DE102020115709B3 - Automobilradaranordnung und verfahren zur objektdetektion durch ein fahrzeugradar - Google Patents

Automobilradaranordnung und verfahren zur objektdetektion durch ein fahrzeugradar Download PDF

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Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Automobilradaranordnung beschrieben, die Folgendes aufweist: einen Radarempfänger, der zum Erzeugen von Radarempfangsdaten aus Funksignalen konfiguriert ist, die durch mehrere Radarempfangsantennen empfangen werden, einen Radarsignalprozessor, der zum Ermitteln einer Schätzung einer Winkelposition wenigstens eines Objekts durch Verarbeiten der Radarempfangsdaten konfiguriert ist, eine Kommunikationsschnittstelle, die zum Empfangen von Informationen über eine Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts konfiguriert ist, ein Ermittlungselement, das zum Ermitteln einer Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts und der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts konfiguriert ist, wobei der Radarsignalprozessor zum Korrigieren der Radarempfangsdaten und/oder weiterer Radarempfangsdaten für die Detektion eines weiteren Objekts durch die Kompensation konfiguriert ist, und eine Ausgabeschnittstelle, die zum Liefern von Informationen über die Anwesenheit des weiteren Objekts an eine Fahrzeugsteuerung konfiguriert ist.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Automobilradaranordnungen und Verfahren zur Objektdetektion durch ein Fahrzeugradar.
  • Zur Ermittlung einer Ankunftsrichtung eines Radars unter Verwendung von Echosignalen in einem Radarempfänger können die Phasendifferenzen zwischen den Antennen eines Antennenarrays verwendet werden. Dies bedeutet, dass Phasenfehler in dem Radarempfänger (und auch in dem Radarsender, d.h. der gesamten Radarvorrichtung oder dem gesamten Radarsystem), wie etwa Phasendifferenzen zwischen Oszillationssignalen, die in verschiedenen Komponenten verwendet werden, zu Fehlern der Winkeldetektion (d.h. der Ermittlung einer Ankunftsrichtung) und/oder zu Fehlern in Nebenkeulen (d.h., die Detektionswahrscheinlichkeit ist betroffen) führen. Dieses Problem kann durch kalibrierungsbasierte Kompensationen behandelt werden. Jedoch kann ein solcher Ansatz typischerweise nicht gesamte Drifts kompensieren (da er basierend auf einem durchschnittlichen Drift arbeitet), weist Grenzen aus einer Blickrichtung der funktionalen Sicherheit aufgrund der Vielfalt von Feldsituationen auf und kann eine Radarvorrichtungsgestaltung und Testkosten drastisch erhöhen, indem zum Beispiel erzwungen wird, dass ein nichtflüchtiger Speicher oder Sicherungen zum Speichern von siliziumspezifischen Kalibrierungen integriert werden, die während zusätzlicher spezifischer Tests berechnet würden.
  • Die Veröffentlichung US 2018 / 0 292 510 A1 beschreibt ein kaskadiertes Radarsystem, bei dem eine Vorrichtung mit einer anderen Vorrichtung kaskadiert ist, um eine virtuelle Antennengruppe zu bilden, die von jeder kaskadierten Vorrichtung verwendet werden kann, um ein Radar-Mikrowellensignal zu empfangen. Eine Bestimmung eines gemeinsamen dominanten Signals von den kaskadierten Geräten kann verwendet werden, um eine Phasenfehlanpassung zu bestimmen, die weiter als Grundlage für die Einstellung einer Signalphase der gebildeten virtuellen Antenne des kaskadierten Radarsystems verwendet wird.
  • Die Druckschriften „TEXAS INSTRUMENTS: Design Guide: TIDEP-01012 Imaging Radar Using Cascaded mmWave Sensor Reference Design, 25.07.2019, S. 1-32, und „TEXAS INSTRUMENTS: AWR1243 sensor: Highly integrated 76-81-GHz radar frontend for emerging ADAS applications, 03.05.2017, geändert am 23.01.2019, S. 1-12, beschreiben kaskadenartig zusammenschaltbare Radarsensoren.
  • Die Veröffentlichung DE 10 2018 217 110 A1 beschreibt ein MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)-PMCW(Phase Modulated Continuous Wave)-Radarsystem.
  • In der Druckschrift 10 2014 208 899 A1 ist beschrieben, dass über Zeit- Frequenz- oder Codemultiplex erreicht werden kann, dass Sendesignale orthogonal sind.
  • Entsprechend sind weiterentwickelte Ansätze zum Kompensieren von Fehlern in Radarempfangsdaten wünschenswert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Automobilradaranordnung bereitgestellt, die Folgendes beinhaltet: einen Radarempfänger, der zum Erzeugen von Radarempfangsdaten aus Funksignalen konfiguriert ist, die von mehreren Radarempfangsantennen empfangen werden, einen Radarsignalprozessor, der zum Ermitteln einer Schätzung einer Winkelposition wenigstens eines Objekts durch Verarbeiten der Radarempfangsdaten konfiguriert ist, wobei das Ermittlungselement zum Ermitteln der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts aus den Informationen über die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts konfiguriert ist, wobei die Informationen über die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts geografische Kartendaten einer geografischen Karte einschließlich des Objekts, Positionsdaten des wenigstens einen Objekts von einem weiteren Objektdetektionssystem und/oder Positionsdaten des wenigstens einen Objekts, die durch ein Fahrzeugkommunikationssystem erhalten werden, sind, eine Kommunikationsschnittstelle, die zum Empfangen von Informationen über eine Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts konfiguriert ist, ein Ermittlungselement, das zum Ermitteln einer Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts und der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts konfiguriert ist, wobei der Radarsignalprozessor zum Korrigieren der Radarempfangsdaten und/oder weiterer Radarempfangsdaten für die Detektion eines weiteren Objekts durch die Kompensation konfiguriert ist, und eine Ausgabeschnittstelle, die zum Liefern von Informationen über die Anwesenheit des weiteren Objekts an eine Fahrzeugsteuerung konfiguriert ist.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zur Objektdetektion durch ein Fahrzeugradar gemäß der oben beschriebenen Automobilradaranordnung bereitgestellt.
  • In den Zeichnungen verweisen gleiche Bezugszeichen allgemein in den verschiedenen Ansichten auf die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird der Schwerpunkt allgemein auf die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen gilt:
    • 1 zeigt eine Radaranordnung.
    • 2 veranschaulicht ein FMCW(Frequency Modulated Continous Wave - frequenzmodulierter Dauerstrich)-Radarsystem.
    • 3 zeigt eine Radarvorrichtung mit mehreren Sendeantennen und Empfangsantennen.
    • 4 zeigt eine Radarvorrichtung mit mehreren MMICs (Monolithic Microwave Integrated Circuits - monolithische integrierte Mikrowellenschaltungen).
    • 5 veranschaulicht die Verarbeitung von empfangenen Radarsignalen unter Verwendung von zwei MMICs.
    • 6 zeigt einen Datenwürfel.
    • 7 zeigt Diagramme, die virtuelle Radarkanäle veranschaulichen.
    • 8 zeigt ein Diagramm, das die ideale Beziehung zwischen Antennenzahl und Phase veranschaulicht.
    • 9 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Antennenzahl und Phase veranschaulicht, wie sie in einer praktischen Anwendung auftreten könnte.
    • 10 zeigt Diagramme, die virtuelle Radarkanäle im Fall von zwei MMICs veranschaulichen.
    • 11 zeigt einen Vergleich eines realen Empfängers und eines I/Q-Empfängers.
    • 12 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Korrigieren von Radarempfangsdaten gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
    • 13 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Korrigieren von Radarempfangsdaten in einem Hochauflösungsradarsystem gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
    • 14 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsfluss zur Berechnung einer Phasenfehlerkompensation veranschaulicht.
    • 15 zeigt ein Winkelspektrum vor einer Kompensation und nach einer Kompensation eines Phasenfehlers gemäß einer Ausführungsform.
    • 16 zeigt ein Winkelspektrum vor einer Kompensation und nach einer Kompensation eines Leistungsfehlers gemäß einer Ausführungsform.
    • 17 zeigt ein anderes Beispiel für ein Winkelspektrum vor einer Kompensation und nach einer Kompensation eines Leistungsfehlers gemäß einer Ausführungsform.
    • 18 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Fehlerkompensation in einer Radarsignalverarbeitung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht, wobei die Verarbeitung über mehrere Vorrichtungen verteilt ist.
    • 19 zeigt eine PMCW(Phase Modulated Continuous Wave - phasenmodulierter Dauerstrich)-Radarvorrichtung mit kaskadierten MMICs.
    • 20 zeigt eine MMIC für ein FMCW-Radar mit einem einzigen -Rx-Subarray von Rx-Antennen.
    • 21 zeigt ein Beispiel für eine MMIC mit einem Layout, das aufgrund einer Fehlerkompensation machbar wird, die gemäß verschiedenen Ausführungsformen mit zwei Rx-Subarrays von Rx-Antennen bereitgestellt wird.
    • 22 zeigt eine Automobilradaranordnung gemäß einer Ausführungsform.
    • 23 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Objektdetektion durch ein Fahrzeugradar veranschaulicht.
  • Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen, die zur Veranschaulichung spezielle Einzelheiten und Aspekte dieser Offenbarung zeigen, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Andere Aspekte können genutzt werden und strukturelle, logische und elektrische Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Aspekte dieser Offenbarung schließen sich nicht zwangsweise gegenseitig aus, da manche Aspekte dieser Offenbarung mit einem oder mehreren anderen Aspekten dieser Offenbarung kombiniert werden können, um neue Aspekte zu bilden.
  • 1 zeigt eine Radaranordnung 100.
  • Die Radaranordnung 100 beinhaltet eine Radarvorrichtung 101, die eine Antennenanordnung 102 und eine Radarsteuervorrichtung 103 beinhaltet. Die Radarsteuervorrichtung 103 beinhaltet einen oder mehrere (Radar-)Sender 104, einen Duplexer 105 (d.h. eine Schaltung zum Separieren übertragener Signale von empfangenen Signalen), einen (Radar-) Empfänger 106 und eine Steuerung 107. Die Radaranordnung kann mehrere Sendeantennen in Form eines Sendeantennenarrays und mehrere Empfangsantennen in Form eines Empfangsantennenarrays beinhalten.
  • Für die Detektion eines Objekts 108 steuert die Steuerung 107 den einen oder die mehreren Sender 104, den Duplexer 105 und den Empfänger 106 wie folgt:
    1. 1. Der eine oder die mehreren Sender 104 übertragen ein Sendesignal 109 über die Antennenanordnung 102.
    2. 2. Das Sendesignal 109 wird durch ein Ziel reflektiert.
    3. 3. Die Radarvorrichtung 101 empfängt das Echo 110 des gesendeten Signals als Empfangssignal.
  • Aus dem empfangenen Signal berechnet die Radarsteuervorrichtung 103 (z.B. eine Radarsignalverarbeitungsschaltung 111) Informationen über Position und Geschwindigkeit des Objekts 108.
  • Zum Beispiel kann die Radarvorrichtung 101 in einem Fahrzeug zur Detektion naher Objekte installiert sein, insbesondere für autonomes Fahren.
  • Das Sendesignal 109 kann mehrere Pulse beinhalten. Eine Pulsübertragung kann die Übertragung von kurzen Bursts mit hoher Leistung in Kombination mit Zeiten, während denen die Radarvorrichtung 101 nach Echos 110 hört, beinhalten. Dies ist typischerweise für eine sehr dynamische Situation, wie in einem Automobilszenario, nicht optimal.
  • Daher kann Kontinuierliche-Welle (CW: Continuous Wave) stattdessen als Sendesignal verwendet werden. Da Kontinuierliche-Welle nur eine Geschwindigkeitsermittlung erlaubt, aber keine Entfernungsinformationen bereitstellt (aufgrund des Fehlens einer Zeitmarkierung, die eine Distanzentfernung ermöglichen könnte), ist ein Ansatz ein frequenzmoduliertes Kontinuierliche-Welle(FMCW)-Radar oder ein phasenmoduliertes Kontinuierliche-Welle(PMCW)-Radar.
  • 2 veranschaulicht ein FMCW-Radarsystem 200.
