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Die Erfindung betrifft einen Radarsensor für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Signalverarbeitungseinrichtung sowie eine Messantennenanordnung mit wenigstens einem Antennenelement, wobei über die Messantennenanordnung ausgesendete und von dieser empfangene, reflektierte Radarsignale in einem Messsequenzbereich durch die Signalverarbeitungseinrichtung zu Radardaten des Radarsensors verarbeitet werden. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Störungskompensation in einem Radarsensor und ein Kraftfahrzeug.
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Im Stand der Technik bekannte Radarsensoren weisen eine Messantennenanordnung auf, über die Radarsignale ausgesendet werden können. Das Messprinzip des Radarsensors basiert darauf, dass diese ausgesendeten Radarsignale an zu detektierenden Objekten im Erfassungsbereich des Radarsensors reflektiert werden und wieder von wenigstens einem Teil der Messantennenanordnung als reflektierte Radarsignale empfangen werden. Eine Signalverarbeitungseinrichtung des Radarsensors ist dazu ausgebildet, die empfangenen Radarsignale zu verarbeiten und somit Radardaten zu erzeugen, die anderen Einrichtungen, beispielsweise einem Fahrzeugsystem des Kraftfahrzeugs, bereitgestellt werden können. Dabei sind die Radarsensoren üblicherweise für den Betrieb in einem bestimmten Frequenzbereich, also Frequenzband, ausgelegt, wobei auch bestimmte Frequenzbänder für die Radarnutzung gezielt freigegeben sein können, beispielsweise das Frequenzband von 76 bis 81 GHz (77 GHz-Band). Die Antennenelemente der Messantennenanordnung sind mithin so ausgestaltet, dass die Radarsignale im Messfrequenzbereich des Radarsensors aussenden und empfangen können.
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Die Verwendung von Radarsensoren in Kraftfahrzeugen ist im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt. Radarsensoren werden heutzutage meist als Umfeldsensoren für einen mittleren und größeren Distanzbereich eingesetzt, um andere Verkehrsteilnehmer oder größere Objekte in Distanz, Winkel und Relativgeschwindigkeit bestimmen zu können. Derartige Radardaten können in Umfeldmodelle eingehen oder auch unmittelbar Fahrzeugsystemen zur Verfügung gestellt werden. Nutzen aus Radardaten ziehen im bekannten Stand der Technik beispielsweise Längsführungssysteme, wie ACC, oder auch Sicherheitssysteme. Auch die Nutzung von Radarsensoren im Innenraum des Kraftfahrzeugs wurde bereits vorgeschlagen.
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Radarsensoren herkömmlicher Bauart weisen meist eine größere Ausdehnung auf und sind eher klobig, nachdem die Antennen sowie die unmittelbar an der Antenne benötigten Elektronikkomponenten, also das Radar-Frontend, in einem Gehäuse integriert sind. Hauptsächlich bilden die Elektronikkomponenten dabei den Radar-Transceiver, der eine Frequenzsteuerung (üblicherweise umfassend eine Phasenregelschleife - PLL), Mischeinrichtungen, einem Low Noise Amplifier (LNA) und dergleichen enthält, oft werden jedoch auch Steuermodule und digitale Signalverarbeitungskomponenten antennennah realisiert, beispielweise um bereits aufbereitete Sensordaten, beispielsweise Objektlisten, auf einen angeschlossenen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, geben zu können.
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Die Realisierung von Radarkomponenten auf Halbleiterbasis erwies sich lange Zeit als schwierig, da teure Spezialhalbleiter, insbesondere GaAs, benötigt wurden. Es wurden kleinere Radarsensoren vorgeschlagen, deren gesamtes Radar-Frontend auf einem einzigen Chip in SiGe-Technologie realisiert ist, ehe auch Lösungen in der CMOS-Technologie bekannt wurden. Solche Lösungen sind Ergebnis der Erweiterung der CMOS-Technologie auf Hochfrequenzanwendungen, was oft auch als RF-CMOS bezeichnet wird. Ein solcher CMOS-Radarchip ist äußerst kleinbauend realisiert und nutzt keine teuren Spezialhalbleiter, bietet also vor allem in der Herstellung deutliche Vorteile gegenüber anderen Halbleitertechnologien. Eine beispielhafte Realisierung eines 77 GHz-Radar-Transceivers als ein CMOS-Chip ist in dem Artikel von Jri Lee et al., „A Fully Integrated 77-GHz FMCW Radar Transceiver in 65-nm CMOS Technology“, IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), S. 2746-2755, beschrieben.
