-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft einen Radarsensor, wie insbesondere einen Radarsensor für ein Kraftfahrzeug. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors.
-
Stand der Technik
-
In Kraftfahrzeugen werden Radarsensoren immer häufiger eingesetzt. Solche Radarsensoren werden beispielsweise bei Fahrerassistenzsystemen eingesetzt, um beispielsweise entgegenkommende Fahrzeuge bereits bei größerer Distanz sicher zu erkennen und deren Position und Geschwindigkeit möglichst genau bestimmen zu können. Dadurch können Aktivierungen von Fahrerassistenzfunktionen oder von Warnungen eingeleitet werden. Solche Aktivierungen sind beispielsweise die Anpassung der Leuchtweite der Scheinwerfer, die Anpassung der Ausleuchtung der Straße vor dem eigenen Fahrzeug und die Entblendung von Gegenverkehr, eine Aktivierung einer Bremsfunktion oder die Vorspannung von Sicherheitsvorrichtungen bei einem erwarteten Aufprall oder die Anpassung der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs aufgrund des Fahrverhaltens vorausfahrender Fahrzeuge. Auch werden Radarsensoren eingesetzt, um das nähere Umfeld des Kraftfahrzeugs zu überwachen.
-
Derzeit werden solche Radarsensoren eingesetzt, bei welchen für die Erkennung von Objekten davon ausgegangen wird, dass der entsprechende Radarsensor in der zu überwachenden Umgebung die einzige Quelle eines entsprechenden Radarsignals ist. Nur unter dieser Bedingung ist eine störungsfreie Detektion der Objekte gemäß dem allgemeingültigen Radar-Prinzip gegeben, welches voraussetzt, dass die Empfangssignale eines Radarsensors im Wesentlichen eine Überlagerung von dessen Sendesignalkomponenten darstellen, welche an zu detektierenden Objekten reflektiert und damit gegenüber dem Sendesignal zeitverzögert und in der Phase und ggf. in der Frequenz verschoben sind.
-
Mit steigender Verbreitung der verwendeten Radartechnik im Automobilbereich steigt auch die Wahrscheinlichkeit, dass sich in einer Umgebung, deren Durchmesser kleiner ist als die typische Reichweite eines Radarsensors, zwei unabhängige und damit unsynchronisierte Radarsensoren befinden. Dies kann beispielsweise in dichten Verkehrssituationen im innerstädtischen Bereich aber auch auf der Autobahn auftreten. Treffen zwei Radarsensoren im gleichen engen Raumbereich aufeinander, so überlagern sich die Signale beider Radarsensoren, was zu unerwünschten Interferenzeffekten in den Empfangssignalen beider Radarsensoren führt. Wenn solche Interferenzeffekte als eigentliches Empfangssignal ausgewertet werden, führt dies zu falschen Ergebnissen hinsichtlich der überwachten Umgebung bzw. hinsichtlich beobachteter Objekte.
-
Gemäß dem Stand der Technik werden Radarsensoren eingesetzt, welche eine Erkennung von Interferenzeffekten innerhalb der regulären Empfangssignale eines Radarsensors vorsehen.
-
Bei diesen Radarsensoren wird für die Zieldetektion die durch Reflektionen an zu detektierenden Objekten in der Sensorumgebung zum Sensor geführten Signalkomponenten eines so genannten Chirp-Sendesignals durch mehrere Empfangsantennen aufgenommen. Im Fall der Existenz eines externen Störsignals als Radarsignal eines anderen weiteren Radarsensors kann es in der Umgebung des eigenen Radarsensors, auch Ego-Radarsensor genannt, zu einer Überlagerung der Sendesignale beider Sensoren kommen.
