DE102014107343A1 - Method for operating a radar sensor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors, mittels welchem Radarsignale mittels einer Sendeantenne ausgesendet werden, die von Objekten reflektierbar sind, wobei der Radarsensor mittels einer Empfangsantenne die reflektierten Radarsignale empfängt und in einer Steuereinheit weiterverarbeitet, wobei zur Verarbeitung ein der empfangenen Radarsignale das Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM) angewendet wird.The invention relates to a method for operating a radar sensor, by means of which radar signals are emitted by means of a transmitting antenna, which are reflected by objects, wherein the radar sensor receives the reflected radar signals by means of a receiving antenna and further processed in a control unit, wherein for processing one of the received radar signals the Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM) is applied.

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. The invention relates to a method for operating a radar sensor, in particular for a motor vehicle.

Stand der Technik State of the art

In Kraftfahrzeugen werden immer mehr und immer komplexere Sensoren eingesetzt. Solche Sensoren werden beispielsweise bei Fahrerassistenzsystemen eingesetzt, um beispielsweise entgegenkommende Fahrzeuge bereits bei größerer Distanz sicher zu erkennen und deren Position und Bewegungsrichtung möglichst genau zu bestimmen. In motor vehicles, more and more complex sensors are being used. Such sensors are used for example in driver assistance systems, for example, to reliably detect oncoming vehicles already at greater distances and to determine their position and direction of movement as accurately as possible.

Dabei werden von dem Radarsensor Radarsignale in einer fortlaufenden Sequenz von einer Sendeantenne ausgesendet. Diese ausgesendeten Radarsignale werden an Objekten reflektiert und die reflektierten Radarsignale werden von dem Radarsensor über eine Empfangsantenne empfangen und im Radarsensor weiterverarbeitet. Die Weiterverarbeitung umfasst unter anderem eine Fourieranalyse zur Transformation in den Frequenzraum, um daraus die Position, Richtung und Geschwindigkeit des Objekts bzw. der Objekte zu ermitteln. Bei der immer weiter steigenden Anzahl von ausgeendeten Radarsignalen absolut und pro Zeiteinheit steigt bei der Weiterverarbeitung im Radarsensor der zu betreibende Rechenaufwand und die benötigte Speicherkapazität. Dabei stellt sich heraus, dass die damit verbundenen benötigte Speicherkapazität und auch die Rechenleistung mit der sich steigernden Auflösung solcher Sensoren stets ansteigt, was die Kosten nach oben treibt und gleichzeitig aber auch an Grenzen der technischen Machbarkeit führt. Daher ist die Erhöhung der Auflösung solcher Sensoren nicht ohne weiteres umsetzbar, ohne an die insbesondere im Kraftfahrzeugbau vorhandenen Kostengrenzen zu stoßen. In this case radar signals are transmitted by the radar sensor in a continuous sequence from a transmitting antenna. These emitted radar signals are reflected at objects and the reflected radar signals are received by the radar sensor via a receiving antenna and further processed in the radar sensor. The further processing includes, inter alia, a Fourier analysis for the transformation into the frequency space in order to determine therefrom the position, direction and speed of the object or of the objects. With the ever-increasing number of radar signals emitted, absolutely and per unit of time, in the further processing in the radar sensor the computational effort to be operated and the required storage capacity increases. It turns out that the associated storage capacity required and also the computing power with the increasing resolution of such sensors always increases, which drives up the costs and at the same time also leads to limits of technical feasibility. Therefore, the increase in the resolution of such sensors is not readily feasible without encountering the existing in particular in motor vehicle cost limits.

Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Presentation of the invention, object, solution, advantages

