CN219523797U - 用于雷达传感器的安装托架和用于车辆的雷达系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于雷达传感器的安装托架和用于车辆的雷达系统。该安装托架包括第一层和与第一层相邻定位的第二层。第二层对于具有在预定波长范围内的波长的雷达波具有比第一层高的吸收系数。安装托架被配置为以预定取向安装,从而使得第一层在第二层暴露于雷达传感器发射的雷达波之前首先暴露于雷达波。
Description
技术领域
本公开涉及用于雷达传感器的安装托架、包括这种安装托架的雷达系统、制造这种安装托架的方法以及将雷达系统集成到车辆中的方法。
背景技术
对于自主驾驶和驾驶辅助系统,对车辆外部环境的可靠感知是至关重要的。在汽车感知系统中,通常使用雷达传感器,因为它们能够提供车辆环境中物体的形状、距离和速度。雷达传感器通常集成在车辆的内部,在其他内部部件的表面后面,例如在保险杠、楣板、车标或天线罩后面。例如,雷达传感器可以位于车辆的拐角处或前面。
将雷达传感器集成在其他部件的表面后面总是伴随着这样的效果:雷达传感器发射的部分能量被反射回雷达传感器并进入车辆内部中。雷达传感器发射的雷达波与车辆白色车身的相互作用以及雷达波的进一步内部反射可能导致雷达传感器探测到主动错误信息(false positive,误报或假阳性)或“幽灵目标”。尽管相应的雷达信号是由车辆内部的多次内部反射引起的,但是这些主动错误信息在车辆外部环境的一定距离内被探测到。
用于在车辆内安装雷达传感器的托架通常由普通塑料制成。为了减少由车辆内部中的部件引起的雷达波的内部反射,可以将雷达吸收材料代替普通塑料用于托架。这种完全由雷达吸收材料制成的安装托架可以大大减少由于内部反射造成的主动错误信息。然而,雷达吸收材料通常要比普通塑料昂贵得多,这就大大增加了雷达传感器的安装托架的成本。
此外,雷达吸收材料的折射率通常比普通塑料的折射率高。因此,如果安装托架由雷达吸收材料构成,那么安装托架引起的雷达波的反射率会大大增加。由于安装托架的这种较高的反射率,产生了所谓的多反弹路径,该多反弹路径包括由雷达传感器直接发射的主要雷达波的多次反射。
沿着一些多反弹路径,雷达波以多个角度其他角度而非主要雷达波的预定发射角度被发射到车辆的外部环境。由于多反弹路径引起的外部反射,这可能导致雷达探测的角度误差增加。
因此,需要提供用于雷达传感器的安装托架、雷达系统和制造这种安装托架以及将雷达系统集成到车辆中的方法,这些安装托架、雷达系统和方法能够同时减少雷达探测的主动错误信息和角度误差。
实用新型内容
本公开提供了一种用于雷达传感器的安装托架、雷达系统以及用于制造雷达传感器的安装托架和用于在车辆中集成雷达系统的方法。在以下描述和附图中给出了实施方式。
在一个方面中,本公开涉及一种用于雷达传感器的安装托架。该安装托架包括:第一层;和与所述第一层相邻定位的第二层。所述第二层对于具有预定波长范围内的波长的雷达波具有比所述第一层高的吸收系数。所述安装托架被配置为以预定取向安装,从而使得所述第一层在所述第二层暴露于所述雷达传感器发射的雷达波之前首先暴露于所述雷达波。
由于安装托架的预定取向,由雷达传感器发射的入射雷达波首先到达第一层,这些雷达波的一部分在第一层处被反射。没有在第一层处反射的另一部分穿过第一层,并到达第二层。到达第二层的那部分入射雷达波又部分在第二层处被反射,并部分进入第二层。由于第二层的吸收系数较高,进入第二层的雷达波大部分都被吸收了。因此,由于第二层的存在,只有很小一部分入射雷达能量穿过安装托架。因此,安装托架降低了内部反射(例如在车辆内部)的概率,这也降低了雷达传感器探测到主动错误信息或“幽灵目标”的概率。