-
Im Ego-Radarsensor treten Interferenzen aufgrund des Störsignals genau dann auf, wenn der Ego-Radarsensor und Störsensor einen Frequenzabstand besitzen, dessen Betrag die obere Grenzfrequenz eines im ego-Radarsensors vorgesehen Bandpassfilters unterschreitet. In diesem Fall werden die Signalanteile des Störsensors nicht durch das Bandpassfilter des Ego-Radarsensors unterdrückt. Die Erfahrung zeigt dabei, dass sich Störungen durch Interferenz in der Mehrzahl der Fälle zeitlich nur sehr begrenzt einstellen, jedoch auch längere Interferenz-Phasen möglich sind. Die Auswirkung von einer Interferenz auf die abgetasteten Empfangssignale, welche die Basis für die gesamte Zieldetektion darstellen, zeigt sich in einer deutlich erhöhten Signalenergie während der Interferenz-Phase. Bei kurzzeitigen Interferenzerscheinungen wirkt sich dies auf das Empfangssignal dahingehend aus, dass dem sinusähnlich modulierten Empfangssignal eine pulsförmige Verfälschung überlagert wird, welche von der Interferenz hervorgerufen wird. Der sinusähnliche Verlauf resultiert dabei von Reflektionen des ausgesendeten Radarsignals an realen Objekten, während das pulsförmige Signal auf die kurzzeitige Interferenz des eigenen Signals mit dem Signal des zweiten Radarsensors als sogenanntes parasitäres Signal hervorgerufen wird.
-
Die bislang üblichen Strategien versuchen, solche impulsartigen Interferenzerscheinungen mit statistischen Methoden zu begegnen, um die impulsförmigen Störungen auf dem sinusähnlichen Signal zu detektiert. Eine Korrektur dieser impulsförmigen Störungen erfolgt dadurch, dass die gestörten Signalwerte durch solche Signalwerte ersetzt werden, welche, ausgehend von den Amplitudenwerten in der nahen Umgebung der gestörten Werte, am wahrscheinlichsten sind. Es wird somit versucht, den ungestörten zeitlichen Verlauf des Empfangssignals in dem gestörten Zeitbereich weiterzuführen.
-
Eine Erkennung von zeitlich ausgedehnteren Störungen und deren Korrektur ist mit diesen Strategien jedoch nicht oder nur mit hohem Fehlerrisiko möglich.
-
Dazu kommt, dass das erwähnte Verfahren sehr rechenintensiv ist, da für alle Empfangssignale Amplitudenstatistiken erstellt und ausgewertet werden müssen, um die angesprochene Interferenz zu erkennen. Dies belastet die Rechenkapazität des Mikroprozessors, dessen Rechenkapazität dann nicht für andere Aufgaben zur Verfügung steht.
-
Der hohe Rechenzeitbedarf liegt auch in der Häufigkeit der Ausführung der entsprechenden Berechnungen, weil in jedem Zyklus die Empfangssignale bereits vor Beginn der eigentlichen Signalverarbeitung analysiert werden müssen. Die dafür aufgewendete Rechenzeit geht von der gesamten verfügbaren Rechenzeit des Mikroprozessors ab und steht der eigentlichen Signalverarbeitung auch dann nicht mehr zur Verfügung, wenn, wie in den allermeisten Fällen, keine Interferenz vorhanden ist.