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Nachdem zudem vorgeschlagen wurde, den Chip und die Antenne in einem gemeinsamen Package zu realisieren, ist ein äußerst kostengünstiger kleiner Radarsensor möglich, der Bauraumanforderungen deutlich besser erfüllen kann und aufgrund der kurzen Signalwege auch ein sehr niedriges Signal-Zu-Rausch-Verhältnis aufweist sowie für hohe Frequenzen und größere, variable Frequenzbandbreiten geeignet ist. Daher lassen sich derartige, kleinbauende Radarsensoren auch für Kurzreichweiten-Anwendungen, beispielsweise im Bereich von 30 cm bis 10 m, einsetzen.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen solchen CMOS-Transceiver-Chip und/oder ein Package mit CMOS-Transceiver-Chip und Antenne auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit einem digitalen Signalverarbeitungsprozessor (DSP-Prozessor) vorzusehen oder die Funktionen des Signalverarbeitungsprozessors ebenso in den CMOS-Transceiver-Chip zu integrieren. Eine ähnliche Integration ist für Steuerungsfunktionen möglich.
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In modernen Kraftfahrzeugen dienen Radarsensoren häufig zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr. Wünschenswert ist dabei eine Abdeckung des Umfeldes des Kraftfahrzeugs in einem 360°-Radius, so dass die Anzahl der im Kraftfahrzeug verbauten Radarsensoren zunimmt. Beispielsweise wurden Anordnungen von zwölf oder mehr Radarsensoren innerhalb von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen, um eine 360°-Umfelderfassung zu realisieren. Dabei soll jedoch das Aussehen des Kraftfahrzeugs möglich wenig beeinflusst werden, weswegen, insbesondere aus Designgründen, Radarsensoren häufig verdeckt im Kraftfahrzeug verbaut werden, insbesondere hinter radardurchlässigem Material wie beispielsweise Stoßfängerteilen und/oder speziell vorgesehenen, überlackierten radardurchlässigen Fenstern.
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Die bedeutet aber, dass die Radarsignale zusätzlich das verdeckende Bauteil beziehungsweise die verdeckende Komponente des Kraftfahrzeugs durchqueren müssen. Hierdurch kann die Leistungsfähigkeit der Radarsensoren in größerem Maße beeinträchtigt werden. Eine weitere Problemquelle für die Leistungsfähigkeit von Radarsensoren stellen sonstige Störsignale, beispielsweise auch aus anderen Frequenzbändern, dar.
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DE 10 2017 007 961 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen eines Störzustands eines Radarsensors. Dort wird vorgeschlagen, dass das Empfangssignal, vorzugsweise nach einer analogen Aufbereitung, abgetastet und einer digitalen Signalverarbeitung unterzogen wird, wobei aus dem abgetasteten Empfangssignal und/oder während der digitalen Signalverarbeitung wenigstens ein Datensatz oder ein Datenstrom gewonnen wird, der einem lernenden Klassifikator zugeführt wird, mit dem ein Vorhandensein und/oder eine Art des Störzustands abgeschätzt wird. Der lernende Klassifikator wird mittels maschinellen Lernens trainiert, wobei sich besonders Verfahren des überwachten maschinellen Lernens eignen. Nachfolgend können entsprechend des erkannten Störzustands beziehungsweise eines oder mehrerer Störsignale geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Mithin wird hier eine reine Software eingesetzt, die auf den empfangenen Radarsignalen arbeitet, was zum einen zu Problemen bei der Robustheit der Störungserkennung führen kann, zum anderen auch zu Informationsverlust bei der Ausfilterung von Störungen im Nutzsignal.
