DE102011120244A1 - Receiver architecture for orthogonal, multiple-input-multiple-output radar systems - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radarsystem zur Erfassung von einem oder mehreren Zielobjekten und auf eine Empfangsvorrichtung eines Radarsystems. Einer der Aspekte der Erfindung ist die Verwendung von orthogonalen bzw. quasi-orthogonalen Spreizcodes in einem Radarsystem mit einer MIMO Struktur. Um die von den einzelnen Sendereinheiten ausgesendeten Radarsignale in der mindestens einen Empfangseinheit voneinander zu trennen, werden die von den einzelnen Sondereinheiten abgestrahlten Radarsignale mit einem senderspezifischen Spreizcode gespreizt. Die Spreizcodes dienen dazu, für jede Sendereinheit (und für jedes Zielobjekt) die Laufzeit des an einem Zielobjekt gestreuten Radarsignals der jeweiligen Sendereinheit zu ermitteln und ferner die absolute Amplitude des in der jeweiligen Empfangseinheit empfangenen Radarsignals der jeweiligen Sendereinheit zu bestimmen. Aus der Laufzeit des an einem Zielobjekt gestreuten Radarsignals der jeweiligen Sendereinheit kann die jeweilige Empfangseinheit anschließend die absolute Entfernung des Zielobjekts ermitteln. Die von jeder Empfangseinheit (für jedes Zielobjekt) ermittelte absolute Amplitude mit der dazugehörigen Entfernung (Laufzeit) des Zielobjekts weist eine ideale Auflösung im Wegbereich auf.The invention relates to a radar system for detecting one or more target objects and to a receiving device of a radar system. One of the aspects of the invention is the use of orthogonal or quasi-orthogonal spreading codes in a radar system having a MIMO structure. In order to separate the radar signals emitted by the individual transmitter units in the at least one receiver unit, the radar signals radiated by the individual special units are spread with a transmitter-specific spreading code. The spreading codes are used to determine the transit time of the radar signal of the respective transmitter unit scattered at a target object for each transmitter unit (and for each target object) and furthermore to determine the absolute amplitude of the radar signal of the respective transmitter unit received in the respective receiver unit. From the transit time of the radar signal of the respective transmitter unit scattered at a target object, the respective receiver unit can subsequently determine the absolute distance of the target object. The absolute amplitude determined by each receiving unit (for each target object) with the associated distance (running time) of the target object has an ideal resolution in the path range.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radarsystem zur Erfassung von einem oder mehreren Zielobjekten und auf eine Empfangsvorrichtung eines Radarsystems, das mindestens eine Empfangseinheit umfasst. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb der Empfängereinheiten in dem Radarsystem und eine Implementierung des Verfahrens in Computer-lesbaren Befehlen, die auf einem Computer-lesbaren Speichermedium gespeichert sind.The invention relates to a radar system for detecting one or more target objects and to a receiving device of a radar system comprising at least one receiving unit. Further, the invention relates to a method of operating the receiver units in the radar system and an implementation of the method in computer readable instructions stored on a computer readable storage medium.

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNGTECHNICAL BACKGROUND OF THE INVENTION

1 zeigt eine schematische Darstellung eines einfachen Radarsystems mit einer Sendereinheit und einer Empfangseinheit. Im einfachsten Fall werden von einer Sendereinheit Radarsignale in eine Richtung ausgesendet und von einem oder mehreren Zielobjekten (Targets) im Strahlpfad zurückreflektierten Radarsignale (Echos) an einer Empfangseinheit detektiert. Die empfangenen Radarsignale werden verarbeitet im Radarsystem und zur Anzeige gebracht. 1 shows a schematic representation of a simple radar system with a transmitter unit and a receiving unit. In the simplest case, radar signals are emitted in one direction by a transmitter unit and radar signals (echoes) reflected back from one or more target objects (targets) in the beam path are detected at a receiver unit. The received radar signals are processed in the radar system and displayed.

Radarsysteme arbeiten mit einem bzw. mehreren Sendern und einem bzw. mehreren Empfängern (sog. MIMO-Radarsysteme). Die Datenaufnahme erfolgt üblicherweise mittels Zeit- oder Frequenzmultiplexverfahren. Die Kanal-Diversität beim Zeitmultiplexverfahren erfolgt herkömmlich durch eine sequentielle Schaltung der Sender, wie in 2 verdeutlicht. Ein MIMO Radarsystem, dass ein Zeitmultiplexverfahren nutzt, ist beispielsweise in Y. Huang et al., ”FMCW-based MIMO Imaging Radar for Maritime Navigation” in Progress In Electromagnetics Research, vol. 115, pp. 327–342, 2011 , beschrieben und unter http://www.jpier.org/pier/pier.php?paper=11021509 verfügbar.Radar systems work with one or more transmitters and one or more receivers (so-called MIMO radar systems). The data is usually recorded by means of time or frequency multiplexing. The channel diversity in time division multiplexing is conventionally done by sequential switching of the transmitters as in 2 clarified. For example, a MIMO radar system that uses time division multiplexing is known in Y. Huang et al., "FMCW-based MIMO Imaging Radar for Maritime Navigation" in Progress In Electromagnetics Research, vol. 115, pp. 327-342, 2011 , described and under http://www.jpier.org/pier/pier.php?paper=11021509 available.

Beim Zeitmultiplexverfahren werden Umschalter benötigt, deren Einsatz mit Signaldämpfung einhergeht. Üblicherweise ist in der Praxis die Anzahl an Kanälen bei den Umschaltern begrenzt, so dass oftmals mehrere Umschalter parallel zum Einsatz kommen und sich dadurch die Dämpfungen addieren. Bei einer großen Anzahl von Kanälen müssen bei diesem Verfahren hohe Multiplexraten benutzt werden, welche die Abtastrate und damit die Datenmenge in den Empfangseinheiten erheblich erhöhen. Außerdem nimmt die Zeit für die Datenaufnahme in den Empfangseinheiten mit der Anzahl der Sendereinheiten linear zu.The time-division multiplexing requires switches whose use is accompanied by signal attenuation. Usually, the number of channels in the switches is limited in practice, so that often several switches are used in parallel and thereby add the losses. With a large number of channels high multiplex rates must be used in this method, which increase the sampling rate and thus the amount of data in the receiving units considerably. In addition, the time for data acquisition in the receiving units increases linearly with the number of transmitter units.

Ein zweiter Ansatz besteht im Frequenzmultiplexverfahren, bei dem mehrere Trägerfrequenzen verwendet werden, um die Radarsignale auszusenden und eine Kanal-Diversität zu erreichen. Ein MIMO-Radarsystem, dass Frequenzmultiplex nutzt, ist beispielsweise aus J. Zhang and A. Papandreou-Suppappola, ”MIMO Radar with Frequency Diversity”, in Proceedings on the International Conference on Waveform Diversity Design (WDD), Orlando, USA, 2009, pp. 208–212 bekannt. Hierbei ist ein paralleles Senden und Empfangen möglich, allerdings muss die verfügbare Bandbreite aufgeteilt werden, wie dies in 3 exemplarisch dargestellt ist. Dieser Umstand wird eine Skalierung auf hohe Senderzahlen einschränken bzw. verhindern.A second approach is in frequency division multiplexing, where multiple carrier frequencies are used to transmit the radar signals and to achieve channel diversity. For example, a MIMO radar system that uses frequency division multiplexing is off J. Zhang and A. Papandreou-Suppappola, "MIMO Radar with Frequency Diversity", in Proceedings of the International Conference on Waveform Diversity Design (WDD), Orlando, USA, 2009, pp. 208-212 known. This allows parallel sending and receiving, but the available bandwidth has to be split as shown in 3 is shown as an example. This circumstance will limit or prevent scaling to high numbers of stations.

In Radaranwendungen ändern sich die gesendeten und empfangenen Frequenzen entweder durch ein bewegliches Objekt und durch kontinuierliche oder abrupte Änderungen der Sendefrequenzen. Ein häufig verwendeter Ansatz besteht in dem FMCW-Verfahren (englisch: frequency modulated continuous wave), bei dem sich die Frequenz meist linear mit der Zeit verändert. In der hardwaretechnischen Umsetzung kann die Frequenz in diskreten Schritten mit einer gegebenen Zeitdauer Tf schrittweise erhöht werden. Dies wird auch als „stepped frequency”-Verfahren bezeichnet. In der Regel erfolgt die Frequenzänderung linear mit der Zeit.In radar applications, the transmitted and received frequencies change either by a moving object and by continuous or abrupt changes in transmission frequencies. A commonly used approach is the FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) method, where frequency tends to change linearly with time. In the hardware implementation, the frequency can be incrementally increased in discrete steps with a given time T f . This is also called a stepped frequency method. As a rule, the frequency change is linear with time.

4 zeigt drei Frequenzschritte des „Stepped Frequency”-Verfahrens. Beim Frequenzmultiplexverfahren wird, im Gegensatz zum Zeitmultiplexverfahren, der Frequenzbereich zwischen den diskreten Frequenzpunkten mitgenutzt, was eine Skalierung auf hohe Senderzahlen eingeschränkt bzw. verhindert. Der Grund hierfür liegt darin, dass ein gewisser Mindestabstand zwischen zwei benachbarten Frequenzen eingehalten werden muss. Irgendwann kommt es zu dem Fall, dass Δf überschritten wird. 4 shows three frequency steps of the "stepped frequency" method. In frequency division multiplexing, in contrast to the time-division multiplexing method, the frequency range between the discrete frequency points is shared, which limits or prevents scaling to high numbers of stations. The reason for this is that a certain minimum distance between two adjacent frequencies must be maintained. At some point, it comes to the case that .DELTA.f is exceeded.

5 stellt die Empfängerstruktur eines Empfänger R1 beim Frequenzmultiplexverfahren dar. Es gibt mm mindestens zwei Möglichkeiten die Kanalparameter zu ermitteln. Entweder verwendet man für jede Trägerfrequenz eine I-Q-Demodulation und rührt anschließend eine A/D-Konvertierung durch. Alternativ kann man das IF-Signal mit einer hohen Abtastrate abtasten und mit digitalen Bandpassfiltern in der Auswerteeinheit arbeiten. Bei ersterer Variante müssten ausreichend Oszillatoren für die Trägerfrequenzen vorhanden sein. Ferner kommt es beim Frequenzmultiplexverfahren durch den Einsatz mehrerer Trägerfrequenzen zu einer höheren IF-Bandbreite, wie in 6 gezeigt, was sich nachteilig auf die benötigten Abtastraten auswirkt. 5 represents the receiver structure of a receiver R 1 in the frequency division multiplex method. There are at least two ways to determine the channel parameters. Either an IQ demodulation is used for each carrier frequency and then an A / D conversion is performed. Alternatively, one can sample the IF signal at a high sampling rate and work with digital bandpass filters in the evaluation unit. In the former variant, sufficient oscillators for the carrier frequencies would have to be present. Furthermore, in frequency multiplexing, the use of multiple carrier frequencies results in a higher IF bandwidth, as in 6 shown, which adversely affects the required sampling rates.

Sofern Oszillatoren zum Einsatz kommen, bedeutet dies, dass mit einer größeren Anzahl an Sendern auch die Anzahl der Oszillatoren steigt. Bei hohen Senderzahlen kommen viele Oszillatoren zum Einsatz, die alle verkabelt werden müssen und räumlichen Platz beanspruchen.If oscillators are used, this means that with a larger number of transmitters, the number of oscillators also increases. At high transmitter numbers many oscillators come to Use, all of which must be wired and take up space.

Für weitere Informationen zur Radartechnik sei auf das Fachbuch M. Soumekh, „Synthetic Aperture Radar – Signal Processing (with Matlab Algorithms)”, Wiley-Interscience, 1999 , verwiesen.For more information about radar technology, please refer to the textbook M. Soumekh, "Synthetic Aperture Radar Signal Processing (with Matlab Algorithms)", Wiley-Interscience, 1999 , referenced.

Ferner gibt es die Gruppe der orthogonalen MIMO-Radarsysteme, welche Sequenzen mit orthogonalen bzw. quasi-orthogonalen Wellenformen aussenden, vergleiche zum Beispiel Li et al., „Application of Complete Complementary Sequence in Orthogonal MIMO SAR System”, Progress In Electromagnetics Research C, 2010, vol. 13, pp. 51–66 (verfügbar unter http://www.jpier.org/PIERC/pier.php?paper=10032104 ). Der Empfänger eines solchen Radarsystems ist jedoch nicht in der Lage, aus dem empfangenen Radarsignalen die absolute Amplitude zu bestimmen. Ferner treten in dem von Li et al. beschriebenen MIMO-Radarsystem typischerweise Nebenkeulen auf, welche das Resultat nicht-ideale Korrelationseigenschaften der ausgesendeten Codes bzw. Wellenformen sind.Further, there is the group of orthogonal MIMO radar systems which emit sequences with orthogonal or quasi-orthogonal waveforms, see for example Li et al., "Application of Complete Complementary Sequence in Orthogonal MIMO SAR System", Progress In Electromagnetics Research C, 2010, vol. 13, pp. 51-66 (available under http://www.jpier.org/PIERC/pier.php?paper=10032104 ). However, the receiver of such a radar system is unable to determine the absolute amplitude from the received radar signals. Furthermore, in the case of Li et al. MIMO radar systems typically include sidelobes, which are the result of non-ideal correlation characteristics of the transmitted codes or waveforms.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Ausgehend von den zuvor dargestellten Nachteilen in MIMO-Radarsystemen mit mehreren Sendern und Empfängern, die ein Zeitmultiplexverfahren oder Frequenzmultiplexverfahren einsetzen, besteht eine der Aufgaben der Erfindung darin, ein verbessertes Radarsystem vorzuschlagen, dass einen oder mehrere dieser Nachteile lösen. Insbesondere besteht eine der Aufgaben der Erfindung darin, eine auch auf große Sender- und Empfängerzahlen skalierbare Struktur eines parallel auf dem gleichen Frequenzband sendenden Radarsystems vorzuschlagen. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Auflösung eines bildgebenden Radarsystems zu erhöhen.SUMMARY OF THE INVENTION Based on the above-described disadvantages in MIMO radar systems with multiple transmitters and receivers using a time-division multiplexing or frequency division multiplexing method, one of the objects of the invention is to propose an improved radar system that solves one or more of these disadvantages. In particular, one of the objects of the invention is to propose a structure, which can also be scaled to large transmitter and receiver numbers, of a radar system transmitting in parallel on the same frequency band. Furthermore, it is an object of the invention to increase the resolution of an imaging radar system.