-
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
-
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Radarsensor und ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors zu schaffen, der bzw. das gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und der bzw. das gegenüber dem Stand der Technik die Erkennung und Korrektur auch von zeitlich ausgedehnten Störungen erlaubt.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird hinsichtlich des Radarsensors mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Radarsensor zum Erzeugen und Senden eines Sendesignals in einem Frequenzband, mit einem Steuermittel, mit einem Oszillator, wobei ein Eingang des Oszillators insbesondere über einen Wandler mit dem Steuermittel verbunden ist, der Oszillator mittels des Steuermittels zum Erzeugen des Sendesignals ansteuerbar ist und das mittels des Oszillators erzeugte Sendesignal an einem Ausgang des Oszillators abgreifbar ist, mit wenigstens einer Sendeantenne zum Senden des am Ausgang des Oszillators anliegenden Signals, wobei die Sendeantenne mit dem Ausgang des Oszillators verbunden ist, mit wenigstens einem Empfangskanal zum Empfangen eines Empfangssignals, zum Verarbeiten des Empfangssignals und zur Weiterleitung des verarbeiteten Empfangssignals zum Steuermittel, wobei der Empfangskanal zumindest eine Empfangsantenne und einen Mischer zum Mischen des Empfangssignals mit dem am Ausgang des Oszillators anliegenden Signal aufweist, wobei der Mischer mit dem Ausgang des Oszillators verbunden ist, wobei ein steuerbarer Ein-/Ausschalter im Sendezweig vorgesehen ist, um die Weiterleitung des Signals am Ausgang des Oszillators zur Sendeantenne zu dämpfen oder zu unterbrechen, wobei bei gedämpfter oder unterbrochener Weiterleitung zur Sendeantenne eine Ansteuerung des Oszillators zur Interferenzdetektion durchführbar ist. Entsprechend kann in angesteuerten zeitlichen Phasen die Interferenz getestet werden und eine solche erkannt werden, falls ein weiterer Radarsensor in der Nähe ist und das Empfangssignal so durch Interferenz stören könnte.
-
Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn der Ein-/Ausschalter im Sendezweig zwischen Oszillator und Sendeantenne angeordnet ist. So kann das Ausgangssignal des Oszillators noch zu den Mischern geführt werden, während die Verbindung zur Sendeantenne gedämpft bzw. unterbrochen ist und kein Sendesignal ausgesendet wird.
-
Dabei ist es auch vorteilhaft, wenn der Ein-/Ausschalter von einer Steuereinheit ansteuerbar ist zum Dämpfen oder Unterbrechen der Signalverbindung zwischen Oszillator und Sendeantenne. So kann der Zeitpunkt bzw. die Zeitphase zur Interferenzerkennung gesteuert werden.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Ein-/Ausschalter von der Steuereinheit ansteuerbar ist zum Steuern der Dämpfung oder Unterbrechung. So können die Steuermittel den Oszillator und den Ein-/Ausschalter steuern zur Detektion einer Interferenz und zum Betrieb des Radarsensors zur Objekterkennung.
-
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit über eine Schnittstelle von den Steuermitteln ansteuerbar ist. So kann die Steuereinheit sowohl den normalen Betrieb zur Objekterkennung als auch die Interferenzerkennung ansteuern, um im erkannten Interferenzfall auch Abhilfemaßnehmen einzuleiten.
-
So ist es auch vorteilhaft, wenn die Ansteuerung des Oszillators zur Interferenzdetektion die Erzeugung eines internen Signals zur Weiterleitung an den zumindest einen Mischer mit einer Frequenzvariation umfasst. Dabei soll die Frequenzvariation erreichen, das störende Radarsignal auf zu finden, wenn es denn vorhanden ist. Der Umfang der Frequenzvariation ist dabei vorzugsweise auf den aktiven eigenen Betriebsbereich des Radarsensors ausgelegt.
-
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Frequenzvariation einen Frequenzdurchlauf über eine vorgebbare Frequenzbreite umfasst. Die Frequenzbreite ist dabei die aktive Bandbreite des Radarsensors.
-
Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn das empfangene Empfangssignal während der Phase der Interferenzdetektion mit dem internen Signal mischbar ist und das so verarbeitete Signal analysierbar ist, um eine Interferenz zu erkennen. In diesem Falle sollte kein Sendesignal vorliegen und damit ist jedes empfangbare Signal, von parasitären Effekten abgesehen, ein Signal, dass durch einen Fremdquelle hervorgerufen wird. Damit kann also ein Signal erkannt werden, das nicht vom eigenen Radarsensor, dem Ego-Radarsensor stammt.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei Erkennung einer Interferenz das Empfangssignal während der erkannten Interferenz bereinigbar ist. So werden bei erkannter Interferenz bzw. Störung Maßnahmen eingeleitet, um das Empfangssignal gegenüber der Störung zu bereinigen, um das möglichst reine Empfangssignal ohne Störung zu extrahieren.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors, wobei das Empfangssignal auf das Vorliegen einer Interferenz überwacht wird und bei Erkennung der Interferenz das Empfangssignal bereinigt wird, wobei zur Erkennung einer Interferenz das Sendesignal gedämpft oder unterbrochen wird, wobei bei gedämpftem oder unterbrochenem Sendesignal eine Ansteuerung des Oszillators zur Interferenzdetektion durchgeführt wird.
