DE102008039527A1 - Method for determining angular position of e.g. ahead running vehicle, that is detected by multiple-beam radar system integrated in passenger car, involves determining angular position of individual detected object - Google Patents

Method for determining angular position of e.g. ahead running vehicle, that is detected by multiple-beam radar system integrated in passenger car, involves determining angular position of individual detected object Download PDF

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Abstract

The method involves transmitting and receiving radar radiations by a transmitting antenna (4) and a receiving antenna (6) of a radar system in and out of a monitoring range (2). The individual receiving signal (10) is adjusted to a speed such that the radar radiations are simultaneously received or transmitted. A two dimensional image of intensity distribution of the monitoring range is produced from a sum of the superimposed, adjusted receiving signals. Objects (3) in the image are detected depending on the distribution, and an angular position of the individual detected object is determined.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der Winkellagen von durch ein mehrstrahliges Radarsystem erfassten Objekten.The The present invention relates to a method of detection the angular positions of detected by a multi-beam radar system Objects.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise bereits aus der DE 195 43 813 A1 bekannt, die ein Kraftfahrzeugradarsystem betrifft. Hierzu werden bei dem bekannten Verfahren die Phasenunterschiede oder die Amplitudenwerte der von den Objekten reflektierten Radarstrahlen gemessen und ausgewertet. Ferner ist daraus bekannt, dass die Empfangsignale an den Empfangsantennen gleichzeitig abnehmbar oder alternativ dazu sequentiell abnehmbar sind. Im letztgenannten Fall ist dann der sich durch den Dopplereffekt ergebende Phasenunterschied oder die gemessenen und im Radarecho enthaltenen Amplitudenwerte mittels der Relativgeschwindigkeit des Objekts in bezug auf das Radarsystem zu korrigieren. Wie diese Korrektur im Einzelnen beschaffen sein muss, ist in der DE 195 43 813 A1 nicht ausgeführt. Das bekannte Verfahren für ein Kraftfahrzeugradarsystem ist nach Bestimmung und Ausbildung darauf ausgerichtet eine automatische Abstands- und Geschwindigkeitsregelung zu einem einzigen vorausfahrenden Kraftfahrzeug zu ermöglichen.Such a method is for example already in the DE 195 43 813 A1 known, which relates to a Kraftfahrzeugradarsystem. For this purpose, the phase differences or the amplitude values of the radar beams reflected by the objects are measured and evaluated in the known method. It is also known that the receive signals at the receive antennas are simultaneously detachable or, alternatively, sequentially detachable. In the latter case, the phase difference resulting from the Doppler effect or the measured amplitude values contained in the radar echo must then be corrected by means of the relative velocity of the object with respect to the radar system. How this correction must be arranged in detail is in the DE 195 43 813 A1 not executed. The known method for a motor vehicle radar system is designed and trained to enable automatic distance and speed control to a single preceding vehicle.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.Here uses the present invention.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung der Winkellagen von durch ein mehrstrahliges Radarsystem erfassten Objekten anzugeben bei dem sichergestellt ist, dass den einzelnen detektierten Objekten deren korrekte Winkellagen in Bezug auf das Radarsystem zugeordnet werden.Of the The present invention is based on the object, a method for determining the angular positions of a multi-beam radar system Specify captured objects in which it is ensured that the individual detected objects their correct angular positions in relation be assigned to the radar system.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved. The subclaims relate to advantageous Further developments of the invention.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt insbesondere darin, dass sichergestellt ist, dass den einzelnen detektierten Objekten deren korrekte Winkellagen in Bezug auf das Radarsystem zugeordnet werden. Der Begriff korrekte Winkellagen ist dahingehend zu verstehen, dass die üblichen und unvermeidbaren Toleranzen und daraus resultierende Abweichungen von der Erfindung eingeschlossen sind. Im Unterschied zu dem Stand der Technik ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, dass die korrekten Winkellagen einer Mehrzahl von detektierten Objekten ermittelbar sind. Dieser Vorteil kommt insbesondere dann zum tragen, wenn sich die Objekte in einem gemeinsamen Range-Gate befinden. Unter Range-Gate wird in der Radartechnik eine bestimmte Entfernung von dem Radarsystem verstanden, wobei aufgrund der mit dem Radarsystem erzielbaren Entfernungsauflösung ein Range-Gate praktisch ein Entfernungsbereich bedeutet, der durch einen Minimal- und einen Maximalabstand von dem Radarsystem begrenzt ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die korrekten Winkellagen der in einem Range-Gate befindlichen detektierten Objekte ermitteln, obwohl sich diese beispielsweise mit voneinander verschiedenen Geschwindigkeiten bewegen. In der Praxis wird die Anzahl der detektierbaren Objekte von der Antennenanzahl beschränkt. Je mehr Antennen benutzt werden, desto höher ist auch die Anzahl der praktisch detektierbaren Objekte.One significant advantage of the method lies, in particular, in ensuring that the individual detected objects their correct angular positions with respect to the radar system be assigned. The term correct angular positions is to that effect to understand that the usual and unavoidable tolerances and resulting deviations from the invention included are. Unlike the prior art allows it the inventive method that the correct Angular positions of a plurality of detected objects can be determined. This advantage is particularly useful when the Objects are located in a common range gate. Under range gate In radar technology, it becomes a certain distance from the radar system understood, wherein due to the achievable with the radar system range resolution a range gate means virtually a distance range through limits a minimum and a maximum distance from the radar system is. Leave with the method according to the invention the correct angular positions of those in a range gate detect detected objects, although this example move at different speeds. In the Practice is the number of detectable objects from the number of antennas limited. The more antennas used, the higher is also the number of practically detectable objects.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ansteuerung der Sendeantennen zur sequentiellen Aussendung oder der Empfangsantennen zum sequentiellen Empfang der Radarwellen derart erfolgt, dass direkt nebeneinander angeordnete Sende- oder Empfangsantennen zeitlich nicht direkt nacheinander senden oder empfangen. Hierdurch ist die Auswertung der Empfangssignale verbessert, da zwischen den Antennen, die zeitlich direkt nacheinander senden oder empfangen, ein größerer räumlicher Abstand existiert. Das bedeutet, dass direkt nacheinander gesendete oder empfangene Radarwellen einen entsprechend größeren Zeitversatz zueinander aufweisen. Eine einfachere Signalauswertung ist die Folge; auch die Verwendung einfacherer Schaltungsbauteile ist möglich.A advantageous development of the invention provides that the control the transmit antennas for sequential transmission or the receiving antennas for the sequential reception of the radar waves is such that directly temporally not arranged side by side transmitting or receiving antennas Send or receive directly in succession. This is the evaluation the reception signals improved, as between the antennas, which are directly in time send or receive one after the other, one larger one spatial distance exists. That means that directly successively sent or received radar waves accordingly have greater time offset from each other. A easier signal evaluation is the result; also the use of simpler ones Circuit components is possible.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, den erfindungsgemäßen Abgleich mittels der vorher festgelegten Geschwindigkeit dadurch durchzuführen, dass der Abgleich für alle praktisch möglichen Relativgeschwindigkeiten von detektierten Objekten durchgeführt wird. Dieser Geschwindigkeitsbereich ist natürlich stark abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall. Bei Radarsystemen für Kraftfahrzeuge müsste beispielsweise ein Geschwindigkeitsbereich von etwa –280 km/h bis etwa +280 km/h abgedeckt werden; da es sich ja um die Relativgeschwindigkeit detektierter Objekte zu dem Radarsystem bzw. zu dem das Radarsystem tragenden Fahrzeug handelt. Eine solche Lösung erfordert jedoch eine hohe Rechenleistung und damit auch teure und evtl. auch platzintensive Bauteile.in principle it is possible, the inventive Adjustment by means of the predetermined speed thereby carry out the reconciliation for all practical possible relative speeds of detected objects performed becomes. Of course, this speed range is strong depending on the particular application. For radar systems for motor vehicles, for example, a speed range of be covered about -280 km / h to about +280 km / h; there it is about the relative speed of detected objects the radar system or to the vehicle carrying the radar system acts. A however, such a solution requires a high computing power and thus also expensive and possibly also space-intensive components.