与第一层相比,第二层的吸收系数较高,这伴之以第二层的折射率也较高,使得与第一层相比,第二层对雷达波的反射水平较高。反之,由于第一层的吸收系数较低,第一层对雷达波的反射水平比第二层低。第一层和第二层各自的吸收系数是关于波长在预定范围内的雷达波而限定的,例如,在大约76.5GHz的范围内。
由于这个原因,安装托架对雷达波的反射率低,因为由于安装托架的安装取向,入射的雷达波首先遇到第一层。此外,雷达波中穿过第一层并在第二层反射的部分,在作为反射雷达波离开安装托架之前,必须第二次穿过第一层。因此,在第二层被反射的那部分雷达波的能量由于第一层的吸收而减少,这部分雷达波必须穿过第一层两次。
对于预定波长的雷达波,第一层可以设计成具有一定的厚度,该厚度使得从第一层反射的雷达波和从第二层反射的雷达波之间有180度的相移。对于这样的第一层设计,在第一层和第二层反射的雷达波由于破坏性干扰而相互抵消。这可能是减少安装托架的反射雷达强度的主要物理效应。
因此,与例如仅包括第二层材料的安装托架相比,第一层降低了安装托架的雷达反射率。反射率的降低是由第一层本身具有较低的雷达反射率和在第一层内吸收第二层处反射的雷达波引起的。由于反射率的降低,在雷达传感器进行的雷达探测中,由沿多反弹路径的多次反射引起的角度误差就会减少。
综上所述,借助根据本公开的安装托架,同时减少了雷达探测的主动错误信息的发生和角度误差的发生。
安装托架可以进一步包括用于安装雷达传感器的部分,例如通过在这个安装部分内提供合适的夹具。此外,安装托架还可以包括用于托架本身的安装部分,例如,用于将托架连接到车辆内部的部件。
根据一个实施方式,安装托架可以进一步包括用于将第一层和第二层相邻固定的紧固构件。第一层和第二层中的每一者均可以借助安装托架上的紧固构件可移除地固定。
对于本实施方式,第一层和第二层可以作为单独的实体制造,之后可以相互固定。这可以方便安装托架的制造。
此外,雷达传感器可以安装在车辆的内部中,例如,通过初步或临时只使用第一层。由于第二层可以被看作是独立的实体,该实体可以可移除地固定在第一层处,因此如果在安装托架的环境中需要更高的吸收系数,第二层可以可选地固定在第一层处。这可以为装设具有较高雷达波吸收系数的第二层提供灵活性。例如,如果安装托架和相应的雷达传感器装设在具有低雷达反射率的车辆部件附近,则一开始可以省略第二层。然而,如果部件的雷达反射率由于在设计阶段或在车辆的使用寿命期间的变化而增加,第二层可以经由紧固构件固定在安装托架的第一层处。
第一层可以具有厚度,该厚度可以相对于雷达波的预期入射角调适,以减少安装托架对于预期入射角的雷达反射率。例如,对于预期入射角,雷达反射率可能是最小的。
预期入射角限定了在第一层内具有预定波长的雷达波的电长度(electriclength)。由于这个电长度取决于第一层的厚度,第一层的厚度可以设定成使得在第一层和第二层处反射的雷达波之间发生破坏性干扰,这可能导致反射的雷达能量减少。这样就可以调整第一层的厚度,使整个安装托架的雷达反射率降到最低。
当安装托架和雷达传感器集成在预定环境中(例如在车辆的内部)时,雷达波的预期入射角可以根据安装托架相对于雷达传感器的对准或方向而预定。因此,通过调整第一层的厚度,以减少或甚至最小化包括第一层和第二层在内的整个托架的反射率,安装托架的雷达反射率可以根据安装托架相对于雷达传感器的预定对准(即预定的安装位置和安装方向)而定制,因此根据安装托架和雷达传感器将被集成在其中的预定环境而定制。
此外,第一层可以包括塑料材料,而第二层可以包括雷达吸收材料。例如,塑料材料可以是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。雷达吸收材料也可以基于这些普通塑料材料,但可以包括涂层或不均质物,这些涂层或不均质物是为吸收具有给定波长的雷达波而设计的。