Zumindest eine der Aufgaben wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.At least one of the objects is achieved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Einer der Aspekte der Erfindung ist die Verwendung von orthogonalen bzw. quasi-orthogonalen Spreizcodes (die aus sog. Chips bestehen) in einem Radarsystem mit einer MIMO (oder MISO) Struktur. Um die von den einzelnen Sendereinheiten (Multiple Input) ausgesendeten Radarsignale in der mindestens einen Empfangseinheit (Single Output oder Multiple Output) voneinander zu trennen, werden die von den einzelnen Sendereinheiten abgestrahlten Radarsignale mit einem senderspezifischen Spreizcode gespreizt. Neben der Identifikation der Sendereinheiten dienen die Spreizcodes den einzelnen Empfangseinheiten ferner dazu, für jede Sendereinheit (und bei der Erfassung von mehr als einem Zielobjekt, zusätzlich für jedes Zielobjekt) die Laufzeit des an einem Zielobjekt gestreuten Radarsignals der jeweiligen Sendereinheit zu ermitteln und ferner die absolute Amplitude des in der jeweiligen Empfangseinheit empfangenen Radarsignals der jeweiligen Sendereinheit zu bestimmen. Aus der Laufzeit des an einem Zielobjekt gestreuten Radarsignals der jeweiligen Sendereinheit kann die jeweilige Empfangseinheit anschließend die absolute Entfernung des Zielobjekts ermitteln. Die von jeder Empfangseinheit (für jedes Zielobjekt) ermittelte absolute Amplitude mit der dazugehörigen Entfernung (Laufzeit) des Zielobjekts weist eine ideale Auflösung im Wegbereich auf. Die Echosignale können mit einem, mit der jeweiligen Amplitude gewichteten, zeitdiskreten Einheitsimpuls beschrieben werden, was bei einer identischen Prozessierung der Echosignale in der Empfangseinheit (und/oder Auswertungseinheit) zu einer Performanzsteigerung bei der Auswertung, z. B. in Form von höher aufgelösten Bildern bei Bildgebungssystemen führt.One of the aspects of the invention is the use of orthogonal or quasi-orthogonal spreading codes (which consist of so-called chips) in a radar system having a MIMO (or MISO) structure. In order to separate the radar signals emitted by the individual transmitter units (multiple inputs) in the at least one receiving unit (single output or multiple output), the radar signals radiated by the individual transmitter units are spread with a transmitter-specific spreading code. In addition to the identification of the transmitter units, the spreading codes also serve the individual receiving units to determine the transit time of the radar signal of the respective transmitter unit scattered on a target object for each transmitter unit (and in the detection of more than one target object, additionally for each target object) and also the absolute Determine the amplitude of the received in the respective receiving unit radar signal of the respective transmitter unit. From the transit time of the radar signal of the respective transmitter unit scattered at a target object, the respective receiver unit can subsequently determine the absolute distance of the target object. The absolute amplitude determined by each receiving unit (for each target object) with the associated distance (running time) of the target object has an ideal resolution in the path range. The echo signals can be described with a, with the respective amplitude weighted, time-discrete unit pulse, which in an identical processing of the echo signals in the receiving unit (and / or evaluation unit) to improve performance in the evaluation, z. B. in the form of higher-resolution images in imaging systems leads.

Die einzelnen von den Sendereinheiten ausgestrahlten Radarsignale können dabei alle auf einer Trägerfrequenz ausgesendet werden. Dies bedeutet, dass die einzelnen Empfangseinheiten jeweils ein Signal-Gemisch von an den erfassten Zielobjekten in Form von gestreuten/reflektierten Radarsignalen der Sendereinheiten empfangen und Sendereinheit für Sendereinheit auswerten. Die Verarbeitung des empfangenen Signal-Gemischs in einer Empfangseinheit kann in einer Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe eines Verfahrens geschehen, das ähnlich einer Regelschleife arbeitet. Zum Beispiel kann ein solches Verfahren auf dem Prinzip der sukzessiven Interferenzelimination basieren: Dabei wird für jede Sendereinheit (und bei der Erfassung von mehr als einem Zielobjekt, für jedes Zielobjekt) die Laufzeit und die absolute Amplitude ermittelt, eine Rekonstruktion des empfangenen Radarsignals gebildet und vor Verarbeitung des Signal-Gemischs für die nächste Sendereinheit von dem Signal-Gemisch bzw. dem zuvor bestimmten Differenzsignal subtrahiert, so dass die weitere Verarbeitung die nächste(n) Sendereinheit(en) auf einem Differenzsignal basieren. Die Struktur der Empfangseinheit(en) ermöglicht durch sukzessive Interferenzelimination die Ermittlung absoluter Amplitudenwerte, was eine aufwändige Kalibrierungsroutinen stark vereinfacht und ggf. ganz überflüssig machen kann. Ferner erlaubt die sukzessive Prozessierung des empfangenen Signalsgemischs, welches in jedem Durchlauf vereinfacht wird, eine vergleichsweise höhere Sender- und Empfängerzahl im Radarsystem zu realisieren, so dass auch eine Skalierung auf große Anzahlen von Sendereinheiten und Empfangseinheiten möglich wird.The individual radar signals radiated by the transmitter units can all be transmitted on a carrier frequency. This means that the individual receiving units each receive a signal mixture of at the detected target objects in the form of scattered / reflected radar signals of the transmitter units and evaluate transmitter unit for transmitter unit. The processing of the received signal mixture in a receiving unit can be done in one embodiment of the invention by means of a method which operates similar to a control loop. For example, such a method can be based on the principle of successive interference elimination: For each transmitter unit (and in the detection of more than one target object, for each target object) determines the transit time and the absolute amplitude, formed a reconstruction of the received radar signal and before Processing the signal mixture for the next transmitter unit subtracted from the signal mixture or the previously determined difference signal, so that the further processing, the next (s) transmitter unit (s) based on a difference signal. The structure of the receiving unit (s) allows the determination of absolute amplitude values by successive interference elimination, which greatly simplifies and possibly eliminates the need for elaborate calibration routines. Furthermore, the successive processing of the received signal mixture, which is simplified in each pass, makes it possible to realize a comparatively higher number of transmitters and receivers in the radar system, so that it is also possible to scale to large numbers of transmitter units and receiver units.

Da die einzelnen Empfangseinheiten die empfangenen Radarsignale der Sendereinheiten unabhängig voneinander verarbeiten können, lässt sich das Radarsystem einfach auf eine große Anzahl an Empfängereinheiten skalieren. Gleichzeitig lässt sich durch die Verwendung von zueinander orthogonalen bzw. quasi-orthogonalen Spreizcodes als „Kennung” der Sendereinheiten auch die Anzahl der Sendereinheiten leicht skalieren, da die Komplexität der Verarbeitung des Signal-Gemischs an Radarsignalen in jeder Empfangseinheit linear mit der Anzahl der Sendereinheiten steigt, sofern nur eine Trägerfrequenz/Frequenzband genutzt wird. Auch ist eine Anpassung durch die Verwendung längerer Spreizcodes (d. h. Codes mit einer größeren Anzahl von Chips) einfach realisierbar, um eine ausreichende Anzahl an „Kennungen” für die Anzahl an Sendereinheiten zu ermöglichen. Orthogonale oder quasi-orthogonale Codes lassen sich z. B. mit Hilfe sogenannter Generator-Polynome in beliebiger Länge einfach generieren.Since the individual receiving units, the received radar signals of the transmitter units independent of each other, the radar system can easily scale to a large number of receiver units. At the same time, the use of mutually orthogonal or quasi-orthogonal spreading codes as the "identifier" of the transmitter units also makes it possible to easily scale the number of transmitter units, since the complexity of processing the signal mixture of radar signals in each receiver unit increases linearly with the number of transmitter units , if only one carrier frequency / frequency band is used. Also, adaptation through the use of longer spreading codes (ie, codes with a larger number of chips) is easily feasible to allow a sufficient number of "identifiers" for the number of transmitter units. Orthogonal or quasi-orthogonal codes can be z. B. with the help of so-called generator polynomials in any length easily generate.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, wird das durch eine Empfangeinheit empfangene Signal-Gemisch, das die einzelnen an den erfassten Zielobjekten gestreuten/reflektierten Radarsignalen der Sendereinheiten beinhaltet, für jede Sendereinheit durch jede Empfangseinheit verarbeitet. Diese Verarbeitung umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung für jede Sendereinheit eine Demodulation eines Signalbereichs des empfangenen Signal-Gemischs, der der Lunge der modulierten senderspezifischen Spreizcodes entspricht, eine Chip-weise Integration (d. h. eine Integration über eine Zeitperiode, die der zeitlichen Ausdehnung eines einzelnen Chips der Spreizsequenz entspricht) des demodulierten Signalbereich und anschließend eine Multiplikation dieses Integrationsergebnis mit der senderspezifischen Spreizsequenz. Das so erhaltene Signal kann dann über die dem Signalbereich entsprechende Zeitdauer integriert werden, um so die absolute Amplitude des von der jeweiligen Sendereinheit empfangenen Radarsignals zu ermitteln.According to another aspect of the invention, the signal mixture received by a receiving unit, which includes the individual radar signals of the transmitter units scattered / reflected at the detected target objects, is processed by each receiving unit for each transmitter unit. This processing, in one embodiment of the invention, for each transmitter unit comprises demodulation of a signal region of the received signal mixture corresponding to the lungs of the modulated transmitter-specific spreading codes, a chip-wise integration (ie integration over a period of time, the temporal extent of a single chip the spreading sequence corresponds) of the demodulated signal range and then a multiplication of this integration result with the transmitter-specific spreading sequence. The signal thus obtained can then be integrated over the time period corresponding to the signal range in order to determine the absolute amplitude of the radar signal received by the respective transmitter unit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Radarsystem zur Erfassung von einem oder mehreren Zielobjekten vorgeschlagen. Das Radarsystem besteht wie erwähnt aus mehreren Sendereinheiten, die jeweils eine Sendeantenne und einen Sender umfassen. Ein jeder Sender ist dabei ausgebildet, ein Signal mit einem sonderspezifischen Spreizcode zu spreizen und eine Phasenmodulation des gespreizten Signals vorzunehmen. Ferner ist jede der Sendereinheiten angepasst das phasenmodulierte und gespreizte Signal als Radarsignal über die Sendeantenne der jeweiligen Sendereinheit auszusenden. Die senderspezifischen Spreizcodes der Sender sind zueinander orthogonal oder zumindest quasi-orthogonal.According to one embodiment of the invention, a radar system for detecting one or more target objects is proposed. As mentioned, the radar system consists of several transmitter units, each comprising a transmitter antenna and a transmitter. Each transmitter is designed to spread a signal with a specific spreading code and to perform a phase modulation of the spread signal. Furthermore, each of the transmitter units is adapted to transmit the phase-modulated and spread signal as a radar signal via the transmitting antenna of the respective transmitter unit. The transmitter-specific spreading codes of the transmitters are mutually orthogonal or at least quasi-orthogonal.

Das Vorsehen der Sendereinheiten in dem Radarsystem ist dabei optional, da sie auch Bestandteil eines anderen Radarsystems sein können. Zumindest sind ist das Radarsystem der vorliegend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung in der Lage, Radarsignale der vorgeschriebenen Art zu empfangen. Dazu besitzt das Radarsystem mindestens eine Empfangseinheit, wobei die Empfangseinheit – und im Fall, dass mehrere Empfangseinheiten vorliegen, jede Empfangseinheit – eine Empfangsantenne zum Empfang eines Signal-Gemischs bestehend aus den ausgesendeten Radarsignalen der Sendereinheiten, deren Amplitude und Phase durch eine Reflektion an einem Zielobjekt verändert wurden, umfasst.The provision of the transmitter units in the radar system is optional, since they can also be part of another radar system. At a minimum, the radar system of the presently described embodiment of the invention is capable of receiving radar signals of the prescribed type. For this purpose, the radar system has at least one receiving unit, the receiving unit - and in the event that there are several receiving units, each receiving unit - a receiving antenna for receiving a signal mixture consisting of the emitted radar signals of the transmitter units whose amplitude and phase by a reflection on a target object changed.

Jede Empfangseinheit besitzt ferner einen Empfänger, der angepasst ist, mittels einer signalangepassten Filterung („Matched Filter”) des empfangenen Signal-Gemischs aus den ausgesendeten Radarsignalen der Sendereinheiten und unter Verwendung der senderspezifischen Spreizcodes für jede Sendereinheit die Laufzeit des von der jeweiligen Sendereinheit empfangenen Radarsignals zu ermitteln, und anschließend aus den Laufzeiten der von den Sendereinheiten empfangenen Radarsignale die absolute Entfernung des Zielobjekts zu bestimmen. Zusätzlich ist der Empfänger einer jeden Empfangseinheit angepasst, für jedes von den Sendereinheiten empfangene Radarsignal die absolute Amplitude zu ermitteln.Each receiving unit further has a receiver adapted by means of a matched filter of the received signal mixture from the transmitted radar signals of the transmitter units and using the transmitter-specific spreading codes for each transmitter unit, the transit time of the radar signal received by the respective transmitter unit and then determining from the durations of radar signals received by the transmitter units the absolute distance of the target object. In addition, the receiver of each receiving unit is adapted to determine the absolute amplitude for each radar signal received by the transmitter units.

Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass im Gegensatz zu vielen anderen Radarsystemen, die die Phasenveränderung der Radarsignale ermitteln, gemäß der beschriebenen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Laufzeit der Radarsignale ermittelt wird, die im Gegensatz zur Verarbeitung der Phaseninformation keine Mehrdeutigkeit besitzt, da sie keine Periodizität aufweist. Die Laufzeit kann mittels einer technisch einfach zu realisierenden signalangepassten Filterung ermittelt werden, so dass beispielsweise ein sogenanntes „phase unwrapping”, wie es in vielen auf Zeit- oder Frequenzmultiplex basierenden Radarsystemen vorkommt, nicht notwendig ist.It should be noted that in contrast to many other radar systems that detect the phase change of the radar signals, according to the described advantageous embodiment of the invention, the term of the radar signals is determined, which in contrast to the processing of the phase information has no ambiguity, since it has no periodicity , The transit time can be determined by means of a technically easy to implement signal-matched filtering, so that, for example, a so-called "phase unwrapping", as it occurs in many based on time or frequency multiplex radar systems, is not necessary.

In einer vorteilhaften Ausführung des Radarsystems ist der Empfänger einer jeden Empfangseinheit weiter angepasst für jeden Sender einen Signalbereich des empfangenen Signal-Gemischs, der der Länge der modulierten senderspezifischen Spreizcodes entspricht, zu demodulieren. Ferner ist der Empfänger einer jeden Empfangseinheit weiter angepasst den demodulierten Signalbereich Chip-weise zu integrieren und anschließend mit der senderspezifischen Spreizsequenz zu multiplizieren und das so erhaltene Signal über die dem Signalbereich entsprechende Zeitdauer zu integrieren, um so die absolute Amplitude des von dem jeweiligen Sender empfangenen Radarsignals zu ermitteln.In an advantageous embodiment of the radar system, the receiver of each receiving unit is further adapted for each transmitter to demodulate a signal range of the received signal mixture corresponding to the length of the modulated transmitter-specific spreading codes. Furthermore, the receiver of each receiver unit is further adapted to chip-wise integrate the demodulated signal range and then to multiply with the transmitter-specific spreading sequence and integrate the signal thus obtained over the time corresponding to the signal range, so as to obtain the absolute amplitude of the received from the respective transmitter Radar signal to determine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt jede Empfangseinheit des Radarsystems ferner einen Analog-Digital Umsetzer, der das durch die Antenne empfangene Signal-Gemisch mit den Radarsignalen in ein zeitdiskretes Signal-Gemisch mit den Radarsignalen wandelt. Der Empfänger jeder Empfangseinheit ist entsprechend ausgebildet, das zeitdiskrete Signal-Gemisch zu verarbeiten. In a further advantageous embodiment of the invention, each receiving unit of the radar system further has an analog-to-digital converter, which converts the signal mixture received by the antenna with the radar signals into a time-discrete signal mixture with the radar signals. The receiver of each receiving unit is designed to process the time-discrete signal mixture.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist jede Empfangseinheit des Radarsystems ausgebildet, unter Verwendung einer sukzessiven Interferenzelimination die jeweiligen Laufzeiten der von den jeweiligen Sendereinheiten empfangenen Radarsignale und deren jeweilige absolute Amplitude zu bestimmen.In a further advantageous embodiment of the invention, each receiving unit of the radar system is designed to determine the respective transit times of the radar signals received by the respective transmitter units and their respective absolute amplitude using a successive interference elimination.

