DE102009008528A1 - Radar system for use in driver assistance system of e.g. airplane, has signal processing device evaluating signal received by radar receiving antenna, and comprising directional transmitter and two sound converters - Google Patents

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Abstract

The system (1) has a radar device (2) with a radar transmitting antenna (3) for aligned transmission of electromagnetic radiation, and a radar receiving antenna (4) for aligned receiving of radiation. An acoustic transmitting device (6) produces an acoustic signal (8) with a frequency in an ultrasonic range of 30-1000 kilo Hertz. A signal processing device (13) evaluates the signal received by the receiving antenna. The acoustic transmitting device has a directional transmitter with certain direction characteristic, and two sound converters (7) designed as acrostic directional antennas. An independent claim is also included for a method for detecting a sensor blockade in a radar system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radarsystem für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrerassistenzsystem mit einem Radarsystem für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Erkennung einer Sensorblockade eines Radarsystems.The The invention relates to a radar system for a vehicle. The The invention further relates to a driver assistance system with a Radar system for a vehicle. Finally, the invention relates a method for detecting a sensor blockade of a radar system.

Zur Messung von Abstand und Relativgeschwindigkeit eines Objektes in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs verwenden Fahrerassistenzsysteme üblicherweise Radar. Ein Radarsystem für Kraftfahrzeuge ist beispielsweise aus der WO 2008/040341 A1 bekannt. Eine Blockierung des Radarsystems, beispielsweise durch Verschmutzung oder anfrierenden Niederschlag, kann dazu fuhren, dass der Radarempfänger keine Signale mehr aufnimmt. Aus der Sicht des Radarsystems lässt sich diese Situation jedoch nicht eindeutig von einer reflexionsarmen Umgebung unterscheiden. Hierdurch kann es zu sicherheitskritischem Fehlverhalten des Fahrerassistenzsystems kommen.To measure distance and relative speed of an object in the surroundings of a motor vehicle, driver assistance systems usually use radar. A radar system for motor vehicles is for example from the WO 2008/040341 A1 known. A blockage of the radar system, for example due to pollution or freezing precipitation, can lead to the radar receiver no longer picking up any signals. From the point of view of the radar system, however, this situation can not be clearly distinguished from a low-reflection environment. This can lead to safety-critical misconduct of the driver assistance system.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Radarsystem für ein Fahrzeug zu verbessern. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem mit einem derartigen Radarsystem zu schaffen. Schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung einer Sensorblockade eines Radarsystems bereitzustellen.Of the Invention is therefore the object of a radar system for to improve a vehicle. The invention is still the task basis, a driver assistance system with such a radar system to accomplish. Finally, the invention is the task underlying a method for detecting a sensor blockade of a Radar system provide.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1, 10 und 11 gelöst.These Problems are solved by the features of claims 1, 10 and 11 solved.

Der Kern der Erfindung besteht darin, mit Hilfe eines akustischen Wellenfelds ein künstliches Ziel zu erzeugen, dessen bekannte Entfernung und Relativgeschwindigkeit zur Überprüfung der Funktion des Radarsystems von letzterem ermittelt wird. Hierzu umfasst das Radarsystem mindestens eine akustische Sendeeinrichtung zur Erzeugung des akustischen Wellenfelds.Of the The core of the invention is, with the help of an acoustic wave field to create an artificial target whose known distance and relative speed for checking the Function of the radar system is determined by the latter. Includes the radar system at least one acoustic transmitting device for Generation of the acoustic wave field.

Ein Ultraschallsender eignet sich hierfür besonders gut, da die von diesem erzeugten Frequenzen für das menschliche Ohr nicht wahrnehmbar sind. Außerdem führen die hohen Frequenzen zu kurzen Wellenlängen, wodurch die Genauigkeit des Systems verbessert wird.One Ultrasonic transmitter is particularly well suited for this because the frequencies generated by this for the human Ear are imperceptible. In addition, the lead high frequencies to short wavelengths, reducing the accuracy the system is improved.

Vorzugsweise ist die Frequenz des akustischen Signals variabel. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Reflexions-Bedingung zuverlässig erreicht werden kann.Preferably the frequency of the acoustic signal is variable. This will Ensures that the reflection condition is reliable can be achieved.

Ein Sender mit einer bestimmten Richtcharakteristik verringert die Störung der Umgebung außerhalb eines bestimmten Sektors. Dies wird besonders einfach durch die Anordnung zweier, voneinander beabstandet angeordneter, akustischer Sender erreicht.One Transmitter with a specific directional characteristic reduces the interference the environment outside of a particular sector. this will particularly easy by the arrangement of two, spaced from each other arranged, reached acoustic transmitter.

Vorzugsweise liegt die Frequenz des Radarsenders im für den Automobilbereich üblichen Bereich um 24 GHz oder 75 bis 79 GHz. Auch bereits bestehende Systeme können damit mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung von Sensorblockaden nachgerüstet werden.Preferably is the frequency of the radar transmitter in the usual for the automotive sector Range around 24 GHz or 75 to 79 GHz. Also already existing systems can thus use an inventive Tool for detecting sensor blockages retrofitted become.

Bei einer akustischen Wellenlänge, welche gerade ein ganzzahliges Vielfaches der halben Radar-Wellenlänge ist, sind im akustischen Fernfeld die Bedingungen für eine Bragg-Reflexion erfüllt.at an acoustic wavelength, which is just an integer Multiples of half the radar wavelength are in the acoustic Far field meets the conditions for a Bragg reflection.

Weitere Sensoren zur Erfassung mindestens eines Parameters, welcher die Ausbreitung des akustischen Wellenfelds beeinflusst, können die Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Systems weiter verbessern.Further Sensors for detecting at least one parameter, which the Propagation of the acoustic wave field can affect further improve the reliability and accuracy of the system.

