DE102009029401A1

DE102009029401A1 - Charakterisierung von Radarsystemen

Info

Publication number: DE102009029401A1
Application number: DE102009029401A
Authority: DE
Inventors: Erich Kolmhofer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2029-09-12
Also published as: DE102009029401B4; US20100066591A1; US7806249B2

Abstract

Es wird ein System zur Charakterisierung eines Radarmoduls offenbart. Das System umfasst: ein Zielobjekt; ein Transportmittel mit zumindest einem Befestigungsmittel zum lösbaren Verbinden des Radarmoduls an das Transportmittel und zum Verschieben des Radarmoduls relativ zum Zielobjekt; und ein Steuersystem, das über eine Kommunikationsverbindung mit dem Transportmittel verbunden ist.

Description

Bei Radarsystemen, die den Einfallswinkel reflektierter Radarwellen auflösen müssen, ist typischerweise eine Bestimmung der Richtcharakteristik der verwendeten Antennen notwendig. Derartige Radarsysteme umfassen z. B. Radarsysteme im Automobilbereich oder andere ”High-volume” Radarsysteme.
Die Richtcharakteristik (engl.: „radiation diagram”) eines Radarsystems wird üblicherweise in einem Testlauf während des Herstellungsprozess ermittelt und kalibriert. Jedes zu testende Radarsystem wird auf einem rotierbaren Tisch montiert, danach werden Testsignale zu einem in seiner Lage fixierten Radarreflektor gesendet. Messwerte werden aufgenommen und die individuelle Antennencharakteristik des Radarsystems wird als Funktion der Winkelstellung (des Tisches und damit der Antenne) aufgezeichnet. Ein signifikanter Nachteil einer derartigen Testprozedur liegt darin, dass jedes Radarsystem einzeln getestet und kalibriert werden muss, was ineffizient und teuer ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Antennencharakteristik eines Radarsystems in effizienterer Weise zu ermitteln.
Diese Aufgabe wird durch das Radarsystem gemäß Anspruch 1 bzw. durch das Verfahren gemäß Anspruch 13 gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Beispiel der Erfindung umfasst ein System zur Charakterisierung eines Radarmoduls ein Zielobjekt (engl.: ”target”); ein Transportmittel (engl.: ”conveyor”) mit zumindest einem Befestigungsmittel zum lösbaren Verbinden des Radarmoduls an das Transportmittel und zum Verschieben des Radarmoduls relativ zum Zielobjekt; und ein Steuersystem, das über eine Kommunikationsverbindung mit dem Transportmittel verbunden ist.
Gemäß einem anderen Beispiel der Erfindung umfasst ein Verfahren das Verschieben eines Radarmoduls relativ zu einem Zielobjekt; das Senden eines Signals von dem Radarmodul in Richtung des Zielobjekts; und das Bestimmen der Charakteristik des Radarmoduls basierend auf einer Reflexion des Signals an dem Zielobjekt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der folgenden Abbildungen näher erläutert. In den Abbildungen zeigt:
1 ein Diagramm eines Systems gemäß einem ersten Beispiels der Erfindung;
2 ein Diagramm eines Systems gemäß einem zweiten Beispiels der Erfindung;
2 ein Diagramm eines Systems gemäß einem dritten Beispiels der Erfindung; und
4 ein Blockdiagramm eines Systems gemäß einem weiteren Beispiel der Erfindung.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bzw. Signale mit gleicher Bedeutung.
Die Erfindung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zur Bestimmung der Charakteristik von Radarsystemen, insbesondere der Richtcharakteristik der Antenne bzw. der Antennen des betreffenden Radarsystems. Ausführungsbeispiele der Erfindung helfen, die Charakteristik eines Radarsystems zu bestimmen, zu testen und zu kalibrieren, die Effizienz zu steigern, Kosten zu reduzieren bei gleichbleibender oder verbesserter Genauigkeit. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 4 näher erläutert.
Ein Beispiel eines Systems 100 zur Bestimmung der (Antennen-)Charakteristik eines Radarsystems ist in 1 dargestellt. Das System 100 umfasst ein Transportmittel 102 (engl.: ”Conveyor”) wie zum Beispiel ein Förderband oder eine Schiene, und ein Zielobjekt 104. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Zielobjekt 104 einen Reflektor, einen Spiegel oder ein ähnliches geeignetes Objekt zur Reflektierung von Radarwellen. In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst das Zielobjekt 104 einen Messempfänger. Das Zielobjekt 104 ist in einer bestimmten Distanz von dem Transportmittel 102 in seiner Lage fixiert, so dass eine Distanz h zwischen dem Zielobjekt 104 und dem zu testenden Radarmodul 106 festgelegt ist. In einem Ausführungsbeispiel ist das Zielobjekt 104 horizontal von dem Transportmittel 102 beabstandet, wo hingegen in einem anderem Ausführungsbeispiel das Zielobjekt 104 vertikal von dem Transportmittel 102 beabstandet ist. In verschiedenen anderen Ausführungsbeispielen stehen das Zielobjekt 104 und das Transportmittel 102 in einer anderen räumlichen Beziehung zueinander.