Durch die Verwendung der sukzessiven Interferenzelimination, können die empfangenen Radarsignale im Zeitbereich verarbeitet werden. Dadurch werden Eindeutigkeitsprobleme, wie sie typischerweise bei frequenzmodulierten Dauerstrich-Radarsystemen (z. B. FMCW Radar) auftreten, vermieden werden. Außerdem scheint es möglich ein erfindungsgemäßes Radarsystem auch ohne aufwändige Kalibrierung einzusetzen.By using the successive interference elimination, the received radar signals can be processed in the time domain. As a result, uniqueness problems typically encountered in frequency-modulated continuous wave radar systems (eg, FMCW radar) are avoided. In addition, it seems possible to use a radar system according to the invention without elaborate calibration.

Zur Realisierung einer sukzessiven Interferenzelimination ist der Empfänger einer jeden Empfangseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorteilhafterweise ausgebildet, das Signal-Gemisch mit den empfangenden Radarsignalen der Sender sukzessive, Sender für Sender, zu verarbeiten und vor Verarbeitung des Signal-Gemischs für einen nächsten Sender, eine empfängerseitige Rekonstruktion der empfangenen Radarsignale der bereits verarbeiteten Sender mit der für die jeweiligen Sender ermittelten absoluten Amplitude und Laufzeit von dem Signal-Gemisch zu subtrahieren, um ein Differenzsignal zu bilden. Der Empfänger einer jeden Empfangseinheit verwendet dieses Differenzsignal, um die Laufzeit und absolute Amplitude für den nächsten Sender zu bestimmen. Beispielsweise ist es möglich das der Empfänger bzw. die Empfänger dazu als dedizierte Hardware, beispielsweise als FPGA oder ASIC oder als in Form eines anderen dedizierten Halbleiterschaltkreises, ausgeführt ist/sind.In order to realize a successive interference elimination, the receiver of each receiving unit according to a further embodiment of the invention is advantageously designed to process the signal mixture with the receiving radar signals of the transmitters successively, transmitter by transmitter, and before processing the signal mixture for a next transmitter, to subtract a receiver-side reconstruction of the received radar signals of the already processed transmitter with the determined for the respective transmitter absolute amplitude and delay of the signal mixture to form a difference signal. The receiver of each receiving unit uses this difference signal to determine the transit time and absolute amplitude for the next transmitter. For example, it is possible for the receiver or the receivers to be designed as dedicated hardware, for example as FPGA or ASIC, or in the form of another dedicated semiconductor circuit.

Je nach Implementierung oder je nachdem ob das Radarsystem über Sendereinheiten und die mindestens eine Sendereinheit umfasst, können die die Sendereinheiten und die mindestens eine Empfangseinheit phasen-gekoppelt oder nicht phasen-gekoppelt sein.Depending on the implementation or depending on whether the radar system comprises transmitter units and the at least one transmitter unit, the transmitter units and the at least one receiver unit can be phase-coupled or not phase-coupled.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird angenommen, dass die Sendereinheiten und die mindestens eine Empfangseinheit nicht phasen-gekoppelt sind. Entsprechend ist jeder Empfänger im Radarsystem angepasst, mittels einer signalangepassten Filterung und unter Verwendung der senderspezifischen Spreizcodes für jede Sendereinheit die relative Laufzeit des von der jeweiligen Sendereinheit empfangenen Radarsignals zu ermitteln, und anschließend aus den relativen Laufzeiten der empfangenen Radarsignale der Sendereinheiten und basierend auf den Positionen der Sendereinheiten und der mindestens einen Empfängereinheit, zum Beispiel durch eine Triangulation, die absolute Entfernung des Zielobjekts zu bestimmen.In an advantageous embodiment of the invention, it is assumed that the transmitter units and the at least one receiver unit are not phase-coupled. Accordingly, each receiver in the radar system is adapted to determine, by means of matched filtering and using the transmitter-specific spreading codes for each transmitter unit, the relative transit time of the radar signal received by the respective transmitter unit, and then from the relative transit times of the received radar signals of the transmitter units and based on the positions the transmitter units and the at least one receiver unit, for example by triangulation, to determine the absolute distance of the target object.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird angenommen, dass die Sendereinheiten und die mindestens eine Empfangseinheit phasen-gekoppelt sind. Entsprechend ist jeder Empfänger angepasst ist, mittels einer signalangepassten Filterung und unter Verwendung der senderspezifischen Spreizcodes für jede Sendereinheit die absolute Laufzeit des von der jeweiligen Sendereinheit empfangen Radarsignals zu ermitteln, und anschließend aus den absoluten Laufzeiten der empfangenen Radarsignale der Sendereinheiten die absolute Entfernung des Zielobjekts direkt zu bestimmen.In a further embodiment of the invention, it is assumed that the transmitter units and the at least one receiver unit are phase-coupled. Accordingly, each receiver is adapted to determine by means of a matched filtering and using the transmitter-specific spreading codes for each transmitter unit, the absolute duration of the radar signal received by the respective transmitter unit, and then from the absolute terms of the received radar signals of the transmitter units, the absolute distance of the target object directly to determine.

Um ein Radarsignal zu erhalten, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung jeder Sender ausgebildet, eine Frequenzvervielfachung des phasenmodulierten und gespreizten Signals vorzunehmen, um das Radarsignal zu erhalten. Empfangsseitig ist dann entsprechend eine Frequenzteilung vorzunehmen. Entsprechend ist jeder Empfänger ausgebildet, eine Frequenzteilung des Signal-Gemischs mit den empfangenen Radarsignalen vorzunehmen, bevor das Signal-Gemisch mit den empfangenden Radarsignalen verarbeitet wird.In order to obtain a radar signal, according to a further embodiment of the invention, each transmitter is designed to frequency-multiply the phase-modulated and spread signal in order to obtain the radar signal. At the receiving end, a frequency division is to be made accordingly. Accordingly, each receiver is adapted to frequency-divide the signal mixture with the received radar signals before processing the signal mixture with the receiving radar signals.

Beispielsweise lässt sich eine Frequenzvervielfachung/Frequenzteilung mit Hilfe von Oszillatoren realisieren. Die Sender der Sendereinheiten können deshalb zur Frequenzvervielfachung einen gemeinsamen Oszillator oder mehrere Oszillatoren nutzen. Entsprechend ist es ebenfalls möglich, dass die Empfänger der mindestens einen Empfangseinheit zur Frequenzteilung einen gemeinsamen Oszillator oder mehrere Oszillatoren nutzen.For example, a frequency multiplication / frequency division can be realized with the aid of oscillators. The transmitter of the transmitter units can therefore use a common oscillator or multiple oscillators for frequency multiplication. Accordingly, it is likewise possible for the receivers of the at least one frequency division receiving unit to use a common oscillator or a plurality of oscillators.

Alternativ lassen sich aber Radarsignale der gewünschten Frequenz(en) auch ohne Oszillatoren erzeugen. Dazu können die Sender der Sendereinheiten beispielsweise Mittel zur direkten digitalen Signal-Synthese umfassen (z. B. in Form von entsprechenden DDS Bauelementen).Alternatively, however, radar signals of the desired frequency (s) can also be generated without oscillators. For this purpose, the transmitters of the transmitter units can, for example, comprise means for direct digital signal synthesis (eg in the form of corresponding DDS components).

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besitzt das senderseitige Signal einen vorgegeben, festen Signal-Wert (z. B. dem diskreten Wert +1 oder –1) und die Sender der Sendereinheiten sind angepasst, den Signal-Wert periodisch mit dem jeweiligen senderspezifischen Spreizcode, der der jeweiligen Sendereinheit zugeordnet ist, zu spreizen. Dies ergibt beispielsweise eine kontinuierliche, sich wiederholende Chip-Sequenz des jeweiligen Spreizcodes, der phasenmoduliert und als Radarsignal ausgesendet wird. Alternativ kann aber auch die Chip-Sequenz des jeweiligen Spreizcodes in größeren Perioden phasenmoduliert als Radarsignal ausgesendet werden.In a further embodiment of the invention, the transmitter-side signal has a predetermined, fixed signal value (eg the discrete value +1 or -1) and the transmitters of the transmitter units are adapted to periodically adjust the signal value with the respective transmitter-specific spreading code, the the each transmitter unit is assigned to spread. This results, for example, in a continuous, repetitive chip sequence of the respective spreading code, which is phase-modulated and emitted as a radar signal. Alternatively, however, the chip sequence of the respective spreading code can be transmitted phase-modulated in larger periods as a radar signal.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Empfänger einer jeden Empfangseinheit ausgebildet, bei der signalangepassten Filterung unter Verwendung der senderspezifischen Spreizcodes für jede Sendereinheit die Laufzeit durch die Berechnung einer Kreuzkorrelationsfunktion zwischen dem phasenmodulierten, der jeweiligen Sendereinheit zugeordneten, senderspezifischen Spreizcode und dem Signal-Gemisch zu berechnen, und die Laufzeit des Radarsignals eines jeden Senders basierend auf dem absoluten Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion zu bestimmen. Sofern das Radarsystem mehrere Zielobjekte erfassen soll oder kann, ist es möglich, dass der Empfänger einer jeden Empfangseinheit anhand der Anzahl von Maxima in der Kreuzkorrelationsfunktion eine Anzahl an erfassten Zielobjekten ermittelt. In diesem Fall wird für jedes Zielobjekt die absolute Amplitude und die Laufzeit bestimmt.In a further embodiment of the invention, the receiver of each receiving unit is adapted to the matched filtering using the transmitter-specific spreading codes for each transmitter unit, the runtime by calculating a cross-correlation function between the phase-modulated, the respective transmitter unit associated transmitter-specific spreading code and the signal mixture and to determine the duration of the radar signal of each transmitter based on the absolute maximum of the cross-correlation function. If the radar system is to or can detect several target objects, it is possible for the receiver of each receiver unit to determine a number of detected target objects on the basis of the number of maxima in the cross-correlation function. In this case, the absolute amplitude and the transit time are determined for each target object.

Wie eingangs schon erwähnt, kann auch bei der Erfassung mehrerer Zielobjekte durch das Radarsystem eine sukzessive Interferenzeliminierung eingesetzt werden, wobei dann pro Sendereinheit und für jedes Zielobjekt das durch die Empfangseinheit empfangene Signal-Gemisch von der jeweiligen Empfangseinheit verarbeitet wird. Entsprechend einer weiteren Ausführungsform ist der Empfänger einer jeden Empfangseinheit ausgebildet, das Signal-Gemisch mit den empfangenen Radarsignalen der Sender sukzessive, Sender für Sender, zu verarbeiten und vor Verarbeitung des Signal-Gemischs für einen nächsten Sender, eine empfängerseitige Rekonstruktion der empfangenen Radarsignale der bereits verarbeiteten Sender mit der für die jeweiligen Sender ermittelten absoluten Amplituden und Laufzeiten der erfassten Zielobjekte von dem Signal-Gemisch zu subtrahieren. um ein Differenzsignal zu bilden. Der Empfänger einer jeden Empfangseinheit ist ferner ausgebildet, die Laufzeiten und absoluten Amplituden für die erfassten Zielobjekte für den nächsten Sender basierend auf dem Differenzsignal zu bestimmen.As already mentioned, a successive elimination of interference can also be used when multiple target objects are detected by the radar system, in which case the signal mixture received by the receiving unit is processed by the respective receiving unit per transmitter unit and for each target object. According to a further embodiment, the receiver of each receiving unit is configured to successively process the signal mixture with the received radar signals of the transmitters, transmitters for transmitters and before processing the signal mix for a next transmitter, a receiver-side reconstruction of the received radar signals processed transmitter with the determined for the respective transmitter absolute amplitudes and transit times of the detected target objects of the signal mixture to subtract. to form a difference signal. The receiver of each receiving unit is further configured to determine the transit times and absolute amplitudes for the detected target objects for the next transmitter based on the difference signal.

Das Radarsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst ferner eine Auswertungseinrichtung, die von jeder Empfangseinheit und für jedes erfasste Zielobjekt die von der jeweiligen Empfangseinheit ermittelte absolute Amplitude und Laufzeit der empfangenen Radarsignale empfängt und verarbeitet. Optional ist die Auswertungseinrichtung eingerichtet, aus den ermittelten absoluten Amplituden und Laufzeiten der empfangenen Radarsignale eine visuelle Darstellung der erfassten Zielobjekte zu generieren und auf einem Bildschirm darzustellen. Das von jeder Empfangseinheit verarbeitete Signal-Gemisch lässt sich mit wenigen Amplituden- und Laufzeitwerten beschreiben, so dass es zu einer starken Reduzierung der Datenraten, die zwischen den Empfangseinheiten und nachgeschalteten Einheiten des Radarsystems (z. B. eine Auswertungseinheit und/oder Bildgebungs-Einheit) ausgetauscht werden führt. Auch ermöglicht wiederum die Skalierung des Radarsystems auf sehr hohe Sender- und Empfängerzahlen.The radar system according to a further embodiment of the invention further comprises an evaluation device which receives and processes from each receiving unit and for each detected target object the absolute amplitude and transit time of the received radar signals determined by the respective receiving unit. Optionally, the evaluation device is set up to generate a visual representation of the detected target objects from the determined absolute amplitudes and propagation times of the received radar signals and to display them on a screen. The signal mixture processed by each receiving unit can be described with a few amplitude and delay values, so that there is a strong reduction in the data rates between the receiving units and downstream units of the radar system (eg an evaluation unit and / or imaging unit ) is exchanged. Also, the scaling of the radar system in turn allows for very high transmitter and receiver numbers.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Erfassung von einem oder mehreren Zielobjekten in einem Radarsystem mit mehreren Sendereinheiten und mindestens einer Empfängereinheit. In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des

  • a) Empfangens eines Signal-Gemischs mit von den Sendereinheiten ausgesendeten Radarsignalen in jeder Empfangseinheit, wobei die Amplitude und Phase der mit von den Sendereinheiten ausgesendeten Radarsignale durch Reflektion an einem mindestens einem Zielobjekt verändert wurde.
Furthermore, the invention relates to a method for detecting one or more target objects in a radar system having a plurality of transmitter units and at least one receiver unit. In an advantageous embodiment, the method comprises the step of
  • a) receiving a signal mixture with radar signals emitted by the transmitter units in each receiver unit, wherein the amplitude and phase of the radar signals emitted by the transmitter units has been changed by reflection at an at least one target object.