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben von einem Radarsensor zu schaffen, welches bei einer verbesserten Auflösung des Radarsensors dennoch eine einfache und kostengünstige Umsetzung erlaubt. Therefore, it is the object of the present invention to provide a method for operating a radar sensor, which nevertheless allows a simple and cost-effective implementation with an improved resolution of the radar sensor.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. The object of the present invention is achieved with the features of claim 1.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors, mittels welchem Radarsignale mittels einer Sendeantenne ausgesendet werden, die von Objekten reflektierbar sind, wobei der Radarsensor mittels einer Empfangsantenne die reflektierten Radarsignale empfängt und in einer Steuereinheit weiterverarbeitet, wobei zur Verarbeitung ein der empfangenen Radarsignale das Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM) angewendet wird. Das Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM) erlaubt eine verbesserte Auflösung von Objekten aus den empfangenen Signalen gegenüber dem Fourierverfahren, so dass dadurch bei gegebenem Signalaufwand eine verbesserte Auflösung erzielt wird. An embodiment of the invention relates to a method for operating a radar sensor, by means of which radar signals are emitted by a transmitting antenna, which are reflected by objects, wherein the radar sensor receives the reflected radar signals by means of a receiving antenna and further processed in a control unit, wherein for processing one of the received radar signals the filter diagonalization method (FDM) is applied. The Filter Diagonalization (FDM) method allows improved resolution of objects from the received signals over the Fourier method, thereby providing improved resolution for a given signal overhead.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors, mittels welchem Radarsignale mittels einer Sendeantenne ausgesendet werden, die von Objekten reflektierbar sind, wobei der Radarsensor mittels einer Empfangsantenne die reflektierten Radarsignale empfängt und in einer Steuereinheit weiterverarbeitet, wobei die ausgesendeten Radarsignale als vorgegebene Anzahl zeitlich begrenzter Radarsignalsequenzen ausgebildet sind, wobei zur Verarbeitung ein der empfangenen Radarsignale das Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM), das MUSIC-Verfahren oder das ESPRIT-Verfahren angewendet wird. Durch die Reduzierung der ausgesendeten Radarsignale wird eine grundsätzliche Reduzierung der Auflösung verursacht, die durch die eingesetzten Verfahren wieder zumindest teilweise aufgehoben wird, wobei jedoch die auftretende Datenmenge deutlich reduziert wird, was Speicherplatz spart. An embodiment of the invention further relates to a method for operating a radar sensor by means of which radar signals are emitted by a transmitting antenna, which are reflected by objects, the radar sensor receives the reflected radar signals by means of a receiving antenna and further processed in a control unit, wherein the emitted radar signals as predetermined Number of time-limited radar signal sequences are formed, wherein for processing one of the received radar signals, the Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM), the MUSIC method or the ESPRIT method is applied. By reducing the emitted radar signals a fundamental reduction of the resolution is caused, which is at least partially canceled by the methods used, but the amount of data is significantly reduced, which saves space.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die ausgesendeten Radarsignale als so genannte Chirpsignale ausgesendet werden, wobei sich bei einem Chirpsignal sich die Frequenz des Signals zeitlich ändert, wie reduziert oder ansteigt. It is particularly advantageous if the emitted radar signals are transmitted as what are known as chirp signals, the frequency of the signal changing chronologically with a chirp signal, as it is reduced or increased.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die ausgesendeten Radarsignale eine vorgegebene begrenzte zeitliche Dauer aufweisen. Dadurch kann zusätzlich der benötigte Speicherplatz reduziert werden gegenüber einem Dauersignal. It is also advantageous if the emitted radar signals have a predetermined limited time duration. In addition, the required storage space can be reduced compared to a continuous signal.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die ausgesendeten Radarsignale als Block einer Mehrzahl von zeitlich begrenzten Radarsignalen ausgebildet sind. Dies verbessert die Auflösung bei gleichzeitiger Reduzierung des Speicherbedarfs. It is also advantageous if the emitted radar signals are formed as a block of a plurality of time-limited radar signals. This improves resolution while reducing memory requirements.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die ausgesendeten Radarsignale aus einer Mehrzahl von Blöcken einer Mehrzahl von zeitlich begrenzten Radarsignalen ausgebildet sind, wobei die Blöcke zeitlich versetzt zueinander sind. Dies verbessert ebenso die Auflösung bei gleichzeitiger Reduzierung des Speicherbedarfs. It is also advantageous if the emitted radar signals are formed from a plurality of blocks of a plurality of time-limited radar signals, wherein the blocks are offset in time from one another. This also improves resolution while reducing memory requirements.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen zwei Blöcken eine Wartezeit vorliegt, in welcher keine Radarsignale ausgesendet werden. Dies führt wiederum zu einer Reduzierung des benötigten Speicherplatzes. It is particularly advantageous if there is a waiting time between two blocks in which no radar signals are transmitted. this leads to turn to a reduction of the required storage space.

Auch ist es zweckmäßig, wenn die ausgesendeten Radarsignale von unterschiedlichen Sendeantennen ausgesendet werden. It is also expedient if the emitted radar signals are transmitted by different transmitting antennas.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die ausgesendeten Radarsignale von unterschiedlichen Sendeantennen ausgesendet werden, wobei jede Sendeantenne zeitgleich oder zeitlich versetzt einen Block von Radarsignalen aussendet. Furthermore, it is advantageous for the emitted radar signals to be transmitted by different transmitting antennas, with each transmitting antenna emitting a block of radar signals at the same time or with a time offset.