Ein Fahrerassistenzsystem mit einem derartigen Radarsystem trägt zu einer erhöhten Sicherheit bei.One Driver assistance system with such a radar system carries to increased safety.

Das Aussenden einer Folge linearer Frequenzrampen ist für die Weiterverarbeitung des registrierten Signals besonders vorteilhaft.The Emitting a sequence of linear frequency ramps is for the Further processing of the registered signal particularly advantageous.

Für die Weiterverarbeitung ist vorzugsweise eine eigene Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung.For the further processing is preferably a separate signal processing device intended. This is preferably a digital one Signal processing device.

Eine schnelle Fourier-Transformation (Fast-Fourier-Transformation FFT) ist zur digitalen Verarbeitung des Signals besonders effizient.A Fast Fourier Transformation (Fast Fourier Transform FFT) is particularly efficient for the digital processing of the signal.

Aus der Bestimmung eines die Ausbreitung des akustischen Wellenfeldes charakterisierenden Parameters kann auf einfache Weise auf die Funktionsfähigkeit des Radarsystems rückgeschlossen werden.Out the determination of the propagation of the acoustic wave field Characterizing parameter can easily affect the functionality be inferred from the radar system.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the description of an embodiment with reference to Drawings. Show it:

1 ein Blockschaltbild des Radarsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a block diagram of the radar system according to an embodiment of the invention,

2 eine exemplarische Darstellung des Verlaufs der Sende- und Empfangsfrequenz des Radarsystems, 2 an exemplary representation of the course of the transmission and reception frequency of the radar system,

3 ein Flussdiagramm der Verarbeitung des Empfangssignals, 3 a flowchart of the processing of the received signal,

4 eine schematische Darstellung einer Situation beim Einsatz des Radarsystems, 4 a schematic representation of a situation when using the radar system,

5 eine Darstellung eines Doppler-Spektrums zu der in 4 dargestellten Situation, 5 a representation of a Doppler spectrum to that in 4 illustrated situation,

6 eine Darstellung der Nulldurchgänge des von der akustischen Sendeeinrichtung erzeugten Wellenfelds, 6 a representation of the zero crossings of the wave field generated by the acoustic transmitting device,

7 eine Darstellung des Schalldruckverlaufs des Wellenfelds gemäß 6 entlang der Linie VII-VII und 7 a representation of the sound pressure curve of the wave field according to 6 along the line VII-VII and

8 eine Darstellung des vom Wellenfeld gemäß 6 erzeugten Signals. 8th a representation of the wave field according to 6 generated signal.

Ein Radarsystem 1 für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Radareinrichtung 2 mit einer Radarsendeantenne 3 und einer Radarempfangsantenne 4. Die Radarsendeantenne 3 dient der gerichteten Abstrahlung elektromagnetischer Strahlung. Die Radarempfangsantenne 4 ermöglicht den gerichteten Empfang elektromagnetischer Strahlung. Die Radareinrichtung 2 ist vorzugsweise an der Vorderseite eines Fahrzeugs angeordnet. Sie ist in Fahrtrichtung, das heißt nach vorne weisend, angeordnet. Hierbei ist die Radarsendeantenne 3 parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs angeordnet. Andere Ausrichtungen der Radareinrichtung 2 sind jedoch ebenso möglich.A radar system 1 for a motor vehicle includes a radar device 2 with a radar transmitter antenna 3 and a radar receiving antenna 4 , The radar transmitter antenna 3 serves the directed radiation of electromagnetic radiation. The radar receiving antenna 4 allows the directed reception of electromagnetic radiation. The radar device 2 is preferably arranged at the front of a vehicle. It is in the direction of travel, that is, facing forward, arranged. Here is the Radarsendeantenne 3 arranged parallel to a longitudinal axis of the vehicle. Other orientations of the radar device 2 are however also possible.

Die Radareinrichtung 2 kann vorzugsweise in einen der Stoßfänger des Fahrzeugs integriert sein.The radar device 2 may be preferably integrated in one of the bumpers of the vehicle.

Die Radarsendeantenne 3 ist mit einer Radar-Signalerzeugungseinrichtung 5 verbunden. Die Radarsendeantenne 3 ist als elektromagnetische Richtantenne ausgeführt. Mittels der Radarsendeantenne 3 ist ein elektromagnetisches Wellenfeld 10 aussendbar. Die von der Radar-Signalerzeugungseinrichtung 5 erzeugbare elektromagnetische Strahlung hat eine Frequenz im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz, insbesondere im Bereich von 3 GHz bis 100 GHz, vorzugsweise im Bereich von 22 GHz bis 26 GHz und/oder im Bereich von 75 GHz bis 79 GHz.The radar transmitter antenna 3 is with a radar signal generator 5 connected. The radar transmitter antenna 3 is designed as an electromagnetic directional antenna. By means of radar transmission antenna 3 is an electromagnetic wave field 10 be emitted. The radar signal generator 5 Generable electromagnetic radiation has a frequency in the range of 300 MHz to 300 GHz, in particular in the range of 3 GHz to 100 GHz, preferably in the range of 22 GHz to 26 GHz and / or in the range of 75 GHz to 79 GHz.

Zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung umfasst die Radareinrichtung 2 außerdem einen Radar-Sendeverstärker 20. Vorzugsweise umfasst die Radar-Signalerzeugungseinrichtung 5 einen kohärenten Oszillator. Die Radareinrichtung 2 ist somit hinreichend kohärent um sie zur Erkennung von bewegten Objekten durch Ausnutzung der Dopplerfrequenz im notwendigen Entfernungsbereich zu nutzen.For generating electromagnetic radiation includes the radar device 2 also a radar transmission amplifier 20 , Preferably, the radar signal generator comprises 5 a coherent oscillator. The radar device 2 is thus sufficiently coherent to use them for the detection of moving objects by utilizing the Doppler frequency in the necessary distance range.

