DE102013216251B4

DE102013216251B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Umfelderfassung mittels eines frequenzmodulierten Multirampendauerstrichsignals

Info

Publication number: DE102013216251B4
Application number: DE102013216251.0A
Authority: DE
Inventors: Stephan Max; Denys Shamkov; Gang Li; Martin Vossiek
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2033-08-16
Also published as: DE102013216251A1

Abstract

Vorrichtung (600) zur Umfelderfassung umfassend eine Radareinrichtung (605), welche eine Signalerzeugungseinrichtung (200) zum Erzeugen eines Sendesignals (280) in Form eines frequenzmodulierten Dauerstrichsignals und eine Sende- und Empfangseinrichtung (610) zum Aussenden des Sendesignals (280) und zum Empfangen eines aus dem reflektierten Sendesignals resultierenden Empfangssignals umfasst; und eine Auswerteeinrichtung (640) zum Auswerten des Empfangssignals und Ableiten von Informationen über Raumbereiche und/oder Objekte im Umfeld; wobei die Signalerzeugungseinrichtung (200) eine Steuereinrichtung (240), zwei steuerbare Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) und eine Umschalteinrichtung (270) umfasst; wobei Ausgänge der Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) auf die Umschalteinrichtung (270) geführt sind und wobei die Steuereinrichtung (240) mit den Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) und der Umschalteinrichtung (270) verbunden ist und die Steuereinrichtung (240) ausgestaltet ist, die Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) alternierend zu programmieren und zu starten und hiermit zeitlich korreliert die Umschalteinrichtung (270) anzusteuern, dass alternierend die von den Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) erzeugten Rampensignalabschnitte der Ausgangssignale (224-1, 224-2) der Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) an einem Ausgang der Umschalteinrichtung (270) anliegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Umfelderfassung mittels einer Radarmesseinrichtung, insbesondere eine sogenannte frequenzmodulierte Dauerstrichradarmesseinrichtung (Frequency Modulated Continuous Wave – FMCW Radarmesseinrichtung) sowie ein Messverfahren zur Umfelderfassung mit einem solchen frequenzmodulierten Dauerstrichsignalradargerät.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, frequenzmodulierte Dauerstrichradarsignale in Radarmesseinrichtungen zur Umfelderfassung zu nutzen. Der Einsatz solcher Radarsignale ermöglicht es, neben einer Entfernung zu Objekten im Umfeld auch eine Relativgeschwindigkeit zu den Objekten zu vermessen. Bei einem frequenzmodulierten Dauerstrichsignalradargerät wird während eines Messzyklus die Frequenz des Sendesignals kontinuierlich erhöht, sodass sich in einem Graf, in dem die Frequenz des Sendesignals gegen die Zeit aufgetragen wird, der Frequenzanstieg durch eine Geradengleichung gegeben ist bzw. approximierbar ist. Das Sendesignal umfasst für jeden Messzyklus einen Rampenabschnitt. Die einzelnen Rampenabschnitte aufeinanderfolgender Messzyklen sind identisch.
Zum Erzeugen eines solchen aus Rampenabschnitten bestehenden Sendesignals sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Vorrichtungen bzw. Erzeugungsschemata bekannt. Drei der gebräuchlichsten Erzeugungsschemata bzw. Vorrichtungen sind schematisch in 1a bis 1c dargestellt. Bei der Ausführungsform nach 1a wird mittels eines Oszillators ein Referenzsignal erzeugt. Die Frequenz des Referenzsignals liegt häufig im Bereich einiger Megahertz. Das Referenzsignal wird auf eine Phase-Locked-Loop-Schaltung geführt, welche einen spannungsgesteuerten Oszillator (voltage controlled oscillator – VCO) antreibt. Die Phase-Locked-Loop-Schaltung ist programmierbar, sodass von dieser im Zusammenwirken mit dem spannungsgesteuerten Oszillator ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches einen Frequenzrampenabschnitt erzeugt.
Bei der in 1b dargestellten Ausführungsform wird zwischen die Phase-Locked-Loop-Schaltung und den Referenzoszillator ein sogenannter direkter digitaler Synthesizer (DDS) eingesetzt, welcher selbst ein hinsichtlich der Frequenz variierendes Signal erzeugt. Dieses wird gemeinsam mit der PLL-Schaltung genutzt, um das modulierte, eine Frequenzrampe aufweisende Hochfrequenzsignal zu erzeugen.
Bei der in 1c dargestellten Ausführungsform wird das Referenzsignal des Referenzoszillators auf ein Zählerregister geführt, dessen Registerausgänge einem Digital-Analog-Konverter zugeführt sind. Während das Zählerregister hochgezählt wird, wird somit von dem Digital-Analog-Konverter ein hinsichtlich der Spannung steigendes Signal erzeugt, welches zum Antreiben des spannungsgesteuerten Oszillators verwendet wird.
Das in 1c gezeigte Erzeugungsschema gilt als nachteilig, da spannungsgesteuerte Oszillatoren häufig eine nichtlineare Frequenzantwort auf eine linear steigende Treiberspannung zeigen. Bei einem Einsatz einer Phase-Locked-Loop-Schaltung zur Erzeugung des Treibersignals kann eine Linearisierung aufgrund der Rückkopplung des erzeugten Ausgangssignals gewährleistet werden.
Aus der US 5,694,132 ist ebenfalls eine Vorrichtung zum Linearisierung einer veränderlichen Frequenz für ein frequenzmoduliertes Dauerstrichsignalradar beschrieben, welches einen spannungsgesteuerten Oszillator nutzt. Bei der Vorrichtung wird eine Reihe von Referenzspannung sequenziell mit der gegenwärtigen Oszillatortreiberspannung verglichen. Die einzelnen hierbei auftretenden Spannungsabweichungen werden über aufeinanderfolgende Rampenzyklen akkumuliert und sequenziell als Exponenten einer Exponentialfunktion zum Erzeugen von Korrekturspannungen benutzt, die die Treiberspannung des spannungsgesteuerten Oszillators beeinflussen, um eine verbesserte Linearität der erzeugten Frequenzrampe zu bewirken.
Aus der DE 10 2010 048 896 A1 ist eine Vorrichtung zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs bekannt, welche umfasst: eine Radareinrichtung mit einer Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Sendesignals, einer Sendeantenne zum Aussenden des Sendesignals, mindestens einer Empfangsantenne zum Empfangen eines aus dem reflektierten Sendesignal resultierenden Empfangssignals und eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten von Echoprofilen des Empfangssignals und Ableiten von Belegungsaussagen für Raumbereiche einer Umgebung des Fahrzeugs, wobei die Signalerzeugungseinrichtung eine Modulationseinrichtung umfasst, die ein frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal erzeugt, welches iterativ jeweils aus einer Mehrzahl n ineinander verschachtelter Frequenztreppen gebildet ist, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 3 ist, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, für jeden Iterationsschritt Messwerte des Empfangssignals Frequenzstufen der einzelnen Frequenztreppen und hierüber den Frequenztreppen zuzuordnen und für jede der n Frequenztreppen aus diesen jeweils zugeordneten Messwerten ein Echoprofil zu erzeugen, wobei jedes der n Echoprofile die Umfeldinformationen für einen von n verschiedenen Aperturpunkten einer synthetischen Apertur umfasst. Ferner ist dort ein entsprechendes Verfahren zur Umfelderfassung beschrieben.
Aus der US 2008/0100500A1 sind ein Sensor und ein Radar zum Messen eines Abstands und der Bewegungsgeschwindigkeit eines Ziels mittels eines Ausstrahlen einer Radiofrequenz. Vorgeschlagen wird, dass die übertragene Frequenz eines Signals, während einer festgelegten Zeit sich ändert, während eine digitale Frequenzmodulation auf verschiedenen geradlinigen Frequenzrampen mit unterschiedlichen Steigung gegenüber der Zeit auszuführen.
Die DE 10 2006 032 539 A1 beschreibt einen sogenannten FMCW-Radarsensor mit mehreren Antennenelementen und einer Speiseschaltung zum Einspeisen von Sendesignalen mit rampenförmig modulierten Frequenzen in die Antennenelemente, wobei eine Umschalteinrichtung zum Umschalten der Speiseschaltung zwischen einem Nahbereichsmodus, in dem die den einzelnen Antennenelementen zugeführten Sendesignale einen bestimmten Frequenzversatz aufweisen, und einem Fernbereichsmodus, in dem die Frequenzen der Sendesignale identisch sind.
Ein in der DE 10 2010 048 896 A1 beschriebenes Sendesignal kann als eine Verschachtelung einer Mehrzahl eine lineare Frequenzrampe aufweisenden frequenzmodulierten Dauerstrichsignalen aufgefasst werden. Erzeugt werden kann ein solches Signal, indem innerhalb eines Messzyklus mehrere Rampensignalabschnitte zeitlich nacheinander erzeugt werden, wobei in die Startfrequenz der nacheinander erzeugten Rampensignalabschnitte jeweils schrittweise erhöht oder alternativ schrittweise erniedrigt werden. Hierbei werden die Startfrequenzen der einzelnen innerhalb eines Messzyklus erzeugten Rampensignalabschnitte so gewählt, dass diese jeweils auf einer der linearen Frequenzrampen ”liegen”, deren Verschachtelung in dem Messzyklus ausgebildet werden soll.
