入端12、光输出端13、天线18、电输出端42、转换装置26、数字接口单元23、发射放大器单元30、解调电路31、调制装置34、数据预处理装置41以及控制装置24。换而言之，雷达传感器设备3的所有电子的、电的和光子的构件或功能单元都布置或者施加或者安装或者集成在同一个单片系统15上。因此，雷达传感器设备3的所有构件都在同一个制造过程中被施加到同一个芯片上。
此外可以使用在此未示出的方法尤其借助控制装置24相应地操控或者使用数字接口单元23，以便可以切换到发射路径16或接收路径17。例如，通过数字接口单元23可以释放接收路径17，以便用天线18接收电接收信号20。在此，在该状态下调节形成雷达传感器设备3的接收模式。在该状态下无法发送所述发射信号19。在这种情况下，发射路径16的部件尤其被关闭或停用。在接收到所述接收信号20的最后一个信号接收斜坡之后或者之后立即可以由数字接口单元23启动从接收模式到发射模式的切换。尤其可以通过传输总线系统25启用接收路径17的部件并且停用发射路径16的部件。
在发射模式下以相反的方式执行，发射模式可以由数字接口单元通过释放发射路径16被启用。在发射电发射信号19的最后一个信号发射斜坡、尤其占空比之后或者之后立即可以借助控制装置24以和/或时间延迟通过数据传输总线系统25的总线信号关闭或停用发射路径16的部件并且开启接收路径17的部件。因此，要么发射路径16的部件要么接收路径17的部件被切换为激活状态。
通过图1和图2的所描述的实施方式尤其可以减少具有分布式天线的雷达系统中的数据传输负荷。为此可以在用于接收雷达辐射的光子电子共集成的半导体芯片中集成数字接口，用于原始信号的数字化、信号预处理和数据压缩。例如，这些原始信号既能够通过光接口也能够通过电子接口在时间上被高精度标记，以便可以在中央站执行相干的或者准相干的或者不相干的处理。

Claims (15)