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DE 10 2014 222 837 A1 betrifft ein Radarsystem mit einer Hochfrequenzsignal-Einrichtung und einer definierten Anzahl von Hochfrequenzkanälen, die funktional mit der Hochfrequenzsignal-Einrichtung und mit einer Antenneneinrichtung verbunden sind. Die Hochfrequenzsignal-Einrichtung weist für jeden Hochfrequenzkanal eine analoge Kompensationseinrichtung zur Kompensation eines Störeffekts eines Abdeckelements für das Radarsystem auf, wobei die analogen Kompensationseinrichtungen mittels der Signalverarbeitungseinrichtung digital ansteuerbar sind. Die Kompensationseinrichtungen sind vor einer Inbetriebnahme und/oder in einen Normalbetrieb des Radarsystems konfigurierbar, wobei das Vorwissen, wie die Kompensationseinrichtung eingestellt werden muss, in einem Konfigurations- beziehungsweise Kalibrationsprozess aufgebaut werden kann, was wiederholt werden kann, wenn das Abdeckelement ausgetauscht wird. Ein zur Kompensation eingesetztes Störsignal wird mithin im Vorfeld in Abhängigkeit des verwendeten Abdeckelements konfiguriert.
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DE 10 2016 005 058 A1 betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Radarsensors in einem Kraftfahrzeug, welcher Radarsensor durch Einstellung von ursprünglichen Betriebsparametern nach Verbau in einer Starteinbauposition in einer ursprünglichen Verbauumgebung einbaupositionsspezifisch kalibriert wird, wobei während des Betriebs des Radarsensors nach dem Verbau und der Kalibrierung in der Starteinbauposition in der ursprünglichen Verbauumgebung regelmäßig eine die Abweichung von der ursprünglichen Leistungsfähigkeit beschreibende Abweichungsinformation durch Messung mit dem Radarsensor ermittelt wird, wobei bei einem erfüllten, die Abweichungsinformation auswertenden Rekalibrierungskriterium neue, die Reduzierung der Leistungsfähigkeit wenigstens teilweise kompensierende Betriebsparameter des Radarsensors ermittelt und eingestellt werden. Dort wird mithin ein selbstadaptives Radarsystem beschrieben, in dem sich der Radarsensor an Veränderungen in seiner Verbausituation vollständig automatisch anpassen kann, wobei insbesondere verschiedene Testsätze von Betriebsparametern eingestellt werden können und Testmessungen zur Ermittlung des Leistungsfähigkeitswerts durchgeführt werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Möglichkeit zur Kompensation von Störeinflüssen für einen Radarsensor anzugeben, insbesondere hinsichtlich zu durchstrahlender Komponenten eines Kraftfahrzeugs.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Radarsensor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Radarsensor zusätzlich zu der Messantennenanordnung wenigstens eine der Messantennenanordnung benachbarte Kompensationsantennenanordnung und eine Kompensationseinrichtung aufweist, wobei die Kompensationseinrichtung zur Verarbeitung von mittels der Kompensationsantennenanordnung empfangenen Zusatzsignalen zur Ermittlung einer auf die Radarmessung mit der Messantennenanordnung bezogenen Störinformation und die Signalverarbeitungseinrichtung zur Nutzung der Störinformation zur Kompensation der Störung in den Radardaten ausgebildet sind.
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Erfindungsgemäß wird mithin vorgeschlagen, neben der eigentlichen Radarantenne, also der Messantennenanordnung bzw. Primärantenne, weitere Antennenstrukturen, nämlich die Kompensationsantennenanordnung, vorzusehen, insbesondere am Rand der eigentlichen Messantennenanordnung. Die Kompensationsantennenanordnung dient dazu, die nahen Störungen, beispielsweise aufgrund der Verbauumgebung, gezielt zu erfassen und die Möglichkeit der Ausfilterung bereitzustellen. Neben Störungen durch die Verbauumgebung, insbesondere zur durchstrahlende Komponenten des Kraftfahrzeugs, können auch weitere Störungen, beispielsweise von anderen Frequenzbändern (beispielsweise N- oder P-WLAN), durch die Interaktion mit Mobilfunk ebenso wie Störungen durch andere EMV-Quellen gezielt detektiert und der Signalverarbeitung kompensiert beziehungsweise ausgefiltert werden.
