CN218213411U - 用于车辆的雷达系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及雷达系统，尤其涉及一种用于车辆的雷达系统，包括第一雷达天线组件和第二雷达天线组件，第一雷达天线组件连接到用于将雷达信号发射到交通空间中的至少一个雷达发射器，第二雷达天线组件连接到用于接收被存在于该交通空间中的物体反射的雷达信号的至少一个雷达接收器，其中，第一雷达天线组件与第二雷达天线组件间隔开，其中，所述至少一个雷达发射器通过用于该雷达系统的双基雷达操作的同步线联接到所述至少一个雷达接收器，并且其中，第一雷达天线组件和第二雷达天线组件中的至少一个包括馈电喇叭和用于该馈电喇叭的反射器。

Description

用于车辆的雷达系统
技术领域
本公开涉及用于车辆的雷达系统。
背景技术
安装在车辆上的雷达系统越来越多地用于监视交通空间，尤其是检测交通空间中存在的物体，如其它车辆、行人或静止障碍物。许多先进的驾驶员辅助系统(ADAS)(例如车道偏离警告系统、车道改变辅助系统和主动制动辅助系统)依赖于由雷达系统提供的输入信号。车辆雷达系统对于自主驾驶(AD)应用也是重要的。可以通过将初级雷达信号发射到交通空间中，接收被至少一个物体反射的次级雷达信号并对该次级雷达信号进行处理来识别车辆环境中的物体。
通常，汽车雷达系统作为包括布置在公共板上的集成雷达电路和雷达天线组件的模块被提供。这种模块的天线孔径和天线增益是有限的。此外，由于这种模块需要多个结构元件，因此制造成本相对较高。实际上，难以可靠地检测位于距雷达系统不同距离的物体和具有不利几何形状的物体。
因此，需要提供易于生产的车辆雷达系统，其具有改进的孔径和增益值，并且即使在不利的条件下也提供对物体的可靠检测。
实用新型内容
本公开提供了一种雷达系统。在说明书和附图中给出了实施方式。
在一个方面，本公开涉及一种用于车辆的雷达系统，该雷达系统包括第一雷达天线组件和第二雷达天线组件，该第一雷达天线组件连接到用于将雷达信号发射到交通空间中的至少一个雷达发射器，该第二雷达天线组件连接到用于接收被存在于交通空间中的物体反射的雷达信号的至少一个雷达接收器，其中，第一雷达天线组件与第二雷达天线组件间隔开。其中，所述至少一个雷达发射器通过用于所述雷达系统的双基雷达操作的同步线联接到所述至少一个雷达接收器，并且其中，所述第一雷达天线组件和所述第二雷达天线组件中的至少一个包括馈电喇叭和用于该馈电喇叭的反射器。
发射器和接收器的空间分离增强了雷达系统的检测能力，并且能够识别小的和几乎不反射的物体。已经证明，双基结构与反射器结构的组合提供了特别高性能的车辆雷达系统。
第一雷达天线组件和第二雷达天线组件中的每一个都可以包括馈电喇叭和用于该馈电喇叭的反射器。所述馈电喇叭可以包括多个单独的天线元件和多个波导件，用于将天线元件分别连接到相应的雷达电路。因此可以提供先进的射束控制。各个天线元件可以是波导的输出端。输出端可以根据应用的需要成形。各个天线元件中的至少两个可以连接到雷达电路的发射器。因此，可以提供多个发射器信道来实现射束控制。
雷达系统还可以包括以下特征中的一个或更多个：
雷达系统可以包括车辆的金属部件，并且反射器可以由车辆的该金属部件的弯曲的或有小平面的表面部分形成。金属部件可具有凹部和可插入该凹部中的插入件，其中，该插入件包括弯曲的或有小平面的表面部分。反射器可以是椭圆形的。同步线可以包括介电波导件。雷达系统可以包括至少一个雷达电路，其被配置用于角度查找操作，特别是基于相位差的角度查找操作。
根据实施方式，雷达系统包括车辆的金属部件，并且反射器由车辆的金属部件的弯曲的或有小平面的表面部分形成。因此，车辆的该金属部件可以至少部分地用作天线反射器。通过将已经存在的车辆结构结合到天线设计中，可以降低材料成本。尤其是，可以省去单独的反射器。车辆的该金属部件可以具有相对大的尺寸，从而提供大的反射器表面。因此，与雷达构造块相比，雷达天线组件的孔径和增益可以显著地扩展。在车辆的该金属部件的安装状态下，弯曲的或有小平面的表面部分可以背对车辆的中心，以使得能够监测车辆的周围环境。弯曲的或有小平面的表面部分可以相对于馈电喇叭凹入。