Das Transportmittel 102 gewährleistet eine effiziente Platzierung und Handhabung einer Vielzahl von Radarmodulen 106 zur individuellen Analyse. Das Transportmittel 102 umfasst zumindest ein Befestigungsmittel 108 zum selektiven und lösbarem Verbinden eines Radarmoduls 106 mit dem Transportmittel 102 während eines Tests oder einer Analyseprozedur. In dem Ausführungsbeispiel aus 1 umfasst das Transportmittel 102 eine Vielzahl von Befestigungsmitteln 108. Die Befestigungsmittel 108 können einen Kontakt, eine Vielzahl von Kontakten, weibliche oder männliche Stecker, eine Klemme bzw. ein Haken, eine Einspannung oder andere geeignete Typen von Verbindungselementen oder Kombinationen von Verbindungselementen umfassen, die dazu ausgebildet sind, eine sichere, lösbare mechanische Verbindung zwischen einem Radarmodul 106 und dem Transportmittel 102 bereitzustellen und gleichzeitig eine elektrische Verbindung zu einem Steuersystem zu gewährleisten, welches weiter unten unter Bezugnahme auf 4 noch genauer diskutiert wird. Ein Befestigungsmittel 108 kann deshalb dazu ausgebildet sein, eine Vielzahl unterschiedlicher Typen von Radarmodulen 106 mit dem Transportmittel 102 (elektrisch und mechanisch) zu verbinden, von einem einfachen Radarsystem mit Elektronik, einer oder mehrerer Antennen und anderen Komponenten in einem Gehäuse bis hin zu hochintegrierten Halbleiterlösungen in einem einzelnen Chip bzw. Chipgehäuse.
In einem Ausführungsbeispiel werden Radarmodule 106 automatisch auf dem Transportmittel 102 platziert und mit dem Befestigungsmittel 108 verbunden, z. B. während eines Teils des automatisierten Herstellungsverfahrens. In einem anderen Ausführungsbeispiel werden Radarmodule 106 manuell auf dem Transportmittel 102 platziert. Benachbarte Radarmodule 106, wie in der 2 gezeigt, sind so beabstandet, dass die erwünschte Bestimmung der Charakteristik jedes einzelnen Moduls 106 ohne Einschränkungen ausgeführt werden kann und ohne Interferenzen mit benachbarten Modulen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können benachbarte und nahe beieinander angeordnete Radarmodule 106 gleichzeitig charakterisiert werden, z. B. durch die Verwendung unterschiedlicher Frequenzen (Frequenzmultiplex) und/oder durch das sequenzielle Betreiben der Module 106 in kurzen aufeinander folgenden Zeitintervallen (Zeitmultiplex). Das Transportmittel 102 ist dazu ausgebildet, Radarmodule 106 mit einer geeigneten Geschwindigkeit entlang einer vorgegebenen Trajektorie zu bewegen, durch ein System hindurch zur Antennen-Charakterisierung, zum Testen und/oder kalibrieren. In einem anderen Ausführungsbeispiel bewegt das Transportmittel 102 die Radarmodule 106 kontinuierlich. In anderen Ausführungsbeispielen bewegt das Transportmittel 102 die Radarmodule in einer Folge diskreter Schritte. In dem in 3 gezeigten Beispiel bewegt das Transportmittel 102 die Radarmodule 106 entlang eines Bogens um das Zielobjekt 104 im Gegensatz zu den Beispielen aus 1 und 2, in denen das Transportmittel 102 eine gerade Trajektorie fährt. Der Winkel und die Länge des Bogens, den das Transportmittel 102 abfährt, kann bei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen variieren. Im Beispiel der 3 handelt es sich um einen Kreisbogen, wobei der Mittelpunkt des Kreises jener Ort ist, an dem sich das Zielobjekt 104 befindet. Eine derartige Konfiguration gewährleistet das Messen und Bestimmen der Charakteristik über einen größeren Winkelbereichs bei gleichzeitiger Reduktion von Messfehlern, die aufgrund einer variierenden Distanz zwischen Radarmodul 106 und dem Zielobjekt 104 entstehen, da die Distanz zwischen Modul 106 und Zielobjekt 104 für eine längere Zeitperiode konstant bleibt.