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Dabei ist die Signalverarbeitungseinrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung so zu verstehen, dass die gesamte Signalverarbeitungskette für die empfangenen Radarsignale abgedeckt ist. Die Signalverarbeitungseinrichtung kann also insbesondere, wie bereits bekannt, einen analogen Anteil und einen digitalen Anteil aufweisen beziehungsweise in einen Hochfrequenzanteil und einen Niederfrequenzanteil aufgeteilt sein. Insbesondere im analogen Anteil kann beispielsweise zunächst eine Aufbereitung des empfangenen Radarsignals erfolgen, beispielsweise umfassend eine rauscharme Vorverstärkung mit einem LNA (Low Noise Amplifier), eine Filterung in einer oder mehreren Filterstufen und eine Frequenzumsetzung in ein Zwischenfrequenzband und/oder in ein Basisfrequenzband. Verstärkungen und Filterungen können selbstverständlich auch im Zwischenfrequenzband beziehungsweise im Basisfrequenzband durch entsprechende Verstärkungs- und/oder Filterungsbauelemente erfolgen. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Verarbeitung der empfangenen Radarsignale und die Verarbeitung der von der Kompensationsantennenanordnung empfangenen Zusatzsignale wenigstens teilweise getrennt erfolgt, es jedoch auch denkbar ist, dass die Kompensationseinrichtung zumindest teilweise in die Signalverarbeitungseinrichtung integriert ist.
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Insbesondere ist die Signalverarbeitung auch im Basisband zumindest teilweise getrennt durchzuführen, wobei die Anwendung der dann ermittelten Störinformationen bevorzugt bei der Analyse im Spektralbereich erfolgen kann, es mithin insbesondere denkbar ist, eine Art Fusionierung der Daten der beiden Antennenanordnungen vorzunehmen und auf diese Weise die Störungen auszufiltern.
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Die Nutzung einer zusätzlichen Antennenanordnung, also der Kompensationsantennenanordnung als sekundäre Antenne, hat den Vorteil, dass eine effektive Ausfilterung der Störungen in den empfangenen Radarsignalen erfolgen kann, insbesondere in Amplitude und in Frequenz. Dadurch erzeugt eine aktive Ausfilterung von Störungen im empfangenen Radarsignal keine Verluste von Informationen bei der Verarbeitung der empfangenen Radarsignale. Ferner bietet die Nutzung einer Kompensationsantennenanordnung auch die Möglichkeit, Störungen gezielt zu vermessen, so dass eine Trennung von Störeffekten und Nutzsignalen, die nicht kompensiert werden sollen, weitgehend vermieden werden kann.
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Zweckmäßigerweise kann die Kompensationsantennenanordnung auf einer auch die Messantennenanordnung tragenden Leiterplatte angeordnet sein, insbesondere die Messantennenanordnung wenigstens teilweise umgebend. Insbesondere ist also eine Anordnung der Antennenelemente der Kompensationsantennenanordnung auf der Leiterplatte am Rand der Messantennenanordnung möglich. Sollen mehrere Antennenelemente der Kompensationsantennenanordnung vorgesehen sein, ist es zweckmäßig, diese um die Messantennenanordnung herum zu verteilen, um möglichst weitgehend einen nahe an der Messantennenanordnung befindlichen Raum ausnutzen zu können. Antennenelemente der Messantennenanordnung und/oder der Kompensationsantennenanordnung können beispielsweise durch Mikrostrips und/oder Patches realisiert sein, wie dies im Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist.
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Dabei sind zwei grundlegende Ausgestaltungen beziehungsweise grundlegende Sekundärantennen für die Kompensationsantennenanordnung denkbar, die besonders bevorzugt beide eingesetzt werden, das bedeutet, mit besonderem Vorteil weist die Kompensationsantennenanordnung zwei Sekundärantennen auf, wovon die eine Störungen durch die Verbauumgebung vermisst, die andere Störungen durch Mess- und/oder Kommunikationsaktivitäten in anderen Frequenzbändern.
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Eine besonders voreilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Kompensationsantennenanordnung als erste Sekundärantenne wenigstens ein zur Radarmessung in einem Ultranahbereich ausgebildetes Ultranahantennenelement zur Aufnahme von die Verbauumgebung des Radarsensors im Erfassungsbereich der Messantennenanordnung betreffenden Zusatzsignalen aufweist. Dabei kann das Ultranahantennenelement konkret zum Empfang von von wenigstens einem Verbauelement der Verbauumgebung im Sendebereich der Messantennenanordnung reflektierten Radarsignalen und/oder Zusatzsignalen angeordnet und ausgebildet sein.