在另一个方面中,本公开涉及用于车辆的雷达系统。该雷达系统包括雷达传感器和用于安装所述雷达传感器的托架。该雷达传感器被配置为向所述车辆的外部环境发射雷达波并接收反射的雷达波。此外,该雷达传感器在车辆部件附近安装在所述车辆的内部中。所述托架包括面向所述车辆部件的第一层和被配置为与所述第一层相邻的第二层。此外,所述第二层对于所述雷达传感器在预定波长范围内发射的雷达波具有比所述第一层更高的吸收系数。
由于托架的第一层面向位于雷达传感器安装位置附近的车辆部件,因此托架是根据上文所述的托架的预定安装取向装设和对准的。因此,通过抑制可能由穿过托架的雷达波产生的内部反射,通过减少或甚至最小化托架的反射率来优化雷达系统,这是因为第一层面向车辆部件并且由于第二层内的吸收。因此,根据本公开的雷达系统同时减少了主动错误信息的发生和雷达探测的角度误差的发生。
根据一个实施方式,雷达传感器可以具有相对于车辆部件的预定对准,并且托架可具有相对于雷达传感器的对准,从而使托架的雷达反射率达到最小。
雷达传感器相对于车辆部件的对准或安装方向可以根据雷达传感器向车辆外部环境提供的雷达波的期望发射而预定。基于雷达传感器的预定对准,托架可以根据其安装取向进行对准,以使托架处的雷达反射率最小。由于反射率的最小化,所谓的多反弹路径的强度也可以被最小化,这种多反弹路径可能为雷达传感器的雷达探测带来角度误差。换而言之,可以通过托架相对于雷达传感器的对准最小化托架反射率而最小化由多反弹路径产生的角度误差。
托架的对准可进一步取决于由车辆部件反射的雷达波的预期入射角。第一层的厚度可以根据预期入射角设定,以减少托架的雷达反射率。例如,雷达反射率可以在预期入射角下达到最小。
雷达波的预期入射角可以根据雷达传感器和车辆部件相对于彼此的对准或装设方向提供。对于预期入射角,可以调整托架在空间中的取向,使托架的反射率降低或甚至达到最低。除了托架的空间取向外,第一层的厚度可以针对预期入射角进行设定或优化,从而使托架对于预期入射角的反射率降低或甚至达到最小值。因此,托架的空间取向和设计(即第一层的厚度)可以根据预期入射角度来定制。
在另一个方面中,本公开涉及一种制造雷达传感器安装托架的方法。根据本方法,提供所述安装托架的第一层和第二层。该第二层与所述第一层相邻定位。此外,所述第二层对于所述雷达传感器在预定波长范围内发射的雷达波具有比所述第一层高的吸收系数。为所述安装托架限定预定取向,从而使得所述第一层在所述第二层暴露于所述雷达传感器发射的雷达波之前首先暴露于所述雷达波。
因此,提供了如上所述的制造安装托架的方法。因此,如上所述的安装托架的好处、优点和公开的内容也适用于根据本公开的相应方法。
为所述雷达传感器发射的所述雷达波可以提供在所述第一层处的预期入射角,并且可以设定所述第一层的厚度,使得降低所述托架对于所述预期入射角的所述雷达反射率。例如,雷达反射率可以在预期入射角下达到最小。
预期入射角可以根据雷达传感器在预定环境中的期望布置来提供。
所述预期入射角可以是通过模拟雷达波在所述预定环境中的多次反射来确定的。
在另一方面中,本公开涉及一种将雷达系统集成在车辆内部中的方法。所述雷达系统包括雷达传感器和用于安装所述雷达传感器的托架。所述托架具有第一层和第二层,该第二层被配置为与所述第一层相邻,并且对于由所述雷达传感器在预定波长范围内发射的雷达波具有比所述第一层高的吸收系数。根据该方法,根据安装取向将所述托架安装在所述车辆的部件处。所述安装取向被限定为使得所述第一层在所述第二层暴露于所述雷达传感器发射的雷达波之前首先暴露于所述雷达波。所述雷达传感器安装在所述托架处。
因此,提供了用于集成上述雷达系统的方法。因此,如上所述的雷达系统的好处、优点和公开的内容也适用于根据本公开的相应方法。