Des Weiteren umfasst das Radarsystem 1 eine akustische Sendeeinrichtung 6. Die akustische Sendeeinrichtung 6 umfasst zwei als akustische Richtantennen ausgebildete Schallwandler 7. Sie dient der Erzeugung eines akustischen Signals, das heißt eines akustischen Wellenfelds 8, in welchem die elektromagnetische Strahlung von Radarsendeantenne 3 reflektiert werden kann. Die akustische Sendeeinrichtung 6 dient somit der Erzeugung eines virtuellen Objekts, mit dessen Hilfe die Funktionsfähigkeit der Radareinrichtung 2 testbar ist. Die akustische Sendeeinrichtung 6 umfasst eine Akustik-Signalerzeugungseinrichtung 11 mit einem Akustik-Sendeverstärker 9. Mit Hilfe der Akustik-Signalerzeugungseinrichtung 11 sind Schallwellen mit Frequenzen im Ultraschallbereich, insbesondere im Bereich von 30 kHz bis 1000 kHz erzeugbar.Furthermore, the radar system includes 1 an acoustic transmitting device 6 , The acoustic transmission device 6 comprises two trained as acoustic directional antennas transducer 7 , It serves to generate an acoustic signal, that is an acoustic wave field 8th in which the electromagnetic radiation from Radarsendeantenne 3 can be reflected. The acoustic transmission device 6 thus serves to create a virtual object, with the help of the functioning of the radar device 2 is testable. The acoustic transmission device 6 includes an acoustic signal generator 11 with an acoustic transmission amplifier 9 , With the help of the acoustic signal generating device 11 Sound waves with frequencies in the ultrasonic range, in particular in the range of 30 kHz to 1000 kHz can be generated.

Die als Richtantennen ausgebildeten Schallwandler 7 sind parallel zur Radarsendeantenne 3, das heißt ebenfalls in Fahrtrichtung ausgerichtet. Sie sind auf einander gegenüberliegenden Seiten der Radarsendeantenne 3, vorzugsweise symmetrisch zu dieser, angeordnet.The trained as directional antennas transducer 7 are parallel to the radar transmitter antenna 3 , which means also aligned in the direction of travel. They are on opposite sides of the radar transmitter antenna 3 , preferably symmetrical to this, arranged.

Aufgrund der parallelen Ausrichtung der Schallwandler 7 und des Radarsenders 3 überlappen sich die von diesem erzeugten Wellenfelder 8, 10 im Fernfeld, das heißt ab einem Mindestabstand von der Radarsendeantenne 3.Due to the parallel alignment of the sound transducer 7 and the radar transmitter 3 overlap the wave fields generated by this 8th . 10 in the far field, that is from a minimum distance from the Radarsendeantenne 3 ,

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels der Akustik-Signalerzeugungseinrichtung 11 unterschiedliche Frequenzen erzeugbar sind. Der Akustik-Sendeverstärker 9 ist mit der Akustik-Signalerzeugungseinrichtung 11 verbunden. Die Akustik-Signalerzeugungseinrichtung 11 und die Radar-Signalerzeugungseinrichtung 5 sind mit einer System-Steuereinrichtung 12 verbunden. Sie können auch in diese integriert sein.According to the invention, it is provided that by means of the acoustic signal generating device 11 different frequencies can be generated. The acoustic transmission amplifier 9 is with the acoustic signal generator 11 connected. The acoustic signal generator 11 and the radar signal generator 5 are with a system controller 12 connected. They can also be integrated in these.

Außerdem umfasst das Radarsystem 1 eine Signalverarbeitungseinrichtung 13. Die Signalverarbeitungseinrichtung 13 umfasst einen Zirkulator 14, einen Mischer 15, ein Filter 16, einen Verstärker 17, einen Analog-Digital-Wandler 18 (A-D-Wandler) und eine Signalverarbeitungseinheit 19.In addition, the radar system includes 1 a signal processing device 13 , The signal processing device 13 includes a circulator 14 , a mixer 15 , a filter 16 , an amplifier 17 , an analog-to-digital converter 18 (AD converter) and a signal processing unit 19 ,

Der Zirkulator 14 ist in signalübertragender Weise mit der Radarsendeantenne 3 und der Radarempfangsantenne 4 verbunden. Er ist außerdem in signalübertragender Weise mit dem Mischer 15 verbunden. Der Mischer 15 hat außerdem einen Eingang, welcher in signalübertragender Weise mit dem Radar-Sendeverstärker 20 verbunden ist. Er weist einen Ausgang auf, welcher in signalübertragender Weise mit dem Filter 16 verbunden ist. Bei dem Filter 16 handelt es sich um ein Tiefpassfilter. Das Filter 16 ist als analoges Bauteil ausgebildet. Selbstverständlich kann auch ein digitales Filter eingesetzt werden. Das Filter 16 ist ausgangsseitig mit dem Eingang des Verstärkers 17 verbunden. Dieser ist seinerseits mit dem A-D-Wandler 18 verbunden. An der Ausgangsseite des A-D-Wandlers 18 liegt ein digitales Basisbandsignal vor, welches mittels der Signalverarbeitungseinheit 19 mit digitalen Signalverarbeitungstechniken weiterverarbeitet werden kann. Die Signalverarbeitungseinheit 19 ist in signalübertragender Weise mit der System-Steuereinrichtung 12 verbunden.The circulator 14 is in signal transmitting manner with the radar transmitter antenna 3 and the radar receiving antenna 4 connected. He is also in signal-transmitting manner with the mixer 15 connected. The mixer 15 also has an input which in signal transmitting manner with the radar transmission amplifier 20 connected is. It has an output which in signal-transmitting manner with the filter 16 connected is. At the filter 16 it is a low pass filter. The filter 16 is designed as an analog component. Of course, a digital filter can also be used. The filter 16 is the output side with the input of the amplifier 17 connected. This is in turn with the AD converter 18 connected. At the exit side of the AD converter 18 There is a digital baseband signal, which by means of the signal processing unit 19 can be further processed with digital signal processing techniques. The signal processing unit 19 is in signal transmitting manner with the system controller 12 connected.