Deshalb sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung vor, dass mittels der Sende-/Empfangseinrichtung die Relativgeschwindigkeit des zumindest einen in dem Überwachungsbereich befindlichen und detektierbaren Objekts ermittelt wird und als vorher festgelegte Geschwindigkeit für den Abgleich verwendet wird. Auf diese Weise ist die nachfolgende Signalauswertung weiter vereinfacht und verbessert. Der Rechenaufwand für die nachfolgende Signalauswertung zum Zwecke der Ermittlung der Winkellage des zumindest einen detektierbaren Objekts kann in diesem Fall reduziert werden, in dem die weitere Auswertung lediglich für die vorher ermittelten Relativgeschwindigkeiten detektierter und damit in dem Überwachungsbereich vorhandener Objekte vorgenommen wird.Therefore, a particularly advantageous development provides that the relative speed of the at least one object located and detectable in the monitoring area is determined by means of the transmitting / receiving device and is used as a previously set speed for the adjustment. In this way, the subsequent signal evaluation is further simplified and improved. The computational effort for the subsequent signal evaluation for the purpose of determining the angular position of the at least one detectable Ob In this case, the effect can be reduced by carrying out the further evaluation only for the previously determined relative speeds of detected objects and thus present in the monitoring area.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass das zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit der in dem Überwachungsbereich befindlichen, detektierbaren Objekte verwendete Sende- und Empfangsantennenpaar innerhalb eines Messzyklus, während dem die Winkellage des zumindest einen erfassten Objekts ermittelt wird, mehrmals zeitlich direkt hintereinander angesteuert wird.in principle it is conceivable that that for determining the relative speed the detectable objects located in the surveillance area used transmit and receive antenna pair within one measurement cycle, during which the angular position of the at least one detected Object is determined several times in a row directly after each other is controlled.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht jedoch vor, dass das zur Geschwindigkeitsermittlung verwendete Sende- und Empfangsantennenpaar innerhalb eines Messzyklus, während dem die Winkellage des zumindest einen erfassten Objekts ermittelt wird, alternierend zu den übrigen Sende- oder Empfangsantennen angesteuert wird. Hierdurch ist die Ermittlung der Relativgeschwindigkeit des zumindest einen erfassten Objekts über einen längeren Zeitraum gestreckt, so dass die so ermittelte Relativgeschwindigkeit mit einer höheren Genauigkeit vorliegt.A advantageous development of the aforementioned embodiment However, this provides that used for speed determination Sending and receiving antenna pair within a measuring cycle, while which determines the angular position of the at least one detected object is alternating with the other transmitting or receiving antennas is controlled. This is the determination of the relative speed the at least one detected object over a longer Stretched period, so that the thus determined relative speed with a higher accuracy.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass mittels der Sende-/Empfangseinrichtung der Abstand des zumindest einen in dem Überwachungsbereich befindlichen und detektierten Objekts von dem Radarsystem ermittelt und für den Abgleich verwendet wird. Auf diese Weise ist die nachfolgende Signalauswertung weiter vereinfacht und verbessert. Dies gilt insbesondere für den Fall, wenn sowohl die Relativgeschwindigkeit des zumindest einen erfassten Objekts wie auch dessen Abstand ermittelt wird. Dies kann in vorteilhafter Weise gleichzeitig erfolgen. Der Rechenaufwand für die nachfolgende Signalauswertung zum Zwecke der Ermittlung der Winkellage des zumindest einen detektierbaren Objekts kann in diesen Fällen weiter reduziert werden, in dem die weitere Auswertung lediglich für die vorher ermittelten Abstände oder Relativgeschwindigkeiten und Abstände detektierter und damit in dem Überwachungsbereich vorhandener Objekte vorgenommen wird.A Another advantageous embodiment provides that by means of the transmitting / receiving device of Distance of the at least one in the surveillance area located and detected object determined by the radar system and used for reconciliation. That way is the subsequent signal evaluation further simplified and improved. This especially in the case when both the relative speed the at least one detected object as well as the distance determined becomes. This can be done simultaneously in an advantageous manner. Of the Calculation effort for the subsequent signal evaluation for Purposes of determining the angular position of the at least one detectable Object can be further reduced in these cases in which the further evaluation only for the before determined distances or relative velocities and Distances detected and thus in the surveillance area existing objects is made.

Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:Based the attached, rough schematic drawings is the Invention explained in more detail below. Showing:

1 ein Ausführungsbeispiel eines mehrstrahligen Radarsystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Draufsicht, 1 An embodiment of a multi-beam radar system for carrying out the method according to the invention in a plan view,

2 beispielhafte Verläufe der Empfangssignale basierend auf von verschiedenen Sendeantennen ausgesandten Radarwellen und 2 exemplary waveforms of the received signals based on radar waves emitted by different transmitting antennas and

3 eine vereinfachte Draufsicht einer beispielhaften räumlichen Intensitätsverteilung der Empfangssignale basierend auf von zwei verschiedenen Sende-/Empfangsantennen ausgesandten/empfangenen Radarwellen. 3 a simplified plan view of an exemplary spatial intensity distribution of the received signals based on two different transmit / receive antennas emitted / received radar waves.

In 1 ist ein mehrstrahliges Radarsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Radarsystem ist hier in die vordere Stoßstange 1 eines als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs integriert und ist ausgebildet, um einen Überwachungsbereich 2 vor dem Fahrzeug, also in der Blattebene von 1 über der Stoßstange 1, auf das Vorhandensein von detektierbaren Objekten 3, beispielsweise vorausfahrende oder entgegenkommende Fahrzeuge, zu überwachen. In 1 ist exemplarisch ein Objekt 3 durch einen Punkt symbolisiert im Überwachungsbereich 2 dargestellt. Das Beispiel ist zu Erläuterungszwecken stark vereinfacht gewählt; selbstverständlich gelten die nachfolgenden Ausführungen analog auch für eine Mehrzahl von sich mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegenden Objekten. Gerade in der korrekten Ermittlung der Winkellagen von einer Mehrzahl von in dem Überwachungsbereich detektierten Objekten liegt der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.In 1 a multi-beam radar system for carrying out the method according to the invention is shown. The radar system is here in the front bumper 1 a motor vehicle designed as a passenger car integrated and is designed to a surveillance area 2 in front of the vehicle, ie in the leaf plane of 1 over the bumper 1 , on the presence of detectable objects 3 to monitor, for example, preceding or oncoming vehicles. In 1 is an example of an object 3 symbolized by a dot in the surveillance area 2 shown. The example is chosen to simplify the explanation; Of course, the following statements also apply analogously to a plurality of objects moving at different speeds. The advantage of the method according to the invention lies precisely in the correct determination of the angular positions of a plurality of objects detected in the monitoring area.

Das Kraftfahrzeug ist nicht näher dargestellt. Das Radarsystem weist hier insgesamt vierzehn Sendeantennen 4 und eine Empfangsantenne 6 auf. Durch die Anordnung der Sendeantennen 4 und der Empfangsantenne 6 ergibt sich hier ein etwa parallel zum Untergrund, auf dem das Fahrzeug mit dem Radarsystems fährt, verlaufender zweidimensionaler Überwachungsbereich 2. Aufgrund der Überzahl an Sendeantennen 4 erfolgt das Aussenden der Radarwellen durch die einzelnen Sendeantennen 4 sequentiell, also zeitlich hintereinander.The motor vehicle is not shown in detail. The radar system here has a total of fourteen transmit antennas 4 and a receiving antenna 6 on. By the arrangement of the transmitting antennas 4 and the receiving antenna 6 This results in an approximately parallel to the ground on which the vehicle travels with the radar system, running two-dimensional monitoring area 2 , Due to the large number of transmitting antennas 4 the transmission of the radar waves takes place through the individual transmission antennas 4 sequential, ie consecutively.