  • In einem FMCW-Radarsystem wird anstelle des Sendens eines Sendesignals mit einer konstanten Frequenz die Frequenz des Sendesignals gemäß einer Sägezahnwellenform (oder alternativ einer Dreieckswellenform) 201 periodisch rampenartig erhöht und zurückgesetzt. Die Sägezahnwellenform 201 kann zum Beispiel durch eine Rampenschaltung (oder „Ramper“) erzeugt werden. Die Sägezahnwellenform 201 führt eine Frequenzmodulation an einem Oszillator 202 durch und das resultierende Sendesignal wird (mittels eines Hochfrequenz(HF)-Frontends) einer Sendeantenne 203 zugeführt.
  • Eine Empfangsantenne 204 empfängt das Echo des Sendesignals (zusätzlich zu Rauschen usw. als Empfangssignal. Ein Mischer 205 mischt das Sendesignal mit dem Empfangssignal. Das Ergebnis des Mischens wird von einem Tiefpassfilter 206 gefiltert und von einem Spektrumanalysator 207 verarbeitet.
  • Das Sendesignal weist die Form einer Sequenz von Chirps auf, die ein Ergebnis der Modulation einer Sinuskurve mit der Sägezahnwellenform 201 sind. Ein einziger Chirp 208 entspricht der Sinuswelle des Oszillatorsignals, frequenzmoduliert durch einen „Zahn“ der Sägezahnwellenform 201 von der minimalen Frequenz zu der maximalen Frequenz.
  • Wie weiter unten ausführlich beschrieben wird, führt der Spektrumanalysator 207 (z.B. durch die Radarsignalverarbeitungsschaltung 111 implementiert) zwei FFT(Fast Fourier Transform - schnelle Fourier-Transformation)-Stufen durch, um Entfernungsinformationen (durch eine Erststufe-FFT, auch als Entfernung-FFT bezeichnet) sowie Geschwindigkeitsinformationen (durch eine Zweitstufen-FFT, auch als Doppler-FFT bezeichnet) aus dem Empfangssignal zu extrahieren. Es ist anzumerken, dass der Spektrumanalysator 207 an digitalen Abtastwerten arbeitet, so dass eine A/D(Analog-Digital)-Umsetzung in dem Pfad von der Empfangsantenne 204 zu dem Spektrumanalysator 207 enthalten ist. Zum Beispiel ist das Filter 206 ein Analogfilter und ist ein Analog-Digital-Umsetzer (ADC: Analog-to-Digital Converter) zwischen dem Filter 206 und dem Spektrumanalysator 207 angeordnet. Wenigstens manche der verschiedenen Komponenten des Empfangspfades können entsprechend Teil eines digitalen oder analogen Frontends sein.
  • Um ferner eine Ermittlung einer Richtung des Objekts 108 mit Bezug auf die Radarvorrichtung 101 zu ermitteln, kann die Antennenanordnung 101 mehrere Empfangsantennen, d.h. ein Array aus Empfangsantennen, beinhalten. Die Richtung eines Objekts 108 kann aus Phasendifferenzen, mit denen die Empfangsantennen ein Echo von einem Objekt 110 empfangen, ermittelt werden, zum Beispiels mittels einer Drittstufen-FFT (auch als Winkel-FFT bezeichnet). Entsprechend kann ein Radarempfänger einen Mischer 205, ein Analogfilter 206 und einen ADC für jede Empfangsantenne beinhalten.
  • Die durch mehrere Antennen empfangenen Signale können mittels einer MMIC (monolithische integrierte Mikrowellenschaltung) verarbeitet werden.
  • 3 zeigt eine Radarvorrichtung 300 mit mehreren Sendeantennen und Empfangsantennen.
  • Die Radarvorrichtung 300 beinhaltet eine MMIC 310, die einen (spannungsgesteuerten) Oszillator mit Ramper 301 beinhaltet, welcher Sendeverstärker 302 (einen für jede Sendeantenne) und Mischer 303 mit einen Sendesignal versorgt, wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist.
  • Bei dem Beispiel aus 3 sind die zwei Sendeverstärker 302 durch einen Leistungsverstärker 311 bereitgestellt, an den das Sendesignal über eine Sendesignalschnittstelle 312 geliefert wird. Jedoch können die Sendeverstärker auch alle innerhalb der MMIC 310 bereitgestellt werden.
  • Es gibt einen Mischer 303 in der MMIC 310 für jede Empfangsantenne. Analogfilter 304 (die dem Filter 206 entsprechen) filtern die gemischten Signale und Analog-Digital-Umsetzer (ADCs) 305 erzeugen digitale Signale aus den gefilterten analogen Signalen. Die MMIC 310 transferiert ihre Ausgabe über eine Digitalschnittstelle 306 an einen Radarsignalprozessor 307.
  • Der Radarsignalprozessor 307 weist eine Signalverarbeitungsschaltung 308 (die zum Beispiel der Radarsignalverarbeitungsschaltung 111 entspricht) auf, implementiert einen Spektrumanalysator und führt eine Objektdetektion und Bestimmung einer Ankunftsrichtung durch, wie unten unter Bezugnahme auf 5 beschrieben ist.
  • Da die Anzahl an Empfangssignalen, die eine MMIC parallel verarbeiten kann, beschränkt ist (und dementsprechend kann eine MMIC nur eine begrenzte Anzahl an Empfangsantennen bedienen), können mehrere MMICs kaskadiert sein, um das Verwenden einer höheren Anzahl an Empfangsantennen zu ermöglichen und dementsprechend eine Winkelauflösung der Radarvorrichtung 101 zu verbessern.
  • 4 zeigt eine Radarvorrichtung 400 mit mehreren MMICs 406.
  • Die Radarvorrichtung 400 beinhaltet einen (spannungsgesteuerten) Oszillator mit Ramper 401, welcher Sendeverstärker 402 (einen für jede Sendeantenne) und Mischer 403 der MMICs 406 mit einen Sendesignal versorgt, wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist.
  • Es gibt einen Mischer 403 in jeder MMIC 406 für jede Empfangsantenne der jeweiligen MMIC 406. Analogfilter 404 (die dem Filter 206 entsprechen) filtern die gemischten Signale und Analog-Digital-Umsetzer (ADCs) 405 erzeugen digitale Signale aus den gefilterten analogen Signalen. Ähnlich dem Beispiel aus 3 können die MMICs 406 ihre Ausgaben über die Digitalschnittstelle an einen (in 4 nicht gezeigten) Radarsignalprozessor transferieren, der einen Spektrumanalysator implementiert und eine Objektdetektion und Ermittlung einer Ankunftsrichtung durchführt, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben ist.
  • 5 veranschaulicht die Verarbeitung von empfangenen Radarsignalen unter Verwendung von zwei MMICs 501, 502.
  • Die MMICs 501, 502 sind zum Beispiel Teil des Empfängers 106. Jede MMIC 501, 502 ist mit mehreren Antennen gekoppelt und wird mit empfangenen Signalen von den jeweiligen mehreren Antennen versorgt. Die MMICs 501, 502 führen eine Verarbeitung der empfangen Signale durch, wie eine Verstärkung, Frequenzabwärtsumwandlung (d. h. zum Beispiel die Funktionalität des Mischers 205 und des Filters 206) und eine A/D-Umsetzung. Die MMICs können auch den Duplexer 105 implementieren, d.h. können zum Separieren von Übertragungssignalen von Empfangssignalen konfiguriert sein. Jede MMIC 501, 502 liefert die resultierenden digitalisierten Empfangssignale an eine jeweilige erste FFT(Schnelle Fourier-Transformation)-Stufe 503, 504 und eine jeweilige zweite FFT-Stufe 505, 506 (z. B. durch einen Radarsignalprozessor 307 implementiert). Basierend auf den Ausgaben der FFT-Stufen 503-506 ermittelt der Radarsignalprozessor 307 Entfernungsinformationen sowie Geschwindigkeitsinformationen (z.B. in Form einer R/D(Range/Doppler - Entfernung/Doppler)-Karte) für ein oder mehrere Objekte in 507.
  • Es ist anzumerken, dass jede zweite FFT-Stufe 505, 506 ein zweidimensionales FFT-Ergebnis (wobei eine Dimension der Entfernung entspricht und die andere der Geschwindigkeit) für jede Antenne ausgibt (nämlich basierend auf der Verarbeitung der Abtastwerte des durch diese spezielle Antenne empfangenen Empfangssignals). Das Ergebnis der ersten FFT-Stufe 505 beinhaltet für jede Empfangsantenne einen komplexen Wert für einen Entfernungs-Bin.
  • Die FFT der zweiten FFT-Stufe 506 geht über das Ergebnis der ersten FFT-Stufe 505 über mehrere Chirps für jeden Entfernungs-Bin, wobei pro Entfernungs-Bin ein komplexer Wert für jeden Doppler-Bin erzeugt wird. Dementsprechend beinhaltet das Ergebnis der zweiten FFT-Stufe 506 für jede Empfangsantenne einen komplexen Wert für jede Kombination aus einem Doppler-Bin und einem Entfernungs-Bin (d. h. für jeden Doppler/Entfernung-Bin). Es kann gesehen werden, dass dies eine antennenspezifische R/D-Karte ergibt.
  • Um eine aggregierte R/D-Karte zu erzeugen, werden die MMIC-spezifischen R/D-Karten miteinander kombiniert, z.B. indem sie aufsummiert werden, zum Beispiel durch kohärente oder nichtkohärente Integration. Die Geschwindigkeit und Entfernung spezieller Objekte können durch Identifizieren von Spitzen in der R/D-Karte geschätzt werden, z.B. mittels eines CFAR(Constant False Alarm Rate - konstante Fehlalarmrate)-Algorithmus. Es ist anzumerken, dass, da eine FFT-Ausgabe im Allgemeinen aus komplexen Werten besteht, eine Spitzenauswahl in einer FFT-Ausgabe (wie etwa der aggregierten R/D-Karte) als eine Auswahl basierend auf Absolutwerten (d. h. komplexen Beträgen der komplexen Ausgabe) oder einer Potenz (z. B. Quadraten von Absolutwerten) verstanden werden kann.
  • In 508 kann der Radarsignalprozessor 307 ferner die Richtung des einen oder der mehreren Objekte in 508 ermitteln. Dies kann basierend auf Phasendifferenzen der Ausgabewerte der Zweitstufen-FFT zwischen Empfangsantennen erfolgen und kann eine Drittstufen-FFT (Winkel-FFT) einschließen.
  • Basierend auf den Ergebnissen dieser Verarbeitung kann eine weitere Verarbeitung, wie etwa eine Objektklassifizierung, Verfolgung, Erzeugung einer Objektliste und Entscheidungstreffen (z.B. bei autonomem Fahren) in 509 durchgeführt werden (z.B. durch eine weitere Komponente, wie etwa eine Fahrzeugsteuerung). Dafür kann der Radarsignalprozessor 307 die Verarbeitungsergebnisse über eine Ausgabeschnittstelle 309 ausgeben.
  • Im Fall von zwei MMICs 501, 502 wird der Datenwürfel, der die digitalisierten Empfangssignale für alle Empfangsantennen enthält, in zwei Teile aufgeteilt werden, eine für jede MMIC 501, 502.
  • 6 zeigt einen Datenwürfel 600.
  • Der Datenwürfel 600 beinhaltet digitalisierte Abtastwerte der Empfangssignale von M Antennen, die ein Empfangsantennenarray 603 bilden, das in zwei Empfangsantennensubarrays aufgeteilt ist. Zum Beispiel verarbeitet die erste MMIC 501 Empfangssignale, die von dem ersten Empfangsantennensubarray empfangen werden, und verarbeitet die MMIC 502 Empfangssignale, die von dem zweiten Empfangsantennensubarray empfangen werden. Insbesondere führen die MMICs 501, 502 eine Analog/Digital-Umsetzung durch, um digitalisierte Abtastwerte zu erzeugen.
  • Zum Beispiel wird für jeden Chirp das empfangene Signal so abgetastet, dass es L Abtastwerte (z.B. L = 612) aufweist.
  • Die für jeden Chirp gesammelten L Abtastwerte werden durch die jeweilige erste FFT-Stufe 503, 504 verarbeitet.
  • Die Erststufen-FFT wird für jeden Chirp und jede Antenne durchgeführt, so dass das Ergebnis der Verarbeitung des Datenwürfels 600 durch die erste FFT-Stufe 503, 504 wieder drei Dimensionen aufweist und die Größe des Datenwürfels 600 aufweisen kann, aber weist nicht mehr Werte für L Abtastzeiten auf, sondern stattdessen Werte für L Entfernungs-Bin.