Ferner werden gemäß dem Verfahren von jeder Empfangseinheit für jede der Sendereinheiten die folgenden Schritte ausgeführt:

  • b) Ausführen einer signalangepassten Filterung des empfangen Signal-Gemischs mit den ausgesendeten Radarsignalen der Sendereinheiten unter Verwendung eines senderspezifischen Spreizcodes durch jede Empfangseinheit, um aus dem Signal-Gemisch für die dem senderspezifischen Spreizcode zugeordnete Sendereinheit die Laufzeit des von der jeweiligen Sendereinheit empfangen Radarsignals zu ermitteln, wobei die senderspezifischen Spreizcodes zueinander orthogonal oder zumindest quasi-orthogonal sind,
  • c) Bestimmung der absoluten Entfernung eines Zielobjekts in jeder Empfangseinheit basierend auf den Laufzeiten der von den Sendereinheiten empfangenen Radarsignale, und
  • d) Ermittlung der absoluten Amplitude für jedes von den Sendereinheiten empfangene Radarsignal durch jede Empfangseinheit.
Further, according to the method of each receiving unit, for each of the transmitter units, the following steps are carried out:
  • b) performing a matched filtering of the received signal mixture with the transmitted radar signals of the transmitter units using a transmitter-specific spreading code by each receiving unit to determine from the signal mixture for the transmitter-specific spreading code associated transmitter unit, the duration of the radar signal received from the respective transmitter unit wherein the transmitter-specific spreading codes are mutually orthogonal or at least quasi-orthogonal,
  • c) determining the absolute distance of a target object in each receiving unit based on the transit times of the radar signals received by the transmitter units, and
  • d) Determining the absolute amplitude for each radar signal received by the transmitter units by each receiving unit.

In einer weiteren, detaillierteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner das Spreizen eines Signals mit einem jeweiligen der Sendereinheit zugeordneten senderspezifischen Spreizcode in jeder Sendereinheit, die Durchführung einer Phasenmodulation des gespreizten Signals durch jede Sendereinheit, und das Aussenden des phasenmodulierten und gespreizten Signals als Radarsignal über eine Sendeantenne der jeweiligen Sendereinheit.In a further, more detailed embodiment of the method, the method further comprises spreading a signal with a transmitter-specific spreading code assigned to each transmitter unit in each transmitter unit, performing a phase modulation of the spread signal by each transmitter unit, and transmitting the phase-modulated and spread signal as a radar signal via a transmitting antenna of the respective transmitter unit.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Ermittlung der absoluten Amplitude des von der jeweiligen Sendereinheit empfangenen Radarsignals eine Demodulation eines Signalbereichs des empfangenen Signal-Gemischs für die jeweilige Sendereinheit, wobei der Signalbereich der Länge des modulierten senderspezifischen Spreizcodes entspricht, eine Chip-weise Integration des demodulierten Signalbereichs, eine Multiplikation des Chip-weise integrierten Signalsbereichs mit der senderspezifischen Spreizsequenz, und eine Integration des so erhaltenen Signals über die dem Signalbereich entsprechende Zeitdauer, beinhalten.According to a further embodiment of the invention, the determination of the absolute amplitude of the radar signal received by the respective transmitter unit can be a demodulation of a signal range of the received signal mixture for the respective transmitter unit, the signal range corresponding to the length of the modulated transmitter-specific spread code, a chip-wise integration of demodulated signal range, a multiplication of the chip-wise integrated signal range with the transmitter-specific spreading sequence, and an integration of the signal thus obtained over the signal range corresponding time period include.

Das Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform sieht vor, dass für jede Sendereinheit die Schritte b) bis d) für jedes durch das Radarsystem erfasste Zielobjekt durchgeführt werden, um für jedes Tupel aus Sendereinheit und erfassten Zielobjekt, die absolute Amplitude und die Laufzeit des durch das erfasste Zielobjekt veränderten Radarsignals in jeder Empfangseinheit zu erfassen.The method according to another embodiment provides that, for each transmitter unit, steps b) to d) are carried out for each target object detected by the radar system, for each tuple of transmitter unit and detected target object, the absolute amplitude and the transit time of the detected by Target object modified radar signal to capture in each receiving unit.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die signalangepasste Filterung unter Verwendung des senderspezifischen Spreizendes für jede Sendereinheit die Schritte der Berechnung einer Kreuzkorrelationsfunktion zwischen dem phasenmodulierten, senderspezifischen Spreizende der jeweiligen Sendereinheit und dem Signal-Gemisch aus empfangenen Radarsignalen berechnet, und der Bestimmung der Laufzeit des Radarsignals eines jeden Senders basierend auf dem absoluten Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion. Optional steigt die Anzahl an erfassten Zielobjekten anhand der Anzahl von Maxima in der Kreuzkorrelationsfunktion.In a further embodiment of the invention, the matched filtering using the transmitter specific spreading end for each transmitter unit comprises the steps of calculating a cross correlation function between the phase modulated transmitter specific spreading end of the respective transmitter unit and the signal mixture of received radar signals and determining the transit time of the radar signal of each transmitter based on the absolute maximum of the cross-correlation function. Optionally, the number of detected targets increases based on the number of maxima in the cross-correlation function.

Die jeweiligen Laufzeiten der von den jeweiligen Sendereinheiten empfangen Radarsignale und deren jeweilige absolute Amplitude lassen sich gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung einer sukzessiven Interferenzelimination bestimmen. Jede Empfangseinheit verarbeitet dazu das Signal-Gemisch mit den empfangenden Radarsignalen sukzessive, Sendereinheit für Sendereinheit, und das Verfahren umfasst beispielsweise ferner die Schritte:

  • e) vor Verarbeitung des Signal-Gemischs für jede nächste Sendereinheit, Rekonstruktion der empfangenen Radarsignale der bereits verarbeiteten Sendereinheiten in einer Empfangseinheit mit der durch die jeweilige Sendereinheiten ermittelten absoluten Amplitude und Laufzeit, und
  • f) Bildung eines Differenzsignals durch Subtraktion der Rekonstruktion der empfangenen Radarsignale von dem empfangenen Signal-Gemisch,
wobei jede Empfangseinheit für die nächste Sendereinheit die Schritte b) bis d) basierend auf dem Differenzsignal ausführt.The respective transit times of the radar signals received by the respective transmitter units and their respective absolute amplitudes can be determined according to a further embodiment of the invention using a successive interference elimination. For this purpose, each receiving unit successively processes the signal mixture with the receiving radar signals, sender unit transmitter unit, and the method further comprises, for example, the steps:
  • e) before processing the signal mixture for each next transmitter unit, reconstruction of the received radar signals of the already processed transmitter units in a receiver unit with the determined by the respective transmitter units absolute amplitude and duration, and
  • f) forming a difference signal by subtracting the reconstruction of the received radar signals from the received signal mixture,
wherein each receiving unit for the next transmitter unit performs steps b) to d) based on the difference signal.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Computer-lesbares Medium, das Befehle speichert, die, wenn sie von einer Prozessoreinheit eines Radarempfängers ausgeführt werden, den Radarempfänger veranlassen, den folgenden Schritt durchzuführen:

  • a) Empfangen eines Signal-Gemischs mit von mehreren Sendereinheiten ausgesendeten Radarsignalen in jeder Empfangseinheit des Radarempfängers, wobei die Amplitude und Phase der mit von den Sendereinheiten ausgesendeten Radarsignale durch Reflektion an einem mindestens einem Zielobjekt verändert wurde.
The invention further relates to a computer-readable medium storing instructions which, when executed by a processor unit of a radar receiver, cause the radar receiver to perform the following step:
  • a) receiving a signal mixture with radar signals emitted by a plurality of transmitter units in each receiving unit of the radar receiver, wherein the amplitude and phase of the radar signals transmitted by the transmitter units has been changed by reflection on at least one target object.

Die Ausführung der Befehle die Prozessoreinheit des Radarempfängers ferner jede Empfangseinheit des Radarempfängers veranlasst, für jede der Sendereinheiten die folgenden Schritte auszuführen:

  • b) Ausführen einer signalangepassten Filterung des empfangen Signal-Gemischs mit den ausgesendeten Radarsignalen der Sendereinheiten unter Verwendung eines senderspezifischen Spreizcodes durch jede Empfangseinheit, um aus dem Signal-Gemisch für die dem senderspezifischen Spreizcode zugeordnete Sendereinheit die Laufzeit des von der jeweiligen Sendereinheit empfangen Radarsignals zu ermitteln, wobei die senderspezifischen Spreizcodes zueinander orthogonal oder zumindest quasi-orthogonal sind,
  • c) Bestimmung der absoluten Entfernung eines Zielobjekts in jeder Empfangseinheit basierend auf den Laufzeiten der von den Sendereinheiten empfangenen Radarsignale, und
  • d) Ermittlung der absoluten Amplitude für jedes von den Sendereinheiten empfangene Radarsignal durch jede Empfangseinheit.
The execution of the commands the processor unit of the radar receiver further causes each receiving unit of the radar receiver to carry out the following steps for each of the transmitter units:
  • b) performing a matched filtering of the received signal mixture with the transmitted radar signals of the transmitter units using a transmitter-specific spreading code by each receiving unit to determine from the signal mixture for the transmitter-specific spreading code associated transmitter unit, the duration of the radar signal received from the respective transmitter unit wherein the transmitter-specific spreading codes are mutually orthogonal or at least quasi-orthogonal,
  • c) determining the absolute distance of a target object in each receiving unit based on the transit times of the radar signals received by the transmitter units, and
  • d) Determining the absolute amplitude for each radar signal received by the transmitter units by each receiving unit.

Das Computer-lesbare Medium speichert gemäß einer weiteren Ausführungsform ferner Befehle, die, wenn sie von der Prozessoreinheit des Radarempfängers durchgeführt werden, den Radarempfänger veranlassen, ferner die Schritte eines Verfahren zur Erfassung von einem oder mehreren Zielobjekten in einem Radarsystem gemäß einer der Ausführungsformen der Erfindung auszuführen.The computer-readable medium further stores, in accordance with another embodiment, instructions that, when executed by the processor unit of the radar receiver, cause the radar receiver to further include the steps of a method of detecting one or more target objects in a radar system according to one of the embodiments of the invention perform.

BESCHREIBUNG DER FIGURENDESCRIPTION OF THE FIGURES

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren näher beschrieben. Einander entsprechende Elemente und Details in den Figuren sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The invention will be described in more detail by means of embodiments with reference to the figures. Corresponding elements and details in the figures are provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine exemplarische Darstellung eines Radarsystems, 1 shows an exemplary representation of a radar system,

2 zeigt die Struktur eines Senders in einem MIMO Radarsystem, dass ein Zeitmultiplexverfahren verwendet, um Kanal-Diversität zu erreichen, 2 shows the structure of a transmitter in a MIMO radar system that uses time division multiplexing to achieve channel diversity,

3 zeigt die Struktur eines Senders in einem MIMO Radarsystem, dass ein Frequenzmultiplexverfahren verwendet, um Kanal-Diversität zu erreichen, 3 shows the structure of a transmitter in a MIMO radar system using frequency division multiplexing to achieve channel diversity,

4 zeigt drei Frequenzschritte des „Stepped Frequency”-Verfahrens, 4 shows three frequency steps of the "stepped frequency" method,

5 zeigt die Struktur eines Empfängers in einem MIMO Radarsystem, dass ein Frequenzmultiplexverfahren verwendet, 5 shows the structure of a receiver in a MIMO radar system using a frequency division multiplexing method,

6 zeigt die Komponenten eines Radarsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 6 shows the components of a radar system according to an embodiment of the invention,

7 zeigt die Struktur einer Empfangseinheit eines MIMO Radarsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 7 shows the structure of a receiving unit of a MIMO radar system according to an embodiment of the invention,

8 erläutert die Verarbeitungsschritte, die von einer Empfangseinheit eines MIMO Radarsystems gemäß 8, um ein empfangenes Signal-Gemisch an Radarsignalen von verschiedenen Sendereinheiten zu verarbeiten, 8th illustrates the processing steps performed by a receiving unit of a MIMO radar system according to FIG 8th to process a received signal mixture of radar signals from different transmitter units,

9 zeigt die Struktur der Sendereinheiten eines MIMO Radarsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 9 shows the structure of the transmitter units of a MIMO radar system according to an embodiment of the invention,

10 illustriert eine BPSK Modulation eines Spreizcodes, und 10 illustrates a BPSK modulation of a spreading code, and

11 illustriert (a) die Überlagerung von Radarwellen am Empfänger, die ein Signal-Gemisch an Radarsignalen von verschiedenen Sendereinheiten bilden (hier dargestellt für drei Sender und einen relativ kurzen Spreizcode), (b) eine Signalrekonstruktion mittels sukzessiver Interferenzelimination und (c) ein Echosignal bestehend aus, mit der geschätzten Amplitude, gewichteten Einheitspulsen für eine maximale Auflösung im Wegbereich. 11 illustrates (a) the superimposition of radar waves at the receiver forming a signal mixture of radar signals from different transmitter units (shown here for three transmitters and a relatively short spreading code), (b) signal reconstruction by means of successive interference elimination, and (c) an echo signal off, with the estimated amplitude, weighted unit pulses for maximum resolution in the path domain.

DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Wie eingangs erwähnt, bezieht sich die Erfindung auf MIMO bzw. MISO Radarsysteme, die Kanal-Diversität unter der Verwendung von orthogonalen bzw. quasi-orthogonalen Spreizcodes erreichen. Auch wenn die Erfindung im Folgenden exemplarisch in Bezug auf ein Radarsystem dieser Art beschrieben wird, ist die Erfindung nicht auf Radarsysteme beschränkt. Grundsätzlich ist es möglich, die Prinzipien der Erfindung auch in bildgebenden Anwendungen (z. B. in Ultraschallsystemen, Systemen zur mikrowellenbasierten Brustkrebsdetektion) einzusetzen, wobei diese Anwendungen sich – neben der optional anwendungsabhängigen Bildgebung auch – in den Frequenzbereichen für die Trägerwelle der ausgesendeten „Radarsignale” unterscheiden können.As mentioned above, the invention relates to MIMO or MISO radar systems that achieve channel diversity using orthogonal or quasi-orthogonal spreading codes. Although the invention is described below by way of example with reference to a radar system of this type, the invention is not limited to radar systems. In principle, it is also possible to use the principles of the invention in imaging applications (eg in ultrasound systems, systems for microwave-based breast cancer detection), these applications also being provided in the frequency ranges for the carrier wave of the emitted "radar signals, in addition to the optionally application-dependent imaging "Can distinguish.