所述雷达传感器可以根据相对于所述托架的预定对准安装在所述托架处。所述预定对准可以至少部分地取决于由所述雷达传感器发射的所述雷达波在所述托架的表面处的预期入射方向。
所述托架的所述第一层的厚度可以与所述预期入射方向相关,以减小所述托架对于所述预期入射方向的所述雷达反射率。例如,雷达反射率对于预期入射方向为最小。
所述预期入射方向可以是通过模拟雷达波在车辆内部的多次反射来确定的。
在另一个方面中,本公开涉及包括上述雷达系统的车辆。
在另一个方面中,本公开涉及一种计算机系统,所述计算机系统被配置为执行本文所述方法的几个或所有步骤。
该计算机系统可以包括处理单元、至少一个存储单元和至少一个非暂时性数据存储器。非暂时性数据存储器和/或存储单元可以包括计算机程序,用于指示计算机执行本文所述方法的几个步骤或方面。
在另一个方面中,本公开涉及一种非暂时性计算机可读介质,其包括用于执行本文所述方法的若干或所有步骤或方面的指令。该计算机可读介质可以被配置为:光学介质,如光盘(CD)或数字多功能盘(DVD);磁介质,如硬盘驱动器(HDD);固态驱动器(SSD);只读存储器(ROM);闪存;等等。此外,计算机可读介质可以被配置为可通过数据连接(如互联网连接)访问的数据存储器。例如,该计算机可读介质可以是在线数据存储库或云存储器。
本公开还涉及计算机程序,用于指示计算机进行本文所述方法的若干步骤或方面。
附图说明
本文结合以下附图描述本公开的示例性实施方式和功能,示意性地示出了:
图1是根据现有技术的车辆雷达系统;
图2根据现有技术的另一种车辆雷达系统;
图3根据本公开的车辆雷达系统;以及
图4A和图4B是针对两个不同入射角对安装托架的反射进行优化。
附图标记列表
10根据现有技术的雷达系统
11 雷达传感器
13 车辆部件的表面
15根据现有技术的安装托架
16 反射的雷达波
17 多反弹路径
18 透射的雷达波
20根据现有技术的雷达系统
21由雷达吸收材料制成的第一层
23由普通塑料制成的第二层
25根据现有技术的安装托架
30根据本公开的雷达系统
31由普通塑料制成的第一层
33由雷达吸收材料制成的第二层
35根据本公开的安装托架
41根据现有技术的托架的反射幅度的曲线
43根据本公开的托架的反射幅度的曲线,针对0°的入射角进行了优化
45根据本公开的托架的反射幅度的曲线,针对30°的入射角进行了优化
具体实施方式
图1示意性地描绘了雷达系统10,该雷达系统集成在车辆(未示出)中。雷达系统10包括雷达传感器11,该雷达传感器安装在车辆的内部中,例如,位于车辆的一个部件(如保险杠或楣板)的后面。对于车辆的部件,只示出了表面13。雷达传感器11经由托架15安装在车辆的内部中。
雷达传感器11旨在穿过表面13所代表的车辆部件向车辆的外部环境发射射频或雷达能量。然而,车辆部件的表面13会反射一部分由雷达传感器11发射的雷达波。由表面13反射的雷达波在图1中用附图标记16代表。一部分反射的雷达波16又被托架15反射,如图1中的附图标记17指示的。另一部分反射的雷达波16穿过托架15进入车辆内部,如图1中的附图标记18所示。
进入车辆内部的透射雷达波18是那些既没有被托架15反射(如附图标记17所示)也没有被托架15的材料吸收的雷达波。通常,托架15由普通塑料制成,如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。如果雷达托架15由这种材料制成,那么相当大一部分反射的雷达波16会以透射雷达波18的形式穿过托架15,即进入车辆的内部中。透射雷达波18可能引起由其他车辆内部部件内部反射。