  • Das Ergebnis der Verarbeitung des Datenwürfels 600 von der ersten FFT-Stufe 503, 504 wird dann durch die zweite FFT-Stufe 505, 506 zusammen mit den Chirps (für jede Antenne und für jeden Entfernungs-Bin) verarbeitet.
  • Die Richtung der Erststufen-FFT wird als schnelle Zeit bezeichnet, wohingegen die Zweitstufen-FFT-Richtung als langsame Zeit bezeichnet wird.
  • Das Ergebnis der Zweitstufen-FFT gibt, wenn es über die Antennen aggregiert wird, eine Entfernung/Doppler(R/D)-Karte 601, die FFT-Spitzen 602 (d. h. Spitzen von FFT-Ausgabewerten) (in Bezug auf Absolutwerte) für gewisse Entfernung/Geschwindigkeit-Kombinationen (d. h. für gewisse Entfernung/Doppler-Bins) aufweist, für die der Radarsignalprozessor 307 erwartet, dass sie detektierten Objekten 108 (einer gewissen Entfernung und Geschwindigkeit) entsprechen.
  • In einer praktischen Anwendung addieren Phasenfehler zwischen mehreren kaskadierten MMICs 501, 502 Phasenfehler zu Zweitstufen-FFT-Ergebnissen zwischen verschiedenen Antennen hinzu, die einen Verlust einer Winkelgenauigkeit oder sogar einen Verlust der Empfindlichkeit bewirken. Es ist anzumerken, dass zur Winkeldetektion eine Winkel-FFT in einer Antennenrichtung (vertikalen Achse des Datenwürfels in 6) durchgeführt werden kann.
  • Hochfrequenzsignale der gleichen Art (d.h. Sendesignale und Empfangssignale) müssen eine gleiche Länge von ihrer Quelle und/oder zu ihrem Ziel haben, um das Erzeugen einer unausgeglichenen Verzögerung zu vermeiden. Eine Symmetrie der Verzögerung kann durch eine Siliziumgestaltung und durch eine Radar-PCB(Printed Circuit Board - Leiterplatte)- und Antennengestaltung definiert werden. Leider erzeugen Änderungen der Temperatur, der Spannung und Alterung asymmetrische Änderungen der Verzögerung. Eine kleine Verzögerung erzeugt einen Phasenfehler, während eine große Verzögerung nicht nur einen Phasenfehler erzeugen würde, sondern auch einen Frequenzfehler, wenn die sich schnell ändernde Frequenz während der Chirps eines FMCW-Radars betrachtet wird.
  • Selbst einzelne MMICs sind nicht perfekt; obwohl typischerweise während ihrer Gestaltung die striktesten Maßnahmen ergriffen werden, können sämtliche Maßnahmen nicht jede mögliche Variation bewältigen, wenn Herstellungsvariationen, durch ECU-Bedingungen eingeführte Variationen und Alterung berücksichtigt werden.
  • Zum Beispiel veranschaulichen die innerhalb der MMIC 310 gezeigten Pfeile die verschiedenen Pfade, die mögliche Verzögerungen einführen.
  • Das Prinzip von MIMO (Multiple-Input Multiple-Output - Mehrfacheingang-Mehrfachausgang) wird auf die Apertur der Radarvorrichtung unter Verwendung virtueller Kanäle erweitert, die durch die Kombination aus dem Empfangsantennenarray und dem Sendeantennenarray gebildet werden. Bei dem Beispiel aus 3, bei der es drei Sendeantennen (Tx1 bis Tx3) und vier Empfangsantennen (Rx1 bis Rx4) gibt, ist das Ergebnis 12 virtuelle Kanäle, wie in 7 veranschaulicht.
  • 7 zeigt Diagramme 701, 702, die virtuelle Radarkanäle veranschaulichen.
  • Das erste Diagramm 701 zeigt das virtuelle Empfangsantennenarray der MMIC 310 unter der Annahme, dass die MMIC 310 perfekt (d. h. fehlerfrei) ist. Jede Sendeantenne erzeugt eine virtuelle Empfangsantenne pro tatsächlicher Empfangsantenne (Rx1 bis Rx4), was zu zwölf virtuellen Antennen führt, die als (Rx'1 bis Rx'12) bezeichnet werden. Mit den idealen Phasendifferenzen zwischen Tx1, Tx2 und Tx3 bilden die virtuellen Empfangsantennen ein Antennenarray aus gleichmäßig beabstandeten Antennen.
  • Das zweite Diagramm 702 zeigt das virtuelle Empfangsantennenarray der MMIC 310 unter der Annahme, dass die MMIC Phasenfehler (Versätze) zwischen ihren Sendeantennen aufweist. Tx1 wird als Referenz verwendet und für Tx2 und Tx3 zeigen die gestrichelten Pfeile die theoretische Position mit der theoretischen Phase, während die einfachen Pfeile Beispiele für Phasenfehler zeigen. Da jede der Phasen einer horizontalen Position in dem virtuellen Antennenarray entspricht, weisen die Phasenfehler von Tx2 und Tx3 unter der Annahme, dass ein Radarsignal von links ankommt, den Effekt auf, dass die Positionen der virtuellen Empfangsantennen Rx'5 bis Rx' 8 nach links verschoben sind (da Tx2 „zu früh“ ist) und die virtuellen Empfangsantennen Rx'6 bis Rx'12 nach rechts verschoben sind (da Tx3 „zu spät“ ist).
  • Entsprechend wird die Ermittlung von Ankunftswinkeln unter Verwendung der virtuellen Empfangsantenne Fehler aufweisen.
  • Bei einer speziellen Radarvorrichtung, z.B. bei einer Radar-ECU (Electronic Control Unit - elektronische Steuereinheit) in einem Fahrzeug können Fehler sehr gut in dem abschließenden Test der Radarvorrichtung kompensiert werden, indem entsprechende Kalibrierungsvariablen (oder Kalibrierungswerte) ermittelt und eingestellt werden.
  • Dennoch wird eine Radarvorrichtung während ihrer Lebensdauer typischerweise Bedingungen ausgesetzt werden, die asymmetrische Phasenänderungen im Vergleich zu den kompensierten mit den Kalibrierungsvariablen erzeugen. Sie können zum Beispiel asymmetrische Übergangstemperaturen zwischen Tx-Pfaden, asymmetrische Übergangstemperaturen zwischen Tx-Pfaden und Rx-Pfaden, asymmetrische Sendeleistungen zwischen Tx-Pfaden, asymmetrische Verluste auf dem HF-Schaltung-Substrat aufgrund ungleichmäßiger Temperaturen auf dem Substrat und asymmetrische Verluste und asymmetrische Verstärkungsfaktoren zwischen Rx-Pfaden sein.
  • Eine Radarvorrichtung, die unter Verwendung einer einzigen MMIC und eines externen Leistungsverstärkers (wie in 3 veranschaulicht) implementiert ist, wird durch ähnliche Fehler wie eine Radarvorrichtung mit einer einzigen MMIC (und allen Sendeverstärkern innerhalb der MMIC) beeinträchtigt, mit der Ausnahme, dass die Amplitude von Fehlern aufgrund des Phasenfehlers verschieden sein wird, die durch das LO-Signal induziert werden, das über 2 Komponenten anstelle von 1 Komponente geht.
  • 8 zeigt ein Diagramm 800, das die ideale Beziehung zwischen einer Antennenzahl (oder einer Zahl eines Rx-Kanals, die entlang der x-Achse angegeben ist) und einer Phase (die entlang der y-Achse angegeben ist).
  • Die ideale Beziehung ist, dass die Phase linear über das Empfangsantennenarray variiert (gemäß der Richtung, die das Objekt 108 mit Bezug auf die Antennenanordnung 102 aufweist). Es ist anzumerken, dass angenommen wird, dass die Antennen in der Reihenfolge nummeriert sind, wie sie in dem Antennenarray angeordnet sind.
  • 9 zeigt ein Diagramm 900, das ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Antennenzahl und Phase veranschaulicht, wie sie in einer praktischen Anwendung auftreten könnte.
  • Es wird angenommen, dass erste vier Abtastwerte (von links nach rechts), die eine erste Abtastwertgruppe 901 bilden, zu Kanälen gehören, die durch eine erste Komponente bedient werden, und der fünfte bis achte Abtastwert, die eine zweite Gruppe 902 bilden, zu Kanälen gehören, die durch eine zweite Komponente bedient werden. Wie durch Linien 903, 904 veranschaulicht, gibt es eine beinahe lineare Beziehung zwischen Phase und Antennenzahl innerhalb jeder Abtastwertgruppe 901, 902. Jedoch gibt es zwischen den Abtastwertgruppen 901, 902 eine Unstetigkeit aufgrund eines Phasenfehlers zwischen den Komponenten.
  • Wenn einige MMICs kaskadiert sind, um ein kohärentes Empfangsarray mit Tx-Kanälen zu bilden, die von jeder MMIC kommen, erzeugen die kombinierten Effekte von Verzögerungen viel komplexere Messfehler. Ein Beispiel wären das Anordnen von zwei der MMICs 310 nebeneinander (z.B. durch eine Master-MMIC gesteuert, die Oszillations- und Taktsignale an die MMICs verteilt; die Master-MMIC kann eine dedizierte MMIC oder eine der zwei MMICs sein).
  • Zusätzlich zu den Quellen von Verzögerungsfehlern innerhalb einer MMIC (wie in 3 veranschaulicht) können zusätzliche Fehler aufgrund von Asymmetrien zwischen den MMICs, insbesondere in der Verteilung von Oszillationssignalen und Taktsignalen an die MMICs, entstehen.
  • 10 zeigt Diagramme 1001, 1002, die virtuelle Radarkanäle im Fall von zwei MMICs veranschaulichen.
  • Bei diesem Beispiel gibt es eine MMIC mit zwei Sendeantennen (Tx1, Tx2) und vier Empfangsantennen (Rx1 bis Rx4) und eine MMIC mit einer Sendeantenne (Tx3) und vier Empfangsantennen (Rx5 bis Rx8). Dies führt zu 24 virtuellen Empfangsantennen (Rx' 1 bis Rx'24).
  • Das erste Diagramm 1001 zeigt das virtuelle Empfangsantennenarray der MMICs unter der Annahme, dass die MMICs perfekt (d.h. fehlerfrei) sind. Mit den idealen Phasendifferenzen zwischen Tx1, Tx2 und Tx3 bilden die virtuellen Empfangsantennen ein Antennenarray aus gleichmäßig beabstandeten Antennen.
  • Das zweite Diagramm 1002 zeigt, dass bei dem virtuellen Empfangsantennenarray der MMICs die MMICs Phasenfehler (Versätze) zwischen ihren Sendeantennen aufweisen. Insbesondere sind in dem zweiten Diagramm die Ergebnisse von Phasenfehlern zwischen Sendeantennen (durch #1, #2 angegeben) und zwischen den MMICs (durch #3 angegeben) angegeben.
  • Es kann gesehen werden, dass eine Komplexität der Fehler im Vergleich zu der Verwendung einer einzigen MMIC drastisch zunimmt, wenn mehrere MMICs verwendet werden.
  • Mit kaskadierten Radarkomponenten können zusätzliche Empfangsfehler durch differentielle Phasenverzögerungen zwischen dem Lokaloszillationssignal (an Mischer 303 geliefert) bei jedem der Empfangssubarrays z.B. einer ersten MMIC und einer zweiten MMIC verursacht werden. Gleichermaßen kann eine Taktverzerrung von ADC-Takten zu Messfehlern führen.
  • Dies führt zu Gruppen von Abtastwerten (z. B. Doppler-FFT-Stufe-Ausgabeabtastwerten) mit Phasendifferenzen, die zu einer Situation, wie in 9 veranschaulicht, führen (wobei der Einfachheit halber zwei MMICs und ein einziger Sender angenommen werden).
  • Typischerweise verwendet eine MMIC zwei Haupttechniken zur Signalabtastung: reale Abtastung und I/Q(In-Phase/Quadratur)-Abtastung. Obwohl sich die Beispiele zuvor auf eine reale Abtastung konzentriert haben, sind die hier beschriebenen Ansätze auch auf eine I/Q-Abtastung anwendbar, für die einige Messfehler durch die MMIC erzeugt und in der Frequenzdomäne während einer Signalverarbeitung korrigiert werden können.