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Das bedeutet, es kann als Teil der Kompensationsantennenanordnung eine Sekundärantenne für die „Nahstörung“ durch die Verbauumgebung vorgesehen sein. Diese Sekundärantenne kann für den gleichen Frequenzbereich wie die Messantennenanordnung ausgestaltet sein, mithin für den Messfrequenzbereich, welcher bevorzugt im 77 GHz-Band von 76 bis 81 GHz liegt. Mit besonderem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Kompensationseinrichtung zum Betrieb der ersten Sekundärantenne mit einer Frequenzbandbreite, die größer als 4 HGZ ist, insbesondere 5 GHz beträgt, ausgebildet ist. Das bedeutet, im Unterschied zur Messantennenanordnung kann die erste Sekundärantenne bei äußerst hohen Frequenzbandbreiten, beispielsweise 5 GHz von 76 bis 81 GHz, betrieben werden, um die Abstandsauflösung deutlich zu verbessern. Auf diese Weise ist die erste Sekundärantenne in der Lage, Ultranahreflektionen, also Störungen im Nahbereich, der der Verbauumgebung entspricht, zu lokalisieren. Beispielsweise kann zur Kompensation ein Spektrum dieser Ultranahreflektionen als Störinformation bestimmt werden, wobei das derart bestimmte Spektrum im Spektrum des Radarsignals der primären Antenne, also der Messantennenanordnung, abgezogen werden kann.
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Dabei kann der Ultranahbereich, welcher üblicherweise als Abstände < 2,5 m definiert ist, im Rahmen der vorliegenden Erfindung noch deutlich enger erfasst werden. So kann konkret vorgesehen sein, dass die Kompensationseinrichtung zum Betrieb der ersten Sekundärantenne mit einer Reichweite < 10 cm, insbesondere < 8 cm, betrieben wird. Das bedeutet, die Ausgangsleistung kann sehr gering gewählt werden, so dass eine extrem höhere zugelassene Frequenzbandbreite erlaubt ist, insbesondere gemäß lokaler Funkzulassungsregularien. Insbesondere kann also eine geringe Reichweite von wenigen cm genutzt werden, allerdings bevorzugt gleichzeitig eine möglichst hohe Frequenzbandbreite. Hierbei ist auch eine höhere Winkelauflösung nicht von Bedeutung, so dass mit äußerst wenigen Ultranahantennenelementen gearbeitet werden kann. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die derart gering gewählte Reichweite auch einer effektiven Auswertung zuträglich ist, nachdem deutlich weniger sogenannte Range-Bins betrachtet werden müssen. Ferner sorgt die geringe Reichweite selbstverständlich auch dafür, dass tatsächlich nur die durch die Verbauumgebung, insbesondere zu durchstrahlende Komponenten des Kraftfahrzeugs, verursachte Störung vermessen wird.
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Im hier genannten Beispielsfall wird die erste Sekundärantenne mithin aktiv zur Messung betrieben, indem mit einer kleinen Reichweite, einer niedrigen Winkelauflösung und einer äußerst hohen Frequenzbandbreite gezielt der Einfluss der Verbauumgebung des Radarsensors vermessen wird. Dabei wird darauf hingewiesen, dass die primäre Antenne, mithin die Messanordnung, allein aufgrund der üblicherweise geringeren Frequenzbandbreite und der größeren Reichweite die Störungen durch die Verbauumgebung nicht detektieren und ausfiltern könnte.