In 2 ist ein solches als Multirampensignal bezeichnetes Sendesignal schematisch dargestellt. Die einzelnen Rampensignalabschnitte weisen jeweils dieselbe Zeitdauer ΔTd auf. Die Start- und Stoppfrequenzen der aufeinanderfolgenden Rampensignalabschnitte erhöhen sich in dem dargestellten Beispiel jeweils um einen selben Frequenzabstand ΔF.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer Erzeugung von Multirampensignalen, wie sie in 2 dargestellt sind, verschiedene Probleme auftreten. Ein erstes Problem, welches bei einer Anwendung der in 1a und 1b gezeigten Schemata auftritt, ist darin begründet, dass für eine Umprogrammierung der Phase-Locked-Loop-Schaltung beim dem Konzept gemäß 1a oder einer Umprogrammierung des direkten digitalen Synthesizers beim dem Konzept nach 1b für diese Programmierung jeweils eine bestimmte Zeitspanne benötigt wird, sodass eine Verzögerung zwischen zwei aufeinanderfolgend erzeugten Rampenabschnitten auftritt, welche der Programmierung zugeschrieben werden kann. Dieses ist schematisch in 3a dargestellt. Hierbei ist zu beachten, dass eine benötigte Programmierdauer in der Größenordnung der Zeitdauer liegen kann, welche zur Erzeugung eines Rampenabschnitts vorgesehen ist.
Ein zweites Problem stellen sogenannte transiente Signalverläufe dar, welche zu unerwünschten Signalanteilen im Spektrum des Messsignals führen. Dieses Problem ist insbesondere abhängig von einer Bandbreite eines sogenannten Loopfilters, mit dem das den spannungsgesteuerten Oszillator treibende Signal gefiltert wird. In 3b sind die sich ergebenden Signalverläufe für drei unterschiedliche Loopfilterbandbreiten gezeigt. Insbesondere wenn mit der Erzeugungsvorrichtung unterschiedliche Rampenprofile realisierbar sein sollen, ist hierfür jeweils eine Anpassung des Loopfilters notwendig, um einen möglichst optimalen Verlauf realisieren zu können.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Erzeugung eines frequenzmodulierten Dauerstrichradarsignals in Form eines Multirampensignals zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Umfelderfassung mittels einer Radareinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Umfelderfassung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in einer Signalerzeugungseinrichtung zwei Rampensignalerzeugungseinrichtungen alternierend zu verwenden und über eine Umschalteinrichtung zu führen. Auftretende Verzögerungen aufgrund einer Umprogrammierung und transiente Signalverläufe bei einem abrupten Frequenzwechsel am Ende eines Frequenzrampenabschnittes treten somit nicht mehr störend in Erscheinung, da diese im Signal der jeweiligen Rampensignalerzeugungseinrichtung auftreten, während die andere Rampensignalerzeugungseinrichtung über die Umschalteinrichtung auf den Ausgang der Signalerzeugungseinrichtung geschaltet ist und somit den Signalverlauf des erzeugten Sendesignals festlegt.
Insbesondere wird somit ein Verfahren zur Umfelderzeugung mittels einer Radareinrichtung vorgeschlagen, deren Radareinrichtung eine Signalerzeugungseinrichtung umfasst, welche wiederum eine Steuereinrichtung und zwei Rampensignalerzeugungseinrichtungen sowie eine Umschalteinrichtung umfasst. Das Verfahren umfasst die Schritte: zeitlich abwechselndes Programmieren und Starten der Rampensignalerzeugungseinrichtung und Erzeugen zeitlich versetzter linear frequenzmodulierter Rampensignalabschnitte, wobei die linear frequenzmodulierten Rampensignalabschnitte auf eine Umschalteinrichtung geführt werden und diese Umschalteinrichtung zeitlich korreliert mit dem abwechselnden Starten der Erzeugung der Rampensignalabschnitte so umgeschaltet wird, dass an einem Ausgang der Umschalteinrichtung jeweils der zuletzt gestartete Rampensignalabschnitt als Sendesignal zum Aussenden als frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal anliegt.
Eine entsprechende Vorrichtung zur Umfelderfassung umfasst eine Radareinrichtung, welche eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Sendesignals in Form eines frequenzmodulierten Dauerstrichsignals, eine Sende- und Empfangseinrichtung zum Aussenden des Sendesignals und zum Empfangen eines aus dem reflektierten Sendesignals resultierenden Empfangssignals und eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten des Empfangssignals und Ableiten von Informationen über Objekte im Umfeld umfasst, wobei die Signalerzeugungseinrichtung eine Steuereinrichtung, zwei steuerbare Rampensignalerzeugungseinrichtungen und eine Umschalteinrichtung umfasst und wobei Ausgänge der Rampensignalerzeugungseinrichtungen auf die Umschalteinrichtung geführt sind und die Steuereinrichtung mit den Rampensignalerzeugungseinrichtungen und der Umschalteinrichtung verbunden ist und die Steuereinrichtung ausgestaltet ist, die Rampensignalerzeugungseinrichtungen alternierend zu programmieren und zu starten und hiermit zeitlich korreliert die Umschalteinrichtung anzusteuern, dass alternierend die von den Rampensignalerzeugungseinrichtungen erzeugten Rampensignalabschnitte an einem Ausgang der Umschalteinrichtung anliegen. Die so ausgestalteten Gegenstände weisen den Vorteil auf, dass trotz der auftretenden großen Frequenzsprünge in dem Multirampensignal, welches aus den Rampensignalabschnitten zusammengesetzt ist, keine unerwünschten Verzögerungen und/oder transienten Signalverläufe auftreten.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Rampensignalerzeugungseinrichtungen jeweils einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) und eine hiermit gekoppelte programmierbare PLL-Schaltung auf. Durch eine solche Kombination lassen sich auf einfache Weise lineare Rampensignalabschnitte, bei denen die Frequenz gegenüber der Zeit linear zunimmt oder abnimmt, erzeugen. Ferner sind einfach programmierbare PLL-Schaltungen und spannungsgesteuerte Oszillatoren auch gegenüber möglicherweise auftretenden Temperaturschwankungen relativ unanfällig, sofern ein gegen Temperaturschwankungen oder von Temperaturschwankungen unabhängiger Referenzoszillator für die beiden Phase-Locked-Loop-Schaltungen eingesetzt wird. Die Verwendung von zwei Phase-Locked-Loop-Schaltungen in Verbindung mit einem spannungsgesteuerten Oszillator bietet darüber hinaus den Vorteil, dass diese von ein und demselben Referenzoszillator angetrieben werden können und somit eine hinreichende Phasenstabilität auch beim Umschalten zwischen den beiden Rampensignalabschnitten bzw. Rampensignalerzeugungseinrichtungen gewährleistet werden kann.
Die Rampensignalabschnitte werden bei einer Ausführungsform jeweils so erzeugt, dass ein von der einen Rampensignalerzeugungseinrichtung erzeugte Rampensignalabschnitt linear frequenzmoduliert wird, bis die Erzeugung des nächsten zeitversetzten Rampensignalabschnitts beginnt. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein gewünschter sägezahnartiger Signalverlauf des Sendesignals realisiert wird. Für einen Zeitabschnitt der kürzer als eine Abtastintervalldauer (welche der Kehrwert der Abtastrate ist), welche den Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgend erfassten Signalwerte angibt, kann von dieser Vorgabe am Ende eines Rampensignalabschnitts abgewichen werden. D. h. die lineare Modulation dauert bis zu einer Zeit an, deren Zeitabstand von dem Zeitpunkt des Beginns des nachfolgenden Rampensignalabschnitts kleiner als die Abtastintervalldauer ist.
Um eine Verschachtelung mehrerer zeitlich versetzter linearer frequenzmodulierter Rampen zu ”simulieren”, wird bevorzugt, dass die abwechselnd erzeugten Rampensignalabschnitte eine identische Modulation im Hinblick auf eine Frequenzänderung pro Zeit aufweisen und innerhalb eines Multirampenzyklus nacheinander Rampenstartfrequenzen verwendet werden, welche monoton steigend oder alternativ innerhalb eines Multirampenzyklus monoton fallend sind.
Das Sendesignal als sich wiederholendes Multirampensignal erzeugt man vorteilhafterweise, indem iterativ Multirampenzyklen ausgeführt werden und in einem Multirampenzyklus die abwechselnd erzeugten Rampensignalabschnitte eine identische Modulation im Hinblick auf eine Frequenzänderung pro Zeit aufweisen und innerhalb eines Multirampenzyklus mit wechselnden, insbesondere entweder monoton steigenden oder alternativ monoton fallenden Rampenstartfrequenzen erzeugt werden und die während eines Multirampenzyklus erzeugten Rampensignalabschnitte zumindest alle bis auf gegebenenfalls einen letzten in dem Multirampenzyklus erzeugten Rampensignalabschnitt eine gleiche zeitliche Rampenabschnittsdauer ΔTd aufweisen, wobei zu jedem Multirampenzyklus eine Geradengleichung g:t → g(t) = μ·t + f₀ existiert, welche eine Funktion der Zeit ist und deren Funktionswerte g(t) Frequenzen angeben, sodass die Rampenstartfrequenzen f_start(i) Funktionswerte g(t) dieser Gleichung im Abstand der Rampenabschnittsdauer ΔTd sind, wobei i ein Laufindex der nacheinander erzeugten Rampensignalabschnitte ist, die während eines Multirampenzyklus erzeugt werden und f₀ die Rampensignalabschnitts-Startfrequenz f_start(1) des ersten Rampensignalabschnitts ist (f₀ = f_start(1)).