1.一种雷达传感器设备(3)，具有
-发射路径(16)，
-与发射路径(16)不同的接收路径(17)，
-光输入端(12)，该光输入端是发射路径(16)的组成部分并且设计用于接收光传输信号(7)，
-光输出端(13)，该光输出端是接收路径(17)的组成部分并且设计用于提供光输出信号(11)，
-天线(18)，该天线设置用于发射基于光传输信号(7)的电发射信号(19)并且接收电接收信号(20)，
-数字接口单元(23)，该数字接口单元设置用于在用于发射电发射信号(19)的发射路径(16)和用于接收电接收信号(20)的接收路径(17)之间进行切换，其中，
-雷达传感器设备(3)设计为单片系统(15)，并且
-发射路径(16)、接收路径(17)、光输入端(12)、光输出端(13)、天线(18)和数字接口单元(23)布置在单片系统(15)上。
2.根据权利要求1所述的雷达传感器设备(3)，具有转换装置(26)，该转换装置布置在单片系统(15)上并且设计用于根据接收到的光传输信号(7)产生电发射信号(19)，尤其地，转换装置(26)具有光学的用于根据光传输信号(7)产生电发射信号(19)的光电二极管(27)。
3.根据权利要求2所述的雷达传感器设备(3)，其中，所述转换装置(26)还具有放大器单元(28)，其中，该放大器单元(28)设计用于根据预设的载波频率提高由光学的光电二极管(27)产生的电发射信号(19)的频率。
4.根据前述权利要求中任一项所述的雷达传感器设备(3)，其中，所述天线(18)和数字接口单元(23)是发射路径(16)和接收路径(17)的组成部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的雷达传感器设备(3)，其中，所述数字接口单元(23)和天线(18)之间的发射路径(16)具有至少一个发射放大器单元(30)，其中，该发射放大器单元(30)设计用于提高天线(18)的发射功率，以便发射电发射信号(19)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的雷达传感器设备(3)，其中，所述数字接口单元(23)和天线(18)之间的接收路径(17)包括解调电路(31)，其中，该解调电路(31)设置用于将接收到的电接收信号(20)与电发射信号(19)混合。
7.根据权利要求6所述的雷达传感器设备(3)，具有调制装置(34)，该调制装置布置在单片系统(15)上并且设置用于根据电接收信号(20)产生光输出信号(11)，尤其地，调制装置(34)设置用于将混合信号调制到光传输信号(7)上并且作为光输出信号(11)在光输出端(13)提供。
8.根据前述权利要求中任一项所述的雷达传感器设备(3)，其中，数字接口单元(23)具有模数转换器(39)，其中，该模数转换器(39)设置用于对接收到的电接收信号(20)进行数字转换和数字压缩。
9.根据前述权利要求中任一项所述的雷达传感器设备(3)，具有：
-至少一个不同于光输出端(13)的电输出端(42)，该电输出端布置在单片系统(15)上并且设计用于输出接收路径(17)的电接收信号(20)，和
-数据预处理装置(41)，该数据预处理装置布置在单片系统(15)上，并且通过该数据预处理装置能够编辑接收到的电接收信号(20)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的雷达传感器设备(3)，具有控制装置(24)，该控制装置布置在单片系统(15)上并且设置用于如此操控雷达传感器设备(3)的数字接口单元(23)，使得雷达传感器设备(3)切换到发射路径(16)或接收路径(17)，尤其其中，控制装置(24)具有数据传输总线系统(25)，其中，控制装置(24)通过数据传输总线系统(25)与数字接口单元(23)以通信方式相互联网。
11.一种雷达系统(2)，具有至少一个根据前述权利要求1至10中任一项所述的雷达传感器设备(3)和中央电子计算装置(4)，其中，
-中央电子计算装置(4)设置用于产生用于雷达传感器设备(3)的光传输信号(7)并且接收光输出信号(11)，并且
-中央电子计算装置(4)分别通过至少一个玻璃纤维(9)与雷达传感器设备(3)的光输入端(12)和光输出端(13)耦合。
12.根据权利要求11所述的雷达系统(2)，其中，
-中央电子计算装置(3)具有光发射单元(8)，该光发射单元设置用于产生光传输信号(7)并且将其耦合到与雷达传感器设备(3)的光输入端(12)耦合的至少一个玻璃纤维(9)中，并且
-中央电子计算装置(4)具有光接收单元(10)，该光接收单元设置用于通过与雷达传感器设备(3)的光输出端(13)耦合的至少一个玻璃纤维(9)接收光输出信号(11)并且确定由此导出的雷达信息。
13.一种机动车(1)，具有根据前述权利要求11和12中任一项所述的雷达系统(2)。
14.一种用于运行根据前述权利要求1至10中任一项所述的雷达传感器设备(3)的方法，其中，通过数字接口单元(23)在发射路径(16)和接收路径(17)之间进行切换，并且
-通过数字接口单元(23)释放接收路径(17)，以便用天线(18)接收电接收信号(20)，或者
-通过数字接口单元(23)释放发射路径(16)，以便用天线(18)发射电发射信号(19)。
15.一种用于制造根据前述权利要求1至10中任一项所述的雷达传感器设备(3)的方法，其中，
-将雷达传感器设备(3)制造为单片系统(15)，并且
-在单片系统(15)上产生电发射路径(16)、电接收路径(17)、光输入端(12)、光输出端(13)、天线(18)和数字接口单元(23)。
CN202280031776.2A 2021-04-28 2022-04-14 雷达传感器设备、具有相应雷达传感器设备的雷达系统、机动车以及分别用于运行和制造雷达传感器设备的方法 Pending CN117280240A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021110820.9A DE102021110820B3 (de) 2021-04-28 2021-04-28 Radarsensorvorrichtung, Radarsystem mit einer entsprechenden Radarsensorvorrichtung, Kraftfahrzeug, sowie je ein Verfahren zum Betreiben und Herstellen einer Radarsensorvorrichtung
DE102021110820.9 2021-04-28
PCT/EP2022/060117 WO2022228916A1 (de) 2021-04-28 2022-04-14 Radarsensorvorrichtung, radarsystem mit einer entsprechenden radarsensorvorrichtung, kraftfahrzeug, sowie je ein verfahren zum betreiben und herstellen einer radarsensorvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117280240A true CN117280240A (zh) 2023-12-22