  • Zum Beispiel aufgrund ihrer Komplexität können I/Q-Abtastschaltungen unter einer Asymmetrie über Rx-Kanäle hinweg leiden. Diese Asymmetrie wird typischerweise Winkelfehler (d.h. Fehler der Winkeldetektion von Objekten) erzeugen.
  • 11 zeigt einen Vergleich eines realen Empfängers 1101 und eines I/Q-Empfängers 1102.
  • Der reale Empfänger 1101 beinhaltet, wie unter Bezugnahme auf 2 und 3 erklärt, einen Mischer 1103, ein Filter 1104 und einen Analog-Digital-Umsetzer 1105 pro Empfangspfad.
  • Der I/Q-Empfänger 1102 beinhaltet zwei solche Blöcke, wobei die Mischer eines Blocks mit einem Oszillationssignal versorgt werden, das eine Phasenverschiebung von 90° mit Bezug auf das Oszillationssignal aufweist, das an die Mischer des anderen Blocks geliefert wird.
  • Mit zweimal so vielen analogen Komponenten unterliegen I/Q-Empfänger stärker Asymmetrien über Empfangskanäle hinweg.
  • Ein Amplituden- und Phasenungleichgewicht (IQ-Ungleichgewicht) verschlechtert die Leistungsfähigkeit von FMCW-Radarsystemen mit einem Quadraturdemodulator gravierend. Manche Muster eines IQ-Ungleichgewichts zwischen Kanälen beeinträchtigen die Ankunftsrichtung(DOA: Direction Of Arrival)-Schätzung, da die Arraymannigfaltigkeit von dem idealen Modell abweicht. Allgemeiner hängen die durch das Ungleichgewicht in I/Q-Empfängern verursachten Effekte von dem Muster des Ungleichgewichts ab: ob das Ungleichgewicht symmetrisch bezüglich I/Q ist oder ob es nicht symmetrisch ist; ob die Symmetrie über eine spezielle Rx oder alle Rx ist.
  • In Anbetracht der durch MMIC-Empfangsfehler eingeführten möglichen Fehler könnte ein Ansatz das Verbessern einer MMIC-Gestaltung und eines Tests sein, um beinahe perfekte MMICs zu haben. Jedoch würde dies zu komplexen und teuren MMICs führen, die aufgrund ihrer Kosten verhindern würden, dass das autonome Fahren von Radarsensoren profitiert.
  • Ein anderer Ansatz sind Softwarekompensationen durch Identifizieren einzelner Ursachen eines Fehlers und Versuchen, sie zu kompensieren, wenn Korrekturen von Charakterisierungsergebnissen kommen. Die Kompensationswerte werden typischerweise als „Kalibrierungswerte“ bezeichnet. Jedoch sind vorberechnete Kalibrierungswerte möglicherweise nicht für alle Bedingungen gültig, z.B. aufgrund von Temperaturvariationen. Bei einer solchen lokalen Kompensation, die in der Lebensdauer einer Radarvorrichtung (z.B. einer elektronischen Radarsteuereinheit (ECU)) durchgeführt wird, kann ein Fehlerwert oder -vektor (d.h. ein oder mehrere Kompensationswerte) basierend auf Messungen von Temperatur, Spannung usw. bestimmt werden. Jedoch ist dieser Ansatz insofern beschränkt, dass er auf einer Kenntnis durchschnittlicher Siliziumvariationen basiert und Ausreißer nicht berücksichtigt. Dies bedeutet, dass mit einer solchen Kompensation nur ein Teil des (der) Fehler(s) kompensiert werden kann.
  • Ferner wird die Verwendung der Kalibrierung zu komplex zur Verwendung, wenn eine Kalibrierung von Parametern versucht wird, die entgegengesetzte Variationen gegenüber einem externen Parameter, wie der Temperatur, haben. Hinsichtlich der funktionalen Sicherheit ist eine Kompensation mit offener Schleife (wie etwa die oben erwähnte Kalibrierung) auch insofern schwach, dass sie nicht dazu in der Lage ist, spezielle Situationen und Situationen mit niedriger Wahrscheinlichkeit zu berücksichtigen. Für ASILB (Autonomous Safety Integrity Level B) bedeutet dies, dass eine Kalibrierung 90 % aller potentiellen Situationen im Feld abdecken sollte.
  • Daher wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Kompensation mit geschlossener Schleife bereitgestellt, die es ermöglicht, Fehler in einem einzigen Durchgang oder auf eine iterative Weise zu korrigieren.
  • Nachfolgend sind Beispiele für den Fall eines FMCW-Radarsystems (einschließlich einer oder mehrerer Radarvorrichtungen, insbesondere eines oder mehrerer Radarsender und eines oder mehrerer Radarempfänger) gegeben. Das Radarsystem kann ein MIMO-Radarsystem sein oder nicht und kann eine beliebige Form von Modulation verwenden (wie zum Beispiel: TDM (Time Division Multiplexing - Zeitmultiplex), DDM (Doppler Division Multiplexing - Doppler-Multiplex), BPSK (Binary Phase Shift Keying - Binäre Phasenumtastung). Ausführungsformen gelten für ein Radarsystem mit einer einzigen MMIC oder mit mehreren MMICs. Das Radarsystem kann auch ein PMCW-Radarsystem oder ein OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - Orthogonalfrequenzmultiplex)-Radarsystem sein. Die Ausführungsformen gelten auch für ein Radarsystem unter Verwendung von MMICs mit oder ohne Signalverarbeitungsfähigkeiten.
  • 12 zeigt ein Flussdiagramm 1200, das ein Verfahren zum Korrigieren von Radarempfangsdaten gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
  • In 1201 werden Rohradarempfangsdaten von einer oder mehreren MMICs empfangen. Die Rohradarempfangsdaten entsprechend zum Beispiel den Daten des „Roh“-Datenwürfels 600.
  • In 1202 werden die Rohradarempfangsdaten durch eine erste FFT (auch als Entfernung-FFT bezeichnet) und eine zweite FFT (auch als Doppler-FFT bezeichnet) verarbeitet, wie oben unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben ist.
  • In 1203 wird eine FFT-Spitzenauswahl an der Zweitstufen-FFT-Ausgabe durchgeführt.
  • In 1204 wird eine Ermittlung der Richtung durchgeführt. Dies kann eine Ermittlung eines Azimutwinkels und/oder eines Elevationswinkels einschließen.
  • Das Ergebnis der Verarbeitung bisher sind ein oder mehrere detektierte Objekte und für jedes Objekt eine Entfernungsschätzung, eine Doppler-Schätzung und eine Richtungsschätzung (die einen oder mehrere Winkel beinhalten kann). Wie oben erklärt, kann es jedoch Fehler in den Schätzungen, insbesondere in den Richtungsschätzungen, geben.
  • Zur Kompensation dieser Fehler werden in 1205 Informationen über ein oder mehrere Referenzobjekte über eine Kommunikationsschnittstelle, wie etwa eine Fahrzeugbus(z.B. Controller Area Network)-Schnittstelle, erhalten. Das eine oder die mehreren Referenzobjekte sind Objekte in dem Sichtfeld des Radarsystems, so dass angenommen werden kann, dass jedes Referenzobjekt einem der detektierten Objekte entspricht. Die Referenzinformationen für jedes Referenzobjekt beinhalten Positionsinformationen des Referenzobjekts, zum Beispiel eine Referenzentfernung von dem Radarsystem, eine Referenzgeschwindigkeit (d.h. einen Doppler-Wert, der die relative Geschwindigkeit zu dem Radarsystem spezifiziert) und eine Referenzrichtung mit Bezug auf das Radarsystem (z.B. einen Azimutwinkel und Elevationswinkel).
  • In 1206 werden Referenzobjekte unter Verwendung der geschätzten Werte und der Referenzinformationen mit den detektierten Objekten korreliert. Zum Beispiel wird ein Referenzobjekt mit einem detektierten Objekt korreliert (d.h. gepaart), das dem Referenzobjekt hinsichtlich Entfernung, Geschwindigkeit und Richtung am nächsten ist. Zum Beispiel wird ein Übereinstimmungswert für jedes detektierte Objekt durch Mitteln der Differenz zwischen den Schätzungen des detektierten Objekts und der Referenzwerte des Referenzobjekts hinsichtlich Entfernung, Geschwindigkeit und Richtung ermittelt und das detektierte Objekt mit dem besten Übereinstimmungswert wird mit dem Referenzobjekt gepaart.
  • In 1207 wird ermittelt, ob der Fehler zwischen der Referenzrichtung und der geschätzten Richtung für ein beliebiges Paar aus einem detektierten Objekt und Referenzobjekt oberhalb einer Schwelle (z. B. 1 %, 2 %, 5 % usw.) liegt.
  • Falls dies der Fall ist, werden in 1208 Zweitstufen-FFT-Ergebnisse der Referenzobjekte erzeugt. Zum Beispiel werden manche typische FFT-Werte, die typische Spitzen und Phasen entstehen lassen, die den Referenzinformationen entsprechen, erzeugt (zum Beispiel unter Verwendung historischer Daten der früheren Detektionen von Objekten).
  • Bei diesem Beispiel sind die Radarempfangsdaten, die zu korrigieren sind, die Ausgabe der Zweitstufen-FFT. Sie können in der Form eines (verarbeiteten) Datenwürfels vorliegen, der durch die Anwendung der zwei FFT-Stufen aus dem (Roh-) Datenwürfel 600 entsteht.
  • Entsprechend werden in 1209 Zweitstufen-FFT-Ergebnisse erlangt (z.B. aus dem verarbeiteten Datenwürfel) und in 1210 wird ein Fehlerwert oder -vektor (eines oder mehrerer Kompensationswerte) zwischen den Zweitstufen-FFT-Ergebnissen, die für die Referenzobjekte erzeugt werden, und den Zweitstufen-FFT-Ergebnissen für die detektierten Objekte berechnet, die mit den Referenzobjekten gepaart sind.
  • In 1211 wird dieser Fehlerwert oder -vektor (auch als Kompensation (-wert oder -vektor) bezeichnet) auf manche oder alle der Zweitstufen-FFT-Ergebnisse (z.B. auf FFT-Ergebnisse von Spitzen, die detektierten Objekten entsprechen, die mit keinerlei Referenzobjekten gepaart wurden) angewandt.
  • In 1212 und 1213 wird eine FFT-Spitzenauswahl und Ankunftsrichtungsermittlung unter Verwendung der auf diese Weise korrigierten Zweitstufen-FFT-Ergebnisse durchgeführt.
  • Zusammengefasst kann eine Ausführungsform in dem Modifizieren des Flusses aus 5 durch Hinzufügen einer Berechnung zum Korrelieren der Position von Referenzobjekten mit den durch das Radar ermittelten Detektionen, einer Berechnung zum Schätzen eines Fehlervektors, einer Berechnung zum Anwenden dieses Fehlervektors auf die Radarempfangsdaten (einen partiellen oder gesamten (verarbeiteten) Datenwürfel des Radarsystems) und Berechnungen zum Erhalten verbesserter Positionen für sämtliche Detektionen des Radarsystems gesehen werden.
  • Bei dem Beispiel aus 12 wird dieser Ansatz auf den Zusammenhang des Erfassens von Parametern angewandt, die zu Fehlern führen, die nach der Zweitstufen-FFT zu kompensieren sind. In Abhängigkeit von den Arten von Fehlern und ihren induzierten Effekten kann ein ähnlicher Ansatz auch auf Erststufen-FFT-Ergebnisdaten oder Drittstufen-FFT(FFT zur Richtungsbestimmung) angewandt werden.
  • Wie oben beschrieben, unterliegt ein Hochauflösungsradar in einer praktischen Anwendung mehreren Fehlern von jeder MMIC und von einer MMIC-Kaskadierung. Das oben unter Bezugnahme auf 12 beschriebene Prinzip kann in verschiedenen Fehlerberechnungs- und -kompensationsflüssen auf hoher Ebene zur Fehlerkorrektur in einem solchen Szenario verwendet werden.
  • 13 zeigt ein Flussdiagramm 1300, das ein Verfahren zum Korrigieren von Radarempfangsdaten in einem Hochauflösungsradarsystem gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
  • 1301 bis 1306 sind 1201 bis 1206 des Verfahrens aus 12 ähnlich. Dann wird in 1307 bis 1311 die Berechnung eines Fehlervektors und Anwendung eines Fehlervektors (z.B. 1207 bis 1213) iterativ zum Korrigieren mehrerer unabhängiger Fehler angewandt.