Bei einer Ausführungsform, bei der das Multirampensignal als Verschachtelung von N um jeweils eine Zeitspanne ΔTs zeitlich versetzten, eine identische Startfrequenz und Frequenzsteigung μ aufweisenden linear frequenzmodulierten FMCW Rampensignalen erzeugt wird, und wobei N eine natürliche Zahl größer 1 ist, gilt, dass die Frequenzrampenabschnitte jeweils eine Steigung m aufweisen, die gegeben ist durch: m = μ + μ(N – 1)·ΔTs / ΔTd = μ + μ(N – 1)·ΔTs / N·ΔTa wobei μ die Frequenzsteigung der FMCW-Rampensignale angibt, und die Rampenabschnittsdauer ΔTd mit einem Kehrwert ΔTa = 1/f_a der Abtastrate f_a folgendermaßen verknüpft ist: ΔTd = N·ΔTa oder alternativ eine Stoppfrequenz f_stopp(i) für den i-ten Rampensignalabschnitt gegeben ist durch f_stopp = f_start(1) + μ·(((N – 1)·ΔTs) + ((N + 1)·ΔTd)), wobei f_start(1) die Startfrequenz des ersten Rampensignalabschnitts ist und i eine natürliche Zahl größer gleich 1 und kleiner gleich der Anzahl der Rampensignalabschnitte N_ra des Multirampensignals in einem Multirampensignalzyklus ist (1 < i < N_ra), wobei f_start(1) mit der Startfrequenz Fr_start der FMCW-Rampensignale übereinstimmt und μ mit der Stoppfrequenz Fr stopp der FMCW-Rampensignale verknüpft ist über: μ = Fr_stopp – Fr_start / ΔTr = Fr_stopp – Fr_start / (N_rs)·ΔTd und die Startfrequenzen f_start(i) gegeben ist durch: f_start(i) = u·(i – 1)·ΔTd + f_start(1).
An dieser Stelle sei angemerkt, dass für den Fall, dass die Stoppfrequenz Fr_stopp geringer als die Startfrequenz Fr_start der FMCW-Rampensignale gewählt wird, die Formeln analog gelten, die Rampenabschnitte jedoch linear fallende Rampenabschnitte sind und die Startfrequenz eines nachfolgenden Rampensignalabschnitts jeweils geringer als die vorausgehende Startfrequenz ist.
Eine übliche Auswertung der in einem Multirampenzyklus erfassten Echosignale erfolgt in der Weise, dass jeweils in einem zeitlichen Abstand von einer Rampenabschnittsdauer ΔTd erfasste Empfangssignalwerte zu einem Basisbandsignalprofil s(t_s, t) zusammengefasst werden. t gibt hierbei die Zeit an, zu der die Echosignale erfasst werden, und t_s einen „mittleren Zeitpunkt”, der der linearen FMCW-Frequenzrampe zugeordnet ist, dessen Empfangssignal im entsprechenden Basisbandsignalprofil zusammengefasst sind. Mit der Variablen t werden die Zeitwerte der so genannten Fast-Time bezeichnet, d. h. solche Zeitwerte, die mit der Zeitskala verknüpft sind, gegenüber der die Signalerfassung ausgeführt wird. Ein natürliches Intervall dieser Zeitskala der Fast-Time t ist die Abtastintervalldauer ΔTa. Die erfassten Echosignalwerte eines Basisbandsignalprofil s(t_s, t) stellen ein sinusartiges Signal gegenüber der Fast-Time t dar. Die Variable t_s gibt Zeitwerte der so genannten Slow-Time an. t_s kann als zweite Variable oder vereinfacht als Parameter oder „Index” aufgefasst werden. Die Slow-Time-Skala ist mit dem zeitlichen Versatz ΔTs der linearen FMCW-Frequenzrampen verknüpft. Eine natürliches Zeitintervall der Slow-Time-Skala ist der zeitliche Versatz ΔTs.
Für die so erfassten Basisbandsignalprofile wird zunächst eine Fast Fourier Transformation (FFT) nach der Fast-Time, d. h. der Zeit t, ausgeführt: S(t_s, t) = FFT{s(t_s, t)}. Es ergeben sich die Echoprofile S(t_s, ω).
Anschließend wird über alle Echoprofile eine weitere FFT bezüglich der sogenannten Slow-Time t_s ausgeführt: S(ω_d, ω) = FFT{S(t_s, ω)}. Mit den hierbei erhaltenen Werten S(ω_d, ω) oder, anders ausgedrückt, der so erhaltenen „zweidimensionalen” Funktion wird eine Doppler-Pseudo-Range-Auswertung zum Ermitteln von Abständen und Relativgeschwindigkeiten zu Objekten des Umfelds ausgeführt. Die beiden zuvor genannten FFT-Schritte können alternativ auch mittels einer zweidimensionalen FFT in einem Schritt zusammengefasst werden.
Gemäß einem weiteren selbständig erfinderischen Aspekt werden zwischen dem Ausführen der ersten Fast Fourier Transformation und der zweiten Fast Fourier Transformation die erhaltenen transformierten Spektren S(t_s, ω) jeweils mit einem Phasenfaktor e^–jΔΦ(ω) multipliziert, wobei die Phasendifferenz ΔΦ(ω) gegeben ist durch ΔΦ(ω) = 2·π·ω·Δt und Δt gleich die Summe aus der Abtastintervalldauer ΔTa und dem zeitlichen Versatz ΔTs zwischen zwei FMCW-Rampensignalen ist, d. h.: Δt = ΔTa + ΔTs.
Bei der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Steuereinrichtung einen Mikrocontroller und ein Field Programmable Gate Array, wobei der Mikrocontroller und das Field Programmable Gate Array mit den Rampensignalerzeugungseinrichtungen gekoppelt sind, sodass diese die Rampensignalerzeugungseinrichtungen programmieren und entsprechend zeitlich starten können, wobei eine Programmierung gemäß den oben angegebenen Vorschriften alternierend für die beiden Rampensignalerzeugungseinrichtungen erzeugt werden und zeitlich korreliert ein Starten der Erzeugung der entsprechenden Rampensignalabschnitte und ein Umschalten der Umschalteinrichtung erfolgt. So ausgebildete Steuerungseinrichtungen können einfach in einem integrierten Schaltkreis ausgeführt werden. Diese ermöglicht einen kompakten Aufbau.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf weitere Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1a eine schematische Darstellung einer Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Sendesignals mittels einer Phase-Locked-Loop-Schaltung und eines spannungsgesteuerten Oszillators nach dem Stand der Technik;
1b eine schematische Darstellung einer Signalerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Radarsignals mittels eines direkten digitalen Synthesizers, einer Phase-Locked-Loop-Schaltung und eines spannungsgesteuerten Oszillators nach dem Stand der Technik;
1c eine weitere schematische Darstellung einer Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Radarsignals mittels eines Zählers, eines Digital-Analog-Konverters und eines spannungsgesteuerten Oszillators nach dem Stand der Technik;
2 eine schematische Darstellung eines gewünschten frequenzmodulierten Sendesignals, aufgetragen als Frequenz gegenüber der Zeit;
3a eine schematische grafische Darstellung des realen frequenzmodulierten Signals nach dem Stand der Technik, bei dem Abweichungen aufgrund einer Programmierdauer einer Phase-Locked-Loop-Schaltung auftreten;
3b drei reale Steuersignale nach dem Stand der Technik für einen spannungsgesteuerten Oszillator zur Veranschaulichung von Problemen im Zusammenhang einer Loopfilteranpassung einer Phase-Locked-Loop-Schaltung;
4 eine schematische Darstellung einer Signalerzeugungseinrichtung;
5 eine schematische Darstellung der von den einzelnen spannungsgesteuerten Oszillatoren erzeugten Frequenzsignale sowie der Start- und Umschaltpulse, welche bei einer Nutzung einer Signalerzeugungseinrichtung nach 4 auftreten;
6a eine schematische Darstellung von mehreren gewünschten linear frequenzmodulierten Dauerstrichsignalrampen;
6b eine schematische Darstellung eines Multirampensignals zur Realisierung der gewünschten frequenzmodulierten Dauerstrichrampensignale nach 6a;
6c eine grafische Überlagerung der gewünschten frequenzmodulierten Dauerstrichrampensignale nach 6a und des Multirampensignals nach 6b zur grafischen Veranschaulichung der Abtastzeitpunkte für eine Signalabtastung;
7 eine schematische grafische Darstellung eines Multirampensignals sowie der erfassten Abtastsignale sowie eine Ableitung von Basisbandsignalprofilen und einer Auswertung der Basisbandsignalprofile mittels einer Fast Fourier Transformation;
8 eine schematische Darstellung von Ergebnissen einer Auswertung in einem Doppler-Pseudo-Range-Grafen;
9a eine fotografische Darstellung eines Labormessaufbaus;
9b eine Skizze des Labormessaufbaus nach 9a;
10a eine Darstellung der Messergebnisse in einem Doppler-Pseudo-Range-Grafen ohne eine Phasenanpassung;
10b Messergebnisse in einem Doppler-Pseudo-Range-Grafen mit einer Phasenkorrektur;
11 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Umfelderfassung; und
12 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Schemata zur Erzeugung eines Sendesignals für ein frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal FCMW-Signal (FMCW – Frequency Modulated Continuous Wave) bekannt. In 1 ist schematisch eine Signalerzeugungseinrichtung 10 dargestellt. Diese umfasst einen Referenzoszillator 12, der ein oszillierendes Referenzsignal 14 bereitstellt. Eine Phase-Locked-Loop-Schaltung 16, im Folgenden auch kurz PLL genannt, ist mit einem spannungsgesteuerten Oszillator 18, welcher im Folgenden auch als VCO (voltage controlled oscillator) bezeichnet ist, gekoppelt. Die PLL-Schaltung 16 ist programmierbar und erzeugt ein VCO-Steuersignal 20. Diese Spannung steuert die von dem VCO erzeugte Frequenz eines Sendesignals 24. Je höher ein Spannungswert des VCO-Steuersignals 20 ist, desto größer ist die Frequenz des von dem VCO 18 erzeugten Sendesignals 24. Eine grafische Darstellung 22 der Spannung (U) des VCO-Steuersignals aufgetragen gegen Zeit (T) ist oberhalb des VCO-Steuersignals 20 gezeigt. Hierzu ist eine grafische Darstellung 26 der Frequenz (F) des Sendesignals gegen die Zeit (T) oberhalb des Sendesignals 24 gezeigt. Zu erkennen ist, dass das Sendesignal einen Frequenzrampenabschnitt 28 umfasst, der als frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal, im Folgenden auch FMCW-Signal für Frequency Modulated Continuous Wave-Signal, verwendet wird.