根据另一个实施方式，该金属部件具有凹部和可插入该凹部中的插入件，其中，该插入件包括弯曲的或有小平面的表面部分。雷达系统的制造商可以容易地预先制造包括该插入件的模块，并将该模块交付给车辆的制造商，车辆的制造商将该插入件插入到现有的防撞梁等的凹部中。
根据另一实施方式，反射器为椭圆形。由此增加了视应用而定的方位角或仰角平面中的视场。尤其是，可以由椭圆反射器提供扇形射束而不是笔形射束。馈电喇叭可以位于反射器的焦点区域。
根据另一实施方式，同步线包括介电波导件以允许双芯片模式。另选地或附加地，同步线可以包括空气填充的金属波导件。第一雷达天线组件和第二雷达天线组件还可以具有在大约20GHz处彼此面对的天线。
根据另一实施方式，雷达系统包括被配置用于角度查找操作的至少一个雷达电路。
在另一方面，本公开涉及一种用于车辆的雷达系统，特别是如上所述的雷达系统，该雷达系统包括：第一雷达天线组件，其连接到至少一个雷达发射器，用于将雷达信号发射到交通空间中；第二雷达天线组件，其连接到至少一个雷达接收器，用于接收被存在于交通空间中的物体反射的雷达信号；以及车辆的金属部件。其中，第一雷达天线组件与第二雷达天线组件间隔开，其中，所述至少一个雷达发射器通过用于所述雷达系统的双基雷达操作的同步线联接到所述至少一个雷达接收器，并且其中，所述同步线被配置为由所述车辆的所述金属部件形成的波导件。
尤其是，中空轮廓形式的金属部件可以用作波导件。通常，这种金属结构已经存在于机动车辆中并且可以用作雷达天线组件的部件以降低制造成本。该金属部件可形成车辆的防撞梁的至少一部分。
在另一方面，本公开涉及一种用于车辆的雷达系统，特别是如上所述的雷达系统，该雷达系统包括：雷达电路，用于生成和处理雷达信号；第一雷达天线单元，用于将雷达信号发射到交通空间中并且接收被存在于该交通空间中的物体反射的雷达信号；以及第二雷达天线单元，用于将雷达信号发射到交通空间中并且接收被存在于该交通空间中的物体反射的雷达信号，其中，所述第一雷达天线单元和所述第二雷达天线单元具有不同的天线增益，并且其中，所述雷达电路基于经由所述第一雷达天线单元的雷达信号的发射和经由所述第一雷达天线单元的雷达信号的接收提供第一雷达信道，基于经由所述第二雷达天线单元的雷达信号的发射和经由所述第二雷达天线单元的雷达信号的接收提供第二雷达信道，并且基于经由所述第一雷达天线单元的雷达信号的发射和经由所述第二雷达天线单元的雷达信号的接收、或者基于经由所述第二雷达天线单元的雷达信号的发射和经由所述第一雷达天线单元的雷达信号的接收提供第三雷达信道。
这种雷达系统提供高动态范围。可以可靠地识别靠近车辆的物体和相对远离车辆的物体。尤其是，正确地测量雷达截面(RCS)值，使得RX信道不会饱和。
雷达电路可以被配置用于雷达天线组件的复用操作、多输入多输出(MIMO)操作和/或频率扫描操作。此外，雷达电路可以形成在印刷电路板上和/或雷达电路可以包括单片微波集成电路(MMIC)。雷达电路可以布置在连接到车辆的金属部件的壳体中。该壳体保护雷达电路免受灰尘，飞溅水等的影响。
根据实施方式，第一雷达天线组件包括馈电喇叭和用于该馈电喇叭的反射器，其中，第二雷达天线组件包括天线元件阵列，特别是低增益天线元件阵列。天线元件阵列可以包括印刷电路板上的介电天线元件、基于基板集成波导(SIW)的天线元件或贴片天线元件。基于反射器的雷达天线组件具有相当高的增益，而没有反射器的雷达天线组件具有相对低的增益。
在另一方面，本公开涉及一种车辆，其包括底盘、车身和如本文所公开的雷达系统，其中所述金属部件是底盘或车身的一部分。
附图说明
本文结合以下示意性示出的附图描述了本公开的示例性实施方式和功能：
图1示出了装备有雷达系统的机动车辆。
图2示出了根据各种实施方式的雷达系统的透视图。
图3示出了根据图2的雷达系统的雷达天线。
附图标记列表
11 车辆
13 雷达系统
15 电子处理装置
17 行驶方向
19 交通空间
20 物体
21 初级雷达信号
22 次级雷达信号
25 第一雷达天线组件
26 第二雷达天线组件
27 防撞梁
29 前表面
31 弯曲表面部分
33 馈电喇叭
35 反射器
36 通道
37 天线元件
39 管道
45 低增益雷达天线单元
46 介电天线元件阵列