由于这些内部反射,由雷达传感器11发射的部分雷达能量在车辆内部多次反射后再次到达雷达传感器11。由于雷达传感器11通常配置为向车辆的外部环境发射雷达波,并接收反射的雷达波,以探测预期位于车辆外部环境中的物体,因由透射雷达波18引起的内部反射,雷达传感器11可能探测到主动错误信息或“幽灵目标”。换而言之,经由雷达传感器11探测到的物体被认为位于车辆的外部环境中,但是它们的探测信号是由车辆内部部件(例如,位于雷达传感器11后面的部件)的内部反射引起的。由于这个原因,主动错误信息也被称为“幽灵目标”,因为雷达传感器11探测到的物体实际上并不位于外部环境中。
为了降低透射雷达波18的强度,托架15可以由雷达吸收材料(RAM)制成。雷达吸收材料也可以基于上面提到的普通塑料材料,但可以包括涂层或非均质物,其设计成用于吸收具有给定波长的雷达波。
在这个实施例中,整个托架15包括雷达吸收材料而不是普通塑料。尽管这样的托架15几乎可以完全抑制透射的雷达波18,但由于雷达吸收材料与普通塑料相比通常具有更高的折射率,因此被托架15反射的雷达波17可能得到增强。因此,如果托架15仅由雷达吸收材料构成,那么被托架15反射的雷达波的路径17也被称为“多反弹路径”17,因为主要雷达波的多次反射会明显增强。此外,雷达吸收材料与普通塑料相比,原材料价格高得多。
沿着多反弹路径17传入车辆外部环境中的雷达波可能会被外部物体进一步反射。因此,沿多反弹路径17传送的雷达波的一部分能量再次到达雷达传感器11。然而,由托架15反射的雷达波相对于雷达传感器11具有不同于主要雷达波的角度,主要雷达波从雷达传感器11穿过表面13发射到车辆外部环境,而没有额外的反射。由于这个原因,多反弹路径17导致雷达传感器11探测的物体的角度误差增加。此外,透射的雷达波18也可能在车辆内部中再次被反射,并穿过表面13传到外部环境。这可能会进一步增加雷达传感器的角度误差,即关于探测物体的方位角和/或仰角的角度误差。
为了解决这些由内部反射和多反弹路径17引起的困难,现有技术中提出了另一个雷达系统20,它在图2中示出。该雷达系统20包括与以上关于图1所示的雷达系统10描述的相同部件,托架25除外。托架25包括:由雷达吸收材料制成的第一层或上层21;以及由普通塑料制成的第二层或下层23。
对于图2中所示的雷达系统20,由于第一层21包括雷达吸收材料,透射的雷达波18(见图1)的路径几乎完全被抑制。此外,与完全由雷达吸收材料制成的托架15相比,托架25的成本降低了,因为托架25只部分由雷达吸收材料构成,而托架25的大部分由普通塑料(形成第二层23)构成。然而,由于第一层21内的雷达吸收材料的折射率较高,托架25沿多反弹路径17仍有较高的反射率。因此,关于雷达探测的角度误差问题不能由图2所示的雷达系统20克服。
因此,需要一个雷达系统来解决这两个问题,即由于透射的雷达波18(见图1)导致的内部反射和由多反弹路径17导致的角度误差而引起的主动错误信息或“幽灵目标”。
图3示出了根据本公开的雷达系统30,该雷达系统能够通过同时抑制透射的雷达波18和沿多反弹路径17传送的雷达波来克服这两个问题。该雷达系统30包括与以上关于图1所示的雷达系统10描述的相同的部件,托架35除外,该托架提供成用于将雷达传感器11安装在车辆内部中。托架35包括:由普通塑料制成的第一层或上层31;以及由雷达吸收材料制成的第二层或下层33。
由于第二层或下层33包括雷达吸收材料,透射的雷达波18(见图1)的路径几乎完全被抑制。因此,内部反射的强度(即,车辆内部部件处的反射)也被大大降低。由于这个原因,关于由透射波18(见图1)导致的主动错误信息或“幽灵目标”的问题得以克服。
此外,第一层或上层31对被表面13反射的雷达波16具有较低的反射率,即与完全由雷达吸收材料构成的托架15和与具有由雷达吸附材料构成的第一层或上层21的托架25(见图2)两者相比,具有较低的反射率。由于作为上层的第一层31首先暴露于反射的雷达波16(即在第二层33暴露于反射的雷达波16之前),沿多反弹路径17的雷达波强度被降低。