  • Dies bedeutet, dass das Prinzip aus 12 iterativ oder sequentiell verwendet wird, um Mehrfachebenenempfangsfehler zu korrigieren. Falls zum Beispiel ein Antennenarray des Radarsystems ein kleineres kohärentes Array (Subantennenarray) für eine oder mehrere seiner MMICs aufweist, kann ein Fehlerkompensationsvektor berechnet und angewandt werden, um einen ersten einzelnen MMIC-Fehler zu korrigieren und um dann durch Analysieren von Ergebnissen des gesamten MIMO-Arrays des Radarsystems einen Kompensationsvektor des gesamten Antennenarrays zu berechnen und auf dieses anzuwenden. Schließlich kann eine Komplexität der Berechnung des Fehlervektors die Grundlage der Entscheidung zu sein, auf welche Weise Korrekturvektoren berechnet werden.
  • Nachfolgend ist ein Beispiel für einen Berechnungsfluss zum Korrigieren von Winkelfehlern beschrieben, die zum Beispiel aus MMIC-Fehlern, wie Fehlern der Phase des (der) Sender(s) während Radarempfangsdatenerfassungen, resultieren.
  • 14 zeigt ein Flussdiagramm 1400, das einen Verarbeitungsfluss zur Berechnung einer Phasenfehlerkompensation veranschaulicht.
  • Für das Beispiel aus 14 wird angenommen, dass ein Radarsystem mit drei Sendeantennen (Tx1, Tx2, Tx3) und vier Empfangsantennen (Rx1, Rx2, Rx3, Rx4) verwendet wird. Somit gibt es ein virtuelles Antennenarray mit zwölf (3x4) Antennen und die Empfangsdaten für jeden Entfernung/Doppler-Bin ist ein Vektor X aus zwölf Elementen, die jeweils ein komplexer Wert sind.
  • Bei diesem Beispiel wird nur eine Azimutkompensation bestimmt (aber das gleiche Konzept kann für eine Elevationskompensation angewandt werden).
  • Referenzobjektinformationen werden zum Beispiel aus einer (geografischen) Hochauflösungskarte erhalten und beinhalten eine Entfernungsreferenz Entfernung Ref, eine Doppler-Referenz Doppler Ref und eine Azimutreferenz θref für ein Referenzobjekt (der Einfachheit halber ist nur eines verwendet, aber mehrere Referenzobjekte können zum Beispiel durch Mitteln berücksichtigt werden).
  • Die Informationen für die entsprechenden detektierten kommen aus lokalen Berechnungen basierend auf den empfangenen Daten (Entfernung Mess, Doppler Mess, θmeas).
  • Unter Verwendung von φ1 als den Phasenwert für Tx1 sollte die Kompensation zum Anwenden an den Phasenwerten für Tx2 und Tx3, bezeichnet als [φ2 φ3], berechnet werden.
  • Für eine genauere Kompensation kann der Fehler basierend auf einigen Referenzobjekten berechnet werden und kann ein Durchschnitt mehrerer Kompensationen [φ2 φ3] als Kompensation verwendet werden.
  • In 1401 wird der Winkelfehler zwischen dem detektierten Objekt und dem entsprechenden Referenzobjekt berechnet.
  • In 1402 wird überprüft, ob der Winkelfehler oberhalb einer Schwelle liegt. (Falls dies nicht der Fall ist, endet die Prozedur.)
  • Falls dies der Fall ist, wird in 1403 ein FFT-Ausgabevektor XEntfernung-Ref, Doppler-Ref für den Entfernung/Doppler-Bin erzeugt, bei dem sich die FFT-Spitze befindet, die die Detektion des detektierten Objekts hervorbrachte.
  • In 1403 wird die Kompensation [φ2 φ3] durch Minimierung ermittelt, f ( φ 2 , φ 3 ) = | θ R e f − θ * |
    Figure DE102020115709B3_0001
    wobei θ * = W i n k e l ( m a x ( | F F T ( X * ) | ) )
    Figure DE102020115709B3_0002
    der Winkel oder Index der FFT von X* der maximale Absolutwert ist und X * = X ( E n t f e r n u n g = M e s s ;   D o p p l e r = M e s s )   exp ( l ⋅ [ 0 φ 2 φ 3 ] )
    Figure DE102020115709B3_0003
    der FFT-Ausgabevektor ist, wobei die Komponenten, die Tx2 und Tx3 entsprechen, durch den Fehlerkompensationsvektor gedreht werden.
  • Ein ähnlicher Prozessfluss kann für eine Winkelfehlerkompensation zur Kompensation eines (Einzelparameter-)Fehlers, wie zum Beispiel eines LO-Phasenfehlers, in einer kaskadierten Konfiguration verwendet werden.
  • Die Minimierung der Optimierungsfunktion f wird die Werte von [φ2 φ3] suchen, die den Fehler des Zielobjekts minimieren.
  • Verschiedene Optimierungsfunktionen können verwendet werden, um die Fehlerkompensation zu berechnen.
  • Eine Alternative ist zum Beispiel das Minimieren von f ( φ 2 , φ 3 ) = | i d x R e f − i d x * |
    Figure DE102020115709B3_0004
    wobei i d x R e f = I n d e x ( m a x ( | F F T ( X * ) | ) )
    Figure DE102020115709B3_0005
    der Index der Spitze in der Winkel-FFT für das Referenzobjekt (und dementsprechend der korrekte Index der Spitze des detektierten Objekts) ist und idx* der tatsächliche Index der Spitze der Winkel-FFT für das detektierte Objekt ist.
  • Andere Ansätze zum Berechnen der Kompensation können zum Beispiel die Verwendung neuronaler Netze beinhalten (die zum Ermitteln von Kompensationen für Fehler zwischen Referenzinformationen und aus den Radarempfangsdaten bestimmten Informationen trainiert sind). Ein solches neuronales Netz kann auch Referenzinformationen (z.B. eine Referenzwinkelposition) und aus den Radarempfangsdaten ermittelte Informationen (z.B. eine geschätzte Winkelposition) als Eingabe empfangen und kann derart betrachtet werden, dass es eine Kompensation durch Durchführen eines Vergleichs dieser zwei Eingaben erzeugt.
  • Für mehrere Referenzobjekte, die mit entsprechenden detektierten Objekten korreliert sind, können mehrere Kompensationswerte (oder -vektoren) berechnet werden. Diese können dann (z.B. durch Mitteln) kombiniert werden, um einen Kompensationswert oder -vektor zu finden. Ein Ansatz ist das Berechnen einer mehrdimensionalen Kompensation, wobei die Kompensation, die auf Werte eines detektierten Objekts anzuwenden ist, von der Entfernung der Detektion seiner Geschwindigkeit (d. h. dem Doppler-Bin) abhängt.
  • Unterschiede der Leistung von Sendeantennen können zu verstärkten Nebenkeulen in dem Winkelspektrum (d.h. einer Winkel-FFT-Ausgabe) führen. Ein ähnlicher Ansatz wie der obige zum Kompensieren von Phasenunterschieden kann verwendet werden, um einen Fehlerkompensationsvektor (oder -wert) für Sendeleistungsfehler zu ermitteln (und dementsprechend das Niveau von Nebenkeulen zu reduzieren).
  • Dies kann zum Beispiel durch Ersetzen der Phasen φ2, φ3 von Sendeantennen durch Versatzleistungen P2, P3 für Tx2 und Tx3 in dem Algorithmus aus 14 und Maximieren einer Optimierungsfunktion zum Maximieren der Nebenkeulenunterdrückung um die jeweilige Winkel-FFT-Spitze herum erfolgen: m a x   f   ( P 2 , P 3 ) = | P R e f − P * |
    Figure DE102020115709B3_0006
    wobei PRef eine Referenznebenkeulenleistung ist, die für das Referenzobjekt erzeugt wird, und P* die Leistung der Nebenkeule ist, wenn die Radarempfangsdaten gemäß den Versatzleistungen P2, P3 für Tx2 und Tx3 kompensiert werden.
  • Ergebnisse von Phasenfehler- und Leistungskompensationen sind in 15 bis 17 veranschaulicht.
  • 15 zeigt ein Winkelspektrum vor einer Kompensation 1501 und nach einer Kompensation 1502 eines Phasenfehlers gemäß einer Ausführungsform.
  • Die Spektren wurden durch Einfügen eines Phasenfehlers von 10° in einem Sender eines 3Tx/4Rx-MIMO-Radars mit zwei Zielen bei der gleichen Entfernung (45 m) und bei dem gleichen Doppler (4 m/s) und mit Azimutwinkeln von 10 bzw. -25 erzeugt. Praktisch würde es mit dem Fehler von 10° der Phasensteuerung einen Winkelfehler von bis zu 1° geben.
  • 16 zeigt ein Winkelspektrum vor einer Kompensation 1601 und nach einer Kompensation 1602 eines Leistungsfehlers gemäß einer Ausführungsform.
  • Die Spektren wurden durch Einfügen eines 6-dB-Fehlers für eine Sendeantenne erzeugt, während die anderen Sendeantennen auf 11 dB gesetzt sind. Wie in 1601 gezeigt, induziert der 6-dB-Fehler eine Reduzierung einer Nebenkeule um 5 dB. In der Praxis würde es mit einen mit einem Fehler von 3 bis 4 dB der Tx-Leistung einen Fehler von bis zu 4 dB geben.
  • 17 zeigt ein anderes Beispiel für ein Winkelspektrum vor einer Kompensation 1701 und nach einer Kompensation 1702 eines Leistungsfehlers gemäß einer Ausführungsform.
  • Die Nebenkeule kann durch Korrigieren des 6-dB-Fehlers der Sendeleistung einer Sendeantenne um 3 dB verstärkt werden, während die anderen ebenfalls auf 11 dB gesetzt sind.
  • Das Erhöhen der Nebenkeulenseparation wird dann die Wahrscheinlichkeit einer Detektion verbessern.
  • Aus der Perspektive der funktionalen Sicherheit sollte die Quelle für Referenzobjekte, die zum Berechnen von Fehlerkompensationen verwendet werden, eine unabhängige Quelle sein. Für Fahrerassistenzsysteme und Autonomes-Fahren-Systeme kann diese unabhängige Quelle zum Beispiel eine (geografische) Hochauflösungskarte sein. Gebäude können dann zum Beispiel als Referenzobjekte verwendet werden.
  • Jedoch kann als mögliche Quelle für Referenzobjekte eine beliebige Informationsquelle extern zu dem Radarsystem (für welches Fehler korrigiert werden sollen) verwendet werden, wie zum Beispiel ein weiteres Objektdetektionssystem. Dies beinhaltet andere (physische und virtuelle) Sensoren, wie eine Kamera und/oder einen Lidarsensor und/oder andere Radarsensoren, die ein überlappendes Sichtfeld mit dem Radarsystem aufweisen, oder eine V2X(Vehicle-To-Everything - Fahrzeug-zu-Alles)-Kommunikation (oder allgemeiner ein Fahrzeugkommunikationssystem) kann ebenfalls als eine Quelle für Informationen über Referenzobjekte verwendet werden.
  • Obwohl die Komplexität und Leistungsfähigkeit, die zum Ausführen der Optimierung einer Funktion benötigt werden, für Einzel- oder Doppel-MMIC-Systeme akzeptabel sein können, können sie für stark kaskadierte Radarsysteme, wie unter Verwendung von 12, 16 oder sogar mehr Rx-Kanälen, komplexer werden. Zu diesem Zweck wird gemäß einer Ausführungsform eine Verteilung der verschiedenen Verarbeitungsaufgaben über mehrere ECUs verwendet. Zum Beispiel konzentriert sich ein Prozessor in einer Radar-ECU auf das Extrahieren der benötigten Informationen, die an eine andere ECU zu senden sind, die dann für das Ausführen der Optimierungsfunktionen verantwortlich sein wird.
  • 18 zeigt ein Flussdiagramm 1800, das eine Fehlerkompensation in einer Radarsignalverarbeitung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht, wobei die Verarbeitung über mehrere Vorrichtungen verteilt ist.