Grundsätzlich sind jedoch auch davon abweichende Anzahlen von Sende- und Empfangsantennen 4, 6 denkbar. Auch wäre es möglich, kombinierte Sende- und Empfangsantennen 4 zu verwenden. Zumindest sind drei Sendeantennen 4 und eine Empfangsantenne 6 oder eine Sendeantenne 4 und drei Empfangsantennen 6 erforderlich. Durch eine höhere Anzahl von Sendeantennen 4 und/oder Empfangsantennen 6 ergibt sich eine bessere Auflösung bei der Detektion der Objekte und der Ermittlung von deren Winkellagen. Vorzugsweise werden bei Kraftfahrzeugen für die Überwachung eines bestimmten Außenbereichs, beispielsweise des vor dem Fahrzeug mit dem Radarsystem liegenden Bereichs, zwanzig bis dreißig Sendeantennen 4 und mehrere Empfangsantennen 6 und/oder kombinierte Sende- und Empfangsantennen verwendet.Basically, however, are also different numbers of transmitting and receiving antennas 4 . 6 conceivable. It would also be possible to combine transmit and receive antennas 4 to use. At least there are three transmit antennas 4 and a receiving antenna 6 or a transmitting antenna 4 and three receiving antennas 6 required. By a higher number of transmitting antennas 4 and / or receiving antennas 6 results in a better resolution in the detection of the objects and the determination of their angular positions. Preferably, in motor vehicles for monitoring a certain outdoor area, for example the area in front of the vehicle with the radar system, twenty to thirty transmitting antennas 4 and several receiving antennas 6 and / or combined transmit and receive antennas.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden jedoch mehr Sendeantennen 4 als Empfangsantennen 6 verwendet, da Sendeantennen 4 aufgrund des einfacheren schaltungstechnischen Aufbaus kostengünstiger sind. Die Sendeantennen 4 und die Empfangsantenne 6 bilden gemeinsam die Sende-/Empfangseinrichtung des Radarsystems. Die Sendeantennen 4 und die Empfangsantenne 6 sind auf dem Fachmann bekannte Weise mit einer zentralen Steuereinheit 8 signalübertragend verbunden, was in 1 durch Verbindungslinien symbolisiert ist. Die Steuereinheit 8 steuert das Aussenden und den Empfang der Radiowellen durch die Sendeantennen 4 und die Empfangsantenne 6. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass die Sende- und Empfangsantennen 4, 6 mit dezentralen Steuereinheiten verbunden sind, die wiederum mit einer zentralen Steuereinheit, die auch eine der vorgenannten Steuereinheiten sein kann, in Signalübertragungsverbindung stehen.However, in the present embodiment, more transmitting antennas become 4 as Emp fang antennas 6 used because transmitting antennas 4 are cheaper due to the simpler circuit design. The transmitting antennas 4 and the receiving antenna 6 together form the transmitting / receiving device of the radar system. The transmitting antennas 4 and the receiving antenna 6 are known in the art with a central control unit 8th signal transmitting connected, what in 1 symbolized by connecting lines. The control unit 8th controls the transmission and reception of radio waves by the transmitting antennas 4 and the receiving antenna 6 , In principle, however, it is also conceivable that the transmitting and receiving antennas 4 . 6 are connected to remote control units, which in turn are in signal communication connection with a central control unit, which may also be one of the aforementioned control units.

Im Nachfolgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Fig. näher erläutert.in the The process according to the invention will be described below explained in more detail with reference to FIGS.

Das Fahrzeug mit dem Radarsystem fährt eine nicht dargestellte Straße entlang. In dem Überwachungsbereich 2 befindet sich beispielsweise das in 1 dargestellte Objekt 3, nämlich ein vorausfahrendes Fahrzeug auf der selben Fahrbahn wie das mit dem Radarsystem ausgerüstete Fahrzeug, das in der Blattebene etwa mittig dargestellt ist. Das Radarsystem ist eingeschaltet und die Sendeantennen 4 senden auf dem Fachmann bekannte Weise Radarwellen in Richtung des Überwachungsbereichs 2 und damit des Objekts 3 aus. Die Ansteuerung der Sendeantennen 4 zur sequentiellen Aussendung der Radarwellen erfolgt hier durch die Steuereinheit 8 derart, dass direkt nebeneinander angeordnete Sendeantennen 4 zeitlich nicht direkt nacheinander senden. Die von dem Objekt 3 in Richtung des Radarsystems reflektierten Echosignale werden als Empfangssignale von der Empfangsantenne 6 empfangen. Das vorgenannte Aussenden und Empfangen ist in 1 durch Pfeile 10 symbolisiert, wobei die Pfeilrichtung entsprechend das Senden oder das Empfangen anzeigt.The vehicle with the radar system moves along a road, not shown. In the surveillance area 2 is the example in 1 represented object 3 namely, a preceding vehicle on the same lane as the vehicle equipped with the radar system, which is approximately centered in the plane of the page. The radar system is on and the transmit antennas are on 4 transmit radar waves in the direction of the surveillance area in a manner known to those skilled in the art 2 and thus the object 3 out. The control of the transmitting antennas 4 for the sequential transmission of the radar waves takes place here by the control unit 8th such that directly adjacent transmit antennas 4 do not send directly one after the other. The of the object 3 echo signals reflected in the direction of the radar system are received signals from the receiving antenna 6 receive. The above sending and receiving is in 1 through arrows 10 symbolized, wherein the arrow direction corresponding to the sending or receiving indicates.

Die durch die Empfangsantenne 6 empfangenen Empfangssignale 10 werden hier zur weiteren Bearbeitung an die Steuereinheit 8 weitergeleitet. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Signalverarbeitung zumindest teilweise in zumindest der einen Empfangsantenne 6 stattfindet. Der zeitliche Verlauf der einzelnen Empfangssignale 10 der von jeder Sendeantenne 4 ausgesandten und von der Emp fangsantenne 6 empfangenen Radarwellen wird in der Steuereinheit 8 für die weitere Verarbeitung aufgezeichnet.The through the receiving antenna 6 Received signals received 10 are here for further processing to the control unit 8th forwarded. Basically, however, there is also the possibility that the signal processing at least partially in at least one receiving antenna 6 takes place. The time course of the individual received signals 10 the one from each transmitting antenna 4 sent out and from the reception antenna 6 received radar waves is in the control unit 8th recorded for further processing.