Außerdem können Sensoren 21 vorgesehen sein, welche in signalübertragender Weise mit der System-Steuereinrichtung 12 verbunden sind. Die Sensoren 21 dienen der Erfassung mindesten eines die Ausbreitung des akustischen Wellenfelds 8 beeinflussenden Parameters. Es handelt sich hierbei beispielsweise um die Umgebungstemperatur und/oder -luftdruck und/oder -feuchtigkeit und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Bei den Sensoren 21 handelt es sich somit beispielsweise um einen Temperatursensor und/oder einen Luftdrucksensor und/oder einen Luftfeuchtigkeitssensor und/oder einen Geschwindigkeitssensor.In addition, sensors can 21 be provided, which in signal-transmitting manner with the system controller 12 are connected. The sensors 21 At least one of the detections serves to propagate the acoustic wave field 8th influencing parameter. These are, for example, the ambient temperature and / or air pressure and / or humidity and / or the speed of the vehicle. With the sensors 21 It is thus for example a temperature sensor and / or an air pressure sensor and / or a humidity sensor and / or a speed sensor.

Das Radarsystem 1 ist Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug. Es kann selbstverständlich auch in Flugzeugen oder Schiffen eingesetzt werden.The radar system 1 is part of a driver assistance system for a vehicle. It can of course also be used in airplanes or ships.

Im Folgenden wird die Funktionsweise des Radarsystems 1 sowie insbesondere ein Verfahren zur Erkennung einer Sensorblockade desselben beschrieben. Im normalen Betrieb wird von Radarsendeantenne 3 das elektromagnetische Wellenfeld 10 ausgesandt. Das elektromagnetische Wellen feld 10 weist eine Frequenz von etwa 76,5 GHz auf, welche in aufeinanderfolgenden Intervallen auf 76,7 GHz ansteigt. Die Radarsendeantenne 3 sendet somit ein Signal aus, welches eine Folge linearer Frequenzrampen 25 umfasst. Der zeitliche Abstand der Frequenzrampen 25 kann periodisch, zufällig oder pseudo-zufällig variiert werden. Das Radarsystem 1 kann gepulst betrieben werden. Die Radarsendeantenne 3 sendet in Intervallen, beispielsweise im Mittel alle 20 μs, ein elektromagnetisches Wellenfeld 10 mit einer linear ansteigenden Frequenz aus.The following is the operation of the radar system 1 and in particular a method for detecting a sensor blockade thereof described. In normal operation is used by radar transmitter antenna 3 the electromagnetic wave field 10 sent. The electromagnetic wave field 10 has a frequency of about 76.5 GHz, which increases to 76.7 GHz at successive intervals. The radar transmitter antenna 3 thus sends out a signal which is a sequence of linear frequency ramps 25 includes. The time interval of the frequency ramps 25 can be varied periodically, randomly or pseudo-randomly. The radar system 1 can be operated pulsed. The radar transmitter antenna 3 transmits at intervals, for example on average every 20 μs, an electromagnetic wave field 10 with a linearly increasing frequency.

Das ausgesandte Wellenfeld 10 wird an einem Objekt 22 zurückgestreut. Das Objekt 22 befindet sich hierbei in einem bestimmten Abstand von Radarsendeantenne 3. Es weist außerdem eine Relativgeschwindigkeit zu diesem auf. Abhängig von der Entfernung zwischen dem Objekt 22 und der Radarsendeantenne 3 kommt es zu einer Empfangsverzögerung (dt) zwischen dem von der Radarsendeantenne 3 ausgesandten Signal und dem von der Radarempfangsantenne 4 empfangenen, am Objekt 22 rückgestreuten Signal. Aufgrund der Verzögerung (dt) ergibt sich eine Frequenzverschiebung (df) der Frequenz des von der Radarempfangsantenne 4 empfangenen rückgestreuten Signals und der momentanen Frequenz des von der Radarsendeantenne 3 ausgesandten Signals. Umgekehrt kann aus der Frequenzverschiebung (df) auf einfache Weise auf den Abstand zwischen der Radareinrichtung 2 und dem Objekt 22 geschlossen werden. Hierzu wird das von Radarempfangsantenne 4 empfangene Signal im Mischer 15 mit dem momentanen Sendesignal gemischt, mittels des Filters 16 tiefpassgefiltert, mittels des Verstärkers 17 verstärkt und mit Hilfe des Analog-Digital-Wandlers 18 digitalisiert. Das digitale Basisbandsignal wird sodann mittels der Signalverarbeitungseinheit 19 analysiert. Hierzu ist eine Entfernungs-FFT 24 vorgesehen, welche die Signalanteile der verschiedenen Objekt-Entfernungen einer Anzahl von Entfernungstoren zuordnet.The emitted wave field 10 is on an object 22 backscattered. The object 22 is located at a certain distance from Radarsendeantenne 3 , It also has a relative speed to this. Depending on the distance between the object 22 and the radar transmitter antenna 3 there is a reception delay (dt) between that from the Radarsendeantenne 3 emitted signal and that of the radar receiving antenna 4 received, at the object 22 backscattered signal. Due to the delay (dt), there is a frequency shift (df) of the frequency of the radar receiving antenna 4 received backscattered signal and the current frequency of the Radarsendeantenne 3 emitted signal. Conversely, from the frequency shift (df) can easily on the distance between the radar device 2 and the object 22 getting closed. This is the radar receiving antenna 4 received signal in the mixer 15 mixed with the current transmission signal, by means of the filter 16 low-pass filtered, by means of the amplifier 17 amplified and with the help of the analog-to-digital converter 18 digitized. The digital baseband signal is then sent by the signal processing unit 19 analyzed. This is a range FFT 24 which allocates the signal components of the various object distances to a number of range gates.