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Es ist ferner im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft, wenn, insbesondere zusätzlich zu der ersten Sekundärantenne, die Kompensationsantennenanordnung als zweite Sekundärantenne wenigstens ein zur Messung von Störsignalen wenigstens eines nicht den Messfrequenzbereich umfassenden Störfrequenzbereichs ausgebildetes Sekundärantennenelement aufweist. Das bedeutet, die zweite Sekundärantenne dient insbesondere dazu, möglicherweise vorhandene Störsignale aus sonstigen Messaktivitäten und/oder Kommunikationsaktivitäten, insbesondere in Echtzeit, als Zusatzsignale festzustellen und mittels der Störinformation kompensierbar zu machen. Denn es wurde festgestellt, dass bestimmte Frequenzen beispielsweise des Mobilfunks im Radarsensorspektrum sichtbar sind. Analoges gilt für beispielsweise Messsignale anderer Sensoren, die als Störsignale für den Radarsensor wirken können. Dabei hat sich jedoch als hauptsächliches Problem die Mobilfunkkommunikation erwiesen, so dass eine zweite Sekundärantenne als Teil der Kompensationsantennenanordnung vorgesehen werden kann, um Störsignale insbesondere der mobilen Kommunikation zu detektieren und zur Korrektur des Radarsignals, mithin zur Kompensation, zu nutzen. Dabei können unterschiedliche Sekundärantennenelemente für unterschiedliche Störfrequenzbereiche vorgesehen sein.
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Dabei sei noch hervorgehoben, dass für die zweite Sekundärantenne und deren Zusatzsignale eine äußerst geringe Komplexität gegeben ist, da es nicht um eine Demodulation von Mobilfunksignalen geht, sondern um die Kompensation von durch Mobilfunksignale als Störsignale entstehenden Rauschens in der Radarsignalverarbeitung. Aufgrund der Zusatzsignale der zweiten Sekundärantenne kann beispielsweise eine stochastische Abschätzung beziehungsweise Differenzierung zwischen Radarsignalen und externen Mobilfunkstörungen vorgenommen werden, was als Grundlage einer Kompensationsmaßnahme durch die Kompensationseinrichtung dient.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Kompensationseinrichtung zur Ermittlung wenigstens eines Teils der Störinformation als zeitlich zugeordnet zu einem empfangenen Radarsignal und die Signalverarbeitungseinrichtung zur Nutzung der zeitlich zugeordneten Störinformation zur Kompensation der zeitlich entsprechenden aus dem Radarsignal ermittelten Radardaten ausgebildet sein. Nachdem beispielsweise Effekte der Mobilfunkkommunikation sich über die Zeit verändern, ist es zweckmäßig, hier eine zeitaktuelle Störinformation zu ermitteln, die zur Korrektur zeitlich korrespondierender Radarsignale beziehungsweise Radardaten eingesetzt wird. Dies kann analog auch bei der aus Zusatzsignalen der ersten Sekundärantenne ermittelten Störinformation der Fall sein, ist dort jedoch weniger notwendig, da sich die Verbauumgebung auf deutlich langsameren Zeitskalen verändert und mithin ein im Wesentlichen gleichbleibender Effekt angenommen werden kann, so dass beispielsweise bei einer kurzreichweitigen, breitbandigen Messung mit der ersten Sekundärantenne diese in bestimmten Zeitabständen, beispielsweise Minuten oder Stunden, zur Aktualisierung einer entsprechenden Störinformation bezüglich der Verbauumgebung wiederholt werden kann.
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Mit anderen Worten bedeutet dies, dass zweckmäßigerweise die Kompensationseinrichtung zur Ermittlung wenigstens eines Teils der Störinformation, insbesondere hinsichtlich der Verbauumgebung des Radarsensors, als dauerhaft gültig ausgebildet sein kann. Die Gültigkeitsdauer kann sich beispielsweise, wie erwähnt, aufgrund der üblichen Zeitskalen, in denen Veränderungen auftreten können, ergeben. Eine typische Veränderung der Verbauumgebung ist beispielsweise dann gegeben, wenn sich eine Ablagerung auf einer zu durchstrahlenden Komponente des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem Stoßfängerteil, bildet. Dabei kann es sich beispielsweise um Regen, Schnee, Eis und/oder Schmutz handeln. Besitzt der Radarsensor eine Eigendiagnose Funktion, die solche Ablagerungen erkennt, kann dies auch als ein Triggersignal für eine erneute, gezielte Vermessung mit der ersten Sekundärantenne verwendet werden.