Obwohl die nachfolgenden Ausführungen der Übersichtlichkeit wegen anhand von lediglich zwei Sendeantennen 4, deren Radarwellen und den dazu korrespondierenden durch die Empfangsantenne 6 empfangenen Empfangssignalen 10 erfolgen, sind die Erläuterungen auf die übrigen Sendeantennen 4 sowie das gesamte Radarsystem analog übertragbar.Although the following explanations for the sake of clarity based on only two transmit antennas 4 , their radar waves and the corresponding thereto by the receiving antenna 6 Received signals received 10 are the explanations for the other transmission antennas 4 as well as the entire radar system analog transferable.

Siehe hierzu die 2a) und b), in der beispielhaft die Verläufe der Empfangssignale 10 dargestellt sind, die mit den ausgesandten Radarwellen von zwei Sendeantennen 4 korrespondieren. Auf der Abszisse ist der Abstand s, beginnend bei s = 0 für den Ort des Radarsystems, und auf der Ordinate die Signalstärke in Volt V, also die Intensität des Empfangssignals 10, qualitativ aufgetragen. In dem Abstand s vom Radarsystem, der mit jeweils der Signalspitze 12 korrespondiert, befindet sich das durch das Radarsystem detektierte Objekt 3. Bei mehreren Objekten, beispielsweise mehreren vor dem Radarsystem befindlichen Fahrzeugen, würden sich entsprechend mehrere Signalspitzen in jedem der in 2a) und b) dargestellten Empfangssignalverläufe ergeben.See the 2a) and b), in the example of the waveforms of the received signals 10 shown with the transmitted radar waves from two transmitting antennas 4 correspond. On the abscissa is the distance s, starting at s = 0 for the location of the radar system, and on the ordinate the signal strength in volts V, ie the intensity of the received signal 10 , applied qualitatively. At the distance s from the radar system, each with the signal tip 12 corresponds, is the detected by the radar system object 3 , In the case of several objects, for example a plurality of vehicles located in front of the radar system, a corresponding number of signal peaks would occur in each of the in 2a) and b) result in received signal waveforms.

In der Praxis werden entsprechende Mindestsignalstärken, also Mindestintensitäten, vorher festgelegt, bei deren Überschreiten auf ein detektiertes Objekt geschlossen wird. Wie aus den 2a) und b) deutlich hervorgeht, ergibt sich aufgrund der sequentiellen Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Radarsystems, also dadurch, dass die Sendeantennen 4 von der Steuereinheit 8 zeitlich nacheinander angesteuert werden und dadurch zeitlich versetzt senden, eine Verschiebung der Signalspitzen 12 längs der Abszisse. Das Radarsystem sieht das Objekt 3 sozusagen zu verschiedenen Zeitpunkten, zwischen denen sich beispielsweise ein als Fahrzeug ausgebildetes Objekt 3 relativ zu dem das Radarsystem tragenden Fahrzeug bewegt, was in dem Beispiel der 2 der Fall ist. Würde sich das detektierte Objekt 3 mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Fahrzeug mit dem Radarsystem bewegen, also die Relativgeschwindigkeit null aufweisen, waren die Signalspitzen 12 in 2a) und b) an der gleichen Stelle der Abszisse und damit würde das Objekt 3 im gleichen Abstand vom Radarsystem detektiert werden.In practice, corresponding minimum signal strengths, ie minimum intensities, are predetermined, which, when exceeded, results in the conclusion of a detected object. Like from the 2a) and b) clearly shows, results from the sequential operation of the radar system according to the invention, thus the fact that the transmitting antennas 4 from the control unit 8th be timed consecutively and thereby send offset in time, a shift of the signal peaks 12 along the abscissa. The radar system sees the object 3 so to speak at different times, between which, for example, an object designed as a vehicle 3 relative to the vehicle carrying the radar system, which in the example of 2 the case is. Would the detected object 3 At the same speed as the vehicle moving with the radar system, ie having the relative speed zero, the signal peaks were 12 in 2a) and b) in the same place the abscissa and thus the object 3 be detected at the same distance from the radar system.

Erfindungsgemäß werden die einzelnen Empfangssignale 10 nun mittels zumindest einer vorher festgelegten Geschwindigkeit derart abgeglichen, dass die einzelnen Empfangssignale 10 nach dem Abgleich so vorliegen, als ob die Radarwellen von den einzelnen Sendeantennen 4 gleichzeitig ausgesendet worden wären. Hierzu ist es grundsätzlich möglich den Abgleich für alle praktisch möglichen Relativgeschwindigkeiten von detektierbaren Objekten durchzuführen. Wie bereits erläutert, ist dies jedoch mit gewissen Nachteilen verbunden.According to the invention, the individual received signals 10 now adjusted by means of at least one predetermined speed such that the individual received signals 10 after the adjustment so as if the radar waves from the individual transmit antennas 4 would have been sent simultaneously. For this purpose, it is basically possible to carry out the adjustment for all practically possible relative speeds of detectable objects. As already explained, this is associated with certain disadvantages.

Deshalb ist es bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass mittels der Sende-/Empfangseinrichtung die Relativgeschwindigkeit des zumindest einen in dem Überwachungsbereich 2 befindlichen und detektierten Objekts 3 auf dem Fachmann bekannte Weise ermittelt und als vorher festgelegte Geschwindigkeit für den Abgleich verwendet wird. Auf diese Weise kann der Rechenaufwand erheblich reduziert werden.Therefore, it is provided in the present embodiment that by means of Sen receiving / receiving device, the relative speed of the at least one in the monitoring area 2 located and detected object 3 determined in a manner known to those skilled in the art and used as a predetermined speed for the adjustment. In this way, the computational effort can be significantly reduced.