In 1b ist eine weitere Signalerzeugungseinrichtung 10' nach dem Stand der Technik gezeigt. Gleiche technische Merkmale weisen in allen Figuren dieselben Bezugszeichen auf. Die Signalerzeugungseinrichtung 10' nach 1 b unterscheidet sich von der Signalerzeugungseinrichtung 10 nach 1a dadurch, dass zwischen dem Referenzoszillator 12 und der PLL-Schaltung 16 ein direkter digitaler Synthesizer 30, im Folgenden auch als DDS oder Direct Digital Synthesizer bezeichnet, angeordnet ist. Der direkte digitale Synthesizer 30 erzeugt ein frequenzmoduliertes Referenzsignal 32, dessen grafische Darstellung 34 in einem Grafen Frequenz gegen Zeit oberhalb des frequenzmodulierten Referenzsignals 32 gezeigt ist. Ausgehend von dem Referenzsignal 14 erzeugt der direkte digitale Synthesizer 30 das frequenzmodulierte Referenzsignal, welches einen Frequenzrampenabschnitt 33 aufweist. Die Phase-Locked-Loop-Schaltung 16 sorgt dafür, dass das Sendesignal 34, welches durch den VCO 18 erzeugt wird, hinsichtlich des Frequenzgangs dem frequenzmodulierten Referenzsignal 32 mit einem Verstärkungsfaktor N folgt.
In 1c ist noch eine weitere Signalerzeugungseinrichtung 10'' nach dem Stand der Technik gezeigt. Diese unterscheidet sich von den Ausführungsformen nach 1a und 1b dadurch, dass das VCO-Steuersignal 20 bei dieser Ausführungsform durch einen Digital-Analog-Konverter 44 erzeugt wird. Das Referenzsignal 14 des Referenzoszillators 12 wird hierfür zunächst auf einen Zähler 40 geführt. Die Zählerausgänge 42-1 bis 42-n sind auf den Digital-Analog-Konverter 44 geführt, der gemäß dem Zählerstand ein Spannungssignal erzeugt. Beim Hochzählen des Zählers wird somit im VCO-Steuersignal 20 eine Spannungsrampe 21 erzeugt, die im VCO 18 ein Sendesignal 24 mit einem Frequenzrampenabschnitt 28 erzeugt.
In 2 ist schematisch ein Graf 60 dargestellt, bei dem eine Abszisse 62 die Zeit und eine Ordinate 64 die Frequenz angibt. Dargestellt ist ein gewünschtes Sendesignal 66, welches aus einer Vielzahl von Rampensignalabschnitten 70-1, 70-2, 70-3, ... 70-i, ... dargestellt ist. i ist eine natürliche Zahl, die die Rampensignalabschnitte indexiert. Die einzelnen Rampensignalabschnitte 70-i weisen bei dem dargestellten gewünschten Sendesignal 66 jeweils eine einheitliche und gleiche Rampensignalabschnittsdauer 72 ΔTd auf. Jedem Rampensignalabschnitt i ist eine Rampensignalabschnitts-Startfrequenz 74-i und eine Rampensignalabschnitts-Stoppfrequenz 76-i zugeordnet. Verkürzt wird die Rampensignalabschnitts-Startfrequenz als f_start(i) und die Rampensignalabschnitts-Stoppfrequenz als f_stopp(i) bezeichnet. Die Rampensignalabschnitts-Startfrequenzen erhöhen sich jeweils um einen gleich bleibenden Frequenzbetrag von einem Rampensignalabschnitt 70-i zum darauf folgenden Rampensignalabschnitt 70-i + 1. Um denselben Frequenzbetrag erhöht sich ebenfalls die Rampensignalabschnitts-Stoppfrequenz 76-i zur darauf folgenden Rampensignalabschnitts-Stoppfrequenz 76-i + 1 des nachfolgenden Rampensignalabschnitts 70i + 1. Eine Erzeugung eines solchen frequenzmodulierten Dauerstrichsignals, FMCW-Signals, bei dem sich die Rampensignalabschnitte 70-i unmittelbar aneinanderfügen und daher Frequenzsprünge zwischen einer Rampensignalabschnitts-Stoppfrequenz 76-i des Rampensignalabschnitts 70-i und der Rampensignalabschnitts-Startfrequenz 74-i + 1 des darauf folgenden Rampensignalabschnitt 70-i + 1 auftreten, ist mit den Vorrichtungen des Standes der Technik nicht befriedigend möglich.
Erzeugt man ein solches Signal 66' mit einer programmierbaren PLL-Schaltung, wie dies beispielsweise bei den Signalerzeugungseinrichtungen 10, 10' in 1a und 1b gezeigt ist, so ist für die Umprogrammierung eine Programmierdauer 88 dt1 von Nöten, wie dies in 3a schematisch dargestellt ist. Dort ist ein reales Sendesignal in einem Grafen 60' ähnlich zu dem nach 2 dargestellt. Zu erkennen ist, dass aufgrund der Umprogrammierung Abweichungen von dem gewünschten Sendesignalverlauf auftreten.
In 3b sind die Steuersignale für einen spannungsgesteuerten Oszillator in Abhängigkeit von dem verwendeten Loopfilter der PLL-Schaltung gezeigt. Das VCO-Steuersignal 96 weist einen optimal abgestimmten Loopfilter auf. Ist hingegen der Loopfilter zu stark dämpfend, d. h. dessen Bandbreite zu stark begrenzt, so entsteht ein VCO-Steuersignal 98, bei dem die einzelnen Rampensignalabschnitte in einem Anfangsbereich 102 ein zu hohes Spannungssignal zeigen. Ist hingegen der Loopfilter zu breitbandig und daher eine Dämpfung des Loopfilters zu gering, so wird ein VCO-Steuersignal 100 erzeugt, welches am Beginn 102 der Rampensignalabschnitte einen stark schwankenden transienten Signalabschnitt 104 zeigt. Soll jedoch eine Rampenabschnittsdauer ΔTd variiert werden, so erfordert dies, wie aus 3b zu entnehmen ist, auch eine Anpassung des Loopfilters. Dieses ist jedoch mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden.
Bei einer Signalerzeugung mit einer Signalerzeugungseinrichtung 10'' gemäß 1c tritt allgemein der Nachteil auf, dass spannungsgesteuerte Oszillatoren in der Regel eine nicht lineare Kennlinie aufweisen. Dies bedeutet, dass eine lineare Änderung des VCO-Steuersignals, d. h. der Steuerspannung, nicht immer zu einer linearen Frequenzänderung des Ausgangssignals führt. Solche Nichtlinearitäten treten bei einem Einsatz einer Phase-Locked-Loop-Schaltung gar nicht oder nur in sehr viel geringerem Umfang auf. Um in der Lage zu sein, frequenzmodulierte Dauerstrichsignale in Form von Multirampensignalen ähnlich dem nach 2 zu erzeugen, bei dem die einzelnen Rampensignalabschnitte auch variable Rampenabschnittsdauern aufweisen können, ist eine Verbesserung der Signalerzeugungseinrichtung notwendig.