Zur Reduzierung des benötigten Speicherbedarfs ist es besonders vorteilhaft, wenn die Anzahl der ausgesendeten Radarsignale pro Block auf 2, 4, 8, 12 oder 16 oder 2n Signale mit n = 0 oder 1 bis 20 festgelegt ist. In order to reduce the required memory requirement, it is particularly advantageous if the number of emitted radar signals per block is set to 2, 4, 8, 12 or 16 or 2n signals with n = 0 or 1 to 20.

Auch ist es vorteilhaft, wenn der zeitliche Abstand zwischen den Blöcken größer ist als die Zeitdauer eines Blocks. It is also advantageous if the time interval between the blocks is greater than the duration of a block.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben. Advantageous developments of the present invention are described in the subclaims and the following description of the figures.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt: In the following the invention will be explained in detail by means of an embodiment with reference to a drawing. In the drawing shows:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Radarsensors, 1 a schematic representation of a radar sensor according to the invention,

2 eine schematische Darstellung eines Radarsignals, 2 a schematic representation of a radar signal,

3 eine weitere schematische Darstellung eines Radarsignals. 3 a further schematic representation of a radar signal.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention

Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Radarsensor 1 mit einer Sendeantenne 2 und einer Empfangsantenne 3. Alternativ können auch mehrere Sendeantennen du/oder mehrere Empfangsantennen verwendbar sein. Die zumindest eine Sendeantenne sendet ein Radarsignal 5 aus, welches von einem Objekt 4 reflektiert wird, wobei die reflektierten Radarsignale 6 von der zumindest einen Empfangsantenne 3 detektiert werden. The 1 shows a schematic representation of a radar sensor 1 with a transmitting antenna 2 and a receiving antenna 3 , Alternatively, multiple transmit antennas may be usable by multiple transmit antennas. The at least one transmitting antenna sends a radar signal 5 from which of an object 4 is reflected, the reflected radar signals 6 from the at least one receiving antenna 3 be detected.

Aus den Empfangssignalen 6 wird mittels dem Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM), dem MUSIC-Verfahren oder dem ESPRIT-Verfahren eine Information hinsichtlich der Position, der Geschwindigkeit und der Richtung des Objekts ermittelt, wobei damit auch benachbarte Objekte mit einer sehr guten Auflösung voneinander unterschieden werden können. From the received signals 6 By means of the filter diagonalization method (FDM), the MUSIC method or the ESPRIT method, information regarding the position, the speed and the direction of the object is determined, whereby neighboring objects with a very good resolution can be distinguished from one another.

Das Filterdiagonalisierungsverfahren ist ein Verfahren, welches bei der Auswertung von NMR-Daten eines NMR-Spektrums verwendet wird, siehe Journal of Magnetic Resonance 134, 76–87 (1998) . Auch ist die Methode beschrieben in Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 38, 159–196 (2001) . Der Begriff NMR steht dabei für Kernspinresonanz, wobei diese Methode insbesondere in der Medizintechnik angewendet wird. The filter diagonalization method is a method used in the evaluation of NMR data of an NMR spectrum, see Journal of Magnetic Resonance 134, 76-87 (1998) , Also, the method is described in Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 38, 159-196 (2001) , The term NMR stands for nuclear magnetic resonance, this method being used in particular in medical technology.

Die Verfahren MUSIC und ESPRIT werden beispielsweise in S. Marple, Jr., „Digital Spectral Analysis with Applications“, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ (1987) und Comp. Phys. Rep. 205, 109–152 (1981) beschrieben. The MUSIC and ESPRIT methods are described in, for example, S. Marple, Jr., Digital Spectral Analysis with Applications, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ (1987) and Comp. Phys. Rep. 205, 109-152 (1981) described.

Die 2 und 3 zeigen Beispiele für ausgesendete Radarsignale. Die 2 zeigt eine Sequenz von einem Block 10 von vier Signalen 11, wobei der Block dreifach wiederholt wird. Dabei ist die Dauer des Blocks T_Block gleich der Dauer T1 der Aussendung des vier Signale 11 und der Dauer T2 der signalfreien Zeit bis zur nächsten Aussendung von Signalen. Die Signale 11 werden dabei beispielsweise von einer Sendeantenne T×1 ausgesendet. The 2 and 3 show examples of emitted radar signals. The 2 shows a sequence of one block 10 of four signals 11 in which the block is repeated in triplicate. The duration of the block T_Block is equal to the duration T 1 of the transmission of the four signals 11 and the duration T 2 of the signal-free time until the next transmission of signals. The signals 11 In this case, for example, they are transmitted by a transmitting antenna T × 1.