47 高增益雷达天线单元
具体实施方式
图1示意性地示出了车辆11(也称为主车辆)以及安装到该车辆11的前部的雷达系统13。该雷达系统13连接到电子处理装置15，例如高级驾驶员辅助系统或自主驾驶系统。在操作中，车辆11在例如道路的交通空间19中沿行驶方向17移动。诸如其它车辆、行人或静止障碍物的物体20可能位于该交通空间19中。
雷达系统13被配置用于将至少一个初级雷达信号21发射到交通空间19中，并基于被物体20反射的至少一个次级雷达信号22来检测存在于该交通空间19中的物体20，如本领域中通常已知的。
根据各个实施方式，如图2所示，雷达系统13包括第一雷达天线组件25和第二雷达天线组件26。第一雷达天线组件25在水平方向上与第二雷达天线组件26间隔开。第一雷达天线组件25连接到至少一个雷达发射器，而第二雷达天线组件26连接到至少一个雷达接收器。为了实现雷达系统13的双基雷达操作，提供了联接发射器和接收机的同步线28。该同步线28可以工作在例如20GHz。
雷达系统13集成在车辆11的防撞梁27中(图1)。可以由钢或其它金属制成的防撞梁27固定连接到车辆11的框架或车身。例如，防撞梁27可以构造成中空轮廓。防撞梁27的前表面29包括凹陷形式的两个弯曲表面部分31。
第一雷达天线组件25和第二雷达天线组件26中的每一个都包括馈电喇叭33和反射器35。即，第一雷达天线组件25和第二雷达天线组件26具有反射器类型的高增益雷达天线单元47。如图3中更详细地所示的，各反射器35由防撞梁27的弯曲表面部分31形成。哎弯曲表面部分31可以是椭圆形的以提供扇形射束。代替如图3所示的弯曲表面部分31，防撞梁27的小平面部分可以形成反射器35。
在图3所示的实施方式中，馈电喇叭33在弯曲表面部分31的中心区域进入反射器35。如图3所示，馈电喇叭33包括指向反射器35的多个天线元件37。天线元件37可以被配置为塑料波导件(未示出)的端部，其被容纳在公共管道39中并且经由防撞梁27的通道36被引导穿过所述弯曲表面部分31。对于一些应用，具有单个天线元件37的馈电喇叭可能就足够了。
波导件连接到雷达系统13的雷达电路(未示出)的发射器和/或接收器。雷达电路可以被配置成生成和处理雷达信号，如通常已知的。例如，雷达电路可以被配置为单片微波集成电路(MMIC)。雷达电路可以布置在防撞梁27的空腔中。因此，雷达系统13仅需要很小的安装空间。
防撞梁27可具有凹部和包括弯曲表面部分31的插入件，其中，该插入件可插入该凹部中。换言之，反射器35可以被配置为插入件。雷达系统13的制造商可以容易地预先制造包括反射器35的模块，并将该模块交付给车辆11的制造商，车辆11的制造商将反射器35插入防撞梁27的凹部中。
返回参考图2，第一雷达天线组件25和第二雷达天线组件26包括相应的低增益雷达天线单元45，各低增益雷达天线单元45具有介电天线元件阵列46。根据各个实施方式，雷达电路提供基于经由高增益雷达天线单元47的雷达信号的发射和经由高增益雷达天线单元47的雷达信号的接收的第一雷达信道，基于经由低增益雷达天线单元45的雷达信号的发射和经由低增益雷达天线单元45的雷达信号的接收的第二雷达信道，以及第三雷达信道，其基于经由高增益雷达天线单元47的雷达信号的发射和经由低增益雷达天线单元45的雷达信号的接收，或者基于经由低增益雷达天线单元45的雷达信号的发射和经由高增益雷达天线单元47的雷达信号的接收。
同步线28可以包括介电波导件。另选地，根据未示出的实施方式，同步线可以被配置为由防撞梁27形成的波导件。
代替防撞梁27的弯曲表面部分31，车辆11的另一现有车身或框架结构的弯曲表面部分可用作反射器35。因此，弯曲表面部分31可以是例如车辆的A柱、保险杠或车门的一部分。

Claims (11)

1.一种用于车辆的雷达系统，所述雷达系统(13)包括：
-第一雷达天线组件(25)，所述第一雷达天线组件(25)连接到用于将雷达信号发射到交通空间(19)中的至少一个雷达发射器，以及
-第二雷达天线组件(26)，所述第二雷达天线组件(26)连接到用于接收被存在于所述交通空间(19)中的物体(20)反射的雷达信号的至少一个雷达接收器，