Sequenzen von Chips, die orthogonale bzw. quasi-orthogonale Eigenschaften besitzen und erfindungsgemäß als Spreizcodes eingesetzt werden, können beispielsweise mittels Generatorpolynomen in beliebiger Länge erzeugt werden und so auf die gewünschte Anzahl der Sendereinheiten im Radarsystem angepasst werden. Beispielsweise können als Spreizcodes Gold-Codes, Walsh-Codes, etc. eingesetzt werden.Sequences of chips which have orthogonal or quasi-orthogonal properties and are used according to the invention as spreading codes can be generated for example by means of generator polynomials of any desired length and thus adapted to the desired number of transmitter units in the radar system. For example, gold codes, Walsh codes, etc. can be used as spreading codes.

Um in den einzelnen Empfangseinheiten des Radarsystems die von den einzelnen Sendereinheiten ausgesendeten Radarsignale voneinander zu trennen, werden die abgestrahlten Radarsignale jeweils mit einem senderspezifischen Spreizcode gespreizt. Die Verwendung der Spreizcodes dienen dazu, eine Kanal-Diversität zu erreichen, die es wiederum den einzelnen Empfangseinheiten erlaubt, für jede Sendereinheit (und bei der Erfassung von mehr als einem Zielobjekt, zusätzlich für jedes Zielobjekt) die Laufzeit des an einem Zielobjekt gestreuten Radarsignals der jeweiligen Sendereinheit zu ermitteln und ferner die absolute Amplitude des in der jeweiligen Empfangseinheit empfangenen Radarsignals der jeweiligen Sendereinheit zu bestimmen. Aus der Laufzeit des an einem Zielobjekt gestreuten Radarsignals der jeweiligen Sendereinheit kann die jeweilige Empfangseinheit anschließend die absolute Entfernung des Zielobjekts ermitteln.In order to separate the radar signals emitted by the individual transmitter units from each other in the individual receiving units of the radar system, the radiated radar signals are each spread with a transmitter-specific spreading code. The use of the spreading codes serve to achieve channel diversity, which in turn allows the individual receiving units, for each transmitter unit (and when detecting more than one target object, additionally for each target object) the propagation time of the radar signal scattered at a target object to determine respective transmitter unit and further to determine the absolute amplitude of the received radar signal in the respective receiving unit of the respective transmitter unit. From the transit time of the radar signal of the respective transmitter unit scattered at a target object, the respective receiver unit can subsequently determine the absolute distance of the target object.

Je nachdem ob Sendereinheiten und die mindestens eine Empfangseinheit phasen-gekoppelt sind oder nicht, kann für jede Sendereinheit die Laufzeit des von ihr ausgesendeten Radarsignals direkt aus dem empfangenen Radarsignal durch signalangepasste Filterung des empfangenen Signal-Gemischs (bzw. einem Differenzsignal, wie noch im Folgenden genauer erläutert wird) bestimmt werden oder es sind noch weitere Schritte notwendig. Falls die Sendereinheiten und die mindestens eine Empfangseinheit nicht phasen-gekoppelt sind, kann durch die signalangepasste Filterung des empfangenen Signal-Gemischs (bzw. des Differenzsignals) die relative Laufzeit bestimmt werden, aus der sich dann unter Berücksichtigung der Positionsinformationen der jeweiligen Sendereinheit und Empfangseinheit mittels Triangulation die absolute Laufzeit zum Zielobjekt bestimmen lässt.Depending on whether transmitter units and the at least one receiving unit are phase-coupled or not, for each transmitter unit, the duration of radar signal emitted by it directly from the received radar signal by matched filtering the received signal mixture (or a difference signal, as in the following will be explained in more detail) or there are still more steps necessary. If the transmitter units and the at least one receiver unit are not phase-coupled, the relative transit time can be determined by the matched filter of the received signal mixture (or the difference signal), then from taking into account the position information of the respective transmitter unit and receiver unit Triangulation lets the absolute duration determine the target object.

Aus der absoluten Laufzeit lässt sich dann in der Empfangseinheit oder einer Auswertungseinheit des Radarsystems die Distanz zum erfassten Zielobjekt ermitteln.From the absolute transit time, the distance to the detected target object can then be determined in the receiving unit or an evaluation unit of the radar system.

In einer beispielhaften Implementierung berechnet jede Empfangseinheit bei der signalangepasste Filterung eine Kreuzkorrelationsfunktion zwischen dem empfangenen Signal-Gemisch und einem jeweiligen phasenmodulierten senderspezifischen Spreizcode. Das absolute Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion entspricht dann der absoluten oder relativen Laufzeit des Radarsignals der Sendereinheit, die dem senderspezifischen Spreizcode zugeordnet ist. Bei der Erfassung von mehreren Zielobjekten treten in der Kreuzkorrelationsfunktion mehrere Maxima auf, deren Anzahl der erfassten Zielobjekte entspricht. In diesem Fall kann die jeweilige Empfangseinheit für jedes Maximum und damit für jedes Zielobjekt das von dem Radarstrahl der Sendereinheit, die dem senderspezifischen Spreizcode zugeordnet ist, erfasst wurde, die Laufzeit bestimmen, aus denen dann die jeweilige Distanz des Zielobjekts ermittelt werden kann. In an exemplary implementation, each receiving unit in the matched filtering calculates a cross-correlation function between the received signal mixture and a respective phase-modulated, transmitter-specific spreading code. The absolute maximum of the cross-correlation function then corresponds to the absolute or relative transit time of the radar signal of the transmitter unit, which is assigned to the transmitter-specific spreading code. When multiple target objects are detected, the cross-correlation function contains several maxima whose number corresponds to the detected target objects. In this case, the respective receiving unit for each maximum and thus for each target object that was detected by the radar beam of the transmitter unit, which is associated with the transmitter-specific spreading code, determine the transit time, from which then the respective distance of the target object can be determined.

Die einzelnen von den Sendereinheiten ausgestrahlten Radarsignale können auf einer einzelnen Trägerfrequenz und mit gleicher Bandbreite ausgesendet werden. Es ist aber auch möglich, verschiedene Trägerfrequenzen einzusetzen, z. B. falls die Frequenzabhängigkeit der Veränderungen von Phase (Laufzeit) und Amplitude der reflektierten „Radarsignale” für die anschließende Auswertung und/oder Bildgebung von Interesse ist. Hierfür müsste dann die Empfangseinrichtungen für die Auswertung der zusätzlichen Frequenzinformation erweitert werden.The individual radar signals radiated by the transmitter units can be transmitted on a single carrier frequency and with the same bandwidth. But it is also possible to use different carrier frequencies, for. B. if the frequency dependence of the changes of phase (transit time) and amplitude of the reflected "radar signals" for the subsequent evaluation and / or imaging is of interest. For this purpose, the receiving devices for the evaluation of the additional frequency information would have to be extended.

Entsprechend empfangen die einzelnen Empfangseinheiten auf der Trägerfrequenz jeweils ein Signal-Gemisch von an den erfassten Zielobjekten gestreuten/reflektierten Radarsignalen der Sendereinheiten und werten dieses Sendereinheit für Sendereinheit aus. In Radaranwendungen liegen die Trägerfrequenzen heute typischerweise im Bereich von 1 GHz und mehreren hundert GHz. Es sind jedoch auch Radarsysteme in Entwicklung, die im THz-Bereich arbeiten. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Trägerfrequenzen beschränkt, vielmehr ist die Wahl der geeigneten Trägerfrequenz(en) für ein erfindungsgemäß arbeitendes System vom jeweiligen Einsatzgebiet der Erfindung abhängig, bzw. vorgegeben.Correspondingly, the individual receiving units on the carrier frequency each receive a signal mixture of radar signals of the transmitter units which are scattered / reflected at the detected target objects and evaluate this transmitter unit for transmitter unit. In radar applications today the carrier frequencies are typically in the range of 1 GHz to several hundred GHz. However, radar systems are also under development that work in the THz range. However, the invention is not limited to carrier frequencies, but rather the choice of the suitable carrier frequency (s) for a system operating according to the invention depends on the respective field of application of the invention.

Die Verarbeitung des empfangenen Signal-Gemischs in einer Empfangseinheit kann beispielsweise mit Hilfe der sukzessiven Interferenzelimination erfolgen. Bei diesem Verfahren wird für jede Sendereinheit, für die das Signal-Gemisch bereits durch die Empfangseinheit „verarbeitet” wurde (also Laufzeit- und Amplitudeninformationen vorliegen), eine Rekonstruktion des an der Empfangseinheit von der jeweiligen Sendereinheit empfangenen Radarsignals gebildet und vor Verarbeitung des Signal-Gemischs für die nächste Sendereinheit von dem Signal-Gemisch subtrahiert, so dass die weitere Verarbeitung die nächste(n) Sendereinheit(en) auf einem Differenzsignal basieren. Idealerweise würde das Differenzsignal nach „Verarbeitung” der letzen Sendereinheit nur noch Messrauschen enthalten.The processing of the received signal mixture in a receiving unit can be carried out, for example, with the aid of successive interference elimination. In this method, a reconstruction of the radar signal received at the receiving unit by the respective transmitter unit is formed for each transmitter unit for which the signal mixture has already been "processed" by the receiver unit (ie runtime and amplitude information is available) and before the signal is processed. Subtracts the mixture for the next transmitter unit from the signal mixture so that further processing is based on the next transmitter unit (s) on a difference signal. Ideally, the difference signal after "processing" of the last transmitter unit would only contain measurement noise.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Verarbeitung des Signal-Gemischs für die einzelnen Sendereinheiten. Das mittels der Antenne der Empfangeinheit empfangene Signal-Gemisch, das die einzelnen an den erfassten Zielobjekten gestreuten/reflektierten Radarsignalen der Sendereinheiten beinhaltet, wird für jede Sendereinheit durch jede Empfangseinheit verarbeitet. Diese Verarbeitung umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung für jede Sendereinheit – nach signalangepasster Filterung zur Ermittlung der Laufzeit pro Ziel-Objekt – eine Demodulation eines Signalbereichs des empfangenen Signal-Gemischs, der der Länge der modulierten senderspezifischen Spreizcodes entspricht, eine Chip-weise Integration (d. h. eine Integration über eine Zeitperiode, die der zeitlichen Ausdehnung eines einzelnen Chips der Spreizsequenz entspricht) des demodulierten Signalbereich und anschließend eine Multiplikation dieses Integrationsergebnis mit der senderspezifischen Spreizsequenz. Das so erhaltene Signal kann dann über die dem Signalbereich entsprechende Zeitdauer integriert werden um so die absolute Amplitude des von der jeweiligen Sendereinheit empfangenen Radarsignals zu ermitteln. Die Verarbeitung des Signal-Gemischs erfolgt zumindest in Teilen diskret. Entsprechend kann das Signal-Gemisch z. B. bereits vor der signalangepassten Filterung in der Empfangseinheit in diskrete Werte umgesetzt werden.Another aspect of the invention is the processing of the signal mixture for the individual transmitter units. The signal mixture received by the antenna of the receiving unit, which includes the individual radar signals of the transmitter units scattered / reflected at the detected target objects, is processed by each receiving unit for each transmitter unit. This processing comprises in one embodiment of the invention for each transmitter unit - after signal-matched filtering to determine the transit time per target object - a demodulation of a signal range of the received signal mixture corresponding to the length of the modulated transmitter-specific spreading codes, a chip-wise integration (ie integration over a time period corresponding to the time extent of a single chip of the spreading sequence) of the demodulated signal range, and then multiplying this integration result by the transmitter-specific spreading sequence. The signal thus obtained can then be integrated over the time period corresponding to the signal range in order to determine the absolute amplitude of the radar signal received by the respective transmitter unit. The processing of the signal mixture takes place at least partially discretely. Accordingly, the signal mixture z. B. are converted into discrete values already before the matched filtering in the receiving unit.

6 zeigt ein Radarsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Radarsystem ist in der Lage ein oder mehreren Zielobjekte zu erfassen. Das Radarsystem besteht aus mehreren Sendereinheiten (insgesamt NS Sendereinheiten), die jeweils eine Sendeantenne und einen Sender umfassen. 6 shows a radar system according to an embodiment of the invention. The radar system is capable of detecting one or more target objects. The radar system consists of several transmitter units (total N S transmitter units), each comprising a transmitting antenna and a transmitter.

Eine Vielzahl von NS Sendereinheiten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist exemplarisch in 9 gezeigt. Ein jeder Sender ist dabei ausgebildet, ein Signal mit einem festen diskreten Wert (hier exemplarisch mit +1 dargestellt), mit einem senderspezifischen Spreizcode ci zu spreizen und eine Phasenmodulation des gespreizten Signals vorzunehmen.A plurality of N S transmitter units according to an embodiment of the invention is exemplified in FIG 9 shown. Each transmitter is designed to spread a signal with a fixed discrete value (shown here by way of example by +1), with a transmitter-specific spreading code c i and to perform a phase modulation of the spread signal.

Im Beispiel in 9 wird die Chip-Sequenz, die durch das Multiplizieren des Signals mit dem senderspezifischen Spreizcode ci erhalten wird, anschließend BPSK moduliert. In 10 ist in der oberen Hälfte der Figur beispielhaft ein Chip-Sequenz eines Spreizcode ci dargestellt, während die untere Hälfte von 10 die modulierte Chip-Sequenz darstellt. Ferner ist jede der Sendereinheiten angepasst das phasenmodulierte und gespreizte Signal als Radarsignal über die Sendeantenne der jeweiligen Sendereinheit auszusenden. Die senderspezifischen Spreizcodes der Sender sind zueinander orthogonal oder zumindest quasi-orthogonal.In the example in 9 For example, the chip sequence obtained by multiplying the signal by the transmitter-specific spreading code c i is then BPSK modulated. In 10 For example, in the upper half of the figure, a chip sequence of a spreading code c i is exemplified, while the lower half of FIG 10 represents the modulated chip sequence. Further, each of the transmitter units is adapted to the phase modulated and spread signal emit as a radar signal via the transmitting antenna of the respective transmitter unit. The transmitter-specific spreading codes of the transmitters are mutually orthogonal or at least quasi-orthogonal.

In dem in 9 gezeigten Beispiel, werden die Modulationssymbole des gespreizten Signal mit einer von einem Oszillator VCO vorgegebenen Schwingung mit höherer Frequenz multipliziert und anschließend einem Frequenzvervielfacher zugeführt. Das erhaltene Radarsignal wird dann noch in einem Verstärker verstärkt und über die Antenne der Sendereinheit ausgesendet. In dem in 9 gezeigten Beispiel, kommt ein gemeinsamer Oszillator für die Modulation auf eine höhere Trägerfrequenz zum Einsatz. Alternativ können die Sendesignale auch unmittelbar aus der phasenmodulierten Chipsequenz der jeweiligen Spreizsequenzen durch eine direkte digitale Signalsynthese erzeugt werden. Dazu stehen Halbleiterbauelemente (DDS) zur Verfügung, die keines separaten Oszillators, aber i.d.R. einer nachgeschalteten Frequenzvervielfachung, bedürfen.In the in 9 As shown, the modulation symbols of the spread signal are multiplied by a predetermined by an oscillator VCO oscillation with higher frequency and then fed to a frequency multiplier. The resulting radar signal is then amplified in an amplifier and transmitted via the antenna of the transmitter unit. In the in 9 As shown, a common oscillator is used for the modulation to a higher carrier frequency. Alternatively, the transmission signals can also be generated directly from the phase-modulated chip sequence of the respective spreading sequences by a direct digital signal synthesis. For this purpose, semiconductor devices (DDS) are available that require no separate oscillator, but usually a downstream frequency multiplier.