Jedes Radarmodul 6 bewegt sich durch das System 100 und passiert das Zielobjekt 104, wobei die Charakteristik einer oder mehrerer Antennen dadurch bestimmt werden kann, dass die Signalstärke einer Reflektion an dem Zielobjekt 104 zu einer oder mehrerer bekannten Positionen des Radarmoduls 106 gemessen wird. Z. B. kann die Antennencharakteristik des Radarmoduls 106 abhängig von einem reflektierten Radarsignal als Funktion der lateralen Verschiebung des Radarmoduls um eine Distanz d relativ zum Zielobjekt 104 bestimmt werden. Aus dieser Verschiebung kann ein Winkel α bestimmt werden. Obwohl die räumliche Ausdehnung des Transportmittels 102 und/oder der Abstand zu benachbarten Radarmodulen 106 den Winkelbereich, der mit dem System 100 erfasst werden kann, beeinflussen, ist in einem Ausführungsbeispiel der Winkelbereich zumindest +/–15°. Der Abstand zwischen einem Radarmodul 6 und dem Zielobjekt 104 sowie jegliche Variation des Abstands können auch berücksichtigt werden bei der nachfolgenden Interpretation und Analyse der Messdaten. In einem Ausführungsbeispiel, in dem das Zielobjekt 104 einen Messempfänger umfasst, wird die Information und die gesuchte Charakteristik eines Radarmoduls aus den empfangenen Signalen des Zielobjekts 104 bestimmt.
Gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Transportmittel 102 durch ein Steuersystem 110 gesteuert. Das Steuersystem 110 ist dazu ausgebildet, Bewegungen des Transportmittels 102 innerhalb des Systems 100 zu steuern. In unterschiedlichen Ausführungsformen ist das Steuersystem 110 über eine Kommunikationsverbindung, die über das Transportmittel 102 und das Befestigungsmittel 108 aufgebaut wird, mit dem Radarmodul 106 verbunden. In diesen Ausführungsformen ist das Steuersystem 110 weiter dazu ausgebildet, das Senden von Testsignalen durch das Radarmodul 106 zu steuern. Z. B. kann zur Charakterisierung eines Radarmoduls 6, das eine mechanisch oder durch entsprechende Ansteuerung virtuell elekt risch schwenkbare Antenne hat, das Steuersystem 110 dem Modul vorgeben, die Strahlrichtung zu bestimmten Messpositionen entlang des Transportmittels 102 relativ zum Zielobjekt zu verschwenken.
In unterschiedlichen Ausführungsbeispielen ist das Steuersystem weiter dazu ausgebildet, die gemessenen Daten zu empfangen, zu verarbeiten und zu analysieren und bestimmte Informationen, wie z. B. die Signalstärke der vom Radarmodul 106 empfangenen Signale, zu ermitteln. In anderen Ausführungsbeispielen können die Daten innerhalb des Radarmoduls 106 selbst verarbeitet werden. In diesen Ausführungsbeispielen kann das Radarmodul 6 Informationen von dem Steuersystem 110 betreffend die Position und andere notwendige Daten zur Analyse und Charakterisierung der Antenne erhalten. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Datenverarbeitung auf unterschiedliche Radarmodule 106 und das Steuersystem 110 verteilt sein.
In einen Ausführungsbeispiel kann das Ergebnis der Analyse eine ”Bestanden/nicht Bestanden”-Entscheidung des Steuersystems 110 für ein bestimmtes zu testendes Radarmodul 106 sein. Eine derartige Entscheidung kann relevant für Radarmodule 106 sein, die eine einzelne fix montierte Antenne haben, z. B. Radarsysteme für industrielle Anwendungen, die den Abstand zu einem Zielobjekt messen, jedoch nicht den Azimutwinkel der Richtung indem sich das Objekt befindet. In unterschiedlichen anderen Ausführungsbeispielen können das Ergebnis der Analyse Daten oder Informationen sein, welche ein bestimmtes Radarmodul 106 charakterisieren, und diese Daten oder Informationen können in dem Radarmodul 106 gespeichert werden. Z. B. können Radarsysteme mit einer Mehrzahl von Antennen oder mit einer schwenkbaren Antenne sowohl Abstand als auch die Richtung (Azimutwinkel) eines Zielobjekts (also die Polarkoordinaten des Zielobjekt, wobei der Koordinatenursprung im Radarmodul liegt) bestimmen, und die das Radarmodul charakterisierenden Daten können gespeichert werden, wobei diese Daten während des Betriebs des Radarmoduls benutzt werden können, um eine ausreichende Winkelgenauigkeit während des Betriebs zu erreichen.
Unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Erfindung gewährleisten auf diese Art eine kosteneffiziente Charakterisierung und ermöglichen so entsprechende Testsysteme für Radarsysteme. Ausführungsbeispiele der Erfindung können auch zur Charakterisierung und/oder zum Test von anderen Hochfrequenz- oder Kommunikationssystemen verwendet werden, in denen eine Charakterisierung des Systems oder von Komponenten des Systems, ein entsprechender Test und/oder eine Analyse benötigt oder gewünscht wird. In anderen Ausführungsbeispielen können die Charakterisierung und Testsysteme Teil eines Produktions- oder Testsystems bzw. einer Produktions- und Testanlage sein. Alternativ können auch Stand-Alone oder modulare Systeme zum Online- oder Offline-Processing der gemessenen Daten verwendet werden.