Dies wird mehrfach wiederholt, wobei für jede Frequenzrampe 25 eine Entfernungs-FFT 24 durchgeführt wird.This is repeated several times, with each frequency ramp 25 a range FFT 24 is carried out.

Die Digitalisierung des Signals im A-D-Wandler 18 geschieht mit einer Abtastfrequenz fs von mindestens 10 MHz, insbesondere mindestens 20 MHz, vorzugsweise mindestens 40 MHz. Die Anzahl der Abtastwerte je Frequenzrampe Nr ist eine Zweierpotenz. Sie beträgt mindestens 128, insbesondere mindestens 256, vorzugsweise 512 oder 1024.The digitization of the signal in the AD converter 18 happens at a sampling frequency f s of at least 10 MHz, in particular at least 20 MHz, preferably at least 40 MHz. The number of samples per frequency ramp N r is a power of two. It is at least 128, in particular at least 256, preferably 512 or 1024.

Im digitalisierten Basisbandsignal werden mit einer ersten Fensterung 23 und der Entfernungs-FFT 24 die Signalanteile der verschiedenen Entfernungen der Objekte 22 einer Anzahl von Entfernungstoren zugeordnet. Die Entfernungs-FFT 24 wird für jede Frequenzrampe 25 einmal durchgeführt. Über die Steigung df/dt der verwendeten Frequenzrampe 25 und die Anzahl Nr der Abtastwerte je Rampe wird eine Länge r eines Entfernungstores gewählt: r = fs·c/(2·Nr·(df/dt)),wobei mit c die Lichtgeschwindigkeit bezeichnet ist.In the digitized baseband signal are with a first fenestration 23 and the distance FFT 24 the signal components of the different distances of the objects 22 associated with a number of range gates. The distance FFT 24 is for each frequency ramp 25 once performed. About the slope df / dt of the frequency ramp used 25 and the number N r of samples per ramp, a length r of a range gate is selected: r = f s · C / (2 · N r · (Df / dt)), where c is the speed of light.

Die Ergebnisse einer Serie von aufeinanderfolgenden Entfernungs-FFT 24 werden spaltenweise in einen Puffer 26 geschrieben. Hierbei ist die Anzahl Nd der Entfernungs-FFT 24 je Serie eine Zweierpotenz, beispielsweise 64, 128 oder 256.The results of a series of consecutive distance FFT 24 are split into a buffer column by column 26 written. Here, the number N d is the distance FFT 24 each series has a power of two, for example 64, 128 or 256.

Durch zeilenweises Auslesen des Puffers 26 wird danach ein Ausgangssignal gebildet. Aus diesem Ausgangssignal wird mittels einer zweiten Fens terung 27 und einer Doppler-FFT 28 ein Dopplerspektrum 29 bestimmt. Hierbei können die Entfernungstore für die Messung entfernter Objekte 22 groß gewählt werden, was zu einer optimalen Reichweite führt. Für die Messung der Bragg-Streuung am akustischen Wellenfeld 8 können die Entfernungstore klein gewählt werden, da die Reichweite des akustischen Wellenfelds 8 begrenzt ist. Hierdurch wird die Anzahl der Entfernungstore zur Messung der Bragg-Streuung vergrößert, was zu einer verbesserten Genauigkeit führt.By reading out the buffer line by line 26 After that, an output signal is formed. From this output signal by means of a second Fens sion 27 and a Doppler FFT 28 a Doppler spectrum 29 certainly. Here, the range gates can be used to measure distant objects 22 are chosen large, which leads to an optimal range. For the measurement of Bragg scattering at the acoustic wave field 8th the range gates can be chosen small because the range of the acoustic wave field 8th is limited. As a result, the number of range gates for measuring the Bragg scattering increases, resulting in improved accuracy.

Das Dopplerspektrum 29 weist für jedes Objekt 22 im entsprechenden Entfernungstor eine Leistungsspitze 30 auf, aus deren Lage auf die relative Geschwindigkeit des Objekts 22 zur Radareinrichtung 2 geschlossen werden kann. Hierbei spielt selbstverständlich nur eine absolute Entfernungsänderung eine Rolle. Tangentialbewegungen des Objekts 22 relativ zur Radareinrichtung 2 haben keinen Einfluss auf das Dopplerspektrum 29. Ein Beispiel für das Dopplerspektrum 29 zweier Objekte 22 mit gleichem Abstand zur Radareinrichtung 2 jedoch unterschiedlicher Relativgeschwindigkeit hierzu (siehe 4) ist in 5 dargestellt.The Doppler spectrum 29 points for each object 22 in the corresponding distance gate a peak performance 30 based on their location on the relative speed of the object 22 to the radar device 2 can be closed. Of course, only an absolute change in distance plays a role here. Tangential movements of the object 22 relative to the radar device 2 have no influence on the Doppler spectrum 29 , An example of the Doppler spectrum 29 two objects 22 at the same distance to the radar device 2 but different relative speed for this purpose (see 4 ) is in 5 shown.

