CN1894597A - 雷达传感器及用于其运行的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机动车的雷达传感器，它具有一个发射装置及一个接收装置，为了在机动车行驶运行期间传感器特性的适配，本发明提出：发射装置的发射参数及接收装置的接收参数是可改变的。

Description

雷达传感器及用于其运行的方法
现有技术
本发明涉及具有权利要求1的构成其类型的特征的雷达传感器。
当今借助雷达来检测物体的远程雷达传感器针对以下进行设计：用于识别在直到150米的距离内的目标。为此必需使用强的聚焦(buendeln)天线，该天线例如根据光学的原理借助一个聚焦透镜向一个窄的空间范围中发射高频能量及仅由它在物体上反射后又接收。当今雷达传感器的方位定位区约为正/负4度至正/负8度。此外，还有雷达传感器，它们在方位角方面的天线特性通过天线自身的摆动而被放大。在天线的可发射及接收的方位角区域以外，没有目标被检测。发射功率，定位区，信号产生，调制及信息求值被固定地在传感器及求值单元中执行及不可变化。它的缺点尤其是，在机动车行驶运行期间不能进行传感器特性的适配。
因此本发明的任务在于，提出一种雷达传感器及用于运行雷达传感器的方法，它们可避免上述缺点。
本发明的优点
该问题将通过根据权利要求1的雷达传感器及根据权利要求4的用于调节雷达传感器的发射及接收参数的方法来解决。在根据本发明的、用于机动车的具有一个发射装置及一个接收装置的雷达传感器中提出：发射装置的发射参数及接收装置的接收参数是可改变的。这种改变或所谓适配应由一定的事件，状况或根据驾驶员选择的功能来控制。所选择的功能例如可以为驾驶员辅助功能如泊车辅助，起动辅助或类似功能。由此可作到雷达传感器的定位区的自适应适配及所检测的目标在其横向位置方面、即关于距离及角度位置以及相对速度方面的分辨能力的自适应的适配。这里对于分辨能力应理解为各个目标之间的分开能力。
在根据本发明的雷达传感器的一个进一步构型中提出，发射参数为发射频率和/或发射功率和/或调制位移和/或发射区的方位角宽度。此外在一个进一步构型中还提出，接收参数是接收频率和/或接收灵敏度和/或接收区的方位角宽度。该适配或构型允许这种传感器非常通用地不仅用于在例如正负50度的非常宽的方位角检测中执行0-14米区域内近区域传感机构的任务，而且用于至40米的中等作用范围及正/负20度的方位角检测的任务以及用于在正/负8度方位角检测中执行40米作用范围以上的远区域检测。传感器的适配既可通过定位区方位角宽度的改变也可参照当前所需的距离分辨率及速度分辨率来实现。在距离分辨率中应保证：随着目标到传感器距离的下降原则上总是实现愈来愈精确的分辨率。在机动车的近区域中距离分辨率要求在厘米范围中。在远区域中分辨率约仅1米。
在根据本发明的用于调节雷达传感器的发射及接收参数的方法中提出：根据机动车的行驶状态来改变发射参数和/或接收参数。在此，发射及接收参数的改变可涉及天线本身或发射信号的产生或在模拟或数字基础上接收信号的处理。对于行驶状态应理解为速度，方向，位置及可能的特殊功能的执行，例如起动辅助功能或类似功能。这里优选至少机动车速度和/或由驾驶员选择的辅助功能和/或机动车的位置和/或雷达传感器在机动车中的安装位置被归入行驶状态。在该方法的一个进一步构型中提出：雷达传感器的速度分辨率被改变。这例如可通过在用FMCW方法时以频率斜坡的适应延长的形式增大观察时间或通过在脉冲雷达中提高扫描速率来达到。
在根据本发明的方法的进一步构型中提出，雷达传感器的距离分辨率被改变。这例如可通过在FMCW雷达中频率偏移的增大或通过在脉冲雷达中脉冲宽度的改变来实现近区域中分辨率的提高。
在根据本发明的方法的进一步构型中提出，天线特性的宽度及构型(Ausformung)被改变。这可通过高频层面中元件的开关或通过基带中的数字处理、例如通过各个天线间隙的基带信号的复数值加权以数字的束形成的形式来实现。
一个可普遍使用的及根据本发明适配地工作的雷达传感器允许既在近区域中直到远区域中机动车周围区域的传感并由此达到直到150米上的机动车检测。由此为了完成雷达环视检测的任务仅需要一种统一技术的传感器结构，以致环视检测传感器系统的经济性最大化。本发明的优点还在于，传感器的构型或适配可根据一定的机动车状态或由驾驶员选择的功能来实现。前端的实现可合乎目的地在77GHz技术中或在更高的频率上来实现。
以下将详细地描述本发明的实施例。
机动车周围区域的传感原则上取决于机动车处于什么状态中。在此情况下，机动车的自身速度、位置、行驶方向、机动车的周围区域(umfeld)被阐明的方式或特殊功能、例如驾驶员刚刚已选择的驾驶员辅助功能，被归入机动车的行驶状态。如果例如自身速度小，例如小于50km/h，则不需要传感器检测150米上的目标，因为它对于速度调节是不重要的。而代替它，在该行驶状态中有意义的是，优选检测附近的及中等的区域，因为在该区域中的情况直接地影响调节特性。例如在市区中在三车道的行驶道路中在最外的两个车道上在一个中等距离(例如30米)中可具有两个机动车，而自己的机动车所行驶的中间车道前方是空着的。这时应优先地观察这两个在前行驶的机动车，以便当例如其中的一个机动车并线到自己的机动车的车道上时能保证纵向操纵的最佳调节。因此这两个目标被分级为“特别相关的”，检测概率可通过传感器特性适配到这些目标上被最大化，其方式例如是天线特性更频繁地向这些目标变换。在这方面，该调制方法被适配，使得对这两个目标配置的参数，即距离、相对速度、横向位置，能以比无相应适配时更高的检测概率来检测。