  • Im Fall einer Radarempfangsdatenerfassung zur Kompensation führt eine erste ECU 1817 (z.B. eine Radar-ECU) 1801 bis 1804 ähnlich zu 1201 bis 1204 durch. In 1805 liefert sie dann Daten (für die detektierten Objekte), die zur Berechnung der Kompensation notwendig sind, an eine zweite ECU 1818 (d.h. eine ferne ECU des Fahrzeugs, z.B. mit einer größeren Verarbeitungsleistung als die Radar-ECU).
  • In 1806 wählt die zweite ECU 1818 ein oder mehrere Referenzobjekte aus und korreliert (d.h. paart) sie mit den detektierten Objekten, wie unter Bezugnahme auf 12 beschrieben ist, und ermittelt in 1807, ob der Fehler zwischen der Referenzrichtung und der bestimmten Richtung für ein beliebiges Paar aus einem detektierten Objekt und Referenzobjekt oberhalb einer Schwelle liegt. (Falls dies nicht der Fall ist, endet die Prozedur.)
  • Falls dies der Fall ist, wird ein Fehlerkompensationsvektor in 1808 bis 1811 ermittelt, wie z.B. unter Bezugnahme auf 12 und/oder 14 beschrieben ist.
  • Nachdem der Kompensationswert bestimmt wurde, kann er auf eine Radarempfangsdatenerfassung zur Detektion angewandt werden. Dies bedeutet, dass die erste ECU 1817 oder eine dritte ECU 1819 mit dem Fehlerkompensationswert (oder - vektor) versorgt wird. Falls eine dritte ECU 1819 mit dem Fehlerkompensationswert versorgt wird, dann ist dies eine ECU mit einem überlappenden Sichtfeld zu der ersten ECU 1817. Sie erhält Rohradarempfangsdaten in 1812 und erzeugt (verarbeitet) Radarempfangsdaten in 1813 durch Anwenden einer Erststufen-FFT und einer Zweitstufen-FFT und korrigiert die erzeugten Radarempfangsdaten in 1814. Sie kann eine FFT-Spitzenauswahl in 1815 und eine Winkeldetektion in 1816 unter Verwendung der auf diese Weise korrigierten Radarempfangsdaten durchführen.
  • Die Unterteilung (d.h. Aufteilung von Verarbeitungsaufgaben), wie in 18 veranschaulicht, ermöglicht die Verwendung der Fähigkeiten eines Hochleistungsprozessors oder einer GPU (der zweiten ECU 1818), um die Optimierung auszuführen. Es ist anzumerken, dass dies komplexere Ansätze zum Berechnen von Kompensationen, wie etwa unter Verwendung eines neuronalen Netzes (das typischerweise eine(n) eher große Rechenleistungsfähigkeit und Speicher erfordert), ermöglichen kann.
  • Eine Fehlerkompensation und normale Erfassungen können verschränkt sein (auch für eine Ausführungsform, bei der die Verarbeitungsaufgaben nicht über mehrere Vorrichtungen verteilt sind). Bei dem Beispiel aus 18 bedeutet dies, dass ein Fehlervektor (z. B. periodisch oder auf Anfrage) unter Verwendung von 1801-1811 bestimmt werden kann und dass zwischen den Fehlerwert- oder -vektorermitteln Objekten und ihre Ziele unter Verwendung des Flusses ohne Fehlerwert- oder - vektorbestimmung (aber unter Verwendung des Fehlerwertes oder -vektors zur Kompensation gemäß seiner letzten Bestimmung) unter Verwendung von 1812-1816 detektiert werden können. Jedoch kann eine Bestimmung einer Kompensation auch mit jeder Erfassung von Radarempfangsdaten durchgeführt werden (wobei eine Erfassung als einen Datenwürfel erzeugend verstanden werden kann).
  • Um die Korrelation zwischen Referenzobjekten und detektierten Objekten (d.h. die Detektionsliste) zu ermöglichen, können Informationen, wie ein Radarquerschnitt, zu den Informationen von Referenzobjekten hinzugefügt werden. Die Informationen von Referenzobjekten können durch das Hinzufügen von auch der geschätzten Radialgeschwindigkeit (die den durch das Radar gemessenen Doppler repräsentiert) verbessert werden. Die Korrelationsaufgabe kann insofern ermöglicht werden, dass die Liste von Referenzobjekten nicht nur so gefiltert wird, dass sie nur die Objekte in dem Sichtfeld des Radarsystems aufweist, sondern auch spezielle Tags beinhaltet und/oder durch eine spezifische zusätzliche Filterung verarbeitet wird, um nur die Objekte auszuwählen, die für die Korrelation geeignet sind (Kompensation von Azimutwinkel, Kompensation von Elevationswinkel).
  • Das Anwenden einer Fehlerkompensation erlaubt das Verbessern der Genauigkeit des Radarsystems. Jedoch kann sie von einem Standpunkt der funktionalen Sicherheit auch als eine mögliche Quelle einer Datenkorruption gesehen werden. Daher kann, während die zum Berechnen der Fehlerkompensation verwendeten Referenzinformationen mit unterstützenden Eigenschaften der funktionalen Sicherheit kommen könnten, gemäß einer Ausführungsform eine Plausibilitätsprüfung der berechneten Fehlerkompensation durchgeführt werden, bevor sie auf den (verarbeiteten) Datenwürfel angewandt wird. Die Parameter für die Plausibilitätsprüfung kommen von der Radar-ECU selbst oder könnten auch von einer externen Quelle kommen. Zum Beispiel wird die ermittelte Fehlerkompensation mit einem Minimalwert oder einem Maximalwert oder beidem verglichen und sie wird nur verwendet, falls sie oberhalb des Minimalwertes, des Maximalwertes oder beider liegt.
  • Obwohl die obigen Beispiele in dem Zusammenhang eines FMCW-Radars beschrieben wurden, können die hier beschriebenen Ansätze gleichermaßen auf ein PMCW(phasenmodulierter Dauerstrich)-Radar (in einem Radar mit einer oder mehreren MMICs) angewandt werden.
  • 19 zeigt eine PMCW-Radarvorrichtung 1900 mit kaskadierten MMICs.
  • Ein Oszillator 1901 liefert Oszillationssignale an eine erste MMIC 1902 und eine zweite MMIC 1903. Jede MMIC 1902, 1903 weist einen Sendepfad (einschließlich eines jeweiligen Modulators 1904 und eines jeweiligen Verstärkers 1905) auf und empfängt Empfangssignale über mehrere Empfangsantennen. Die Empfangssignale werden durch eine jeweilige Radarsignalverarbeitungsschaltung 1906 verarbeitet. Bei diesem Beispiel sind die Radarsignalverarbeitungsschaltungen vollständig innerhalb der MMICs 1902, 1903 gezeigt, aber wenigstens ein Teil von ihnen (z.B. Schaltungen zum Durchführen von FFTs) können extern zu den MMICs 1902, 1903 sein.
  • Obwohl nicht auf die genau identische Weise, unterliegen MMICs für ein PMCW-Radar auch Verzögerungsänderungen in ihren internen Pfaden, wie zum Beispiel Phasenverzögerungen zwischen Sendern. Dies führt zu Phasenunterschieden zwischen Abtastwertgruppen (nach einer Doppler-FFT), wie in 9 für ein FMCW-Radar veranschaulicht ist. Zu Beispiel zeigt sie, dass Fehler aufgrund eines LO-Phasenfehlers und/oder aufgrund einer ADC-Taktverzerrung zu einem Winkelfehler führt, wenn eine Winkelberechnung (zum Beispiel durch Verwenden einer Winkel-FFT) durchgeführt wird. Somit können die obigen Ansätze gleichermaßen für ein PMCW-Automobil-MIMO-Radar verwendet werden.
  • Eine Einzelchip-MMIC kann so gestaltet sein, dass sie gut ausgeglichene Phasenverzögerungen zwischen Tx-Kanälen und Rx-Kanälen aufweist. Die oben beschriebenen Ansätze ermöglichen Arten zum Gestalten von MMICs, wobei Tx- oder Rx-Kanäle innerhalb des Die in einige Rx-Subarrays und/oder einige Tx-Subarrays unterteilt werden können.
  • 20 zeigt eine MMIC 2000 für ein FMCW-Radar mit einem einzigen Rx-Subarray von Rx-Antennen.
  • 21 zeigt ein Beispiel für eine MMIC 2100 mit einem Layout, das aufgrund einer Fehlerkompensation machbar wird, die gemäß verschiedenen Ausführungsformen mit zwei Rx-Subarrays von Rx-Antennen bereitgestellt wird.
  • Weil ein Gestalten einer einzigen MMIC mit einem großen kohärenten Empfangsarray komplexe Layoutbeschränkungen festlegt, erlaubt die Verwendung der wie hier beschriebenen Fehlerkompensation eine Gestaltung einer MMIC mit Rx-Subarrays, die dann während der Lebensdauer der die MMIC enthaltenden Radarvorrichtung (durch eine Kompensation) rekalibriert wird.
  • Zusammengefasst ist gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Automobilradaranordnung (z.B. ein Radarsystem einer oder mehrerer Radarvorrichtungen, die an einem Fahrzeug montiert ist/sind) bereitgestellt, wie in 22 veranschaulicht ist.
  • 22 zeigt eine Automobilradaranordnung 2200 gemäß einer Ausführungsform.
  • Die Radaranordnung 2200 beinhaltet einen Radarempfänger 2201, der zum Erzeugen von Radarempfangsdaten aus Funksignalen konfiguriert ist, die durch mehrere Radarempfangsantennen empfangen werden, und einen Radarsignalprozessor 2202, der zum Ermitteln einer Schätzung einer Winkelposition wenigstens eines Objekts durch Verarbeiten der Radarempfangsdaten konfiguriert ist.
  • Die Radaranordnung 2200 beinhaltet ferner eine Kommunikationsschnittstelle 2203 (z.B. eine Fahrzeugbusschnittstelle), die zum Empfangen von Informationen über eine Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts konfiguriert ist, und ein Ermittlungselement 2204, das zum Ermitteln einer Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts und der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts konfiguriert ist.
  • Der Radarsignalprozessor 2202 ist zum Korrigieren der Radarempfangsdaten und/oder weiterer Radarempfangsdaten für die Detektion eines weiteren Objekts durch die Kompensation konfiguriert.
  • Die Automobilradaranordnung 2200 beinhaltet ferner eine Ausgabeschnittstelle 2205, die zum Liefern von Informationen über die Anwesenheit des weiteren Objekts an eine Fahrzeugsteuerung konfiguriert ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird mit anderen Worten eine Kompensation von Radarempfangsdaten unter Verwendung von Referenzpositionsinformationen eines Objekts in dem Sichtfeld der Radaranordnung (z.B. der Nähe eines Fahrzeugs, das die Radaranordnung enthält) ermittelt. Die Kompensation kann aus einem Satz möglicher Kompensationen (d.h. einem Suchraum) ausgewählt werden, so dass die Differenz zwischen den Referenzpositionsinformationen (d.h. Winkelpositionen) und den Positionsinformationen, die aus den kompensierten Radarempfangsdaten geschätzt werden, so niedrig wie möglich ist. Dies kann als eine Steuerung mit geschlossener Schleife gesehen werden, bei der die Kompensation zum Minimieren der Differenz zwischen Referenz- und geschätzten Positionsinformationen eingestellt wird. Die Kompensation kann einen oder mehrere Fehlerkorrekturwerte, z.B. einen Phasenversatz oder einen Leistungsversatz, beinhalten, die auf Werte (z.B. eines Teils) der Radarempfangsdaten, z.B. Radarempfangsdaten, die von einer gewissen MMIC kommen, anzuwenden sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann ein Fahrzeug bereitgestellt werden, das die Automobilradaranordnung, die Fahrzeugsteuerung und eine oder mehrere Quellen von Referenzinformationen beinhaltet, d.h. einschließlich der Informationen über die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts.
  • Das Ermittlungselement kann die ermittelte Kompensation mit einer geschätzten Kompensation basierend auf bekannten Drifts von Komponenten der Radaranordnung ermitteln, um dann die Radaranordnung zu diagnostizieren und eine funktionale Sicherheit der Radaranordnung zu unterstützen.