Es kann vorkommen, dass das Dopplerspektrum 29 in Abwesenheit des akustischen Wellenfelds 8 keine Leistungsspitze 30 aufweist. Dies kann verschiedene Ursachen haben. Es ist zum Beispiel möglich, dass im untersuchten, zeitlich-räumlichen Umfeld der Radareinrichtung 2 gerade keine Objekte 22 zur Rückstreuung des elektromagnetischen Wellenfeldes 10 vorhanden waren. Es könnte jedoch auch sein, dass die Radareinrichtung 2, das heißt die Radarsendeantenne 3 und/oder die Radarempfangsantenne 4, durch äußere Einflüsse blockiert ist. Dies kann auf Verschmutzung, anfrierenden Niederschlag oder andere Ursachen zurückzuführen sein. Um zu testen, ob die Radareinrichtung 2 blockiert ist, wird mit Hilfe der akusti schen Sendeeinrichtung 6 das akustische Wellenfeld 8 erzeugt. Hierbei wird die mittels des Ultraschallgenerators 9 erzeugte Frequenz der von den Schallwandlern 7 ausgesandten akustischen Wellen gerade so gewählt, dass diese eine Wellenlänge la aufweisen, welche ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge le des von der Radarsendeantenne 3 ausgesandten elektromagnetischen Wellenfelds 10 ist, la = n·le/2, n = 1, 2, 3, ... Dies entspricht gerade der Bedingung für die Bragg-Reflexion.It may happen that the Dopplerspektrum 29 in the absence of the acoustic wave field 8th no peak performance 30 having. This can have different causes. It is possible, for example, that in the investigated, spatio-temporal environment of the radar device 2 no objects at the moment 22 for the backscattering of the electromagnetic wave field 10 were present. However, it could also be that the radar device 2 that is the radar transmitter antenna 3 and / or the radar receiving antenna 4 , is blocked by external influences. This may be due to pollution, freezing rain or other causes. To test if the radar device 2 is blocked, is using the acoustic transmission device 6 the acoustic wave field 8th generated. Here, the means of the ultrasonic generator 9 generated frequency of the sound transducers 7 emitted acoustic waves just chosen so that they have a wavelength l a , which is an integral multiple of half the wavelength l e of the Radarsendeantenne 3 emitted electromagnetic wave field 10 , l a = n · l e / 2, n = 1, 2, 3, ... This corresponds to the condition for Bragg reflection.

Bei einer Frequenz des elektromagnetischen Wellenfelds 10 von ca. 76 GHz wird beispielsweise Ultraschall mit einer Frequenz von ca. 43 KHz erzeugt, womit gilt: la = 4 × le/2.At a frequency of the electromagnetic wave field 10 For example, at approximately 76 GHz, ultrasound is generated at a frequency of approximately 43 kHz, which means that: l a = 4 × l e / 2.

Durch die Anordnung und phasengleiche Ansteuerung der beiden Schallwandler 7 ist das akustische Wellenfeld 8 ein Interferenzbild der beiden, von den Schallwandlern 7 jeweils erzeugten Wellenfelder (siehe 6). In einem Winkelbereich b von etwa 3,2° um die Ausrichtung der Radareinrichtung 2 entsteht im akustischen Wellenfeld 8 eine regelmäßige Struktur von Schalldruckmaxima. Es ergibt sich ein Schalldruckverlauf 31 in Richtung der Ausrichtung der Radareinrichtung 2, bei welchem der Abstand zweier benachbarter Druckmaxima für große Entfernungen, das heißt im akustischen Fernfeld, gegen die akustische Wellenlänge la konvergiert. Das akustische Wellenfeld 8 entfernt sich mit Schallgeschwindigkeit von der Radareinrichtung 2.Due to the arrangement and in-phase control of the two sound transducers 7 is the acoustic wave field 8th an interference image of the two, from the sound transducers 7 respectively generated wave fields (see 6 ). In an angular range b of about 3.2 ° about the orientation of the radar device 2 arises in the acoustic wave field 8th a regular structure of sound pressure maxima. This results in a sound pressure gradient 31 in the direction of the orientation of the radar device 2 in which the distance between two adjacent pressure maxima for long distances, that is to say in the far-field acoustic field, converges to the acoustic wavelength l a . The acoustic wave field 8th moves away with speed of sound from the radar device 2 ,

Im Fernfeld sind somit die Bedingungen für eine Bragg-Reflexion des elektromagnetischen Wellenfelds 10 am akustischen Wellenfeld 8 erfüllt. Das Doppler-Spektrum 29 zeigt daher in den entsprechenden Entfernungstoren die zur Schallgeschwindigkeit zugehörige Leistungsspitze 30. Die der Schallgeschwindigkeit entsprechende Leistungsspitze 30 der Dopplerspekt ren 29 der Entfernungstore des Fernfeldes kann eindeutig der Bragg-Reflexion zugeordnet werden, da diese nur bei Aktivierung der akustischen Sendeeinrichtung 6 nachweisbar ist. Diese Leistungsspitzen 30 können außerdem nicht von einem gewöhnlichen Objekt 22 stammen, da sie sich in aufeinanderfolgenden Messungen trotz der hohen Relativgeschwindigkeit des akustischen Wellenfelds 8 zur Radar-Einrichtung 2 nicht von der Radareinrichtung 2 entfernen. Mit Hilfe der akustischen Sendeeinrichtung 6 wird somit ein virtuelles Objekt erzeugt, dessen Abstand und Relativgeschwindigkeit zur Radareinrichtung 2 bekannt sind und mit Hilfe der Radareinrichtung 2 vermessen werden können. Die von der Radarsendeantenne 3 abgestrahlte elektromagnetische Strahlung wird an diesem virtuellen Objekt zurückgestreut und somit als eindeutig identifizierbares Signal eines Objekts mit einem bestimmten Abstand und einer bestimmten Relativgeschwindigkeit von der Radarempfangsantenne 4 registriert.In the far field are thus the conditions for a Bragg reflection of the electromagnetic wave field 10 at the acoustic wave field 8th Fulfills. The Doppler spectrum 29 therefore shows in the corresponding distance gates the power peak associated with the speed of sound 30 , The speed of sound corresponding performance peak 30 the Dopplerpekt ren 29 the distance gates of the far field can be clearly assigned to the Bragg reflection, since these only upon activation of the acoustic transmitting device 6 is detectable. These power peaks 30 Also, you can not get it from an ordinary object 22 come in successive measurements despite the high relative velocity of the acoustic wave field 8th to the radar facility 2 not from the radar device 2 remove. With the help of the acoustic transmission device 6 Thus, a virtual object is generated whose distance and relative speed to the radar device 2 are known and with the help of the radar device 2 can be measured. The from the Radarsendeantenne 3 radiated electromagnetic radiation is scattered back on this virtual object and thus as a uniquely identifiable signal of an object with a certain distance and a certain relative speed of the radar receiving antenna 4 registered.