此外,在第二层或下层33反射的那部分雷达波16在沿多反弹路径17离开托架35之前,必须两次经过第一层或上层31。因此,由于两次经过第一层或上层31的雷达波被吸收,反射的雷达波的强度也会降低。
对于雷达传感器11发射的雷达波的预定波长(例如76.5GHz),第一层31可以设计成具有一定的厚度,该厚度使得从第一层31反射的雷达波与从第二层33反射的雷达波之间有180度的相移。对于第一层31的这种设计,由于破坏性干扰,第一层31和第二层33处反射的雷达波相互抵消。这可能是降低托架35的反射雷达强度的主要物理效应。将在下面结合图4A和图4B详细描述第一层31的厚度调整。
综上所述,根据本公开的托架35大大减少了由于透射雷达波18和多反弹路径17引起的内部反射,在本公开中,第一层或上层31首先暴露于由雷达传感器11发射并作为雷达波16由表面13反射的雷达波。此外,托架35的总反射率(即两层31、33的反射率)与图2所示的托架25相比明显减小。
因此,多反弹路径17包括明显减少的能量,此能量转移到车辆的外部。由于这个原因,可能由多反弹路径17引起的雷达探测的角度误差也大大减少。由于第二层或下层33包括雷达吸收材料,可能将能量转移到车辆外部的这种内部反射也会减少。因此,由于第二层或下层33的存在,雷达探测的角度误差进一步减少。
在一端,托架35连接到车辆部件,该车辆部件不一定是表面13所属的车辆部件。在这一端,托架35具有用于与该车辆部件连接的安装区域,其中连接可以通过例如螺钉、粘合剂或夹子提供。从托架35与该车辆部件连接的这端开始,托架35以预定的方向延伸到雷达传感器11,以提供雷达传感器11相对于表面13和相对于表面13所属的车辆部件的期望对准。
需要指出的是,托架35的整体尺寸可能非常不同,并可能取决于要装设雷达传感器11的车辆的具体制造商。在一些车辆中,使用小的托架35,其宽度约为15厘米,高度约为10厘米,例如,其目的只是为了支撑雷达传感器11。在其他车辆中,使用非常巨大的托架35,例如,宽度约为70厘米,高度约为50厘米。对于后一种托架35,雷达传感器11只是被夹在托架35中的若干车辆模块中的一个车辆模块。一般而言,相应的第一层31和第二层33的厚度近似在大约3毫米+/-0.5毫米的范围内。
第一层31和第二层33之间的边界沿着从所述车辆部件延伸到雷达传感器的预定方向(即与预定方向平行)延伸。第一层31的厚度和第二层33的厚度是垂直于预定方向(即垂直于第一层31和第二层33之间的边界)定义的。在托架35的与第一端相对的第二端,雷达传感器11安装到托架35上(例如经由夹子)。
当托架35与雷达传感器11一起安装在车辆中时,第一层31完全覆盖第二层33,后者包括雷达吸收材料,因此对雷达波的吸收系数比第一层31高。托架35相对于雷达传感器和车辆部件的表面13安装成使得,第一层31面对或暴露于预期从车辆部件的表面13反射雷达波16的区域。因此,覆盖第二层33的第一层31相对于车辆部件的表面13和相对于雷达传感器11的对准限定了托架35的安装取向。术语“安装取向”指的是,托架35将被安装成使得第一层31预期暴露于由雷达传感器11发射并由雷达传感器11和托架35的环境中的其他物品(如表面13)反射的雷达波。
当雷达系统30装设在车辆中时,雷达传感器11在车辆内部具有预定的或期望的对准。因此,雷达传感器11相对于包括表面13的车辆部件也具有预定的或期望的对准。因此,托架35必须装设在车辆内部,以便实现雷达传感器11的期望对准。