Das Vorsehen der Sendereinheiten in einem erfindungsgemäßen Radarsystem ist dabei optional, da sie auch Bestandteil eines anderen Radarsystems sein können. Zumindest sind ist das Radarsystem der vorliegend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung in der Lage, Radarsignale der vorgeschriebenen Art zu empfangen. Dazu besitzt das Radarsystem mindestens eine Empfangseinheit, wobei die Empfangseinheit – und im Fall, dass mehrere Empfangseinheiten vorliegen, jede Empfangseinheit – eine Empfangsantenne zum Empfang eines Signal-Gemischs bestehend aus den ausgesendeten Radarsignalen der Sendereinheiten, deren Amplitude und Phase durch eine Reflektion an einem Zielobjekt verändert wurden, umfasst. In 6 sind exemplarisch NE Empfangseinheiten gezeigt, die ein Gemisch von an dem Zielobjekt gestreuten Radarsignalen der jeweiligen Sendereinheiten empfangen.The provision of the transmitter units in a radar system according to the invention is optional, since they can also be part of another radar system. At a minimum, the radar system of the presently described embodiment of the invention is capable of receiving radar signals of the prescribed type. For this purpose, the radar system has at least one receiving unit, the receiving unit - and in the event that there are several receiving units, each receiving unit - a receiving antenna for receiving a signal mixture consisting of the emitted radar signals of the transmitter units whose amplitude and phase by a reflection on a target object changed. In 6 By way of example, N E receiving units are shown which receive a mixture of radar signals of the respective transmitter units scattered at the target object.

11(a) zeigt exemplarisch ein Summensignal der Radarsignale rj(t), wie sie von einer Empfangseinheit j des Radarsystems empfangen werden. Das Summensignal (Signal-Gemisch) bildet sich aus der Superposition der kodierten und BPSK-modulierten Radarsignale von drei Sendereinheiten, die in unterschiedlichen Entfernungen zu einem erfassten Zielobjekt positioniert sind. Aufgrund der unterschiedlichen Laufzeiten treten die einzelnen Radarsignale der drei Sendereinheiten an der Empfangseinheit zu unterschiedlichen Zeitpunkten, bzw. durch Multiplikation mit der Lichtgeschwindigkeit c an unterschiedlichen Orten im Wegbereich, auf. 11(b) stellt die mit Hilfe der sukzessiven Interferenzelimination ermittelten Signalrekonstruktionen s(t – τi) der einzelnen empfangenen Radarsignale der drei Sendereinheiten dar. Die jeweiligen Signalkomponenten werden dabei ausschließlich mit Hilfe von geschätzter absoluter Amplitude, geschätzter Laufzeit und dem zugehörigem Signal si(t) (entspricht dem phasenmodulierten Spreizcode ci) beschrieben. Aus diesem Wissen lassen sich nun Echosignale ermitteln, wie in 11(c) dargestellt, die aus einer Superposition von zeitlich verschobenen und mit der geschätzten absoluten Amplitude gewichteten Einheitspulsen bestehen. Dadurch entsteht eine maximal mögliche Auflösung im Zeit- bzw. Wegbereich. 11 (a) shows by way of example a sum signal of the radar signals r j (t), as they are received by a receiving unit j of the radar system. The sum signal (signal mixture) is formed from the superposition of the coded and BPSK modulated radar signals from three transmitter units positioned at different distances to a detected target object. Due to the different transit times, the individual radar signals of the three transmitter units on the receiver unit occur at different times, or by multiplication with the speed of light c at different locations in the path range. 11 (b) represents the signal reconstructions s (t - τ i ) of the individual received radar signals of the three transmitter units which are determined with the aid of the successive interference elimination. The respective signal components are determined exclusively with the aid of estimated absolute amplitude, estimated transit time and the associated signal s i (t) ( corresponds to the phase-modulated spreading code c i ) described. From this knowledge, echo signals can now be determined, as in 11 (c) which consist of a superposition of time shifted and estimated absolute amplitude weighted unit pulses. This creates a maximum possible resolution in the time or distance range.

7 zeigt eine Empfangseinheit j gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Funktionsweise der Empfangseinheit j gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 8 gezeigt. Das Summensignal rj(t) der Radarsignale der Sendereinheiten wird mittels einer Antenne der Empfangseinheit j empfangen 801 und auf eine Zwischenfrequenz heruntergemischt 802 (LO mit f0). Das Heruntermischen auf eine Zwischenfrequenz ist jedoch optional, da auch Implementierungen der Empfangseinheiten möglich sind, bei denen die Radarsignale mit ihrer Frequenz verarbeitet werden. Schritt 800 in 8 ist lediglich ein optionaler Schritt, der eine Zählvariable i für die Sendereinheiten initialisiert. 7 shows a receiving unit j according to an embodiment of the invention. The operation of the receiving unit j according to an embodiment of the invention is shown in FIG 8th shown. The sum signal r j (t) of the radar signals of the transmitter units is received by means of an antenna of the receiver unit j 801 and downmixed to an intermediate frequency 802 (LO with f 0 ). However, downsampling to an intermediate frequency is optional because implementations of the receiving units are also possible in which the radar signals are processed with their frequency. step 800 in 8th is merely an optional step that initializes a count variable i for the transmitter units.

Das Signal-Gemisch rj(t) wird anschließend in zeitdiskrete Werte gewandelt 803, was beispielweise mittels eines AD Wandlers (ADC) geschehen kann. Aus dem Signal-Gemisch rj(t) und einer Rekonstruktion der empfangenen Radarsignale für die bereits verarbeiteten Sendereinheiten wird ein Differenzsignal Di gebildet (812), dass in der Empfangseinheit j weiter verarbeitet wird. Bei der Verarbeitung des empfangenen Radarsignals der ersten Sendereinheit i = 0 (mit dem Spreizcode c0) entspricht das Differenzsignal D–1 dem Summensignal rj(t).The signal mixture r j (t) is then converted into discrete-time values 803 , which can be done for example by means of an AD converter (ADC). From the signal mixture r j (t) and a reconstruction of the received radar signals for the already processed transmitter units, a difference signal D i is formed ( 812 ) that is further processed in the receiving unit j. During the processing of the received radar signal of the first transmitter unit i = 0 (with the spreading code c 0 ), the difference signal D -1 corresponds to the sum signal r j (t).

Jede Empfangseinheit besitzt ferner einen Korrelator, der mittels einer signalangepassten Filterung („Matched Filter”) des Differenzsignals Di–1 und unter Verwendung des für die Sendereinheit i senderspezifischen Spreizcodes ci für jede Sendereinheit die Laufzeit τi des von der jeweiligen Sendereinheit i empfangenen Radarsignals ermittelt 804. Dazu berechnet der Korrelator eine Kreuzkorrelationsfunktion zwischen dem Differenzsignal Di–1 und der modulierten Chip-Sequenz des Spreizcodes ci, was dem Signal si(t) entspricht (vgl. auch 9). Anders ausgedrückt erkennt der Korrelator mittels der Kreuzkorrelationsfunktion im empfangenen Signal-Gemisch (bzw. dem Differenzsignal Di–1) ein bekanntes Muster (der modulierte Spreizcode ci), das von der Sendereinheit i ausgesendet wird. Jener Zeitunterschied relativ zum Beginn des bekannten Musters, bei dem das absolute Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion auftritt, entspricht der Laufzeit τi des Radarsignals, aus der das Radarsystem die absolute Entfernung des Zielobjekts bestimmt.Each receiving unit further has a correlator which, by means of a matched filter of the difference signal D i-1 and using the transmitter unit-specific spreading code c i for each transmitter unit, receives the transit time τ i of the received signal from the respective transmitter unit i Radar signal determined 804 , For this purpose, the correlator calculates a cross-correlation function between the difference signal D i-1 and the modulated chip sequence of the spreading code c i , which corresponds to the signal s i (t) (cf. 9 ). In other words, by means of the cross-correlation function in the received signal mixture (or the difference signal D i-1 ), the correlator recognizes a known pattern (the modulated spreading code c i ) emitted by the transmitter unit i. The time difference relative to the beginning of the known pattern in which the absolute maximum of the cross-correlation function occurs corresponds to the transit time τ i of the radar signal, from which the radar system determines the absolute distance of the target object.

Sobald die Laufzeit τi ermittelt worden ist, erfolgt 805 eine Synchronisation hinsichtlich der modulierten Chip-Sequenz des Spreizcodes ci (Signal si(t)), wobei die Laufzeit τi zur Ermittlung ihrer erwarteten zeitlichen Position im Differenzsignal Di–1 verwendet wird. Nach erfolgter Synchronisation kann ein Signalteil s i(t) aus dem Differenzsignal Di–1 extrahiert werden, der das erwartete Signal si(t) enthält. Der Signalteil s i(t) wird anschließend demoduliert 806, wodurch man – je nach Abtastrate – eine gewisse Anzahl von zeitdiskreten Werten für die einzelnen Chips des erwarteten Spreizcodes v erhält. As soon as the transit time τ i has been determined, takes place 805 a synchronization with respect to the modulated chip sequence of the spreading code c i (signal s i (t)), wherein the transit time τ i is used to determine their expected time position in the difference signal D i-1 . After synchronization, a signal part s i (t) are extracted from the difference signal D i-1 containing the expected signal s i (t). The signal part s i (t) is then demodulated 806 whereby, depending on the sampling rate, a certain number of time-discrete values are obtained for the individual chips of the expected spreading code v.

In dem in 7 gezeigten Beispiel einer Empfangseinheit wird eine BPSK-Demodulation verwendet. es erfolgt eine Multiplikation des Signalteils s i(t) mit sin(ωct), wobei die ωc der Kreisfrequenz der senderseitigen Modulation (vgl. 9) entspricht. Anschließend erfolgt eine chipweise Integration 807 des demodulierten Signalteil s i(t), so dass der sinusoidale Signalcharakter eliminiert wird. Da die so erhaltene Sequenz an diskreten Werten der einzelnen Chips jedoch noch Überlagerungen der Chips des erwarteten Spreizcodes ci mit anderen Chips des anderen Spreizcodes enthält, wird die so erhaltene Sequenz an diskreten Werten der einzelnen Chips mit dem bekannten erwarteten Spreizcode ci multipliziert 808. Durch die orthogonalen bzw. quasi-orthogonalen Eigenschaften der Spreizsequenzen erhält man als Ergebnis eine Sequenz gi(t) basierend auf welchen anschließend die Amplitude k i der empfangenen Sequenz gi(t) ermittelt 809 wird. Dies geschieht beispielsweise durch Integration der zeitdiskreten Werte der Sequenz gi(t) oder – optional – durch eine Mittelwertbildung.In the in 7 shown example of a receiving unit, a BPSK demodulation is used. There is a multiplication of the signal part s i (t) with sin (ω c t), where the ω c of the angular frequency of the transmitter-side modulation (see. 9 ) corresponds. This is followed by a chip-by-chip integration 807 the demodulated signal part s i (t), so that the sinusoidal signal character is eliminated. However, since the sequence thus obtained at discrete values of the individual chips still overlays the chips of the expected spreading code c i with other chips of the other spreading code, the sequence thus obtained is multiplied by discrete values of the individual chips with the known expected spreading code c i 808 , As a result of the orthogonal or quasi-orthogonal properties of the spreading sequences, a sequence g i (t) is obtained on the basis of which the amplitude is subsequently determined k i the received sequence g i (t) determined 809 becomes. This is done, for example, by integration of the time-discrete values of the sequence g i (t) or-optionally-by averaging.

Zum Beispiel lässt sich die Amplitude k i der empfangenen Sequenz gi(t) wie folgt berechnen:

Figure 00210001
wobei TB die Dauer des ausgesendeten Bits darstellt, welche gerade das Produkt aus Chiplänge × Chipdauer darstellt.For example, the amplitude can be k i calculate the received sequence g i (t) as follows:
Figure 00210001
where T B represents the duration of the transmitted bit which is just the product of chip length x chip duration.

Die Verarbeitung des Signal-Gemischs rj(t) gemäß den Schritten 804 bis 809 geschieht für jede der einzelnen Sendereinheiten i, um für jede dieser Sendereinheiten i in der Empfangseinheit j die Amplitude k i des empfangenen Radarsignals von der Sendereinheit i zu und dessen Laufzeit τi zu bestimmen, aus der das Radarsystem die absolute Entfernung des Zielobjekts bestimmen kann.The processing of the signal mixture r j (t) according to the steps 804 to 809 For each of the individual transmitter units i, the amplitude is used for each of these transmitter units i in the receiver unit j k i of the received radar signal from the transmitter unit i at and its transit time τ i , from which the radar system can determine the absolute distance of the target object.

Ferner lässt sich die beschriebene Verarbeitung auch einfach für die Erfassung von mehreren Zielobjekten erweitern. Dazu muss in der Empfangseinheit j in Schritt 804 nicht nur das absolute Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion berücksichtigt werden (was einem Zielobjekt entspricht), sondern alle Maxima der Kreuzkorrelationsfunktion. Entsprechend werden die Schritte 805 bis 809 für jedes der Maxima (d. h. für jedes der erfassten Zielobjekte) in der Kreuzkorrelationsfunktion ausgeführt, wobei für jedes Maximum/Zielobjekt m die entsprechende Laufzeit τi,m berücksichtigt wird. Entsprechend lässt sich mit Schritten 805 bis 809 für jedes der erfassten Zielobjekte m eine Amplitude k i,m des empfangenen Radarsignals von der Sendereinheit i und dessen Laufzeit τi,m bestimmen.Furthermore, the described processing can also be easily extended for the detection of multiple target objects. To do this, in the receiving unit j in step 804 not only the absolute maximum of the cross-correlation function is considered (which corresponds to a target object), but all maxima of the cross-correlation function. Accordingly, the steps become 805 to 809 for each of the maxima (ie for each of the detected target objects) in the cross-correlation function, taking into account for each maximum / target object m the corresponding transit time τ i, m . Accordingly, can be with steps 805 to 809 for each of the detected target objects m an amplitude k in the of the received radar signal from the transmitter unit i and its transit time τ i, m determine.