Im Falle einer Blockierung der Radareinrichtung 2 weisen die Dopplerspektren 29 keine zu diesem virtuellen Objekt gehörige Leistungsspitze 30 auf. Somit kann auf einfache Weise zuverlässig eine Blockade der Radareinrichtung 2 erkannt werden.In case of blockage of the radar device 2 show the Doppler spectra 29 no peak performance associated with this virtual object 30 on. Thus, in a simple manner reliable blockage of the radar device 2 be recognized.

Im Folgenden werden weitere, alternative Ausführungsformen beschrieben. In einer ersten alternativen Ausführungsform weist das akustische Wellenfeld 8 keine feste Wellenlänge la auf. Die Akustik-Signalerzeugungseinrichtung 11 mit dem Akustik-Sendeverstärker 9 erzeugt in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen ein akustisches Wellenfeld 8 mit abnehmender Wellenlänge la. Hierdurch wird die lokale Vergrößerung der akustischen Wellenlänge la durch die geometrische, voneinander beabstandete Anordnung der Schallwandler 7 zumindest teilweise kompensiert. Die Wellenlänge la des akustischen Wellenfelds 8 wird insbesondere nichtlinear verkleinert. Hierdurch wird erreicht, dass die lokale Wellenlänge auch im akustischen Nahfeld der Radareinrichtung 2 im gewünschten Zeitintervall zumindest näherungsweise die Bedingung für die Bragg-Reflexion erfüllt.In the following, further alternative embodiments are described. In a first alternative embodiment, the acoustic wave field 8th no fixed wavelength l a . The acoustic signal generator 11 with the acoustic transmission amplifier 9 generates an acoustic wave field at regular or irregular intervals 8th with decreasing wavelength l a . As a result, the local magnification of the acoustic wavelength l a by the geometric, spaced-apart arrangement of the sound transducer 7 at least partially compensated. The wavelength l a of the acoustic wave field 8th is reduced in particular nonlinear. This ensures that the local wavelength in the acoustic near field of the radar device 2 at least approximately fulfills the condition for the Bragg reflection in the desired time interval.

In einer weiteren Alternative wird die Frequenz des akustischen Wellenfelds 8 mit der Zeit linear vergrößert. Hierdurch wird erreicht, dass für ein Entfernungstor in einem bestimmten Zeitintervall, vorzugsweise für mehrere Entfernungstore in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, die Bedingungen für die Bragg-Reflexion optimal erfüllt sind. Hierzu wird die Veränderung der Wellenlänge le des elektromagnetischen Wellenfelds 10 durch das lineare Ansteigen der Frequenz mittels der Frequenzrampe 25 im akustischen Wellenfeld 8 nachgebildet.In another alternative, the frequency of the acoustic wave field 8th magnified linearly over time. This ensures that for a Distance gate in a certain time interval, preferably for several range gates in successive time intervals, the conditions for the Bragg reflection are optimally met. For this purpose, the change in the wavelength l e of the electromagnetic wave field 10 by the linear increase of the frequency by means of the frequency ramp 25 in the acoustic wave field 8th simulated.

Selbstverständlich kann die Radareinrichtung 2 auch in einem anderen Frequenzbereich, insbesondere im Bereich von 22 GHz bis 26 GHz, senden und empfangen.Of course, the radar device 2 also in another frequency range, in particular in the range of 22 GHz to 26 GHz, send and receive.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - WO 2008/040341 A1 [0002] - WO 2008/040341 A1 [0002]

Claims (15)