由于这个原因,可以识别反射的雷达波16相对于第一层31的上表面的一个或多个入射角或入射方向。对于这些预期的入射角,期望反射的雷达波16的强度达到最大。托架35对于在表面13处反射的雷达波16的反射率取决于第一层31的上表面的反射率和穿过第一层31并在第二层33处反射的雷达波的路径。
由于第一层31对雷达波16的吸收系数比第二层33低,并且由于第二层33对雷达波16的反射率较高,因此由雷达波16提供的部分能量通过第一层31传递。由于在第二层33处的反射,这部分能量可以进一步经由多反弹路径17传递到车辆的外部。然而,第一层31的厚度可以被调整或调适,使整个托架35沿多反弹路径17的反射率在预期入射角度或预期入射方向上达到最小。
为了优化第一层31的厚度以设计托架35,根据对托架35的机械稳定性的要求确定该厚度的初始值。第二层33的厚度被设定为实现足够的吸收,以抑制主动错误信息或“幽灵目标”。
预期或给定的入射角和第一层31的厚度确定了具有给定波长并穿过第一层31行进的雷达波的电长度(electrical length)。因此,对于反射的雷达波,第一层31的厚度对应于电厚度(electrical thickness)。通过应用本领域已知的ABCD矩阵或射频模拟算法,可以表明,如果第一层31的电厚度是四分之一波长的奇数倍(即,雷达传感器11发射的雷达波波长的1/4、3/4、5/4、7/4倍),则托架35发生的反射雷达强度或能量最小。反之,通过选择四分之一波长的特定倍数作为最接近上述第一层31厚度的初始值的电厚度来针对托架35的最小雷达反射率优化第一层31的厚度。
这种优化的结果示出在图4A和图4B中。在这些图中,关于X轴上的入射角(度),描绘了Y轴上的反射幅度(dB)。在图4A和图4B中,对于76.5GHz的雷达波和雷达传感器11的水平天线极化,提供了分析计算结果。0dB的反射幅度对应于100%的反射能量的量。在计算中,第一层31和第二层33的厚度使用了3毫米的初始值。
在图4A和图4B中,曲线41代表如图2所示的托架25的反射幅度,在托架25中,雷达吸收材料包括在第一层或上层21中,该第一层面对入射雷达波16,并位于由普通塑料制成的第二层23的上面。曲线41表明,对于低于约45度的入射角,托架25(见图2)预期会有较高的反射幅度。详细地,对于根据现有技术的托架25,对于小角度来说,反射幅度约为-5dB,这相当于托架25表面反射能量的约30%。
曲线43代表了图3所示的根据本公开的托架35的计算结果,即托架35在由雷达吸收材料制成的第二层33的上面具有由普通塑料制成的第一层31,这样第二层33比第一层31具有更高的雷达吸收系数。对于曲线43,针对0°的入射角优化了第一层31的厚度。对于这个入射角,优化的结果是由聚丙烯(PP)制成的第一层31的厚度为2.96毫米。同样,图4B包括代表托架35(见图3)的反射幅度的曲线45,对于该曲线,针对30°的入射角优化了第一层31的厚度。对于这个入射角,优化的结果是由聚丙烯(PP)制成的第一层31的厚度为3.10毫米。
如在图4A中可以看出,与曲线41相比,根据曲线43的托架35的反射率对于小角度大大降低。由于对第一层31的厚度进行了优化,反射率降低了大约-19dB。这相当于将反射能量的量减少到大约1.3%,即与90度的100%的反射率相比。对于图4B所示的曲线45,如果针对预期的30度(对于该角度提供了曲线45的最小值)入射角优化第一层31的厚度,托架35的反射率降低了约-17dB。
因此,通过根据预期的入射角优化第一层31的厚度,托架35可以“量身定做”,以实现雷达系统30在车辆内部(即相对于雷达传感器11附近的车辆部件的表面13)的预定或期望的对准。换而言之,通过针对将雷达系统30集成在车辆中的个别情况,优化第一层31的厚度,可以实现雷达波16在托架35处的反射率的最大程度的降低(见图3)。