Wie ferner aus 8 ersichtlich, arbeiten die einzelnen Empfangseinheiten j bei der Verarbeitung des Signal-Gemischs rj(t) die einzelnen Sendereinheiten i bzw. deren Spreizcodes ci Sendereinheit für Sendereinheit ab. Dies ist in 8 durch den Block 810 illustriert, der ermittelt, ob es noch weitere Sendereinheiten gibt, die verarbeitet werden müssen. Sofern in Block 810 festgestellt wird, dass noch (eine) weitere Sendereinheit(en) i zu verarbeiten ist, werden diese ähnlich einer „Regelschleife” abgearbeitet. Insbesondere illustrieren 7 und 8 die Verwendung einer sukzessiven Interferenzelimination, bei der nach erfolgreicher Ermittlung der Amplituden k i bzw. k i,m der empfangenen Radarsignale (für jedes Zielobjekt) von den Sendereinheiten i und deren Laufzeiten τi bzw. τi,m aus den ermittelten Informationen das empfangene Radarsignal von zuletzt verarbeiteten Sendereinheit i rekonstruiert 811 wird und diese Rekonstruktion anschließend vom Differenzsignal Di–1 subtrahiert 812 wird, um das Differenzsignal Di für die nächste „zu verarbeitende” Sendereinheit i + 1 zu ermitteln, basierend auf welchem dann die Schritte 804 bis 809 wie zuvor beschrieben ausgeführt werden. In Schritt 813 wird die Zählvariable i für die Sendereinheiten inkrementiert, bevor ein Rücksprung zu Schritt 804 zur Verarbeitung der nächsten Sendereinheit erfolgt.As further out 8th can be seen, the individual receiving units j in the processing of the signal mixture r j (t), the individual transmitter units i and their spreading c i transmitter unit for transmitter unit from. This is in 8th through the block 810 which determines if there are any more transmitter units that need to be processed. Unless in block 810 If it is determined that still another transmitter unit (s) i is to be processed, these are processed in a manner similar to a "control loop". In particular, illustrate 7 and 8th the use of a successive interference elimination, after successful determination of the amplitudes k i respectively. k in the the received radar signals (for each target object) from the transmitter units i and their transit times τ i and τ i, m reconstructs the received radar signal from last processed transmitter unit i from the determined information 811 and this reconstruction is then subtracted from the difference signal D i-1 812 is to determine the difference signal D i for the next "transmitter" to be processed i + 1, based on which then the steps 804 to 809 as previously described. In step 813 the count variable i for the transmitter units is incremented before a return to step 804 to process the next transmitter unit.

Sofern in Block 810 festgestellt wird, dass noch (eine) weitere Sendereinheit(en) i zu verarbeiten ist, kann optional auch direkt zu Schritt 813 gesprungen werden, wobei dann die gesamte Verarbeitung des Signal-Gemischs rj(t) auf dem Signal-Gemisch rj(t) selbst beruht und nicht auf einem Differenzsignal Di–1.Unless in block 810 If it is determined that still (a) further transmitter unit (s) i is to be processed, then optionally also directly to step 813 in which case the entire processing of the signal mixture r j (t) is based on the signal mixture r j (t) itself and not on a difference signal D i-1 .

Falls alle Sendereinheiten verarbeitet wurden (Schritt 810: nein), ist die Verarbeitung des Signal-Gemischs rj(t) abgeschlossen und die einzelnen Amplituden k i bzw. k i,m der empfangenen Radarsignale (für jedes Zielobjekt) von der Sendereinheiten i und deren Laufzeiten τi bzw. τi,m können an eine Einheit übermittelt werden, die die erfassten Informationen auswertet und ggf. zur Anzeige bringt (vgl. 1). Dabei sei darauf hingewiesen, dass die zwischen den Empfangseinheiten j und der Auswertungseinheit zu übermittelnde Datenmenge sehr gering ist und sich auf die einzelnen Amplituden k i bzw. k i,m der empfangenen Radarsignale (für jedes Zielobjekt) von der Sendereinheiten i und deren Laufzeiten τi bzw. τi,m beschränkt, aus denen dann – beispielsweise – mit Hilfe eines Grafikprozessors eine visuelle Darstellung der erfassten Zielobjekte relativ zur Position der Radaranlage erzeugt und auf einem Bildschirm dargestellt werden kann. Im Gegensatz hierzu müssen in herkömmlichen Systemen die empfangenen Daten mit der Datenrate des ADC übertragen werden, die speziell bei Frequenzmultiplexsignalen sehr rasch anwächst.If all sender units have been processed (step 810 : no), the processing of the signal mixture r j (t) is complete and the individual amplitudes k i respectively. k in the the received radar signals (for each target object) from the transmitter units i and their transit times τ i or τ i, m can be transmitted to a unit that evaluates the information collected and possibly brings to display (see. 1 ). It should be noted that between the receiving units j and the evaluation unit to be transmitted amount of data is very low and to the individual amplitudes k i respectively. k in the the received radar signals (for each target object) of the transmitter units i and their maturities τ i or τ i, m limited, from which then - for example - using a graphics processor produces a visual representation of the detected target objects relative to the position of the radar and on a Screen can be displayed. In contrast, in conventional systems, the received data must be transmitted at the data rate of the ADC, which increases very rapidly especially in frequency division multiplexed signals.

Ferner ist hervorzuheben, dass die Schritte 800 und 804 bis 813 in 8 in dedizierter Hardware (z. B. einem FPGA oder ASIC) der Empfangseinheit implementiert werden können.It should also be emphasized that the steps 800 and 804 to 813 in 8th in dedicated hardware (eg, an FPGA or ASIC) of the receiving unit.

Auch wenn das Radarsystem gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung einen Frequenzbereich/eine Trägerfrequenz für alle Radarsignale der Sendereinheiten verwendet, ist es möglich die Frequenz des Trägersignals senderseitig zeitlich zu verändern Empfangsseitig wird jedoch die Frequenzänderung in der Trägerfrequenz nicht zur Ermittlung der absoluten Amplitude und Laufzeit der Radarsignale verwendet; vielmehr werden die Frequenzänderungen dazu verwendet für die entsprechenden Trägerfrequenzen jeweils pro Sendereinheit und pro erfasstem Ziel-Objekt eine (frequenzabhängige) absolute Amplitude und Laufzeit der jeweiligen Radarsignale zu ermitteln.Although the radar system according to the various embodiments of the invention uses a frequency range / carrier frequency for all radar signals of the transmitter units, it is possible to temporally vary the frequency of the carrier signal at the transmitter side. However, the frequency change in the carrier frequency is not used to determine the absolute amplitude and transit time of the carrier Radar signals used; Rather, the frequency changes are used to determine a (frequency-dependent) absolute amplitude and duration of the respective radar signals for the respective carrier frequencies in each case per transmitter unit and per detected target object.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (24)