Die Ermittlung der Relativgeschwindigkeit und damit die Ansteuerung der dafür verwendeten Sende-/Empfangsantennenpaarung 4, 6 durch die Steuereinheit 8 findet hier im alternierenden Wechsel zur Ansteuerung der Sendeantennen 4 und der Empfangsantenne 6 zur Ermittlung der Winkellage des zumindest einen detektierten Objekts 3 statt. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, dass das zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit verwendete Sende- und Empfangsantennenpaar innerhalb eines Messzyklus, während dem die Winkellage des zumindest einen erfassten Objekts 3 ermittelt wird, mehrmals zeitlich direkt hintereinander angesteuert wird.The determination of the relative speed and thus the control of the used for transmitting / Empfangsantennenpaarung 4 . 6 through the control unit 8th finds here in an alternating change to the control of the transmitting antennas 4 and the receiving antenna 6 for determining the angular position of the at least one detected object 3 instead of. Alternatively, however, it is also possible that the transmitting and receiving antenna pair used for determining the relative speed within a measuring cycle, during which the angular position of the at least one detected object 3 is determined several times in a row directly controlled.

Das Ergebnis des Abgleichs ist anhand der 2c) exemplarisch dargestellt. Die einzelnen Empfangssignale 10, hier die zwei exemplarischen Empfangssignale 10 aus 2a) und b), werden unter Ausnutzung der vorher ermittelten Relativgeschwindigkeit des Objekts 3 in der vorgenannten Weise miteinander abgeglichen. Beispielsweise wird das in 2b) dargestellte Empfangssignal 10 zeitlich derart verschoben, als ob die diesem Empfangssignal 10 zugrundeliegende ausgesendete Radarwelle zeitgleich mit der dem in 2a) dargestellten Empfangssignal 10 zugrundeliegenden Radarwelle ausgesendet worden wäre. Dies ist bei Kenntnis der vorher ermittelten Relativgeschwindigkeit v des Objekts 3 sowie des zeitlichen Versatzes Δt, in dem die Radarwellen von den Sendeantennen 4 ausgesendet werden, auf einfache Weise dadurch möglich, dass der Verlauf des Empfangssignals aus 2b) um die entsprechende Wegstrecke s = v·Δt verschoben wird; in der Bildebene von 2b) nach links. Bei der Überlagerung der so abgeglichenen Empfangssignale 10 ergibt sich der in 2c) dargestellte Signalverlauf 15, dessen Signalspitze 12 an der gleichen Stelle der Abszisse wie die aus 2a) vorliegt, jedoch aufgrund der konstruktiven Überlagerung der beiden Empfangssignale 10 aus 2a) und b) zusätzlich gegenüber den einzelnen Empfangssignalen 10 noch verstärkt worden ist. Würde die Geschwindigkeitskorrektur vor dem Abgleich nicht vorgenommen, so würden die Signalspitzen 12 der einzelnen Empfangssignale 10 durch deren Überlagerung ausgelöscht oder zumindest weitestgehend reduziert werden, da es sich ja hier nicht um lediglich zwei Sendeantennen 4 sondern um vierzehn Sendeantennen 4 handelt, die sequentiell angesteuert werden und damit zeitlich nacheinander Radarwellen aussenden. Eine Aussage über die Winkellage des zumindest einen Objekts 3 zu dem Radarsystem wäre nicht mehr möglich.The result of the comparison is based on the 2c) exemplified. The individual received signals 10 , here are the two exemplary received signals 10 out 2a) and b), are taking advantage of the previously determined relative speed of the object 3 adjusted in the aforementioned manner. For example, the in 2 B) shown received signal 10 temporally shifted as if the received signal 10 underlying emitted radar wave coinciding with that in 2a) shown received signal 10 underlying radar wave would have been sent out. This is with knowledge of the previously determined relative velocity v of the object 3 and the time offset Δt in which the radar waves from the transmit antennas 4 be sent out, in a simple manner possible that the course of the received signal from 2 B) is shifted by the corresponding distance s = v · Δt; in the picture plane of 2 B) to the left. When superimposing the thus adjusted received signals 10 results in the 2c) illustrated waveform 15 , whose signal tip 12 at the same place the abscissa as the one out 2a) is present, but due to the constructive superposition of the two received signals 10 out 2a) and b) in addition to the individual received signals 10 has been strengthened. If the speed correction were not made before the adjustment, the signal peaks would 12 the individual received signals 10 be wiped out by their superposition or at least largely reduced, since this is not just two transmit antennas 4 but fourteen transmit antennas 4 acts, which are driven sequentially and thus send time after time radar waves. A statement about the angular position of the at least one object 3 to the radar system would no longer be possible.

Aufgrund der vorgenannten Auswertung der Empfangssignale 10, nämlich der Identifizierung und Verarbeitung der Signalspitzen 12, ergibt sich hier ein zweidimensionales Abbild einer Intensitätsverteilung des durch das Radarsystem erfassten Überwachungsbereichs 2.Due to the aforementioned evaluation of the received signals 10 namely the identification and processing of the signal peaks 12 , results here a two-dimensional image of an intensity distribution of the detected by the radar system monitoring area 2 ,

Dies ist anhand von 3 näher erläutert, die eine Draufsicht auf die exemplarisch erläuterten zwei Signalantennen 4 darstellt. Der einfacheren Darstellung wegen wurde hier anstelle der in 1 dargestellten Anordnung eine vereinfachte Anordnung aus lediglich zwei kombinierten Sende-/Empfangsantennen 4 gewählt. Jede Antenne 4 ist hier also sowohl Sende- wie auch Empfangsantenne. Ansonsten gelten die obigen Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel analog.This is based on 3 explained in more detail, which is a plan view of the exemplified two signal antennas 4 represents. Because of the simpler representation here instead of in 1 arrangement shown a simplified arrangement of only two combined transmit / receive antennas 4 selected. Every antenna 4 So here is both transmit and receive antenna. Otherwise, the above statements on the first embodiment apply analogously.