如果假设是垂直极化的雷达波,也会实现图4A和图4B中所示的类似结果。此外,进一步的计算结果表明,作为汽车系列生产应用的典型情况的第一层31的制造公差不会对预期入射角的反射率的大大降低产生不利影响。
总之,根据本公开的托架35可以同时关于降低托架35的反射率(即通过优化第一层31的厚度)和关于借助包括雷达吸收材料的第二层33来抑制内部反射和“幽灵目标”进行优化。为了确定雷达波16的预期入射角或入射方向(见图3),可以对雷达传感器11在车辆内部的预定对准(即,相对于表面13)以及对托架35的相应对准)进行电磁模拟。例如,这样的电磁模拟在EP 19 183 296 A1中进行了描述。此外,可以模拟内部反射和“幽灵目标”的预期发生,以限定雷达系统30的对准,即雷达传感器11和相应的安装托架35的对准。例如,EP3 754 361 A1中描述了这种模拟。通过这样的模拟和对托架35的优化,昂贵的雷达吸收材料的量可以被最小化,例如通过相应地设计第二层33。这使得雷达系统30的成本降低。
Claims (8)
1.一种用于雷达传感器的安装托架,其特征在于,所述安装托架(35)包括:
第一层(31);和
与所述第一层(31)相邻定位的第二层(33),所述第二层(33)对于具有在预定波长范围内的波长的雷达波具有比所述第一层(31)高的吸收系数,
其中,所述安装托架(35)被配置为以预定取向安装,从而使得所述第一层(31)在所述第二层(33)暴露于所述雷达传感器(11)发射的雷达波之前首先暴露于所述雷达波。
2.根据权利要求1所述的用于雷达传感器的安装托架,其特征在于,
所述安装托架(35)进一步包括用于将所述第一层(31)和所述第二层(33)彼此相邻固定的紧固构件。
3.根据权利要求2所述的用于雷达传感器的安装托架,其特征在于,
所述第一层(31)和所述第二层(33)中的每一者均借助所述安装托架(35)上的所述紧固构件以可移除的方式固定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于雷达传感器的安装托架,其特征在于,
所述第一层(31)具有相对于雷达波的预期入射角调适的厚度,以减少所述安装托架(35)对于所述预期入射角的雷达反射率。
5.一种用于车辆的雷达系统,其特征在于,所述雷达系统(30)包括:
雷达传感器(11),所述雷达传感器被配置为向所述车辆的外部环境发射雷达波并接收反射的雷达波,所述雷达传感器(11)在车辆部件附近安装在所述车辆的内部中;以及
用于安装所述雷达传感器(11)的安装托架(35),所述安装托架(35)包括面向所述车辆部件的第一层(31)和被配置为与所述第一层(31)相邻的第二层(33),
其中,所述第二层(33)对于由所述雷达传感器(11)在预定波长范围内发射的雷达波具有比所述第一层(31)高的吸收系数。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的雷达系统,其特征在于,
所述雷达传感器(11)相对于所述车辆部件具有预定对准,并且
所述安装托架(35)相对于所述雷达传感器(11)具有对准,使得所述安装托架(35)的雷达反射率达到最小。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的雷达系统,其特征在于,
所述安装托架(35)的所述对准取决于由所述车辆部件反射的雷达波的预期入射角。
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,
所述第一层(31)的厚度是相对于所述预期入射角设定的,以减少所述安装托架(35)的所述雷达反射率。
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