-
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Ansteuerung des Oszillators zur Interferenzdetektion die Erzeugung eines internen Signals zur Weiterleitung an den zumindest einen Mischer mit einer Frequenzvariation umfasst, wobei das empfangene Empfangssignal während der Phase der Interferenzdetektion mit dem internen Signal gemischt wird und das so verarbeitete Signal analysiert wird, um eine Interferenz zu erkennen.
-
Besonders zweckmäßig ist es, wenn bei Erkennung einer Interferenz das Empfangssignal während der erkannten Interferenz bereinigt wird.
-
Dabei wird in den vorliegenden Anmeldeunterlagen der Begriff der Interferenz gleichbedeutend mit dem Begriff der Störung verstanden.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
-
1 eine schematische Darstellung eines Radarsensors,
-
2 ein Diagramm zur Erläuterung der Erfindung,
-
3 ein Diagramm zur Erläuterung der Erfindung, und
-
4 Ein Diagramm zur Erläuterung der Erfindung.
-
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
-
Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau eines Radarsensors 1. Der Radarsensor 1 weist einen Sendezweig 2 und drei Empfangskanäle 3, 4, 5 auf. Der Sendezweig 2 dient dem Aussenden eines Sendesignals 6 und die Empfangskanäle 3, 4, 5 dienen dem Empfang von Empfangssignalen 19, 20, 21.
-
Die Erzeugung des Sendesignals 6, auch TX-Signal genannt, insbesondere im Bereich der Sendefrequenz im GHz-Bereich, beispielsweise um 24GHz, erfolgt durch die Ansteuerung eines in eine monolithische Mikrowellen-integrierte-Schaltung 7 (Monolithic Microwave Integrated Circuit oder MMIC) integrierten spannungsgesteuerten Oszillator 8 (Voltage Controlled Oscillator oder VCO) durch einen Digital-Analog-Wandler 9 (DAC) im Sendezweig 2. Die Ansteuerung des Digital-Analog-Wandlers 9 erfolgt über eine Digital-Analog-Wandler-Ansteuerung 10 mittels eines digitalen Signalprozessors (DSP) 11. Der Monolithic Microwave Integrated Cirquit 7 (MMIC) ist ein sogenannter TX-RX-MMIC, in welchem auch empfängerseitig Verstärker 12, so genannte LNA, und Mischer 13 eines oder mehrerer Empfangskanäle 3 integriert sind. Das Sendesignal 6 wird mittels der Sendeantenne 36 gesendet bzw. abgestrahlt.
-
Weiterhin ist in das MMIC 7 eine Steuereinheit 14 integriert, welche über ein Signal 16 einen Ein-/Ausschalter 15 ansteuern kann, um das Sendesignal 6 anzusteuern. Die Steuereinheit 14 ist von einer so genannten SPI-Schnittstelle 17 des Signalprozessors 11 ansteuerbar. Die Steuereinheit 14 ist somit über die SPI-Schnittstelle 17 von dem Signalprozessor 11 programmierbar. Das TX-RX-MMIC 7 integriert den Sendezweig 2 und einen Empfangszweig 3. Optional könnten auch mehr als der eine Empfangszweig integriert sein.