Die 3 zeigt eine Sequenz von einem Block 20 von acht Signalen 21, wobei der Block dreifach wiederholt wird. Dabei ist die Dauer des Blocks T_Block gleich der Dauer T1 der Aussendung der acht Signale 21. Die Signale 21 werden dabei beispielsweise blockweise von jeweils einer der Sendeantenne T×1, T×2 oder T×3 ausgesendet. The 3 shows a sequence of one block 20 of eight signals 21 in which the block is repeated in triplicate. The duration of the block T_Block is equal to the duration T1 of the transmission of the eight signals 21 , The signals 21 In this case, for example, each block is emitted by one of the transmitting antenna T × 1, T × 2 or T × 3.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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  • S. Marple, Jr., „Digital Spectral Analysis with Applications“, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ (1987) [0025] S. Marple, Jr., "Digital Spectral Analysis with Applications", Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ (1987) [0025]
  • Comp. Phys. Rep. 205, 109–152 (1981) [0025] Comp. Phys. Rep. 205, 109-152 (1981) [0025]

Claims (11)

Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors, mittels welchem Radarsignale mittels einer Sendeantenne ausgesendet werden, die von Objekten reflektierbar sind, wobei der Radarsensor mittels einer Empfangsantenne die reflektierten Radarsignale empfängt und in einer Steuereinheit weiterverarbeitet, wobei zur Verarbeitung ein der empfangenen Radarsignale das Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM) angewendet wird.  A method for operating a radar sensor, by means of which radar signals are emitted by means of a transmitting antenna, which are reflected by objects, wherein the radar sensor receives the reflected radar signals by means of a receiving antenna and further processed in a control unit, wherein for processing one of the received radar signals applied the Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM) becomes. Verfahren insbesondere nach Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors, mittels welchem Radarsignale mittels einer Sendeantenne ausgesendet werden, die von Objekten reflektierbar sind, wobei der Radarsensor mittels einer Empfangsantenne die reflektierten Radarsignale empfängt und in einer Steuereinheit weiterverarbeitet, wobei die ausgesendeten Radarsignale als vorgegebene Anzahl zeitlich begrenzter Radarsignalsequenzen ausgebildet sind, wobei zur Verarbeitung ein der empfangenen Radarsignale das Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM), das MUSIC-Verfahren oder das ESPRIT-Verfahren angewendet wird.  Method in particular according to methods for operating a radar sensor, by means of which radar signals are emitted by a transmitting antenna, which are reflected by objects, wherein the radar sensor receives the reflected radar signals by means of a receiving antenna and further processed in a control unit, wherein the emitted radar signals as a predetermined number of time-limited radar signal sequences are formed, wherein for processing one of the received radar signals, the Filterdiagonalisierungsverfahren (FDM), the MUSIC method or the ESPRIT method is applied. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesendeten Radarsignale als so genannte Chirpsignale ausgesendet werden, wobei sich bei einem Chirpsignal sich die Frequenz des Signals zeitlich ändert, wie reduziert oder ansteigt. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the emitted radar signals are emitted as so-called chirp signals, wherein in a chirp signal, the frequency of the signal changes with time, such as reduced or increased. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesendeten Radarsignale eine vorgegebene begrenzte zeitliche Dauer aufweisen. A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the emitted radar signals have a predetermined limited time duration. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesendeten Radarsignale als Block einer Mehrzahl von zeitlich begrenzten Radarsignalen ausgebildet ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the emitted radar signals is formed as a block of a plurality of time-limited radar signals. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesendeten Radarsignale aus einer Mehrzahl von Blöcken einer Mehrzahl von zeitlich begrenzten Radarsignalen ausgebildet ist, wobei die Blöcke zeitlich versetzt zueinander sind. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the emitted radar signals from a plurality of blocks of a plurality of time-limited radar signals is formed, wherein the blocks are offset in time from one another. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Blöcken eine Wartezeit vorliegt, in welcher keine Radarsignale ausgesndet werden. A method according to claim 6, characterized in that between two blocks there is a waiting time in which no radar signals are emitted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesendeten Radarsignale von unterschiedlichen Sendeantennen ausgesendet werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the emitted radar signals are emitted by different transmitting antennas. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesendeten Radarsignale von unterschiedlichen Sendeantennen ausgesendet werden, wobei jede Sendeantenne zeitgleich oder zeitlich versetzt einen Block von Radarsignalen aussendet. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the emitted radar signals are emitted by different transmitting antennas, each transmitting antenna emitting a block of radar signals at the same time or with a time offset. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der ausgesendeten Radarsignale pro Block auf 2, 4, 8, 12 oder 16 oder 2n Signale mit n = 0 oder 1 bis 20 festgelegt ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the number of emitted radar signals per block is set to 2, 4, 8, 12 or 16 or 2 n signals with n = 0 or 1 to 20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand zwischen den Blöcken größer ist als die Zeitdauer Method according to one of the preceding claims, characterized in that the time interval between the blocks is greater than the time period
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