Radarsystem zur Erfassung von einem oder mehreren Zielobjekten, umfassend: mehrere Sendereinheiten, die jeweils eine Sendeantenne und einen Sender umfassen, wobei ein jeder Sender ausgebildet ist, ein Signal mit einem senderspezifischen Spreizcode zu spreizen, eine Phasenmodulation des gespreizten Signals vorzunehmen und das phasenmodulierte und gespreizte Signal als Radarsignal über die Sendeantenne der jeweiligen Sendereinheit auszusenden, wobei die senderspezifischen Spreizcodes der Sender zueinander orthogonal oder zumindest quasi-orthogonal sind, und mindestens einer Empfangseinheit, wobei jede Empfangseinheit eine Empfangsantenne zum Empfang eines Signal-Gemischs bestehend aus den ausgesendeten Radarsignalen der Sendereinheiten, deren Amplitude und Phase durch eine Reflektion an einem Zielobjekt verändert wurden, umfasst und wobei jede Empfangseinheit ferner einen Empfänger umfasst, der angepasst ist, mittels einer signalangepassten Filterung des empfangenen Signal-Gemischs bestehend aus den ausgesendeten Radarsignalen der Sendereinheiten und unter Verwendung der senderspezifischen Spreizcodes für jede Sendereinheit die Laufzeit des von der jeweiligen Sendereinheit empfangenen Radarsignals zu ermitteln, und anschließend aus den Laufzeiten der von den Sendereinheiten empfangenen Radarsignale die absolute Entfernung des Zielobjekts zu bestimmen, und wobei der Empfänger einer jeden Empfangseinheit weiter angepasst ist, für jedes von den Sendereinheiten empfangene Radarsignal die absolute Amplitude zu ermitteln.Radar system for detecting one or more target objects, comprising: a plurality of transmitter units, each comprising a transmitter antenna and a transmitter, each transmitter adapted to spread a signal with a transmitter-specific spreading code, perform a phase modulation of the spread signal and transmit the phase-modulated and spread signal as a radar signal via the transmitting antenna of the respective transmitter unit, wherein the transmitter-specific spreading codes of the transmitters are mutually orthogonal or at least quasi-orthogonal, and at least one receiving unit, each receiving unit comprising a receiving antenna for receiving a signal mixture consisting of the emitted radar signals of the transmitter units whose amplitude and phase have been changed by a reflection at a target object, and wherein each receiving unit further comprises a receiver adapted to determine, by means of a matched filtering of the received signal mixture consisting of the transmitted radar signals of the transmitter units and using the transmitter-specific spreading codes for each transmitter unit, the transit time of the radar signal received by the respective transmitter unit, and subsequently determining the absolute distance of the target object from the transit times of the radar signals received by the transmitter units, and wherein the receiver of each receiver unit is further adapted to determine the absolute amplitude for each radar signal received by the transmitter units. Radarsystem nach Patentanspruch 1, wobei der Empfänger einer jeden Empfangseinheit weiter angepasst ist, – für jeden Sender einen Signalbereich des empfangenen Signal-Gemischs, der der Länge der modulierten senderspezifischen Spreizcodes entspricht, zu demodulieren, – den demodulierten Signalbereich Chip-weise zu integrieren und anschließend mit der senderspezifischen Spreizsequenz zu multiplizieren, und – das so erhaltene Signal über die dem Signalbereich entsprechende Zeitdauer zu integrieren, um so die absolute Amplitude des von dem jeweiligen Sender empfangenen Radarsignals zu ermitteln.Radar system according to claim 1, wherein the receiver of each receiving unit is further adapted, For each transmitter, to demodulate a signal range of the received signal mixture corresponding to the length of the modulated transmitter-specific spreading codes, - Chip-wise integrate the demodulated signal range and then multiply with the transmitter-specific spreading sequence, and To integrate the signal thus obtained over the time period corresponding to the signal range, so as to determine the absolute amplitude of the radar signal received by the respective transmitter. Radarsystem nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei jede Empfangseinheit ausgebildet ist, unter Verwendung einer sukzessiven Interferenzelimination die jeweiligen Laufzeiten der von den jeweiligen Sendereinheiten empfangen Radarsignale und deren jeweilige absolute Amplitude zu bestimmen.A radar system according to claim 1 or 2, wherein each receiving unit is adapted to determine, using a successive interference elimination, the respective propagation times of the radar signals received from the respective transmitter units and their respective absolute amplitudes. Radarsystem nach Patentanspruch 1 bis 3, wobei jede Empfangseinheit ferner einen Analog-Digital Umsetzer umfasst, der das durch die Antenne empfangene eines Signal-Gemisch mit den Radarsignalen in ein zeitdiskretes Signal-Gemisch mit den Radarsignalen wandelt, und der Empfänger der Empfangseinheit ausgebildet ist, das zeitdiskrete Signal-Gemisch zu ”erarbeiten.Radar system according to claim 1 to 3, wherein each receiving unit further comprises an analog-to-digital converter, which converts the received by the antenna of a signal mixture with the radar signals in a discrete-time signal mixture with the radar signals, and the receiver of the receiving unit is formed, to develop the time-discrete signal mixture. Radarsystem nach Patentanspruch 3 oder 4, wobei der Empfänger einer jeden Empfangseinheit ausgebildet ist, das Signal-Gemisch mit den empfangenden Radarsignalen der Sender sukzessive, Sender für Sender, zu verarbeiten und vor Verarbeitung des Signal-Gemischs für einen nächsten Sender, eine empfängerseitige Rekonstruktion der empfangenen Radarsignale der bereits verarbeiteten Sender mit der für die jeweiligen Sender ermittelten absoluten Amplitude und Laufzeit von dem Signal-Gemisch zu subtrahieren, um ein Differenzsignal zu bilden, und der Empfänger einer jeden Empfangseinheit ferner ausgebildet ist, die Laufzeit und absolute Amplitude für den nächsten Sender basierend auf dem Differenzsignal zu bestimmen.A radar system according to claim 3 or 4, wherein the receiver of each receiving unit is adapted to process the signal mixture with the receiving radar signals of the transmitters successively, transmitter by transmitter, and before processing the signal mix for a next transmitter, a receiver-side reconstruction of the received radar signals of the already processed transmitter with the determined for the respective transmitter absolute amplitude and time to subtract from the signal mixture to form a difference signal, and the receiver of each receiving unit is further formed, the transit time and absolute amplitude for the next transmitter based on the difference signal. Radarsystem nach Patentanspruch 4 oder 5, wobei der Empfänger bzw. die Empfänger als dedizierte Hardware ausgeführt ist/sind.A radar system according to claim 4 or 5, wherein the receiver (s) is / are implemented as dedicated hardware. Radarsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, wobei die Sendereinheiten und die mindestens eine Empfangseinheit nicht phasen-gekoppelt sind und wobei jeder Empfänger angepasst ist, mittels einer signalangepassten Filterung und unter Verwendung der senderspezifischen Spreizcodes für jede Sendereinheit die relative Laufzeit des von der jeweiligen Sendereinheit empfangen Radarsignals zu ermitteln, und anschließend aus den relativen Laufzeiten der empfangenen Radarsignale der Sendereinheiten und basierend auf den Positionen der Sendereinheiten und der mindestens einen Empfängereinheit die absolute Entfernung des Zielobjekts zu bestimmen.Radar system according to one of the claims 1 to 6, wherein the transmitter units and the at least one receiving unit are not phase-coupled and wherein each receiver is adapted, by means of a matched filtering and using the transmitter-specific spreading codes for each transmitter unit, the relative transit time of the respective transmitter unit receive radar signal, and then from the relative transit times of the received radar signals of the transmitter units and based on the positions of the transmitter units and the at least one receiver unit to determine the absolute distance of the target object. Radarsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, wobei die Sendereinheiten und die mindestens eine Empfangseinheit phasen-gekoppelt sind und wobei jeder Empfänger angepasst ist, mittels einer signalangepassten Filterung und unter Verwendung der senderspezifischen Spreizcodes für jede Sendereinheit die absolute Laufzeit des von der jeweiligen Sendereinheit empfangen Radarsignals zu ermitteln, und anschließend aus den absoluten Laufzeiten der empfangenen Radarsignale der Sendereinheiten die absolute Entfernung des Zielobjekts direkt zu bestimmen.Radar system according to one of the claims 1 to 6, wherein the transmitter units and the at least one receiving unit are phase-coupled and wherein each receiver is adapted, by means of a matched filtering and using the transmitter-specific spreading codes for each transmitter unit the absolute duration of the received from the respective transmitter unit Determine radar signal, and then determine the absolute distance of the target object directly from the absolute terms of the received radar signals of the transmitter units. Radarsystem nach Patentanspruch 7 oder 8, wobei jeder Sender ausgebildet ist, eine Frequenzvervielfachung des phasenmodulierten und gespreizten Signals vorzunehmen, um das Radarsignal zu erhalten, und jeder Empfänger ausgebildet ist, eine Frequenzteilung des Signal-Gemischs mit den empfangenen Radarsignalen vorzunehmen, bevor das Signal-Gemisch mit den empfangenden Radarsignalen verarbeitet wird.A radar system according to claim 7 or 8, wherein each transmitter is adapted to frequency multiply the phase modulated and spread signal to obtain the radar signal and each receiver is adapted Frequency division of the signal mixture with the received radar signals before the signal mixture is processed with the receiving radar signals. Radarsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, wobei das Signal einem vorgegeben, festen Signal-Wert entspricht und die Sender der Sendereinheiten angepasst sind, den Signal-Wert periodisch mit dem jeweiligen senderspezifischen Spreizcode, der der jeweiligen Sendereinheit zugeordnet ist, zu spreizen.Radar system according to one of the claims 1 to 9, wherein the signal corresponds to a predetermined, fixed signal value and the transmitter of the transmitter units are adapted to spread the signal value periodically with the respective transmitter-specific spreading code associated with the respective transmitter unit. Radarsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, wobei der Empfänger einer jeden Empfangseinheit ausgebildet ist, bei der signalangepassten Filterung unter Verwendung der senderspezifischen Spreizcodes für jede Sendereinheit die Laufzeit durch die Berechnung einer Kreuzkorrelationsfunktion zwischen dem phasenmodulierten, der jeweiligen Sendereinheit zugeordneten, senderspezifischen Spreizcode und dem Signal-Gemisch zu berechnen, und die Laufzeit des Radarsignals eines jeden Senders basierend auf dem absoluten Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion zu bestimmen.Radar system according to one of claims 1 to 10, wherein the receiver of each receiving unit is formed in the matched filtering using the transmitter-specific spreading codes for each transmitter unit, the transit time by calculating a cross-correlation function between the phase-modulated, the respective transmitter unit associated transmitter-specific spreading code and the Computing signal mixture, and determine the duration of the radar signal of each transmitter based on the absolute maximum of the cross-correlation function. Radarsystem nach Patentanspruch 11, wobei der Empfänger einer jeden Empfangseinheit ausgebildet ist, anhand der Anzahl von Maxima in der Kreuzkorrelationsfunktion eine Anzahl an erfassten Zielobjekten zu ermitteln und für jedes Zielobjekt die absolute Amplitude und die Laufzeit zu bestimmen.Radar system according to claim 11, wherein the receiver of each receiving unit is adapted to determine based on the number of maxima in the cross-correlation function, a number of detected targets and to determine the absolute amplitude and the duration for each target object. Radarsystem nach Patentanspruch 13, wobei der Empfänger einer jeden Empfangseinheit ausgebildet ist, das Signal-Gemisch mit den empfangenen Radarsignalen der Sender sukzessive, Sender für Sender, zu verarbeiten und vor Verarbeitung des Signal-Gemischs für einen nächsten Sender, eine empfängerseitige Rekonstruktion der empfangenen Radarsignale der bereits verarbeiteten Sender mit der für die jeweiligen Sender ermittelten absoluten Amplituden und Laufzeiten der erfassten Zielobjekte von dem Signal-Gemisch zu subtrahieren. um ein Differenzsignal zu bilden, und der Empfänger einer jeden Empfangseinheit ferner ausgebildet ist, die Laufzeiten und absoluten Amplituden für die erfassten Zielobjekte für den nächsten Sender basierend auf dem Differenzsignal zu bestimmen.A radar system according to claim 13, wherein the receiver of each receiving unit is adapted to successively process the signal mixture with the received radar signals of the transmitters, transmitters for transmitters and before processing the signal mix for a next transmitter, a receiver-side reconstruction of the received radar signals to subtract the already processed transmitter from the signal mixture with the absolute amplitudes and transit times of the detected target objects determined for the respective transmitters. to form a difference signal, and the receiver of each receiving unit is further configured to determine the transit times and absolute amplitudes for the detected target objects for the next transmitter based on the difference signal. Radarsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, ferner umfassend eine Auswertungseinrichtung, die von jeder Empfangseinheit und für jedes erfasste Zielobjekt die von der jeweiligen Empfangseinheit ermittelte absolute Amplitude und Laufzeit der empfangenen Radarsignale empfängt und verarbeitet.Radar system according to one of the claims 1 to 13, further comprising an evaluation device that receives and processes from each receiving unit and for each detected target object determined by the respective receiving unit absolute amplitude and duration of the received radar signals. Verfahren zur Erfassung von einem oder mehreren Zielobjekten in einem Radarsystem mit mehreren Sendereinheiten und mindestens einer Empfängereinheit, wobei der Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Empfangen eines Signal-Gemischs mit von den Sendereinheiten ausgesendeten Radarsignalen in jeder Empfangseinheit, wobei die Amplitude und Phase der mit von den Sendereinheiten ausgesendeten Radarsignale durch Reflektion an einem mindestens einem Zielobjekt verändert wurde, wobei von jeder Empfangseinheit für jede der Sendereinheiten die folgenden Schritte ausgeführt werden: b) Ausführen einer signalangepassten Filterung des empfangen Signal-Gemischs mit den ausgesendeten Radarsignalen der Sendereinheiten unter Verwendung eines senderspezifischen Spreizcodes durch jede Empfangseinheit, um aus dem Signal-Gemisch für die dem senderspezifischen Spreizcode zugeordnete Sendereinheit die Laufzeit des von der jeweiligen Sendereinheit empfangen Radarsignals zu ermitteln, wobei die senderspezifischen Spreizcodes zueinander orthogonal oder zumindest quasi-orthogonal sind, c) Bestimmung der absoluten Entfernung eines Zielobjekts in jeder Empfangseinheit basierend auf den Laufzeiten der von den Sendereinheiten empfangenen Radarsignale, und d) Ermittlung der absoluten Amplitude für jedes von den Sendereinheiten empfangene Radarsignal durch jede Empfangseinheit.A method of detecting one or more targets in a radar system having a plurality of transmitter units and at least one receiver unit, the method comprising the steps of: a) receiving a signal mixture with radar signals emitted by the transmitter units in each receiver unit, wherein the amplitude and phase of the radar signals emitted by the transmitter units has been changed by reflection on at least one target object, wherein, for each of the transmitter units, the following steps are performed by each receiving unit: b) performing a matched filtering of the received signal mixture with the transmitted radar signals of the transmitter units using a transmitter-specific spreading code by each receiving unit to determine from the signal mixture for the transmitter-specific spreading code associated transmitter unit, the duration of the radar signal received from the respective transmitter unit wherein the transmitter-specific spreading codes are mutually orthogonal or at least quasi-orthogonal, c) determining the absolute distance of a target object in each receiving unit based on the transit times of the radar signals received by the transmitter units, and d) Determining the absolute amplitude for each radar signal received by the transmitter units by each receiving unit. Verfahren nach Patentanspruch 15, ferner umfassend die Schritte: Spreizen eines Signals mit einem jeweiligen der Sendereinheit zugeordneten senderspezifischen Spreizcode in jeder Sendereinheit, Phasenmodulation des gespreizten Signals durch jede Sendereinheit, und Aussenden des phasenmodulierten und gespreizten Signals als Radarsignal über eine Sendeantenne der jeweiligen Sendereinheit.The method of claim 15, further comprising the steps of: Spreading a signal with a respective transmitter-specific spreading code assigned to each transmitter unit in each transmitter unit, Phase modulation of the spread signal by each transmitter unit, and Sending the phase-modulated and spread signal as a radar signal via a transmitting antenna of the respective transmitter unit. Verfahren nach Patentanspruch 15 oder 16, wobei die Ermittlung der absoluten Amplitude des von der jeweiligen Sendereinheit empfangenen Radarsignals umfasst: Demodulation eines Signalbereichs des empfangenen Signal-Gemischs für die jeweilige Sendereinheit, wobei der Signalbereich der Länge des modulierten senderspezifischen Spreizcodes entspricht, Chip-weise Integration des demodulierten Signalbereichs, Multiplikation des Chip-weise integrierten Signalsbereichs mit der senderspezifischen Spreizsequenz, und Integration des so erhaltenen Signals über die dem Signalbereich entsprechende Zeitdauer.A method according to claim 15 or 16, wherein the determination of the absolute amplitude of the radar signal received by the respective transmitter unit comprises: Demodulation of a signal range of the received signal mixture for the respective transmitter unit, the signal range corresponding to the length of the modulated transmitter-specific spreading code, Chip-wise integration of the demodulated signal range, Multiplication of the chip-wise integrated signal range with the transmitter-specific spreading sequence, and Integration of the signal thus obtained over the time period corresponding to the signal range. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15 bis 17, wobei für jede Sendereinheit die Schritte b) bis d) für jedes durch das Radarsystem erfasste Zielobjekt durchgeführt werden, um für jedes Tupel aus Sendereinheit und erfassten Zielobjekt, die absolute Amplitude und die Laufzeit des durch das erfasste Zielobjekt veränderten Radarsignals in jeder Empfangseinheit zu erfassen.Method according to one of the claims 15 to 17, wherein for each transmitter unit the steps b) to d) for each target object detected by the radar system to detect, for each tuple of transmitter unit and detected target object, the absolute amplitude and the transit time of the radar signal changed by the detected target object in each receiver unit. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15 bis 18, wobei die signalangepasste Filterung unter Verwendung des senderspezifischen Spreizcodes für jede Sendereinheit die folgenden Schritte umfasst: Berechnung einer Kreuzkorrelationsfunktion zwischen dem phasenmodulierten, senderspezifischen Spreizcode der jeweiligen Sendereinheit und dem Signal-Gemisch aus empfangenen Radarsignalen berechnet, und Bestimmung der Laufzeit des Radarsignals eines jeden Senders basierend auf dem absoluten Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion.The method of any one of claims 15 to 18, wherein the matched filtering using the transmitter specific spreading code for each transmitter unit comprises the steps of: Calculating a cross-correlation function between the phase-modulated, transmitter-specific spreading code of the respective transmitter unit and the signal mixture of received radar signals, and Determining the transit time of the radar signal of each transmitter based on the absolute maximum of the cross-correlation function. Verfahren nach Patentanspruch 19, ferner umfassend den Schritt des Bestimmens der Anzahl an erfassten Zielobjekten anhand der Anzahl von Maxima in der Kreuzkorrelationsfunktion.The method of claim 19, further comprising the step of determining the number of detected targets based on the number of maxima in the cross-correlation function. Verfahren nach einem der Patentansprüche 15 bis 20, wobei die jeweiligen Laufzeiten der von den jeweiligen Sendereinheiten empfangen Radarsignale und deren jeweilige absolute Amplitude unter Verwendung einer sukzessiven Interferenzelimination bestimmt werden.Method according to one of the claims 15 to 20, wherein the respective transit times of the radar signals received by the respective transmitter units and their respective absolute amplitude are determined by using a successive interference elimination. Verfahren nach Patentanspruch 21, wobei jede Empfangseinheit das Signal-Gemisch mit den empfangenden Radarsignalen sukzessive, Sendereinheit für Sendereinheit, verarbeitet und das Verfahren ferner die Schritte umfasst: e) vor Verarbeitung des Signal-Gemischs für jede nächste Sendereinheit, Rekonstruktion der empfangenen Radarsignale der bereits verarbeiteten Sendereinheiten in einer Empfangseinheit mit der durch die jeweilige Sendereinheiten ermittelten absoluten Amplitude und Laufzeit, und f) Bildung eines Differenzsignals durch Subtraktion der Rekonstruktion der empfangenen Radarsignale von dem empfangenen Signal-Gemisch, wobei jede Empfangseinheit für die nächste Sendereinheit die Schritte b) bis d) basierend auf dem Differenzsignal ausführt.The method of claim 21, wherein each receiving unit successively processes the signal mixture with the receiving radar signals, sender unit transmitter unit, and the method further comprises the steps of: e) before processing the signal mixture for each next transmitter unit, reconstruction of the received radar signals of the already processed transmitter units in a receiver unit with the determined by the respective transmitter units absolute amplitude and duration, and f) forming a difference signal by subtracting the reconstruction of the received radar signals from the received signal mixture, wherein each receiving unit for the next transmitter unit performs steps b) to d) based on the difference signal. Computer-lesbares Medium, das Befehle speichert, die, wenn sie von einer Prozessoreinheit eines Radarempfängers ausgeführt werden, den Radarempfänger veranlassen, die folgenden Schritt durchzuführen: a) Empfangen eines Signal-Gemischs mit von mehreren Sendereinheiten ausgesendeten Radarsignalen in jeder Empfangseinheit des Radarempfängers, wobei die Amplitude und Phase der mit von den Sendereinheiten ausgesendeten Radarsignale durch Reflektion an einem mindestens einem Zielobjekt verändert wurde, wobei die Ausführung der Befehle die Prozessoreinheit des Radarempfängers ferner jede Empfangseinheit des Radarempfängers veranlasst, für jede der Sendereinheiten die folgenden Schritte auszuführen: b) Ausführen einer signalangepassten Filterung des empfangen Signal-Gemischs mit den ausgesendeten Radarsignalen der Sendereinheiten unter Verwendung eines senderspezifischen Spreizcodes durch jede Empfangseinheit, um aus dem Signal-Gemisch für die dem senderspezifischen Spreizcode zugeordnete Sendereinheit die Laufzeit des von der jeweiligen Sendereinheit empfangen Radarsignals zu ermitteln, wobei die senderspezifischen Spreizcodes zueinander orthogonal oder zumindest quasi-orthogonal sind, c) Bestimmung der absoluten Entfernung eines Zielobjekts in jeder Empfangseinheit basierend auf den Laufzeiten der von den Sendereinheiten empfangenen Radarsignale, und d) Ermittlung der absoluten Amplitude für jedes von den Sendereinheiten empfangene Radarsignal durch jede Empfangseinheit.A computer readable medium storing instructions that, when executed by a processor unit of a radar receiver, cause the radar receiver to perform the following steps: a) receiving a signal mixture with radar signals emitted by a plurality of transmitter units in each receiver unit of the radar receiver, wherein the amplitude and phase of the radar signals emitted by the transmitter units has been changed by reflection on at least one target object, wherein the execution of the commands the processor unit of the radar receiver further causes each receiving unit of the radar receiver to carry out the following steps for each of the transmitter units: b) performing a matched filtering of the received signal mixture with the transmitted radar signals of the transmitter units using a transmitter-specific spreading code by each receiving unit to determine from the signal mixture for the transmitter-specific spreading code associated transmitter unit, the duration of the radar signal received from the respective transmitter unit wherein the transmitter-specific spreading codes are mutually orthogonal or at least quasi-orthogonal, c) determining the absolute distance of a target object in each receiving unit based on the transit times of the radar signals received by the transmitter units, and d) Determining the absolute amplitude for each radar signal received by the transmitter units by each receiving unit. Computer-lesbares Medium nach Patentanspruch 23, das weiter Befehle speichert, die, wenn sie von der Prozessoreinheit des Radarempfängers durchgeführt werden, den Radarempfänger veranlassen, ferner die Schritte eines der Patentansprüche 15 bis 22 durchzuführen.The computer-readable medium of claim 23, further storing instructions that, when executed by the processor unit of the radar receiver, cause the radar receiver to further perform the steps of any one of claims 15 to 22.
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