-
Weiterhin ist ein weiteres MMIC 18 als sogenanntes 2RX-MMIC vorgesehen, in welche zwei Empfangskanäle 4, 5 integriert sind. In diesen MMIC 18 sind je Empfangskanal 4, 5 jeweils ein Verstärker 22, 23 (LNA oder Low Noise Amplifier) und ein jeweiliger Mischer 24, 25 integriert.
-
Äquivalent zu dem durch den Digital-Analog-Converter 9 erzeugten Analogspannungsverlauf stellt sich ein Signal im GHz-Bereich, beispielsweise um 24GHz, mit einer entsprechenden Frequenzfolge ein. Dieses Signal stellt zum einen das Sendesignal 6 (TX-Signal), zum anderen gleichzeitig auch das zu den Mischern 13, 24, 25 der Empfangskanäle 3, 4, 5 geführte LO-Signal 26 dar. Durch dieses LO-Signal 26 erfolgt die Mischung der durch die Empfangsantennen 27, 28, 29 aufgenommenen Signale 19, 20, 21 in das Basisband. Diese Signale werden zuvor mittels Verstärkern 12, 22, 23 (LNA) verstärkt. Es folgen nach dem Mischen deren Filterung mittels der Filter 30, 31, 32 und deren Abtastung durch einen im digitalen Signalprozessor 11 (DSP) integrierten Analog-Digital-Wandler 33, 34, 35 (ADC) und die anschließende Zieldetektion durch digitale Signalverarbeitung im digitalen Signalprozessor 11 (DSP).
-
Dabei erfolgt die Steuerung des Radarsensors 1 durch einen digitalen Signalprozessor 11 (DSP). Diese Steuerung umfasst unter anderem die Sendesignalerzeugung und zeitlich daran gekoppelt die Abtastung der Empfangssignale 19 bis 21 der Empfangsantennen 27 bis 29.
-
Die in diesen Radarsensoren 1 verbauten, neuartigen MMICs zeigen einen hohen Integrationsgrad. Die empfängerseitigen Verstärker (LNA) 12 und Mischer 13 sind ebenso in das MMIC 7 integriert, wie auch die Steuereinheit 14, welche über die SPI-Schnittstelle 17 programmiert werden kann. Über diese Steuereinheit kann eine Reihe in den TX-RX-MMIC 7 integrierter Module, wie den Ein-/Ausschalter 15, konfiguriert werden. So existiert die Möglichkeit, über einen Ein-/Ausschalter 15 das Sendesignal 6 (TX-Signal) um zumindest 20dB zu dämpfen und damit faktisch auszuschalten. Die Besonderheit besteht nun darin, dass diese Dämpfung nur auf das Sendesignal 6 (TX-Signal) beschränkt ist. das MMIC-interne LO-Signal 26 zur Mischung der Empfangssignale 19, 20, 21 wird jedoch nicht gedämpft, es bleibt somit von der Dämpfung unberührt.
-
Mit einer solchen Konfiguration wird die Erkennung von Interferenzen von Signalen des vorliegenden so genannten Ego-Radarsensors 1 mit Signalen anderer weiterer Radarsensoren durchgeführt.
-
Bei gedämpftem, also bei faktisch ausgeschaltetem, Sendesignal 6 erfolgt eine reguläre Aufnahme der Empfangssignale 19, 20, 21, deren Verstärkung durch die Verstärker 12, 22, 23 im GHz-Bereich der Sendefrequenz, beispielsweise bei 24GHz, die Mischung mittels der Mischer 13, 24, 25 in das Basisband mittels dem vorhandenen LO-Signal 26, eine Bandpassfilterung mittels der Bandpassfilter 30, 31, 32 und die Abtastung mit den Analog-Digital-Wandlern 33, 34, 35.