Radarsystem (1) für ein Fahrzeug umfassend a. eine Radareinrichtung (2) mit i. mindestens einem Radarsender (3) zur gerichteten Abstrahlung elektromagnetischer Strahlung und ii. mindestens einem Radarempfänger (4) zum gerichteten Empfang elektromagnetischer Strahlung, b. eine akustische Sendeeinrichtung (6) zur Erzeugung eines akustischen Signals (8) und c. mindestens eine Signalverarbeitungseinrichtung (13) zur Auswertung eines vom mindestens einen Radarempfänger (4) empfangenen Signals.Radar system ( 1 ) for a vehicle comprising a. a radar device ( 2 ) with i. at least one radar transmitter ( 3 ) for directional radiation of electromagnetic radiation and ii. at least one radar receiver ( 4 ) for the directed reception of electromagnetic radiation, b. an acoustic transmitting device ( 6 ) for generating an acoustic signal ( 8th ) and c. at least one signal processing device ( 13 ) for evaluating one of the at least one radar receiver ( 4 ) received signal. Radarsystem (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der akustischen Sendeeinrichtung (6) Schallwellen mit Frequenzen im Ultraschallbereich, insbesondere im Bereich von 30 kHz bis 1000 kHz erzeugbar sind.Radar system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that by means of the acoustic transmitting device ( 6 ) Sound waves with frequencies in the ultrasonic range, in particular in the range of 30 kHz to 1000 kHz can be generated. Radarsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der akustischen Sendeeinrichtung (6) Schallwellen mit unterschiedlichen Frequenzen erzeugbar sind.Radar system ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that by means of the acoustic transmitting device ( 6 ) Sound waves with different frequencies can be generated. Radarsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Sendeeinrichtung (6) mindestens einen Richtsender (7) mit einer bestimmten Richtcharakteristik umfasst.Radar system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the acoustic transmitting device ( 6 ) at least one directional transmitter ( 7 ) with a specific directional characteristic. Radarsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Sendeeinrichtung (6) mindestens zwei, voneinander beabstandet angeordnete Richtsender (7) umfasst.Radar system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the acoustic transmitting device ( 6 ) at least two, spaced apart Richtsender ( 7 ). Radarsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des mindestens einen Radarsenders (3) elektromagnetische Strahlung einer Frequenz im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz, insbesondere im Bereich von 3 GHz bis 100 GHz, vorzugsweise im Bereich von 22 GHz bis 26 GHz und/oder im Bereich von 75 GHz bis 79 GHz, erzeugbar ist.Radar system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the at least one radar transmitter ( 3 ) electromagnetic radiation of a frequency in the range of 300 MHz to 300 GHz, in particular in the range of 3 GHz to 100 GHz, preferably in the range of 22 GHz to 26 GHz and / or in the range of 75 GHz to 79 GHz, can be generated. Radarsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der akustischen Sendeeinrichtung (6) erzeugbares akustisches Wellenfeld (8) zumindest bereichsweise eine Wellenlänge (la) aufweist, welche ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge (le) eines von dem mindestens einen Radarsender (3) erzeugbaren elektromagnetischen Wellenfeldes (10) ist.Radar system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one of the acoustic transmitting device ( 6 ) producible acoustic wave field ( 8th ) at least in regions has a wavelength (l a ) which is an integer multiple of half the wavelength (l e ) of one of the at least one radar transmitter ( 3 ) electromagnetic wave field ( 10 ). Radarsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (21) zur Erfassung mindestens eines die Ausbreitung des Wellenfeldes (8) von der akustischen Sendeeinrichtung (6) beeinflussenden Parameters vorgesehen ist, wobei der Sensor (21) in signalübertragender Weise mit der mindestens einen Steuereinrichtung (12) verbunden ist.Radar system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one sensor ( 21 ) for detecting at least one of the propagation of the wave field ( 8th ) from the acoustic transmitting device ( 6 ) influencing parameter is provided, wherein the sensor ( 21 ) in signal-transmitting manner with the at least one control device ( 12 ) connected is. Radarsystem (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sensor (21) um einen Temperatur- und/oder Luftdruck- und/oder Luftfeuchtigkeits- und/oder Geschwindigkeitssensor handelt.Radar system ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the sensor ( 21 ) is a temperature and / or air pressure and / or humidity and / or speed sensor. Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug mit einem Radarsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Driver assistance system for a vehicle with a radar system ( 1 ) according to one of the preceding claims. Verfahren zur Erkennung einer Sensorblockade eines Radarsystems (1) umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Radarsystems (1) mit – mindestens einem Radarsender (3) und – mindestens einem Radarempfänger (4), – mindestens einer akustischen Sendeeinrichtung (6), – Erzeugen eines virtuellen Objekts (8) mit einem bestimmten Abstand und einer bestimmten Relativgeschwindigkeit bezüglich des Radarempfängers (4) mittels der mindestens einen akustischen Sendeeinrichtung (6), – Aussenden eines elektromagnetischen Wellenfeldes (10) mittels des mindestens einen Radarsenders (3) und – Empfangen der am virtuellen Objekt (8) reflektierten elektromagnetischen Strahlung mittels des mindestens einen Radarempfängers (4), – Verarbeiten des vom mindestens einen Radarempfänger (4) empfangenen Signals zur eindeutigen Identifizierung des virtuellen Objekts (8).Method for detecting a sensor blockade of a radar system ( 1 ) comprising the following steps: - providing a radar system ( 1 ) with - at least one radar transmitter ( 3 ) and - at least one radar receiver ( 4 ), - at least one acoustic transmitting device ( 6 ), - creating a virtual object ( 8th ) with a certain distance and a certain relative speed with respect to the radar receiver ( 4 ) by means of the at least one acoustic transmitting device ( 6 ), - emission of an electromagnetic wave field ( 10 ) by means of the at least one radar transmitter ( 3 ) and - receiving the virtual object ( 8th ) reflected electromagnetic radiation by means of at least one radar receiver ( 4 ), - processing of the at least one radar receiver ( 4 ) received signal to uniquely identify the virtual object ( 8th ). Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Radarsender (4) ein Signal aussendet, welches eine Folge linearer Frequenzrampen (25) umfasst.Method according to claim 11, characterized in that the at least one radar transmitter ( 4 ) emits a signal which is a sequence of linear frequency ramps ( 25 ). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das vom mindestens einen Radarempfänger (4) empfangene Signal mittels einer Signalverarbeitungseinrichtung (13, 19) weiterverarbeitet wird.A method according to any one of claims 11 to 12, characterized in that the from the at least one radar receiver ( 4 ) received signal by means of a signal processing device ( 13 . 19 ) is further processed. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung der vom mindestens einen Radarempfänger (4) empfangenen Signals eine mindestens eindimensionale, insbesondere eine mehrdimensionale Transformation, vorzugsweise eine schnelle Fourier-Transformation (Fast-Fourier-Transformation, FFT) vorgesehen ist.Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that for the evaluation of the at least one radar receiver ( 4 ) is provided an at least one-dimensional, in particular a multi-dimensional transformation, preferably a fast Fourier transformation (Fast Fourier Transformation, FFT). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (13, 19) anhand des empfangenen Signals mindestens einen, die Ausbreitung des akustischen Wellenfelds (8) charakterisierenden Parameter bestimmt.Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that the signal ver processing equipment ( 13 . 19 ) based on the received signal at least one, the propagation of the acoustic wave field ( 8th ) characterizing parameters.
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