3 zeigt die beiden exemplarischen Sende-/Empfangsantennen 4, für die analog zu den 2a) und b) die Verläufe der Empfangssignale qualitativ darstellbar sind. Die konzentrisch um die beiden Sende-/Empfangsantennen 4 gezeichneten Halbkreise symbolisieren die abgeglichenen, also zeitlich synchronisierten, Signalstärken. Die gestrichelten Halbkreise symbolisieren Signalstärken geringer Intensität und die durchgezogenen Halbkreise symbolisieren Signalstärken großer Intensität. An einem Ort in dem Überwachungsbereich 2, an dem sich die durchgezogenen Halbkreise schneiden und für den somit ausgehend von verschiedenen Sende-/Empfangsantennen 4 eine hohe Intensität erkennbar ist, wird erfindungsgemäß ein Objekt 3 detektiert. 3 shows the two exemplary transmit / receive antennas 4 , for the analogy to the 2a) and b) the characteristics of the received signals can be represented qualitatively. The concentric around the two transmitting / receiving antennas 4 drawn semicircles symbolize the balanced, ie time-synchronized, signal strengths. The dashed semicircles symbolize signal strengths of low intensity and the solid semicircles symbolize signal strengths of high intensity. In one place in the surveillance area 2 at which the solid semicircles intersect and for the thus starting from different transmit / receive antennas 4 A high intensity is recognizable, according to the invention an object 3 detected.

Eine ähnliche wenn auch komplexere Darstellung lässt sich auch für die Anordnung gemäß 1 erstellen. Da dort jedoch mehrere Sendeantennen 4 mit einer einzigen Empfangsantenne 6 zusammenwirken, also keine kombinierten Sende-/Empfangsantennen verwendet werden, ergeben sich keine konzentrischen Kreise bzw. Halbkreise für die Darstellung der Signalstärken, sondern Ellipsen bzw. Halbellipsen, wobei jeweils eine Sendeantenne 4 in einem Pol der Ellipsen bzw. Halbellipsen und die eine Empfangsantenne 6 in den anderen Polen der Ellipsen bzw. Halbellipsen liegen.A similar though more complex representation can also be made for the arrangement according to 1 create. There are several transmit antennas 4 with a single receiving antenna 6 cooperate, so no combined transmit / receive antennas are used, there are no concentric circles or semicircles for the representation of the signal strengths, but ellipses or Halbellipsen, each with a transmitting antenna 4 in one pole of the ellipses or semi-ellipses and the one receiving antenna 6 lie in the other poles of the ellipses or semi-ellipses.

Überträgt man die vorgenannten exemplarischen Ausführungen auf die Vielzahl von Sendeantennen 4, die in dem Radarsystem des ersten Ausführungsbeispiels benutzt werden, ergibt sich für den Überwachungsbereich 2 eine zweidimensionales Abbild einer Intensitätsverteilung mit einer entsprechend hohen Auflösung, so dass einzelne in dem Überwachungsbereich 2 detektierte Objekte 3 sowie deren Winkellagen ermittelbar sind. Jedem einzelnen, detektierten Objekt 3 kann die entsprechende Winkellage relativ zu dem Radarsystem, beispielsweise zu dessen Mittelachse 14, zugeordnet werden. Siehe hierzu die 1, in der die Mittelachse 14 sowie die Winkellage 16 des detektierten Objekts 3 dargestellt sind.If one transfers the aforementioned exemplary embodiments to the multiplicity of transmitting antennas 4 which are used in the radar system of the first embodiment, results for the surveillance area 2 a two-dimensional image of an intensity distribution with a correspondingly high resolution, so that individual in the surveillance area 2 detected objects 3 as well as their angular positions can be determined. Each one NEN, detected object 3 can the corresponding angular position relative to the radar system, for example, to its central axis 14 , be assigned. See the 1 in which the central axis 14 as well as the angular position 16 of the detected object 3 are shown.

Somit ist gegenüber dem Stand der Technik ein Verfahren zur Ermittlung der Winkellagen 16 von durch ein mehrstrahliges Radarsystem erfassten Objekten 3 relativ zu dem Radarsystems geschaffen, bei dem sichergestellt ist, dass den einzelnen detektierten Objekten 3 deren korrekte Winkellagen 16 in Bezug auf das Radarsystem zugeordnet werden.Thus, compared to the prior art, a method for determining the angular positions 16 of objects detected by a multi-beam radar system 3 relative to the radar system, which ensures that the individual detected objects 3 their correct angular positions 16 in relation to the radar system.

Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispielsweise wäre es denkbar, dass die Sende-Empfangseinrichtung und deren Sende- und Empfangscharakteristik derart ausgebildet ist, dass anstelle eines zweidimensionalen Abbildes ein dreidimensionales Abbild der Intensitätsverteilung erzeugt wird. Um den Rechenaufwand bei der Ermittlung der Winkellage des zumindest einen detektierten Objekts weiter zu reduzieren, kann mittels der Sende-/Empfangseinrichtung der Abstand des Objekts von dem Radarsystem ermittelt und für den Abgleich verwendet werden. Dies kann beispielsweise gleichzeitig mit der Ermittlung der Relativgeschwindigkeit des Objekts erfolgen. Alternativ zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel wäre es anstelle des sequentiellen Aussendens von Radarwellen durch eine, im Vergleich zu den Empfangsantennen 6, Überzahl von Sendeantennen 4 möglich, die Echos der von zumindest einer Sendeantenne ausgesandten Radarwellen als Empfangssignale durch eine, im Vergleich dazu, Überzahl von Empfangsantennen sequentiell zu empfangen.The invention is not limited to the present embodiment. For example, it would be conceivable that the transceiver and its transmission and reception characteristics are designed such that instead of a two-dimensional image, a three-dimensional image of the intensity distribution is generated. In order to further reduce the computational effort in determining the angular position of the at least one detected object, the distance of the object from the radar system can be determined by means of the transmitting / receiving device and used for the adjustment. This can be done, for example, simultaneously with the determination of the relative speed of the object. As an alternative to the illustrated embodiment, it would be instead of sequentially transmitting radar waves through one, as compared to the receiving antennas 6 , Majority of transmitting antennas 4 it is possible to sequentially receive the echoes of the radar waves emitted by at least one transmitting antenna as received signals by, in comparison to, a majority of receiving antennas.