-
Existiert keine Interferenz, so sind die Empfangssignale 19, 20, 21 am Eingang der Empfangsantennen 27, 28, 29 ebenfalls quasi Null und damit ebenso die Ausgangssignale an den Verstärkern 12, 22, 23 sowie die Signale an den Ausgängen der Mischer 13, 24, 25. In den abgetasteten Signalen sind lediglich Effekte durch Umladevorgänge der Bandpassfilter 30, 31, 32 zu erwarten. Abgesehen von diesen sehr niederfrequenten Signalverläufen sind keine Signalanteile zu erwarten.
-
Existiert jedoch eine Interferenz durch ein Störsignal, beispielsweise mit einer konstanten Frequenz, so entsteht am Eingang der ADC-Kanäle der Analog-Digital-Wandler 33, 34, 35 bei hinreichend geringem Frequenzabstand zwischen dem Oszillator 8 (VCO) und der Interferenzquelle ein Empfangssignal mit deutlich höherer Amplitude als im vorher beschriebenen Fall. Somit kann eine Interferenz erkannt werden.
-
Es ist daher möglich, anhand einer geeigneten digitalen Signalverarbeitung den einen von dem anderen Fall zu unterscheiden. Eine gewisse Bedeutung kommt hierbei der Wahl der Frequenz des Oszillators (VCO-Frequenz) bzw. des Frequenzverlaufs des Oszillators 8 zu, da nur im Fall eines geringen Abstandes zwischen der Frequenz des Oszillators und der, zunächst unbekannten und beliebigen, Frequenz der Störquelle entsprechende Signalanteile in den abgetasteten Signalen zu erwarten sind.
-
Der Frequenzverlauf des Oszillators sollte daher möglichst den gesamten zu überwachenden Frequenzbereich des Ego-Radarsensors 1 überstreichen und der Frequenzverlauf kann vorteilhaft derart gewählt sein, dass für eine beliebige Frequenzabfolge der Störquelle ein Zeitintervall größer dem Inversen der Abtastrate des Ego-Sensors existiert, bei dem der Frequenzabstand der beiden Sensoren hinreichend gering ist für eine Detektion im Ego-Radarsensor 1.
-
Der vorliegende Erfindungsgedanke sieht somit vor, dass das vorliegend vorgestellte erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie der Radarsensor, ein explizit für den Zweck der Interferenzerkennung konzipiertes VCO-Signal nutzt.
-
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens wird für die Ansteuerung des Radarsensors 1 (Ego-Radarsensor) ein LO-Signal-Suchdurchlauf vorgeschlagen, welcher einen linearen Frequenzverlauf des Oszillatorsignals (VCO-Signal) bzw. des LO-Signals 26 über den gesamten zu überwachenden Frequenzbereich darstellt. Dieser LO-Signal-Suchdurchlauf ist in 2 zusammen mit den entsprechenden Konfigurationszeitpunkten beispielhaft dargestellt.
-
Die 2 zeigt ein Diagramm 100, in welchem die Frequenz in GHz exemplarisch im Frequenzbereich um 24GHz als Funktion der Zeit t in ms aufgetragen ist. Dabei ist zwischen den Zeitpunkten T0 und T3 ein LO-Signaldurchlauf 101 gezeigt, welcher zum Zeitpunkt T0 bei 24,05 GHz, welches im 24GHz-Bereich der unteren Grenze des zulässigen Frequenzbandes entspricht, beginnt, bis zum Zeitpunkt T1 konstant bleibet und dann von T1 bis T2 auf den Wert von 24,25 GHz, welches im 24GHz-Bereich der oberen Grenze des zulässigen Frequenzbandes entspricht, linear ansteigt, bevor der Wert bei T2 wieder auf 24,05 GHz sprungartig abnimmt und bis zum Zeitpunkt T3 auf 24,05 GHz konstant bleibt. Das LO-Signal 26 zeigt also einen Verlauf eines Sägezahns und das LO-Signal durchfährt den relevanten Frequenzbereich von der unteren Grenzfrequenz des zulässigen Frequenzbandes bis zur oberen Grenzfrequenz des zulässigen Frequenzbandes. Der durch den LO-Signal-Suchdurchlauf überstrichene Frequenzbereich erstreckt sich damit vorteilhaft auf das gesamte, zulässige Frequenzband. Eine Frequenzbandverletzung ist hier nicht gegeben, da das VCO-Signal nicht über den Sendezweig des Sensors abgestrahlt wird, sondern nur Sensor- bzw. MMIC-intern als LO-Signal existiert.