在由驾驶员选择了机动车的一定功能时，可直接地推断出所需的传感器任务及引起传感器特性的相应适配，例如在选择了辅助功能“泊车辅助”时传感器将完全地适配近区域。
如果另一方面机动车正处于一个紧要状态，则通过传感器的适配可由此在方向和/或距离上提高被分级为“紧要”的空间区域/空间单元中的敏感度，以便提高重要目标的检测品质。
机动车的位置-例如通过导航系统可询问的机动车位置-可被用于传感器特性的适配。数字式卡上的信息可为此被划分成类别如市周边区域，公路，高速公路及由此使得传感器可相应配置。关于机动车正处于的周边区域类别的信息允许直接地推断出待优选调节的传感器特性。例如当行驶在公路上时，低于100米的作用范围就足够了，在市区行驶时大约50米的作用范围就足够了。在此情况下关于机动车自己运动的信息可被直接用于，适配传感器的所要求的定位区域。
传感器在机动车上的安装位置是允许相应的构型的另一参数。例如在机动车侧面上的安装例如可推断出，仅要执行近区域传感机构的任务。
通过各个传感器的适配可简化或支持在一个中心求值单元中的信息处理，因为它仅必需跟踪小数目的目标。例如以低速度行驶在市周边区域时可放弃远距离上的目标的跟踪。以此方式可避免求值单元的过载。也可取而代之地，通过对在周围环境中相关目标的适配来达到成本的最小化。
为了在近区域中例如使距离分辨率提高到厘米的范围内，在雷达传感器适配时也需自适应地构型已发射的高频信号的调制。在一个根据FMCW原理工作的传感器中，例如调制位移(Modulationshub)本身不再被固定地调节，而是可动态地调节或适配，例如为了提高距离分辨率使调制位移增大。为了适配相对速度分辨率使确定频率斜坡的长度作成可变。此外频率斜坡的形状可根据一定要求的特性被作成可变的或适应的，例如被作成线性的或非线性分级的。因此，资源频率及时间及由此更新率可最佳地及功能适配地被使用。此外傅里叶变换的所需长度可适配相应的需要，例如为265，512，1024或2048“比特(bins)”。
作为传感器适配过程的调节量或输入量的参数或信息源可使用以下的量：
·机动车的自身速度；
·检测的目标环境(Zielszenario)；
例如两个机动车并列地在前行驶；
中间车道空着；
·当前由驾驶员选择或由机动车自动启动的驾驶员辅助功能，例如泊车辅助或起动辅助；
·紧要状态或紧要空间区域；
机动车的绝对位置，该位置由机动车导航系统提供；
·预料的随后时刻上的环境，例如十字路口、岔口或类似情况，这同样可通过机动车导航系统或通过视频传感器来提供，及
·传感器在机动车上的安装位置。
·为了实施传感器中的适配，即为了传感器各个参数的调节的真正实现，单个地或组合地使用以下的可能性：
·速度分辨率的适配例如通过在用FMCW方法时频率斜坡的适应延长由分辨率的提高来实现，由此提高观察时间，或脉冲雷达中的扫描速率增大；
·距离分辨率的适配，例如通过在FMCW雷达中频率偏移的增大或通过脉冲雷达中脉冲宽度(pulslaenge))的改变实现近距离中分辨率的提高来实现；
·在雷达传感器内部或在其它求值单元中模/数转换器中的扫描速率适配；
·快速傅里叶变换(FFT)的长度适配，例如在FMCW雷达中的提高以在小于1米的近区域中改善检测；
·在脉冲雷达中根据当前所需的更新率使积分时间适配；
·由高频层面中元件的开关或通过基带中的数字处理使天线特性的宽度或构型适配，这例如通过各个天线间隙(Antennenspalten)的基带信号的复数值加权由数字的波束形成来实现。

Claims (10)

1.用于机动车的雷达传感器，具有一个发射装置及一个接收装置，其特征在于：发射装置的发射参数及接收装置的接收参数是可改变的。
2.根据权利要求1的雷达传感器，其特征在于：发射参数为发射频率和/或发射功率和/或调制位移和/或发射区的方位角宽度。
3.根据以上权利要求中一项的雷达传感器，其特征在于：接收参数是接收频率和/或接收灵敏度和/或接收区的方位角宽度。
4.用于调节根据以上权利要求中一项的雷达传感器的发射及接收参数的方法，其特征在于：根据机动车的行驶状态来改变发射参数和/或接收参数。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于：机动车速度和/或由驾驶员选择的辅助功能和/或机动车的位置和/或雷达传感器的安装位置被归入行驶状态。
6.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：雷达传感器的速度分辨率被改变。
7.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：雷达传感器的距离分辨率被改变。
8.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：天线特性的宽度及构型被改变。
9.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：天线特性通过高频层面中的开关元件来改变。
10.根据权利要求8的方法，其特征在于：天线特性通过基带中的数字处理来改变。
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