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Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Störungskompensation in einem erfindungsgemäßen Radarsensor, welches sich dadurch auszeichnet, dass mittels der Kompensationsantennenanordnung empfangene Zusatzsignale zur Ermittlung einer auf die Radarmessung mit der Messantennenanordnung bezogenen Störinformation ausgewertet werden und die Störinformation zur Kompensation der Störung in den Radardaten verwendet wird. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Radarsensors lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, so dass auch mit diesem die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
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Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die Störinformation zusätzlich zu einer Optimierung der Einbauposition und/oder Einbauorientierung des Radarsensors ausgewertet wird. Dabei können insbesondere Störinformationen, die sich auf die Verbauumgebung des Radarsensors beziehen, ausgewertet werden. Denn die entsprechende Störinformation, insbesondere bei Messungen mit einer ersten Sekundärantenne, wie beschrieben, ermöglicht auch die Lokalisation von Störungen, so dass eine Optimierung des Einbaus vorgenommen werden kann.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Radarsensor. Auch hier gelten die Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Radarsensors und des erfindungsgemäßen Verfahrens analog fort.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Radarsensors,
- 2 eine mögliche konkrete Auslegung der Antennenanordnungen, und
- 3 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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1 zeigt eine schematische Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Radarsensors 1. Dieser weist in einem hier nur angedeuteten Gehäuse 2 eine Leiterplatte 3 auf, auf der eine übliche Messantennenanordnung 4 als Primärantenne vorgesehen ist. Über die Messantennenanordnung 4 erfolgt der übliche Messbetrieb, das bedeutet das Aussenden von Radarsignalen und das Empfangen der reflektierten Radarsignale. Eine hier nur angedeutete Steuereinrichtung 5 des Radarsensors 1, deren Komponenten wenigstens teilweise auch auf der Rückseite der Leiterplatte 3 vorgesehen sein können, weist unter anderem eine Signalverarbeitungseinrichtung 6 auf, in der die empfangenen Radarsignale verarbeitet werden und Radardaten ermittelt werden, die beispielsweise an Steuergeräte des Kraftfahrzeugs, in dem der Radarsensor 1 verbaut ist, weitergegeben werden können. Die Signalverarbeitungseinrichtung 6 kann, wie grundsätzlich bekannt, einen Hochfrequenzanteil und einen Niederfrequenzanteil mit den entsprechenden Komponenten aufweisen beziehungsweise analoge und digitale Anteile besitzen.
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Der Radarsensor 1 ist vorliegend verdeckt hinter einer zu durchstrahlenden Komponente 7 des Kraftfahrzeugs, hier einem Stoßfängerteil, verbaut. Hierdurch können Störungen des Messbetriebs entstehen, genau wie durch sonstige Messaktivitäten und insbesondere Kommunikationsaktivitäten auftretende Störsignale die Radarmessung negativ beeinflussen können. Um derartige Störeffekte unabhängig vom Messbetrieb mit der Messantennenanordnung 4 feststellen zu können, weist der Radarsensor 1 auf der Leiterplatte 3 benachbart zur Messantennenanordnung 4 auch eine die Messantennenanordnung 4 zumindest teilweise umgebende Kompensationsantennenanordnung 8 auf, um Zusatzsignale aufnehmen zu können. Diese Zusatzsignale werden durch eine Kompensationseinrichtung 9 der Steuereinrichtung 5 ausgewertet, um eine Störinformation zu ermitteln, welche in der Signalverarbeitungseinrichtung 6 zur Kompensation von Störeffekten eingesetzt werden können.
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2 zeigt eine beispielhafte, konkretere Ausgestaltung der Messantennenanordnung 4 sowie der Kompensationsantennenanordnung 8 auf der Leiterplatte 3. Sämtliche Antennenelemente 10, 11, 12 der Antennenanordnungen 4, 8 sind dabei vorliegend als Mikropatch-Antennen ausgebildet.