-
In 2 ist weiterhin ein Störsignal 102 gezeigt, welches im gezeigten Zeitfenster von ca. 24,16 auf 24,1 GHz abfällt. Der Suchdurchlauf des LO-Signals 101 kreuzt zwischen T1 und T2 das Störsignal 102 und die beiden Signale weisen am Kreuzungspunkt etwa die gleiche Frequenz auf.
-
Eine Besonderheit des Suchdurchlaufs 101 kann es vorteilhaft sein, dass seine, im Vergleich zu einem Ansteigen eines regulären Radar-Messzyklus, höhere Steilheit. Die Zeitdauer T2 – T1 für das Überstreichen des zulässigen Frequenzbandes liegt bei etwa 11 ms. Dabei kann das Ansteigen auch in größeren oder kleineren Zeitbereichen liegen, beispielsweise von 5 bis 50 ms.
-
Beide Eigenschaften zusammengenommen bewirken, dass für nahezu beliebige Frequenzverläufe eines Störsignals innerhalb des untersuchten Frequenzbandes eine kurzzeitige Annäherung der beiden Frequenzen 101, 102 gegeben ist, so dass eine empfängerseitige Detektion des Störsignals möglich ist. Insbesondere ein Störsignal 102, welches einen langsamen Frequenzdurchlauf darstellt, wie in 2 dargestellt, kann durch den beschriebenen LO-Signal-Suchdurchlauf 101 sicher erkannt werden.
-
Neben dem eigentlichen Suchdurchlauf von T1 bis T2 sind eine Vor- sowie eine Nachlaufphase T0 bis T1 und T2 bis T3 vorgesehen, welche ebenfalls in 2 dargestellt sind. Wenn zur Zeit T0 das Sendesignal 6 abgeschaltet und die Startfrequenz des Suchdurchlaufs eingestellt wird, so ist eine Vorlaufphase T1 – T0 vor dem Starten des Suchdurchlaufs sowie der Aufnahme der entsprechenden Empfangssignale vorteilhaft, um die Auswirkungen von Einschwingvorgängen der VCO-Frequenz sowie von Umladevorgängen der empfängerseitigen Bandpassfilter 30 bis 32 zu minimieren.
-
Eine Nachlaufphase T2 bis T3 ist ebenfalls vorteilhaft, um entsprechende Effekte, die durch das Wiedereinschalten des Sendesignals 6, sowie durch das Einstellen der Folgefrequenz des Oszillators (VCO) zur Zeit T2 hervorgerufen werden, zu minimieren. Die als Vorlaufzeit bzw. als Nachlaufzeit vorgesehenen Zeitdauern liegen bei etwa 1ms für die Vorlaufzeit T0 bis T1 und bei etwa 3ms für die Nachlaufphase T2 bis T3.
-
Ein typisches Empfangssignal 200, welches während eines LO-Signal-Suchdurchlaufs aufgenommen wurde, ist in 3 dargestellt. In 3 ist in einem Diagramm ein Signal 200 erkennbar, welches neben dem niederfrequenten Signalanteil 201, welcher einer Exponentialfunktion gleicht und durch Umladevorgänge des Bandpassfilters als Folge der Schaltvorgänge zur Zeit T0 hervorgerufen wird, der impulsförmige Anteil 202 des Störsignals erkennbar. Das Vorliegen mehrerer Störimpulse ist dabei dadurch zu erklären, dass testweise als Störquelle ein weiterer, unsynchronisierter Radarsensor verwendet wurde, welcher Frequenzen eines komplexen Frequenzschemas aussendet und es in Verbindung mit dem LO-Signal-Suchdurchlauf gemäß 2 daher in einem engen Zeitintervall zu mehreren Annäherungen im Frequenzbereich kommt.