In 4 ist eine Signalerzeugungseinrichtung 200 für eine Radarvorrichtung schematisch dargestellt, welches die soeben beschriebenen Probleme beseitigt. Der Grundgedanke besteht darin, mehrere, vorzugsweise zwei Rampensignalerzeugungseinrichtungen 202-1, 202-2 mit einer Steuereinrichtung 240 zu koppeln. Im Folgenden wird einen Notation der Art „X – 1” und „X – 2” in der Weise verwendet, um anzudeuten, dass von derselben Entität X auf eine erste Instanz „X – 1” und eine zweite Instanz „X – 2” existiert. Auf die Entität X kann jedoch sprachlich oder in Form von Bezugszeichen ohne Nachstellung „–1” oder „–2” Bezug genommen werden um allgemein auf die Entität zu verweisen. Die Notation kann auch mit höheren nachgestellten Zahlen ausgeführt werden, wenn mehr Instanzen existieren. Diese Steuereinrichtung 240 ist ausgebildet, die Rampensignalerzeugungseinrichtung abwechselnd anzusteuern, dass diese Ausgangssignale erzeugen, die zeitlich versetzt Rampensignalabschnitte umfassen. Die Ausgangssignale 224-1, 224-2 sind auf eine Umschalteinrichtung 270 geführt. Diese wird von der Steuereinrichtung 240 so gesteuert, dass an einem Ausgang der Umschalteinrichtung 270 alternierend die Ausgangssignale 224-1 und 224-2 anliegen und zwar jeweils so, dass das einen Rampensignalabschnitt aufweisende Ausgangssignal 224-1, 224-2 das Ausgangssignal 280, welches als Sendesignal bezeichnet wird, der Umschalteinrichtung 270 und somit der Signalerzeugungseinrichtung 200 festlegt.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform weist die Signalerzeugungseinrichtung zwei mit einer PLL-Schaltung 216-1, 216-2 gekoppelte spannungsgesteuerte Oszillatoren 218-1, 218-2 als Rampensignalerzeugungseinrichtungen 202-1, 202-2 auf, deren Ausgangssignale 224-1, 224-2 abwechselnd über eine Umschalteinrichtung 270 auf den Ausgang der Signalerzeugungseinrichtung geschaltet werden. Die Umschalteinrichtung 270 ist hierbei so ausgebildet, dass jeweils immer nur ein Signal eines spannungsgesteuerten Oszillators 218-1, 218-2 auf den Ausgang geschaltet ist.
Die in 4 gezeigte Signalerzeugungseinrichtung 200 umfasst einen Referenzoszillator 210, welcher ein Referenzsignal 214 bereitstellt. Dieses Referenzsignal 214 wird verzweigt und auf eine erste PLL-Schaltung 216-1 und eine zweite PLL-Schaltung 216-2 geführt. Die erste PLL-Schaltung 216-1 treibt einen ersten spannungsgesteuerten Oszillator 218-1 und die zweite PLL-Schaltung 216-2 einen zweiten spannungsgesteuerten Oszillator 218-2. Dies bedeutet, dass ein erstes VCO-Steuersignal 220-1 den ersten spannungsgesteuerten Oszillator 218-1 antreibt und ein von der zweiten PLL-Schaltung 216-2 erzeugtes zweites VCO-Steuersignal 220-2 den zweiten spannungsgesteuerten Oszillator 218-2 ansteuert.
Jede der PLL-Schaltungen 216-1, 216-2 weist bei der dargestellten Ausführungsform jeweils einen Programmiersignaleingang 230-1 bzw. 230-2, einen Referenzsignaleingang 232-1 bzw. 232-2 sowie einen Startsignaleingang 234-1 bzw. 234-2 auf. Ferner weist jede der PLL-Schaltungen 216-1, 216-2 einen Ausgang 236-1 bzw. 236-2 auf, an dem das entsprechende VCO-Steuersignal 220-1 bzw. 220-2 ausgegeben wird. Der Programmiersignaleingang 230-1 bzw. 230-2 und der Startsignaleingang 234-1 bzw. 234-2 werden jeweils als Steuersignaleingänge 235-1 bzw. 235-2 bezeichnet. Eine Rampensignalerzeugungseinrichtung 202-1, 202-2 kann auch nur einen Steuersignaleingang 235-1, 235-2 aufweisen.
Das verzweigte Referenzsignal 214 ist zusätzlich auf eine Steuereinrichtung 240 geführt. Diese umfasst in der dargestellten Ausführungsform einen Mikrocontroller 250 sowie ein Field Programmable Gate Array 260 (FPGA). Die Steuereinrichtung 240 umfasst Programmiersignalausgänge 254-1 und 254-2 zum Ausgeben von Programmiersignalen 252-1 und 252-2 für die erste PLL-Schaltung 216-1 und die zweite PLL-Schaltung 216-2. Über diese Programmiersignale 252-1 und 252-2 werden die entsprechenden PLL-Schaltungen 216-1 und 216-2 programmiert, sodass sie die entsprechenden VCO-Steuersignale 220-1 und 220-2 in gewünschter Weise erzeugen. Über die Programmiersignale 252-1, 252-2 werden somit die Startfrequenzen und in der Regel die Steigungen für die zu erzeugenden Rampensignalabschnitte festgelegt. Ebenso ist es noch möglich, weitere Parameter, wie beispielsweise eine Verzögerung des Beginns eines Rampensignalabschnitts nach einem Eintreffen eines Startsignals festzulegen. Diese Funktionalität ist jedoch nicht unbedingte Voraussetzung zur Umsetzung, kann jedoch bei einzelnen Ausführungsformen vorgesehen sein.
Die Programmiersignalausgänge 254-1 und 254-2 sind in der dargestellten Ausführungsform dem Mikrocontroller 250 der Steuereinrichtung 240 zugeordnet. Der Mikrocontroller 250 umfasst Programmcode, welcher so ausgebildet ist, dass die Programmiersignale 252-1 und 252-2 alternierend erzeugt werden, um die PLL-Schaltungen 216-1 und 216-2 alternierend zum Erzeugen von Rampensignalabschnitten gemeinsam mit den PLL-Schaltungen 216-1, 216-2 gekoppelten spannungsgesteuerten Oszillatoren 218-1, 218-2 als Ausgangssignale 224-1, 224-2 zu erzeugen.
Um eine zeitgenaue alternierende und zeitversetzte Ansteuerung der einzelnen Rampensignalabschnitte zu erzeugen, weist die Steuereinrichtung 240 das Field Programmable Gate Array 260 auf. Dieses erzeugt Startsignale 262-1, 262-2, die an Startsignalausgängen 264-1, 264-2 bereitgestellt werden und entsprechend auf die Startsignaleingänge 234-1 bzw. 234-2 der PLL-Schaltungen 216-1 bzw. 216-2 geführt sind.
Wie oben für die Steuersignaleingänge 231-1, 231-2 angedeutet, werden analog die Programmiersignalausgänge 254-1, 254-2 mit den Startsignalausgängen 264-1, 264-2 als Steuersignalausgänge 255-1, 255-2 zusammengefasst.
Die Programmiersignale 252-1, 252-2 und die Startsignale 262-1, 262-1 werden als Steuersignale 251-1, 251-2 zusammengefasst.
Die Ausgangssignale 224-1 und 224-2 der spannungsgesteuerten Oszillatoren 218-1 und 218-2 sind auf eine Umschalteinrichtung 270 geführt. Diese umfasst einen Umschaltsignaleingang 272 sowie zwei Signaleingänge 274-1 und 274-2 zum Empfangen der entsprechenden VCO-Ausgangssignale 224-1, 224-2. Der Umschaltsignaleingang 272 der Umschalteinrichtung 270 ist mit dem Umschaltsignalausgang 266 der Steuereinrichtung 240 verbunden, der bei der dargestellten Ausführungsform den Field Programmable Gate Array 260 zugeordnet ist. Das Field Programmable Gate Array erzeugt ein Umschaltsteuersignal 268, welches an dem Umschaltsignalausgang 266 ausgegeben wird. Das Umschaltsteuersignal 268 bewirkt in der Umschalteinrichtung 270, dass alternierend die Signaleingänge 274-1, 274-2 auf den Sendesignalausgang 276 geschaltet sind. Am Sendesignalausgang 276 wird ein Sendesignal 280 bereitgestellt, welches von der Signalerzeugungseinrichtung 200 erzeugt wird. Eine grafische Darstellung 282 des Sendesignals ist grafisch schematisch als Graf der Frequenz gegenüber der Zeit dargestellt.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass jeweils eine vorgegebene Rampensignalabschnittsdauer aufweisende, linear ansteigende Rampensignalabschnitte, welche alternierend von den beiden spannungsgesteuerten Oszillatoren 218-1, 218-2 erzeugt werden, zeitlich alternierend verschachtelt sind, wobei sowohl die Startfrequenzen der Rampensignalabschnitte als auch die Stoppfrequenzen der Rampensignalabschnitte jeweils um einen konstanten Frequenzbetrag von einem Rampensignalabschnitt zum nächsten Rampensignalabschnitt steigen. Die Signalerzeugungseinrichtung 200 erzeugt somit ein Multirampensendesignal. Der dargestellte Signalausschnitt wird in der Regel iterativ erzeugt.