Claims

Ein System zur Charakterisierung eines Radarmoduls, das folgendes umfasst: Ein Zielobjekt (104); ein Transportmittel (102), das zumindest ein Befestigungsmittel (108) aufweist, das dazu geeignet ist, das Radarmodul (106) lösbar an das Transportmittel (102) zu koppeln, wobei das Transportmittel (102) dazu ausgebildet ist, das Radarmodul (106) relativ zum Zielobjekt (104) zu bewegen; und ein Steuersystem (119), das eine Kommunikationsverbindung zum dem Transportmittel (102) aufweist.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei das mindestes eine Befestigungsmittel (108) ein mechanisches Verbindungselement aufweist.
Das System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das wenigstens eine Verbindungsmittel (108) ein elektrisches Verbindungselement aufweist.
Das System gemäß Anspruch 3, wobei das wenigstens eine Befestigungselement (108) dazu ausgebildet ist, eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Steuersystem (110) und dem Radarmodul (106) herzustellen.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Zielobjekt (104) in seiner Lage fixiert ist und einen Reflektor aufweist.
Das System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Zielobjekt (104) einen Empfänger aufweist.
Das System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Transportmittel (102) eine Vielzahl von Befestigungsmittel (108) aufweist, die voneinander beabstandet auf dem Transportmittel (102) angeordnet sind.
Das System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Transportmittel (102) dazu ausgebildet ist, das Radarmodul (106) relativ zum Zielobjekt (104) kontinuierlich zu verschieben.
Das System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Transportmittel (102) dazu ausgebildet ist, das Radarmodul (106) relativ zum Zielobjekt (104) einer Folge von diskreten Schritten zu verschieben.
Das System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Transportmittel (102) dazu ausgebildet ist, das Radarmodul (106) relativ zum Zielobjekt (104) entlang eines vorgegebenen Pfades zu verschieben, wobei zumindest ein Teil des Pfades einen Kreisbogen umfasst.
Das System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Radarmodul (106) eine Antenne umfasst, und wobei das Steuersystem (110) dazu ausgebildet ist, die Charakteristik der Antenne aus dem Signal, das zu dem Zielobjekt (104) gesendet und von diesem reflektiert wird, zu bestimmen.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei das Transportmittel (102) ein Förderband oder eine Schiene aufweist.
Ein Verfahren, das folgendes umfasst: Verschieben eines Radarmoduls (106) relativ zu einem Zielobjekt (104); Senden eines Signals von dem Radarmodul (106) in Richtung des Zielobjekt (104); und Bestimmen einer Charakteristik des Radarmoduls (106) basierend auf einer Reflektion des gesendeten Signals an dem Zielobjekt (104) oder basierend auf einem vom Zielobjekt (104) empfangenen Signal.
Das Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem das Verschieben des Radarmoduls (106) durch ein Transportmittel (102) aufgeführt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 14, das weiter aufweist: Lösbares Verbinden des Radarmoduls (106) mit dem Transportmittel (102).
Das Verfahren gemäß Anspruch 15, das weiter aufweist: Lösbares Verbinden einer Vielzahl von Radarmodulen (106) mit dem Transportmittel (102).
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei benachbarte Radarmodule (106) Signale mit unterschiedlichen Frequenzen aussenden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei benachbarte Radarmodule (106) sequenziell in aufeinander folgenden Zeitintervallen betrieben werden.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Verschieben des Radarmoduls (106) weiter aufweist: kontinuierliches Verschieben des Radarmoduls.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Verschieben des Radarmoduls (106) weiter aufweist: Verschieben des Radarmoduls (106) in einer Serie von diskreten Schritten.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei das Bestimmen einer Charakteristik des Radarmoduls (106) weiter aufweist: Bestimmen einer Charakteristik einer Antenne als Funktion der lateralen Verschiebung des Radarmoduls (106) relativ zum Zielobjekt (104).
Das Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das Bestimmen einer Charakteristik weiter aufweist: Bestimmen des Azimutwinkels zwischen der Antenne des Radarmoduls (106) und dem Zielobjekt (104) in bezug auf eine Hauptabstrahlrichtung der Antenne.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 22, das weiter aufweist: Übertragen von Informationen betreffend das am Zielobjekt (104) reflektierten Signals zu einem Steuersystem (110).
Das verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 23, wobei das Übertragen weiter aufweist: Schwenken der Abstrahlrichtung der Antenne des Radarmoduls (106) an einer Serie von unterschiedlichen Positionen des Radarmoduls relativ zum Zielobjekt (104).