  • Die Komponenten der Automobilradaranordnung können durch eine oder mehrere Schaltungen implementiert werden. Bei einer Ausführungsform kann eine „Schaltung“ als eine beliebige Art einer Logikimplementierungsentität verstanden werden, die Hardware, Software, Firmware oder eine beliebige Kombination daraus sein kann. Dementsprechend kann bei einer Ausführungsform eine „Schaltung“ eine festverdrahtete Logikschaltung oder eine programmierbare Logikschaltung, wie etwa ein programmierbarer Prozessor, sein. Eine „Schaltung“ kann auch eine Software sein, die durch einen Prozessor, z. B. eine beliebige Art von Computerprogramm, implementiert oder ausgeführt wird. Eine beliebige andere Art von Implementierung der jeweiligen Funktionen, die hier beschrieben sind, kann als eine „Schaltung“ gemäß einer alternativen Ausführungsform verstanden werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist ein wie in 23 veranschaulichtes Verfahren bereitgestellt.
  • 23 zeigt ein Flussdiagramm 2300, das ein Verfahren zur Objektdetektion durch ein Fahrzeugradar veranschaulicht.
  • In 2301 werden Radarempfangsdaten aus Funksignalen erzeugt, die durch mehrere Radarempfangsantennen empfangen werden.
  • In 2302 wird eine Schätzung einer Winkelposition wenigstens eines Objekts durch Verarbeiten der Radarempfangsdaten erzeugt.
  • In 2303 werden Informationen über eine Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts empfangen.
  • In 2304 wird einer Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts und der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts ermittelt.
  • In 2305 werden die Radarempfangsdaten und/oder weitere Radarempfangsdaten für die Detektion eines weiteren Objekts durch die Kompensation korrigiert.
  • In 2306 werden Informationen über die Anwesenheit des weiteren Objekts an eine Fahrzeugsteuerung (z.B. über eine Ausgabeschnittstelle, wie etwa eine Fahrzeugbusschnittstelle) geliefert.
  • Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben:
    • Beispiel 1 ist eine Automobilradaranordnung wie unter Bezugnahme auf 22 beschrieben.
    • Beispiel 2 ist die Automobilradaranordnung aus Beispiel 1, wobei die Radarempfangsdaten Ergebnisdaten einer Analog-Digital-Umsetzung, die auf die Funksignale angewandt wird, eines einer schnellen Entfernung-Fourier-Transformation, die auf die Funksignale angewandt wird, und/oder einer schnellen Doppler-Fourier-Transformation, die auf die Funksignale angewandt wird, beinhalten.
    • Beispiel 3 ist die Automobilradaranordnung aus Beispiel 1 oder 2, wobei das Ermittlungselement zum Vergleichen der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts mit der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts und zum Ermitteln der Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs konfiguriert ist.
    • Beispiel 4 ist die Automobilradaranordnung aus Beispiel 3, wobei das Ermittlungselement zum Ermitteln der Kompensation für die Radarempfangsdaten, falls die Differenz zwischen der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts und der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt, konfiguriert ist.
    • Beispiel 5 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 4, wobei das Ermittlungselement zum Ermitteln der Kompensation für die Radarempfangsdaten durch Suchen einer Kompensation, die die Differenz zwischen der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts und der Winkelposition des wenigstens eines Objekts, die durch die durch die Kompensation kompensierten Radarempfangsdaten geschätzt wird, konfiguriert ist.
    • Beispiel 6 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 5, wobei das Ermittlungselement zum Ermitteln der Kompensation mittels eines neuronalen Netzes konfiguriert ist.
    • Beispiel 7 ist die Automobilradaranordnung aus Beispiel 6, wobei das neuronale Netz ein neuronales Netz ist, das zum Ermitteln einer Kompensation unter Verwendung einer Eingabe einer Referenzwinkelposition und einer geschätzten Winkelposition oder einer Eingabe einer Differenz zwischen einer Referenzwinkelposition und einer geschätzten Winkelposition trainiert ist.
    • Beispiel 8 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 7, wobei die Kompensation der Radarempfangsdaten eine Kompensation eines Phasenfehlers zwischen Teilen der Radarempfangsdaten oder eines Leistungsfehlers zwischen Teilen der Radarempfangsdaten beinhaltet.
    • Beispiel 9 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 8, wobei die Kompensation der Radarempfangsdaten eine Kompensation des Effekts eines Senderphasenfehlers, eines Empfängerverstärkungsfehlers, eines Oszillationssignalverteilungsfehlers, einer Analog-Digital-Umsetzung-Taktverzerrung, eines Leistungsfehlers zwischen Sendern und/oder einen Empfängerphasenfehler in den Radarempfangsdaten beinhaltet.
    • Beispiel 10 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 9, wobei das Ermittlungselement zum Ermitteln der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts aus den Informationen über die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts konfiguriert ist, wobei die Informationen über die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts geografische Kartendaten einer geografischen Karte einschließlich des Objekts, Positionsdaten des wenigstens einen Objekts von einem weiteren Objektdetektionssystem und/oder Positionsdaten des wenigstens einen Objekts, die durch ein Fahrzeugkommunikationssystem erhalten werden, sind.
    • Beispiel 11 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 10, wobei die Funksignale frequenzmodulierte Dauerstrichradarsignale, phasenmodulierte Dauerstrichradarsignale oder Orthogonalfrequenzmultiplex-Radarsignale sind.
    • Beispiel 12 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 11, wobei die Fahrzeugsteuerung zum Steuern eines Fahrzeugs, das die Automobilradaranordnung beinhaltet, unter Verwendung der Informationen über die Anwesenheit des weiteren Objekts konfiguriert ist.
    • Beispiel 13 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 12, wobei das Ermittlungselement zum regelmäßigen Ermitteln oder Ermitteln auf Anfrage einer Kompensation und zum Durchführen einer Detektion eines oder mehrerer weiterer Objekte unter Verwendung einer bestimmten Kompensation bis zum Ermitteln einer neuen Kompensation konfiguriert ist.
    • Beispiel 14 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 13, wobei die Kompensation der Radarempfangsdaten eine Kompensation von Fehlern zwischen mehreren Komponenten der Automobilradaranordnung und/oder zwischen mehreren Empfangs- oder Sendekanälen innerhalb einer Komponente der Automobilradaranordnung beinhaltet.
    • Beispiel 15 ist die Automobilradaranordnung aus Beispiel 14, wobei die mehreren Komponenten mehrere monolithische integrierte Mikrowellenschaltungen und/oder einen Leistungsverstärker beinhalten.
    • Beispiel 16 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 15, wobei die Kompensation mehrere Kompensationswerte beinhaltet, wobei das Ermittlungselement zum sequentiellen Berechnen der Kompensationswerte konfiguriert ist, um zuerst Fehler auf Einzelkomponentenebene, gefolgt von Fehlern auf Mehrfachkomponentenebene zu kompensieren.
    • Beispiel 17 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 16, wobei die Kompensation mehrere Kompensationswerte beinhaltet, wobei das Ermittlungselement zum sequentiellen Berechnen der Kompensationswerte konfiguriert ist, um verschiedene Arten von Fehlern zu reduzieren.
    • Beispiel 18 ist die Automobilradaranordnung aus Beispiel 17, wobei das Ermittlungselement zum Kompensieren der Radarempfangsdaten konfiguriert ist, um eine oder mehrere Arten von Fehlern einschließlich eines Winkelfehlers oder eines Nebenkeulenfehlers zu reduzieren.
    • Beispiel 19 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 18, die mehrere Vorrichtungen beinhaltet, wobei eine erste Vorrichtung den Radarempfänger beinhaltet und eine zweite Vorrichtung das Ermittlungselement beinhaltet und die erste Vorrichtung zum Senden der Radarempfangsdaten an die zweite Vorrichtung konfiguriert ist.
    • Beispiel 20 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 19, wobei die Kommunikationsschnittstelle ferner zum Empfangen zusätzlicher Informationen über das wenigstens eine Objekt konfiguriert ist und das Ermittlungselement zum Ermitteln der Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von den zusätzlichen Informationen konfiguriert ist, wobei die zusätzlichen Informationen einen Radarquerschnitt des wenigstens einen Objekts und/oder eine Geschwindigkeit des wenigstens einen Objekts beinhalten.
    • Beispiel 21 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 20, wobei die Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen, für jedes mehrerer Referenzobjekte, von Informationen über eine Referenzwinkelposition des Referenzobjekts konfiguriert ist, das Ermittlungselement zum Paaren jedes Referenzobjekts mit einem detektierten Objekt und zum Ermitteln einer Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von der Schätzung der Winkelposition des detektierten Objekts und der Referenzwinkelposition des Referenzobjekts aller Paare konfiguriert ist.
    • Beispiel 22 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 21, wobei das Ermittlungselement zum Ermitteln einer einzelnen Kompensation für jedes Paar in Abhängigkeit von der Schätzung der Winkelposition des detektierten Objekts und der Referenzwinkelposition des Referenzobjekts des Paares und zum Ermitteln der Kompensation durch Mitteln über die einzelnen Kompensationen konfiguriert ist.
    • Beispiel 23 ist die Automobilradaranordnung aus einem der Beispiele 1 bis 22, die einen Komparator beinhaltet, der zum Vergleichen der bestimmten Kompensation mit einem minimalen Wert und/oder einem maximalen Wert konfiguriert ist, und wobei der Radarsignalprozessor zum Korrigieren der Radarempfangsdaten und/oder weiterer Radarempfangsdaten zur Detektion eines weiteren Objekts durch die Kompensation, falls die bestimmte Kompensation jeweils oberhalb des minimalen Wertes und/oder des maximalen Wertes liegt, konfiguriert ist.
    • Beispiel 24 ist ein Verfahren zur Objektdetektion durch ein Fahrzeugradar wie unter Bezugnahme auf 23 beschrieben.
    • Beispiel 25 ist das Verfahren aus Beispiel 24, wobei die Radarempfangsdaten Ergebnisdaten einer Analog-Digital-Umsetzung, die auf die Funksignale angewandt wird, eines einer schnellen Entfernung-Fourier-Transformation, die auf die Funksignale angewandt wird, und/oder einer schnellen Doppler-Fourier-Transformation, die auf die Funksignale angewandt wird, beinhalten.
    • Beispiel 26 ist das Verfahren aus Beispiel 24 oder 25, das Vergleichen der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts mit der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts und Ermitteln der Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs beinhaltet.
    • Beispiel 27 ist das Verfahren aus Beispiel 26, das Ermitteln der Kompensation für die Radarempfangsdaten, falls die Differenz zwischen der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts und der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt, beinhaltet.
    • Beispiel 28 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 27, das Ermitteln der Kompensation für die Radarempfangsdaten durch Suchen einer Kompensation, die die Differenz zwischen der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts und der Winkelposition des wenigstens eines Objekts, die durch die durch die Kompensation kompensierten Radarempfangsdaten geschätzt wird, beinhaltet.
    • Beispiel 29 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 28, das Ermitteln der Kompensation mittels eines neuronalen Netzes beinhaltet.
    • Beispiel 30 ist das Verfahren aus Beispiel 29, das Trainieren des neuronalen Netzes zum Ermitteln einer Kompensation unter Verwendung einer Eingabe einer Referenzwinkelposition und einer geschätzten Winkelposition oder einer Eingabe einer Differenz zwischen einer Referenzwinkelposition und einer geschätzten Winkelposition beinhaltet.
    • Beispiel 31 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 30, wobei die Kompensation der Radarempfangsdaten eine Kompensation eines Phasenfehlers zwischen Teilen der Radarempfangsdaten oder eines Leistungsfehlers zwischen Teilen der Radarempfangsdaten beinhaltet.
    • Beispiel 32 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 31, wobei die Kompensation der Radarempfangsdaten eine Kompensation des Effekts eines Senderphasenfehlers, eines Empfängerverstärkungsfehlers, eines Oszillationssignalverteilungsfehlers, einer Analog-Digital-Umsetzung-Taktverzerrung, eines Leistungsfehlers zwischen Sendern und/oder einen Empfängerphasenfehler in den Radarempfangsdaten beinhaltet.
    • Beispiel 33 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 32, das Ermitteln der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts aus den Informationen über die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts beinhaltet, wobei die Informationen über die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts geografische Kartendaten einer geografischen Karte einschließlich des Objekts, Positionsdaten des wenigstens einen Objekts von einem weiteren Objektdetektionssystem und/oder Positionsdaten des wenigstens einen Objekts, die durch ein Fahrzeugkommunikationssystem erhalten werden, sind.