-
Durch eine Verarbeitung des Signals 200, wie insbesondere mittels Mitteln der digitalen Signalverarbeitung, ist es leicht möglich, die Anteile des Störsignals 202 und damit die Existenz des Störsignals zu detektieren. So kann beispielsweise in einem ersten Schritt die erste Ableitung des in 3 gezeigten Signals 200 gebildet werden. Der Betrag des resultierenden Signals aus der Ableitung des Signals 200 der 3 ist in 4 dargestellt.
-
In 4 ist ein Diagramm dargestellt, welches die zeitliche Ableitung 300 des Signals 200 der 3 zeigt. Gut zu erkennen ist die Dämpfung des niederfrequenten Signalanteils 301, welche bei kleinen Zeiten geringfügig abnimmt, gegenüber den Störanteilen 302.
-
Ausgehend von dem bearbeiteten Signal 300 kann in einem nachfolgenden Schritt die Detektion der störbedingten Signalspitzen 302 beispielsweise durch einen klassischen Spitzenerkennungsalgorithmus (Peak-Detection-Algorithmus) vorgenommen werden.
-
So kann als Spitzenerkennungsverfahren beispielsweise ein OS-CFAR-Algorithmus(Ordered Statistics Constant False Alarm Rate)-Verfahren eingesetzt werden. Mit diesem Verfahren kann beispielsweise eine robuste Detektion eines Störsignals erreicht werden.
-
Nach einer erfolgreichen Detektion einer Störquelle im Ego-Radarsensor 1 können Verfahren zur Reparatur gestörter Signale effizient ausgeführt werden. Liegt jedoch, wie in den meisten Fällen, keine Interferenz vor und wird dieses Fehlen von Interferenz durch das vorgestellte Verfahren ebenso erkannt, so müssen die Verfahren zur Reparatur gestörter Signale auch nicht ausgeführt werden und die dadurch eingesparte Rechenzeit kann für eine verbesserte Signalverarbeitung zur Radar-Zieldetektion verwendet werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Radarsensor
- 2
- Sendezweig
- 3
- Empfangszweig
- 4
- Empfangszweig
- 5
- Empfangszweig
- 6
- Sendesignal
- 7
- MMIC, monolithische Mikrowellen-integrierte Schaltung
- 8
- Oszillator
- 9
- Digital-Analog-Wandler
- 10
- Digital-analog-Wandler-Ansteuerung
- 11
- digitaler Signalprozessor
- 12
- Verstärker (LNA)
- 13
- Mischer
- 14
- Steuereinheit
- 15
- Ein-/Ausschalter
- 16
- Signal
- 17
- SPI-Schnittstelle
- 18
- MMIC, monolithische Mikrowellen-integrierte Schaltung
- 19
- Empfangssignal
- 20
- Empfangssignal
- 21
- Empfangssignal
- 22
- Verstärker (LNA)
- 23
- Verstärker (LNA)
- 24
- Mischer
- 25
- Mischer
- 26
- LO-Signal
- 27
- Empfangsantenne
- 28
- Empfangsantenne
- 29
- Empfangsantenne
- 30
- Filter
- 31
- Filter
- 32
- Filter
- 33
- Analog-Digital-Wandler
- 34
- Analog-Digital-Wandler
- 35
- Analog-Digital-Wandler
- 36
- Sendeantenne
- 100
- Diagramm
- 101
- LO-Signal
- 102
- Störsignal
- 200
- Empfangssignal
- 201
- Signalanteil
- 202
- impulsförmiger Anteil
- 300
- zeitliche Ableitung
- 301
- zeitliche Ableitung des niederfrequenten Signalanteils
- 302
- zeitliche Ableitung des Störanteils