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Ersichtlich weist die Messantennenanordnung 4 eine Vielzahl von Messantennenelementen 10 auf, um eine gute Winkelauflösung herzustellen. Das Messfrequenzband entspricht vorliegend dem 77 GHz-Band von 76 bis 81 GHz, wobei für den Messvorgang kleine Bandbreiten verwendet werden, beispielsweise von bis zu 1 GHz. Die Kompensationsantennenanordnung umfasst vorliegend eine erste, vorliegend zweiteilige, Sekundärantenne 13 und eine zweite Sekundärantenne 14. Die erste Sekundärantenne 13 weist dabei vorliegend acht Ultranahantennenelemente 11 auf, die vorliegend in einer deutlich schlechteren Winkelauflösung Zusatzsignale aussenden und empfangen können, um die Verbauumgebung und daraus resultierende Störeffekte gezielt vermessen zu können. Dabei misst die erste Sekundärantenne 13 vorliegend auch im 77 GHz-Band, also im Bereich von 76 bis 81 GHz, dort aber mit deutlich reduzierter Reichweite, vorliegend von maximal 10 cm, dafür aber mit der maximal verfügbaren Frequenzbandbreite von 5 GHz, um eine hohe Abstandsauflösung zu erzielen. Auf diese Weise ist die gezielte Vermessung der Verbauumgebung, insbesondere also der Störeffekte der Komponente 7, möglich, und zwar gänzlich losgelöst von sonstigen Objekten, wobei zudem eine äußerst geringe Ausgangsleistung benötigt wird.
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Die Kompensationseinrichtung 9 kann die erste Sekundärantenne 13 mithin dahingehend steuern, mit schwacher Sendeleistung Zusatzsignale auszusenden, die in der Bauumgebung, insbesondere an der Komponente 7, reflektiert werden und so reflektierte, empfangene Zusatzsignale liefern, die zu einer Störinformation bezüglich der Verbauumgebung ausgewertet werden können. Während es durchaus denkbar ist, eine zeitaktuelle Störinformation mittels der ersten Sekundärantenne zu ermitteln, kann auch, nachdem sich die Verbauumgebung nur auf langsamen Zeitskalen ändert, eine länger gültige Störinformation abgeleitet werden, beispielsweise durch regelmäßige oder getriggerte Messungen, wobei das Triggersignal beispielsweise eine Veränderung an der Verbauumgebung, insbesondere die Bildung von Ablagerungen und dergleichen anzeigen kann.
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Die zweite Sekundärantenne 14 weist mehrere Sekundärantennenelemente 12 auf, welche dazu ausgebildet sind, in einem Störfrequenzbereich zu messen, der nicht dem Messfrequenzbereich entspricht und vorliegend ein Mobilfunkfrequenzbereich ist. Der Mobilfunkfrequenzbereich kann beispielsweise im Bereich von 500 MHz bis 6 GHz liegen. Insbesondere misst die zweite Sekundärantenne 14 bei den Frequenzen, die beziehungsweise deren Oberwellen störend im Radarspektrum auftreten können. Dabei geht es nur um die Erfassung der Stärke dieser Störung, das bedeutet, es muss keine Interpretation der Mobilfunksignale als Zusatzsignale stattfinden. Die entsprechende Störinformation wird zeitlich zugeordnet zu Radarsignalen bestimmt, das bedeutet, die Erfassung der Zusatzsignale der zweiten Sekundärantenne 14 erfolgt ständig zur zeitaktuellen Kompensation der dadurch entstehenden Störungen in den Radarsignalen.
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Insbesondere hinsichtlich der ersten Sekundärantenne 13 sei noch angemerkt, dass Störquellen der Verbauumgebung damit auch lokalisiert werden können, mithin die entsprechende Störinformation ausgewertet werden kann, um die Einbauposition und die Einbaupositionierung des Radarsensors 1 zu verbessern. Sollte dem Radarsensor 1 eine Verstelleinrichtung zugeordnet sein, kann diese auch angesteuert werden, um Störungen durch Veränderung der Einbauposition und/oder Einbauorientierung des Radarsensors 1 zu reduzieren.
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3 zeigt schließlich eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 15, welches vorliegend acht Radarsensoren 1 zur Umfelderfassung des Kraftfahrzeugs 15 aufweist. Dabei sind die Radarsensoren 1 so angeordnet, dass eine 360°-Erfassung des Umfelds ermöglicht wird. Es kann auch eine größere Anzahl von Radarsensoren 1 eingesetzt werden, beispielsweise zwölf oder mehr.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017007961 A1 [0010]
- DE 102014222837 A1 [0011]
- DE 102016005058 A1 [0012]