Family

ID=81655047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280031776.2A Pending CN117280240A (zh) 2021-04-28 2022-04-14 雷达传感器设备、具有相应雷达传感器设备的雷达系统、机动车以及分别用于运行和制造雷达传感器设备的方法

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN117280240A (zh)
DE (1) DE102021110820B3 (zh)
WO (1) WO2022228916A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19738254A1 (de) * 1997-09-02 1999-03-04 Daimler Benz Aerospace Ag Sende/Empfangsanordnung für eine phasengesteuerte Antenne
EP3196694B1 (en) 2016-01-19 2019-11-27 Technische Universität Dresden Optically sampled analog-to-digital converter and method for using the analog-to-digital converter
HUE053290T2 (hu) 2017-10-06 2021-06-28 Grieshaber Vega Kg Radar töltöttségi szintet mérõ eszköz chipen
HUE060602T2 (hu) 2017-10-06 2023-03-28 Grieshaber Vega Kg Szintmérõ eszköz radar rendszerrel
DE102017221257A1 (de) * 2017-11-28 2019-05-29 Audi Ag Radarsystem und Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022228916A1 (de) 2022-11-03
DE102021110820B3 (de) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109839616B (zh) 雷达系统和用于运行雷达系统的方法
EP2806288B1 (en) Automotive auxiliary ladar sensor
CN111077519B (zh) 一种微波光子雷达实现方法及系统
CN109375200B (zh) 基于光子上变频的光载分布式雷达探测方法及装置
Serafino et al. Photonic approach for on‐board and ground radars in automotive applications
US5793309A (en) Short range electromagnetic proximity detection
CN109116375B (zh) 汽车雷达系统和同步汽车雷达系统的方法
JP6833694B2 (ja) ダウンコンバージョンシステム及び方法
CN109932691A (zh) 微波光子雷达-通信一体化方法及装置
WO2022157191A1 (de) Radarsensorvorrichtung für ein kraftfahrzeug, sowie verfahren
US20200150238A1 (en) Non-interfering long- and short-range lidar systems
CN110824476A (zh) 一种探测范围动态可调的汽车探测方法及雷达系统
CN109891263A (zh) 激光雷达装置
CN111751827A (zh) 一种基于光注入调频的微波光子雷达探测方法及系统
CN110492941B (zh) 一种光信号收发装置
Sharma et al. Impact of bandwidth on range resolution of multiple targets using photonic radar
CN117280240A (zh) 雷达传感器设备、具有相应雷达传感器设备的雷达系统、机动车以及分别用于运行和制造雷达传感器设备的方法
Preussler et al. Optical signal generation and distribution for large aperture radar in autonomous driving
CN108259090A (zh) 一种基于数字逻辑运算的射频任意波形光生成方法及系统
CN210835228U (zh) 一种小型成像雷达射频收发模块
CN116660862A (zh) 雷达传感器装置、具有雷达传感器装置的雷达系统、具有雷达系统的车辆及方法
CN116719011A (zh) 雷达传感器装置及其运行方法、雷达系统和交通工具
CN118050724A (zh) 用于环境检测的无线电-光学传感器系统
CN116660861A (zh) 用于车辆的雷达传感器装置以及具有雷达传感器装置的雷达系统和具有雷达系统的车辆
DE102022201477A1 (de) Radarsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

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