11
Stoßstangebumper
22
Überwachungsbereichmonitoring area
33
Objekteobjects
44
Sendeantennetransmitting antenna
66
Empfangsantennereceiving antenna
88th
Zentrale Steuereinheitheadquarters control unit
1010
Sendesignale, EmpfangssignaleTransmission signals, receive signals
1212
Signalspitzesignal peak
1414
Mittelachse des Radarsystemscentral axis of the radar system
1515
Signalverlauf aus den abgeglichenen und überlagerten Empfangssignalenwaveform from the matched and superimposed receive signals
1616
Winkellage des zumindest einen detektierten Objektsangular position of the at least one detected object

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19543813 A1 [0002, 0002] DE 19543813 A1 [0002, 0002]

Claims (5)

Verfahren zur Ermittlung der Winkellagen (16) von durch ein mehrstrahliges Radarsystem erfassten Objekten (3) relativ zu dem Radarsystems, wobei das Verfahren die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge aufweist: – Aussenden und Empfangen von Radarwellen durch eine Sende-/Empfangseinrichtung (4, 6) des Radarsystems in und aus einen durch das Radarsystem erfassten Überwachungsbereich (2), wobei das Aussenden oder das Empfangen der Radarwellen sequentiell erfolgt, – Abgleich der einzelnen Empfangssignale (10) mittels zumindest einer vorher festgelegten Geschwindigkeit derart, dass die einzelnen Empfangssignale (10) danach so vorliegen, als ob die Radarwellen gleichzeitig ausgesendet oder empfangen worden wären, – Erzeugen eines zumindest zweidimensionalen Abbildes einer Intensitätsverteilung des durch das Radarsystem erfassten Überwachungsbereichs (2) aus der Summe der überlagerten, abgeglichenen Empfangssignale (10), – Erkennung von erfassten Objekten (3) in dem Abbild in Abhängigkeit der Intensitätsverteilung und – Ermittlung der Winkellagen (16) der einzelnen erkannten Objekte (3).Method for determining the angular positions ( 16 ) of objects detected by a multi-beam radar system ( 3 relative to the radar system, the method comprising the following steps in the order given: transmission and reception of radar waves by a transceiver device ( 4 . 6 ) of the radar system into and out of a surveillance area covered by the radar system ( 2 ), wherein the transmission or reception of the radar waves takes place sequentially, - adjustment of the individual received signals ( 10 ) by means of at least one predetermined speed such that the individual received signals ( 10 ) are then present as if the radar waves had been transmitted or received simultaneously, - generating an at least two-dimensional image of an intensity distribution of the monitoring area detected by the radar system ( 2 ) from the sum of the superimposed, adjusted received signals ( 10 ), - detection of detected objects ( 3 ) in the image as a function of the intensity distribution and - determination of the angular positions ( 16 ) of the individual recognized objects ( 3 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Sendeantennen (4) zur sequentiellen Aussendung oder der Empfangsantennen (6) zum sequentiellen Empfang der Radarwellen derart erfolgt, dass direkt nebeneinander angeordnete Sende- oder Empfangsantennen (4, 6) zeitlich nicht direkt nacheinander senden oder empfangen.Method according to Claim 1, characterized in that the control of the transmitting antennas ( 4 ) for sequential transmission or the receiving antennas ( 6 ) for the sequential reception of the radar waves takes place in such a way that directly adjacent transmitting or receiving antennas ( 4 . 6 ) do not send or receive directly in time. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Sende-/Empfangseinrichtung (4, 6) die Relativgeschwindigkeit des zumindest einen in dem Überwachungsbereich (2) befindlichen und detektierten Objekts (3) ermittelt wird und als vorher festgelegte Geschwindigkeit für den Abgleich verwendet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that by means of the transmitting / receiving device ( 4 . 6 ) the relative speed of the at least one in the surveillance area ( 2 ) and detected object ( 3 ) is determined and used as a predetermined speed for the adjustment. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Geschwindigkeitsermittlung verwendete Sende- und Empfangsantennenpaar (4, 6) innerhalb eines Messzyklus, während dem die Winkellage des zumindest einen erfassten Objekts (3) ermittelt wird, alternierend zu den übrigen Sende- oder Empfangsantennen (4, 6) angesteuert wird.A method according to claim 3, characterized in that the transmitting and receiving antenna pair used for speed determination ( 4 . 6 ) within a measuring cycle during which the angular position of the at least one detected object ( 3 ) is determined, alternating with the other transmitting or receiving antennas ( 4 . 6 ) is driven. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Sende-/Empfangseinrichtung (4, 6) der Abstand des zumindest einen in dem Überwachungsbereich (2) befindlichen und detektierten Objekts (3) von dem Radarsystem ermittelt und für den Abgleich verwendet wird.Method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that by means of the transmitting / receiving device ( 4 . 6 ) the distance of the at least one in the surveillance area ( 2 ) and detected object ( 3 ) is determined by the radar system and used for the adjustment.
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