In 5 sind verschiedene bei der Erzeugung des Sendesignals auftretende Frequenz- und Spannungssignale grafisch dargestellt. Exemplarisch wird die Erzeugung eines Multirampensignals mit sechs Rampensignalabschnitten beschrieben. Ein erster Graf 301 zeigt das VCO-Ausgangssignal 224-1 des ersten spannungsgesteuerten Oszillators 218-1. Aufgetragen ist die Frequenz gegenüber der Zeit. Ein zweiter Graf 302 zeigt die grafische Auftragung des VCO-Ausgangssignals 224-2 des zweiten spannungsgesteuerten Oszillators 218-2. Ein dritter Graf 303 zeigt eine grafische Darstellung des ersten Startsignals 262-1 für die erste PLL-Schaltung 216-1 und ein vierter Graf 304 eine grafische Darstellung des zweiten Startsignals 262-2 für die zweite PLL-Schaltung 216-2. Ein fünfter Graf 305 zeigt eine Überlagerung der VCO-Ausgangssignale 224-1 und 224-2. Aufgetragen ist die Frequenz gegenüber der Zeit. Ein sechster Graf 306 zeigt das Sendesignal 280. Auftragen ist erneut die Frequenz gegenüber der Zeit. Ein achter Graf 308 zeigt schließlich das Umschaltsignal 268. Aufgetragen ist die Amplitude gegenüber der Zeit. Die Zeitachsen aller Grafen 301 bis 308 weisen jeweils dieselbe Skalierung auf, sodass eine zeitliche Korrelation der unterschiedlichen Signalverläufe auf einfache Weise ablesbar ist. Die Zeitachse lässt sich in sechs Zeitabschnitte 311–316 unterteile, welche jeweils dieselbe Rampenabschnittsdauer ΔTd aufweisen. Im ersten Zeitabschnitt 311, im dritten Zeitabschnitt 313 sowie im fünften Abschnitt 315 erzeugt der erste spannungsgesteuerte Oszillator jeweils eine lineare Frequenzrampe. In den Zeitabschnitten 312, 314 und 316 erzeugt jeweils der zweite spannungsgesteuerte Oszillator eine linear ansteigende Frequenzrampe. Eine Rampensignalabschnittsstartfrequenz f_start(i) nimmt jeweils zu. I ist eine Indexvariable, die hier die Werte i = 1, 2, 3, 4, 5, 6 annimmt. Entsprechend angepasst werden das erste Startsignal 262-1 und das zweite Startsignal 262-2 mit Spannungspulsen 267 erzeugt, deren ansteigende Flanken jeweils mit dem Beginn der einzelnen Zeitabschnitte 311 bis 316 zusammenfallen. Die Spannungspulse 267 der Startsignale 262-1 und 262-2 lösen somit alternierend eine Frequenzrampenerzeugung in den spannungsgesteuerten Oszillatoren 218-1 und 218-2 aus. Ein einzelner spannungsgesteuerter Oszillator 218-1 oder 218-2 wird somit in den aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten 311 bis 316 jeweils nur in jedem zweiten Zeitabschnitt zur Erzeugung einer Frequenzrampe genutzt. In den dazwischen liegenden Zeitabschnitten besteht somit ausreichend Zeit, die entsprechende PLL-Schaltung 216-1 bzw. 216-2 für die neue Rampensignalabschnittsstartfrequenz zu programmieren und das Ausgangssignal 224-1 bzw. 224-2 des entsprechenden spannungsgesteuerten Oszillators 220-1 bzw. 220-2 auf diese entsprechende Rampensignalabschnitts-Startfrequenz zu bringen. Hierbei möglicherweise auftretende transiente Signalabschnitte 104 treten nicht weiter störend in Erscheinung, da, während diese auftreten, jeweils das Ausgangssignal 224-2, 224-1 des jeweils anderen spannungsgesteuerten Oszillators 220-1, 220-2 das Sendesignal 280 bestimmt. Anhand des siebten Grafen 307 und achten Grafen 308 ist gut zu erkennen, dass das Umschaltsteuersignal 268 hinsichtlich seiner Amplitude jeweils zeitlich korreliert mit den einzelnen Rampensignalabschnitten in den einzelnen Zeitabschnitten 311 bis 316 seine Amplitude ändert und hierüber die Umschaltung der Umschalteinrichtung 270 bewirkt wird.
Angemerkt wird an dieser Stelle, dass hier ein exemplarisches Multirampensignal dargestellt ist. Der Signalerzeugungseinrichtung ist es möglich, auch andere frequenzmodulierte Dauerstrichsignale zu erzeugen, in denen große und steile Frequenzsprünge auftreten. Die einzelnen Rampensignalabschnitte können frei gewählte Rampensignalabschnittsstartfrequenzen und Rampensignalabschnittsstoppfrequenzen sowie Rampenabschnittsdauern aufweisen, was gleichbedeutend damit ist, dass die Rampensignalabschnittsstartfrequenzen und die Frequenzsteigung der Rampensignalabschnitte sowie die Rampenabschnittsdauern frei gewählt werden können.
Für eine Umfelderfassung ist es wünschenswert, beispielsweise zur Erzeugung einer synthetischen Apertur mehrere zeitlich versetzte lineare Frequenzrampen zu erzeugen. Dieses ist exemplarisch in 6a dargestellt, wobei bei dieser Darstellung fünf lineare Frequenzrampen 401 bis 405 angenommen werden, die zeitlich jeweils um einen Abstand ΔTs gegeneinander versetzt sind und jeweils die gleiche Startfrequenz Fr_start und dieselbe Stoppfrequenz Fr_stopp aufweisen. Darüber hinaus ist die Dauer Tr_dauer einer einzelnen Frequenzrampe für alle diese linearen Frequenzrampen 401 bis 405 identisch. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die einzelnen Frequenzrampen 401 bis 405 eine identische Frequenzsteigung μ aufweisen.
Um ein solches Messszenario zu realisieren, ist es möglich, ein sogenanntes Multirampensignal 410 zu verwenden, wie es exemplarisch in 6b dargestellt ist. Nacheinander werden Rampensignalabschnitte 411 bis 419 erzeugt, welche unterschiedliche Rampensignalabschnittsstartfrequenzen f_start(i) und jeweils dieselbe Frequenzsteigung m sowie dieselbe Rampenabschnittsdauer ΔTd. i wird erneut als Laufindex i = 1, 2, ... verwendet. Das entstehende Multirampensignal weist somit ähnlich wie das der 5 eine Vielzahl von Zeitabschnitten 420-i auf.
In 6c ist dann die Überlagerung des Multirampensignals 410 nach 6b über die zeitlich versetzten linearen Frequenzrampen 401 bis 405 nach 6a dargestellt. An den Schnittpunkten der linearen Frequenzrampen 401 bis 405 und dem Multirampensignal 410 approximiert des Multirampensignal 410 jeweils eine der linearen Frequenzrampen 401 bis 405. Es ergeben sich jeweils fünf Schnittpunkte je Rampensignalabschnitt des Multirampensignals 410, welche zeitlich gleich beabstandet voneinander sind. Über diesen zeitlichen Abstand ΔTa ist somit eine Abtastrate f = 1/ΔTa festgelegt, mit der Echosignale zu erfassen sind, die durch Reflexionen an Objekten in der Umgebung durch ein Aussenden eines Radarsignals, welches auf dem Multirampensignal 410 basiert, erzeugt sind. Allgemein ist zu beachten, dass die Rampensignalabschnittsstartfrequenzen f_start(i) jeweils auf derselben linearen Frequenzrampe, hier 405, liegen. Dieses bedeutet, dass eine Steigung μ der einzelnen linearen Frequenzrampen 401 bis 405 gegeben ist durch μ = (Fr_stopp – Fr_start)/Tr_dauer. Ebenso gilt μ = (f_start(i + 1) – f_start(i))/ΔTd. Die Steigung m der einzelnen Rampensignalabschnitte 411 bis 419 ist jedoch von dieser Steigung μ der zu approximierenden zeitlich versetzten linearen Frequenzrampen 401 bis 405 verschieden. Allgemein gelten weitere folgende mathematischen Zusammenhänge: m = μ + μ(N – 1)·ΔTs / ΔTd = μ + μ(N – 1)·ΔTs / N·ΔTa
Für die Stoppfrequenzen der einzelnen Rampensignalabschnitte gilt folgender Zusammenhang: f_stopp(i) = f_start(1) + μ·(((N – 1)·ΔTs)+ (i·ΔTd))
Anhand von 7 soll kurz erläutert werden, wie eine Signalauswertung vonstatten geht. In einem Graf 501 ist schematisch ein Multirampensignal 410, welches vier zeitlich versetzte lineare Frequenzrampen 401 bis 404 approximiert, gegenüber der Zeit aufgetragen. Den zu den unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Echosignale sind einzelne Basisbandsignalprofil 511 bis 514 zugeordnet. Hierbei werden die jeweils im Abstand einer Rampenabschnittsdauer erfassten Echosignale demselben Basisbandsignalprofil zugeordnet. Bei dem dargestellten Beispiel wird somit der erste, fünfte, neunte, ... erfasste Echosignalwert dem ersten Basisbandsignalprofil 511, der zweite, sechste, zehnte, ... Echosignalwert dem zweiten Basisbandsignalprofil 512 usw. zugeordnet. Wie aus 7 zu ersehen ist, sind die Basisbandsignalprofile sinusartige Signale. Phasennullpunkte fallen mit dem Start der jeweiligen zugrundeliegenden linearen durch das Multirampensignal approximierten Frequenzrampe 401 bis 404 zusammen. Bei dem ersten Basisbandsignalprofil 511 fällt im dargestellten Beispiel die Phase Null mit dem ersten Abtastzeitpunkt zusammen. Für das zweite Basisbandsignalprofil gilt jedoch, dass dieses mit einer Phase beginnt, die mit der zeitlichen Verschiebung ΔTs der einzelnen linearen Frequenzrampen 401–404 gegeneinander und der Abtastrate bzw. der Abtastschrittdauer ΔTa verknüpft ist. Allgemein gilt, dass eine Zeitverschiebung Δt = ΔTa + ΔTs zwischen den Basisbandsignalprofilen der benachbarten approximierten linearen Rampen auftritt. Hierdurch ergibt sich eine Phasenverschiebung ΔΦ(ω) = 2·π·ω·Δt, wobei ω die Frequenz angibt. Diese Phasenverschiebung ist in den einzelnen Basisbandsignalprofilen deutlich zu erkennen, wenn der Beginn der Zeitskala jeweils mit dem ersten erfassten Echosignal der Basisbandsignalprofile 411' bis 414' dargestellt ist.