其特征在于，所述第一雷达天线组件(25)与所述第二雷达天线组件(26)间隔开，其中，所述至少一个雷达发射器通过用于所述雷达系统(13)的双基雷达操作的同步线(28)联接到所述至少一个雷达接收器，并且其中，所述第一雷达天线组件(25)和所述第二雷达天线组件(26)中的至少一个包括馈电喇叭(33)和用于所述馈电喇叭(33)的反射器(35)。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的雷达系统，
其特征在于，所述雷达系统(13)包括所述车辆(11)的金属部件，并且所述反射器(35)由所述车辆(11)的所述金属部件的弯曲的或有小平面的表面部分形成。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的雷达系统，
其特征在于，所述金属部件具有凹部以及能插入到所述凹部中的插入件，其中，所述插入件包括所述弯曲的或有小平面的表面部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车辆的雷达系统，
其特征在于，所述反射器(35)是椭圆形的。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的雷达系统，
其特征在于，所述同步线(28)包括介电波导件。
6.根据权利要求1所述的用于车辆的雷达系统，
其特征在于，所述雷达系统(13)包括被配置用于角度查找操作的至少一个雷达电路。
7.一种用于车辆的雷达系统，所述雷达系统(13)包括：
-第一雷达天线组件(25)，所述第一雷达天线组件(25)连接到用于将雷达信号发射到交通空间(19)中的至少一个雷达发射器，
-第二雷达天线组件(26)，所述第二雷达天线组件(26)连接到用于接收被存在于所述交通空间(19)中的物体(20)反射的雷达信号的至少一个雷达接收器，以及
-所述车辆的金属部件，
其特征在于，所述第一雷达天线组件(25)与所述第二雷达天线组件(26)间隔开，其中，所述至少一个雷达发射器通过用于所述雷达系统(13)的双基雷达操作的同步线(28)联接到所述至少一个雷达接收器，并且其中，所述同步线(28)被配置为由所述车辆(11)的所述金属部件形成的波导件。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的雷达系统，
其特征在于，所述用于车辆的雷达系统是根据权利要求1至6中任一项所述的用于车辆的雷达系统。
9.根据权利要求7所述的用于车辆的雷达系统，
其特征在于，所述金属部件形成所述车辆(11)的防撞梁的至少一部分。
10.一种用于车辆的雷达系统，所述用于车辆的雷达系统(13)是根据权利要求1至9中任一项所述的用于车辆的雷达系统，所述雷达系统(13)包括：
-用于生成和处理雷达信号的雷达电路，
-第一雷达天线单元，所述第一雷达天线单元用于将雷达信号发射到交通空间(19)中并且接收被存在于所述交通空间(19)中的物体(20)反射的雷达信号，以及
-第二雷达天线单元，所述第二雷达天线单元用于将雷达信号发射到交通空间(19)中并且接收被存在于所述交通空间(19)中的物体(20)反射的雷达信号，
其特征在于，所述第一雷达天线单元和所述第二雷达天线单元具有不同的天线增益，并且其中，所述雷达电路提供
-第一雷达信道，所述第一雷达信道基于经由所述第一雷达天线单元的雷达信号的发射和经由所述第一雷达天线单元的雷达信号的接收，
-第二雷达信道，所述第二雷达信道基于经由所述第二雷达天线单元的雷达信号的发射和经由所述第二雷达天线单元的雷达信号的接收，以及
-第三雷达信道，所述第三雷达信道基于经由所述第一雷达天线单元的雷达信号的发射和经由所述第二雷达天线单元的雷达信号的接收，或者基于经由所述第二雷达天线单元的雷达信号的发射和经由所述第一雷达天线单元的雷达信号的接收。
11.根据权利要求10所述的用于车辆的雷达系统，
其特征在于，所述第一雷达天线单元包括馈电喇叭(33)和用于所述馈电喇叭(33)的反射器(35)，并且其中，所述第二雷达天线单元包括天线元件阵列。
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