Bei der Auswertung mittels einer Fast Fourier Transformation (FFT) ergibt sich für jedes Basisbandprofil ein Echoprofil, in dem jeder Frequenz ist eine Intensität und eine Phase zugeordnet ist. In 7 ist in der Darstellung der Intensität/Amplitude gegen die Frequenz nur ein Echoprofil 450 zu erkennen. Die Übrigen Intensitätsdarstellungen der Echoprofile sind jedoch nahezu identisch. Die Frequenz ist mit der Entfernung korreliert, in der sich das Objekt relativ zu einer Sende- und Empfangseinheit des Radargerätes befindet.
Bei der grafischen Darstellung der Phase aufgetragen gegenüber der Frequenz erkennt man dass für die unterschiedlichen Echoprofile 451 bis 454 unterschiedliche Phasen auftreten. Diese unterschiedlichen Phasen sind hier in einer grafischen Darstellung überlagert. Die Urasche liegt nicht in einer Relativbewegung des Radargeräts relativ zu dem Objekt. Die Phasendifferenzen beruhen nur auf der oben erläuterten zeitlichen Verschiebung der approximierten FMCW-Rampen und den versetzten Abtastzeitpunkten.
Führt man eine übliche Doppler-Pseudo-Range-Auswertung aus, bei der zunächst die erhaltenen Basisbandsignalprofile wie dargestellt einer Fast Fourier Transformation unterzogen werden und die so erhaltenen Spektren einer erneuten Fast Fourier Transformation bezüglich der sogenannten Slow Time, d. h. den Zeitintervallen, die den Versatz der einzelnen approximierten Frequenzrampen angeben, so erhält man in der grafischen Darstellung ein Doppler-Pseudo-Range-Graf wie er in 8 schematisch dargestellt ist. Die an drei Objekten 615, 616, 617 erzeugten Signale erscheinen bei unterschiedlichen Dopplerwerten, auch wenn die Objekte relativ zu dem Radargerät, welches das Multirampensignal ausgesandt hat, nicht bewegt sind. Dies hat seine Ursache in dem beschriebenen Phasenfehler. Daher wird hier ein erweitertes verbessertes Auswerteverfahren vorgeschlagen, bei dem die aus der FFT nach der sogenannten Fast-Time t abgeleiteten Echoprofile S(t_s, ω) = FFT(s(t_s, t)) mit einem Phasenfaktor e^–jΔΦ multipliziert werden, wobei der Phasenfaktor aus der oben angegebenen Phasenverschiebung abgeleitet ist. Anschließend wird erneut die zweite Fast Fourier Transformation nach der Slow-Time t_s ausgeführt, sodass man erhält: S(ωd, ω) = FFT{S(t_s, ω)·e^–iΔΦ}.
In 9a ist eine Fotografie eines Messaufbaus gezeigt, bei dem ein ortsfestes Radar eine mit einem Radarreflektor versehenen bewegten Roboter erfasst.
In 9b ist eine schematische Darstellung der Messsituation dargestellt. Bei der Messung bewegt sich der Roboter 701 mit einem Radarreflektor 702 mit 0,15 m/s von dem ortsfesten Radar 605 weg auf eine Wand 703 zu.
Bei einer Auswertung ohne die oben erwähnte Phasenkorrektur erhält man ein Doppler-Pseudorangegraf als Ergebnis, wie er in 10a dargestellt ist. Scheinbar sind die Wand 703 und der Radarreflektor 702 relativ zu dem Radargerät in Bewegung. Der Roboter sollte aufgrund seiner Relativbewegung bei –20 Hz und die Wand bei 0 Hz im Graph erscheinen.
Führt man jedoch die erwähnte Phasenkorrektur zwischen den beiden Fast Fourier Transformationsschritten durch, so erhält man ein Doppler-Pseudorangegraf, wie er in 10b dargestellt ist. Hier ist deutlich sowohl zu erkennen, dass sich die Wand in Ruhe befindet, als auch, dass der Radarreflektor des Roboters bei der erwarteten Frequenz von –20 Hz in Graph erscheint.
In 11 ist schematisch eine Vorrichtung zur Umfelderfassung 600 dargestellt. Die Vorrichtung 600 umfasst eine Radareinrichtung 605 und eine Auswerteeinrichtung 640. Die Radareinrichtung 605 umfasst eine Signalerzeugungseinrichtung 200, welche beispielsweise so aufgebaut und ausgestaltet ist wie jene, die im Zusammenhang mit 4 oben ausführlich erläutert ist. Das erzeugte Sendesignal 280 ist auf eine Sende- und Empfangseinrichtung 610 geführt. Diese umfasst beispielsweise eine Sendeantenne 620, um das Sendesignal 280 als ein Radarsignal 622 in ein Umfeld 601 abzustrahlen, in dem sich beispielsweise ein Objekt 615 befindet. An diesem wird das Radarsignal 622 reflektiert, sodass ein reflektiertes Radarsignal 622' entsteht, welches zu einer Empfangsantenne 630 der Sende- und Empfangseinrichtung 610 zurückreflektiert und von dieser erfasst wird. Das Sendesignal 280 sowie das erfasste Echosignal 635 werden auf eine Demodulationseinrichtung 650 geführt. Das demodulierte Echosignal 635 oder demodulierte Empfangssignal wird auch als Basisbandsignal bezeichnet. Dieses wird auf eine Signalerfassungseinrichtung 660 geführt.
Die Signalerfassungseinrichtung 660 ist in der Regel Bestandteil der Auswerteeinrichtung 640. Bei einigen Ausführungsformen ist auch die Demodulationseinrichtung 630 Bestandteil der Auswerteeinrichtung 640 anstatt des Radargerätes 605. Die erfassten Basisbandsignalwerte werden dann in einer Berechnungseinheit 670, welche beispielsweise mittels eines programmgesteuerten Mikrocomputers ausgebildet ist, in der oben angegebenen Weise ausgewertet. Diese Berechnungseinheit 670 kann jedoch auch mit einer dedizierten Schaltung ausgebildet sein. Die Signalerzeugungseinrichtung 200 ist so ausgebildet, dass diese iterativ Multirampensignale in der oben beschriebenen Weise erzeugt. Die Erzeugung eines Multirampensignals und die während einer solchen Aussendung erfassten Echosignale bilden einen Messzyklus. Anhand der Auswertung können Informationen über die Entfernung und relative Geschwindigkeit zum Objekt und gegebenenfalls auch dessen relative Orientierung zu der Sende- und Empfangseinrichtung ermittelt werden.
In 12 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 800 dargestellt, in welches eine Umfelderfassungsvorrichtung 600 nach 11 integriert sein kann. In einem solchen Fall ist die Sende- und Empfangseinrichtung vorzugsweise hinter einem vorderen Kühlergrill 811 im Motorraum angeordnet. Die anderen Komponenten, die Umfelderfassungseinrichtung können an verschiedenen Verbauorten einzeln oder gemeinsam ausgebildet sein. Die Komponenten der Umfelderfassungsvorrichtung 600 sind in dieser Ansicht nicht sichtbar.

Claims

Vorrichtung (600) zur Umfelderfassung umfassend eine Radareinrichtung (605), welche eine Signalerzeugungseinrichtung (200) zum Erzeugen eines Sendesignals (280) in Form eines frequenzmodulierten Dauerstrichsignals und eine Sende- und Empfangseinrichtung (610) zum Aussenden des Sendesignals (280) und zum Empfangen eines aus dem reflektierten Sendesignals resultierenden Empfangssignals umfasst; und eine Auswerteeinrichtung (640) zum Auswerten des Empfangssignals und Ableiten von Informationen über Raumbereiche und/oder Objekte im Umfeld; wobei die Signalerzeugungseinrichtung (200) eine Steuereinrichtung (240), zwei steuerbare Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) und eine Umschalteinrichtung (270) umfasst; wobei Ausgänge der Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) auf die Umschalteinrichtung (270) geführt sind und wobei die Steuereinrichtung (240) mit den Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) und der Umschalteinrichtung (270) verbunden ist und die Steuereinrichtung (240) ausgestaltet ist, die Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) alternierend zu programmieren und zu starten und hiermit zeitlich korreliert die Umschalteinrichtung (270) anzusteuern, dass alternierend die von den Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) erzeugten Rampensignalabschnitte der Ausgangssignale (224-1, 224-2) der Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) an einem Ausgang der Umschalteinrichtung (270) anliegen.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) jeweils einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) (218-1, 218-2) und eine hiermit gekoppelte programmierbare PLL-Schaltung (216-1, 216-2) umfassen.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (240) einen Mikrocontroller (250) und ein Field Programmable Gate Array (260) umfasst, wobei der Mikrocontroller (250) mit Programmiersignaleingängen (230-1, 230-2) der steuerbaren Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) gekoppelt ist und das Field Programmable Gate Array (260) mit Startsignaleingängen (234-1, 234-2) der Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) und einem Umschaltsignaleingang (272) der Umschalteinrichtung (270) verbunden ist.
Vorrichtung (600) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) jeweils einen oder mehrere Steuersignaleingänge (235-1, 235-2) umfasst, wobei die Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) ausgebildet sind, dass mittels Steuersignalen (251-1, 251-2), die an dem oder den Steuersignaleingängen (235-1, 235-2) empfangen werden, zumindest eine Rampensignalabschnittsstartfrequenz (f_start(i)) eines zu erzeugenden linear frequenzmodulierten Rampensignalabschnitts (70-i) festlegbar ist und ein Erzeugens eines Rampensignalabschnitts zeitlich korreliert zu dem Erfassen eines Steuersignals (251-1, 252-2) auslösbar ist.
Vorrichtung (600) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampensignalerzeugungseinrichtung (202-1, 202-2) jeweils so ausgebildet sind, dass mittels der an dem oder den Steuersignaleingängen (235-1, 235-2) empfangenen Steuersignalen (251-1, 251-2) zusätzlich eine Rampensignalabschnittsstoppfrequenz (f_stopp(i)) und/oder eine Rampensteigung der zu erzeugenden Frequenzrampe des Rampensignalabschnitts programmierbar sind.
Vorrichtung (600) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (240) ausgebildet ist, iterativ Steuersignale (251-1, 251-2) für eine Multirampensignalerzeugung zu erzeugen, wobei die Steuersignale (251-1, 251-2) Programmiersignale (252-1, 252-1) und Startsignale (262-1, 262-2) umfassen und die Programmiersignale (252-1, 252-1) für ein Multirampensignal so erzeugt werden, dass nacheinander verschiedene Rampensignalabschnittsstartfrequenzen in den Programmiersignalen (252-1, 252-2) enthalten sind und die Startsignale (262-1, 262-2) angepasst und zeitlich korreliert in der Weise erzeugt werden, dass die von den Rampensignalzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) zu den Startzeiten nacheinander erzeugten Rampensignalabschnittsstartfrequenzen auf einer Frequenzrampe (401) mit festgelegter konstanter Steigung μ liegen.
Verfahren zur Umfelderfassung mittels einer Radareinrichtung (605), welche eine Signalerzeugungseinrichtung und eine Sende- und Empfangseinrichtung umfasst, und einer Auswerteeinrichtung, wobei die Signalerzeugungseinrichtung eine Steuereinrichtung (240) und zwei Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) sowie eine Umschalteinrichtung umfasst; umfassend die Schritte: zeitlich abwechselndes Programmieren und Starten der Rampensignalerzeugungseinrichtungen (202-1, 202-2) und Erzeugen zeitlich versetzter linear frequenzmodulierter Rampensignalabschnitte (70-i), wobei die linear frequenzmodulierten Rampensignalabschnitte (70-i) auf die Umschalteinrichtung (270) geführt werden und diese Umschalteinrichtung (270) zeitlich korreliert mit dem abwechselnden Starten der Erzeugung der Rampensignalabschnitte (70-i) so umgeschaltet wird, dass an einem Sendesignalausgang (276) der Umschalteinrichtung (270) jeweils der zuletzt gestartete Rampensignalabschnitt (70-i) als Sendesignal (280) zum Aussenden als frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal anliegt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendesignal (280) als sich wiederholendes Multirampensignal erzeugt wird, indem iterativ Multirampenzyklen ausgeführt werden und in einem Multirampenzyklus die abwechselnd erzeugten Rampensignalabschnitte (70-i) eine identische Modulation im Hinblick auf eine Frequenzänderung pro Zeiteinheit aufweisen und innerhalb eines Multirampenzyklus mit wechselnden, insbesondere entweder monoton steigenden oder alternativ monoton fallenden, Rampensignalabschnittsstartfrequenzen f_start(i) erzeugt werden und die während eines Multirampenzyklus erzeugten Rampensignalabschnitte (70-i) zumindest alle bis auf gegebenenfalls einen letzten in dem Multirampenzyklus erzeugten Rampensignalabschnitt eine gleiche zeitliche Rampenabschnittsdauer ΔTd aufweisen, wobei zu jedem Multirampenzyklus eine Geradengleichung g:t → g(t) = μ·t + f₀, welche eine Funktion der Zeit t ist und deren Funktionswerte g(t) Frequenzen angeben, existiert, so dass die Rampensignalabschnittsstartfrequenzen f_start(i) Funktionswerte dieser Geradengleichung im Abstand der Rampenabschnittsdauer ΔTd sind, wobei f₀ die Rampensignalabschnittsstartfrequenzen f_start(i = 1) des ersten Rampensignalabschnitts (70-1) ist (f₀ = f_start(1)).
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Multirampensignal zur Approximation einer Verschachtelung von N um jeweils eine Zeitspanne ΔTs zeitlich versetzten, eine identische Startfrequenz Fr_start und identische Rampendauer Tr und eine identische Frequenzsteigung μ aufweisenden linear frequenzmodulierten FMCW-Rampensignalen (401 bis 404) erzeugt wird, wobei N eine natürliche Zahl größer 1 ist, wobei die Rampensignalabschnitte (70-i) jeweils mit einer Steigung m und einer Rampenabschnittsdauer ΔTd erzeugt werden, wobei die Steigung m der Rampensignalabschnitte (70-i) gegeben ist durch: m = μ + μ(N – 1)·ΔTs / ΔTd = μ + μ(N – 1)·ΔTs / N·ΔTa wobei μ die Frequenzsteigung der FMCW-Rampensignale angibt, und die Rampenabschnittsdauer ΔTd mit einem Kehrwert ΔTa = 1/f_a der Abtastrate f_a folgendermaßen verknüpft ist: ΔTd = N·ΔTa und wobei die Startfrequenz Fr_start der FMCW-Rampensignale und die Steigung μ der FMCW-Rampensignale mit einer Stoppfrequenz Fr_stop der FMCW-Rampensignale verknüpft ist über : μ = Fr_stop – Fr_start / ΔTr.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich die Verfahrenschritte umfasst: Aussenden des Sendesignals und Erfassen eines aus einer Reflexion des Sendesignals an Objekten des Umfelds resultierenden Echosignals, wobei das Empfangssignal mit einer Abtastrate f_a erfasst wird, deren Kehrwert ΔTa eine Abtastintervalldauer ΔTa angibt, und Auswerten der während eines Multirampenzyklus erfassten Echosignalwerte, wobei jeweils die in einem zeitlichen Abstand von einer Rampenabschnittsdauer ΔTd erfassten Echosignalwerte gemeinsam zu einem Basisbandsignalprofil s(t_s, t) zusammengefasst werden und anschließend für die Basisbandsignalprofile s(t_s, t) eine Fast-Fourier-Transformation (FFT) nach der Zeit t ausgeführt wird und für die so erhaltenen Echoprofile S(t_s, ω) = FFT{S(t_s, t)} gemeinsam wiederum eine weitere FFT bezüglich Zeit t_s, ausgeführt wird: S(ω_d, ω)FFT{S(t_d, ω)} und mit den hierbei erhaltenen Werten S(ω_d, ω) eine Doppler-Pseudo-Range-Auswertung zum Ermitteln von Abständen und einer Relativgeschwindigkeiten zu Objekten des Umfelds ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der ersten FFT gewonnen Echoprofile S(t_s, ω) jeweils mit einem Phasenfaktor e^–jΔΦ(ω) vor dem ausführen der zweiten FFT multipliziert werden, wobei ΔΦ(ω) gegeben ist durch: ΔΦ(ω) = 2·π·ω·Δt, wobei Δt durch eine Zeitverschiebung zwischen den Basisbandsignalprofilen der zeitlich benachbarten approximierten linearen FMCW-Rampen und eine zeitversetzte Abtastung des Echosignals für die unterschiedlichen Basisbandsignalprofile bedingt ist und der Summe aus der Abtastintervalldauer ΔTa und dem zeitlichen Versatz ΔTs von zeitlich benachbarten approximierten linearen FMCW-Rampen entspricht: Δt = ΔTa + ΔTs.