    • Beispiel 34 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 33, wobei die Funksignale frequenzmodulierte Dauerstrichradarsignale, phasenmodulierte Dauerstrichradarsignale oder Orthogonalfrequenzmultiplex-Radarsignale sind.
    • Beispiel 35 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 34, das Steuern, durch die Fahrzeugsteuerung, eines Fahrzeugs unter Verwendung der Informationen über die Anwesenheit des weiteren Objekts beinhaltet.
    • Beispiel 36 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 35, das regelmäßiges Ermitteln oder Ermitteln auf Anfrage einer Kompensation und Durchführen einer Detektion eines oder mehrerer weiterer Objekte unter Verwendung einer bestimmten Kompensation bis zum Ermitteln einer neuen Kompensation beinhaltet.
    • Beispiel 37 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 36, wobei die Kompensation der Radarempfangsdaten eine Kompensation von Fehlern zwischen mehreren Komponenten einer Automobilradaranordnung und/oder zwischen mehreren Empfangs- oder Sendekanälen innerhalb einer Komponente der Automobilradaranordnung beinhaltet.
    • Beispiel 38 ist das Verfahren aus Beispiel 37, wobei die mehreren Komponenten mehrere monolithische integrierte Mikrowellenschaltungen und/oder einen Leistungsverstärker beinhalten.
    • Beispiel 39 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 38, wobei die Kompensation mehrere Kompensationswerte beinhaltet und wobei das Verfahren sequentielles Berechnen der Kompensationswerte beinhaltet, um zuerst Fehler auf Einzelkomponentenebene, gefolgt von Fehlern auf Mehrfachkomponentenebene zu kompensieren.
    • Beispiel 40 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 39, wobei die Kompensation mehrere Kompensationswerte beinhaltet und wobei das Verfahren sequentielles Berechnen der Kompensationswerte beinhaltet, um verschiedene Arten von Fehlern zu reduzieren.
    • Beispiel 41 ist das Verfahren aus Beispiel 40, das Kompensieren der Radarempfangsdaten beinhaltet, um eine oder mehrere Arten von Fehlern einschließlich eines Winkelfehlers oder eines Nebenkeulenfehlers zu reduzieren.
    • Beispiel 42 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 41, das durch mehrere Vorrichtungen durchgeführt wird, wobei eine erste Vorrichtung das Erzeugen von Radarempfangsdaten durchführt und eine zweite Vorrichtung das Ermitteln der Kompensation durchführt und wobei die erste Vorrichtung die Radarempfangsdaten an die zweite Vorrichtung überträgt.
    • Beispiel 43 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 42, das Empfangen zusätzlicher Informationen über das wenigstens eine Objekt und Ermitteln der Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von den zusätzlichen Informationen beinhaltet, wobei die zusätzlichen Informationen einen Radarquerschnitt des wenigstens einen Objekts und/oder eine Geschwindigkeit des wenigstens einen Objekts beinhalten.
    • Beispiel 44 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 43, das Empfangen, für jedes mehrerer Referenzobjekte, von Informationen über eine Referenzwinkelposition des Referenzobjekts, Paaren jedes Referenzobjekts mit einem detektierten Objekt und Ermitteln einer Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von der Schätzung der Winkelposition des detektierten Objekts und der Referenzwinkelposition des Referenzobjekts aller Paare beinhaltet.
    • Beispiel 45 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 44, das Ermitteln einer einzelnen Kompensation für jedes Paar in Abhängigkeit von der Schätzung der Winkelposition des detektierten Objekts und der Referenzwinkelposition des Referenzobjekts des Paares und Ermitteln der Kompensation durch Mitteln über die einzelnen Kompensationen beinhaltet.
    • Beispiel 46 ist das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 45, das Vergleichen der bestimmten Kompensation mit einem minimalen Wert und/oder einem maximalen Wert und Korrigieren der Radarempfangsdaten und/oder weiterer Radarempfangsdaten zur Detektion eines weiteren Objekts durch die Kompensation, falls die bestimmte Kompensation jeweils oberhalb des minimalen Wertes und/oder des maximalen liegt, beinhaltet.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel ist eine Automobilradaranordnung bereitgestellt, die Folgendes beinhaltet: ein Erzeugungsmittel zum Erzeugen von Radarempfangsdaten aus Funksignalen, die durch mehrere Radarempfangsantennen empfangen werden, ein erstes Ermittlungsmittel zum Ermitteln einer Schätzung einer Winkelposition wenigstens eines Objekts durch Verarbeiten der Radarempfangsdaten, ein Empfangsmittel zum Empfangen von Informationen über eine Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts, ein zweites Bestimmungsmittel zum Ermitteln einer Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts und der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts, ein Korrekturmittel zum Korrigieren der Radarempfangsdaten und/oder weiterer Radarempfangsdaten für die Detektion eines weiteren Objekts durch die Kompensation, und ein Liefermittel zum Liefern von Informationen über die Anwesenheit des weiteren Objekts an eine Fahrzeugsteuerung.
  • Obgleich hier spezielle Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurden, wird ein Durchschnittsfachmann verstehen, dass eine Vielzahl alternativer und/oder äquivalenter Implementierungen die speziellen gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen ersetzen können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll sämtliche Anpassungen oder Variationen der speziellen hier besprochenen Ausführungsformen abdecken. Daher soll diese Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Radaranordnung
    101
    Radarvorrichtung
    102
    Antennenanordnung
    103
    Radarsteuervorrichtung
    104
    Sender
    105
    Duplexer
    106
    Empfänger
    107
    Steuerung
    108
    Objekt
    109
    Sendesignal
    110
    Echo
    111
    Radarsignalverarbeitungsschaltung
    200
    FMCW-Radarsystem
    201
    Sägezahnwellenform
    202
    Oszillator
    203
    Sendeantenne
    204
    Empfangsantenne
    205
    Mischer
    206
    Tiefpassfilter
    207
    Spektrumanalysator
    208
    Chirp
    300
    Radarvorrichtung
    301
    Oszillator mit Ramper
    302
    Sendeverstärker
    303
    Mischer
    304
    Analogfilter
    305
    ADCs
    306
    Digitalschnittstelle
    307
    Radarsignalprozessor
    308
    Radarsignalverarbeitungsschaltung
    309
    Ausgabeschnittstelle
    310
    MMIC
    311
    Leistungsverstärker
    312
    Sendesignalschnittstelle
    400
    Radarvorrichtung
    401
    Oszillator mit Ramper
    402
    Sendeverstärker
    403
    Mischer
    404
    Analogfilter
    405
    ADCs
    406
    MMIC
    501, 502
    MMICs
    503-506
    FFT-Stufen
    507-509
    Verarbeitung
    600
    Datenwürfel
    601
    Entfernung/Doppler-Karte
    602
    FFT-Spitzen
    603
    Empfangsantennen
    701, 702
    Virtueller-Radarkanal-Diagramme
    800
    Antennenphasendiagramm
    900
    Antennenphasendiagramm
    901, 902
    Abtastwertgruppen
    903, 904
    Linien, die eine lineare Beziehung zwischen Abtastwerten veranschaulichen
    1001, 1002
    Virtueller-Radarkanal-Diagramme
    1101
    realer Empfänger
    1102
    I/Q-Empfänger
    1200
    Flussdiagramm
    1201-1213
    Verarbeitung
    1300
    Flussdiagramm
    1301-1311
    Verarbeitung
    1400
    Flussdiagramm
    1401-1404
    Verarbeitung
    1501
    Winkelspektrum vor Kompensation
    1502
    Winkelspektrum nach Kompensation
    1601
    Winkelspektrum vor Kompensation
    1602
    Winkelspektrum nach Kompensation
    1701
    Winkelspektrum vor Kompensation
    1702
    Winkelspektrum nach Kompensation
    1800
    Flussdiagramm
    1801-1816
    Verarbeitung
    1817-1819
    ECUs
    1900
    PMCW-Radarvorrichtung
    1901
    Oszillator
    1902, 1803
    MMICs
    1904
    Modulatoren
    1905
    Verstärker
    1906
    Radarsignalverarbeitungsschaltungen
    2000
    MMIC
    2100
    MMIC
    2200
    Automobilradaranordnung
    2202
    Radarempfänger
    2203
    Kommunikationsschnittstelle
    2204
    Ermittlungselement
    2205
    Ausgabeschnittstelle
    2300
    Flussdiagramm
    2301-2306
    Verarbeitung

Claims (19)

  1. Automobilradaranordnung (101, 2200), die Folgendes aufweist: einen Radarempfänger (2201), der zum Erzeugen von Radarempfangsdaten aus Funksignalen konfiguriert ist, die durch mehrere Radarempfangsantennen (102) empfangen werden; einen Radarsignalprozessor (111, 2202), der zum Ermitteln einer Schätzung einer Winkelposition wenigstens eines Objekts durch Verarbeiten der Radarempfangsdaten konfiguriert ist; eine Kommunikationsschnittstelle (2203), die zum Empfangen von Informationen über eine Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts konfiguriert ist; ein Ermittlungselement (2204), das zum Ermitteln einer Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts und der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts konfiguriert ist, wobei das Ermittlungselement (2204) zum Ermitteln der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts aus den Informationen über die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts konfiguriert ist, wobei die Informationen über die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts geografische Kartendaten einer geografischen Karte einschließlich des Objekts, Positionsdaten des wenigstens einen Objekts von einem weiteren Objektdetektionssystem und/oder Positionsdaten des wenigstens einen Objekts, die durch ein Fahrzeugkommunikationssystem erhalten werden, sind; wobei der Radarsignalprozessor (111, 2202) zum Korrigieren der Radarempfangsdaten und/oder weiterer Radarempfangsdaten für die Detektion eines weiteren Objekts durch die Kompensation konfiguriert ist; und eine Ausgabeschnittstelle (2205), die zum Liefern von Informationen über die Anwesenheit des weiteren Objekts an eine Fahrzeugsteuerung konfiguriert ist.
  2. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach Anspruch 1, wobei die Radarempfangsdaten Ergebnisdaten einer Analog-Digital-Umsetzung, die auf die Funksignale angewandt wird, eines einer schnellen Entfernung-Fourier-Transformation, die auf die Funksignale angewandt wird, und/oder einer schnellen Doppler-Fourier-Transformation, die auf die Funksignale angewandt wird, umfassen.
  3. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ermittlungselement (2204) zum Vergleichen der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts mit der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts und zum Ermitteln der Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs konfiguriert ist.
  4. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach Anspruch 3, wobei das Ermittlungselement (2204) zum Ermitteln der Kompensation für die Radarempfangsdaten, falls die Differenz zwischen der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts und der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt, konfiguriert ist.
  5. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ermittlungselement (2204) zum Ermitteln der Kompensation für die Radarempfangsdaten durch Suchen einer Kompensation, die die Differenz zwischen der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts und der Winkelposition des wenigstens eines Objekts, die durch die durch die Kompensation kompensierten Radarempfangsdaten geschätzt wird, konfiguriert ist.
  6. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ermittlungselement (2204) zum Ermitteln der Kompensation mittels eines neuronalen Netzes konfiguriert ist.
  7. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach Anspruch 6, wobei das neuronale Netz ein neuronales Netz ist, das zum Ermitteln einer Kompensation unter Verwendung einer Eingabe einer Referenzwinkelposition und einer geschätzten Winkelposition oder einer Eingabe einer Differenz zwischen einer Referenzwinkelposition und einer geschätzten Winkelposition trainiert ist.
  8. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kompensation der Radarempfangsdaten eine Kompensation eines Phasenfehlers zwischen Teilen der Radarempfangsdaten oder eines Leistungsfehlers zwischen Teilen der Radarempfangsdaten aufweist.
  9. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kompensation der Radarempfangsdaten eine Kompensation des Effekts eines Senderphasenfehlers, eines Empfängerverstärkungsfehlers, eines Oszillationssignalverteilungsfehlers, einer Analog-Digital-Umsetzung-Taktverzerrung, eines Leistungsfehlers zwischen Sendern und/oder einen Empfängerphasenfehler in den Radarempfangsdaten aufweist.
  10. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Funksignale frequenzmodulierte Dauerstrichradarsignale, phasenmodulierte Dauerstrichradarsignale oder Orthogonalfrequenzmultiplex-Radarsignale sind.
  11. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Fahrzeugsteuerung zum Steuern eines Fahrzeugs, das die Automobilradaranordnung (101, 2200) aufweist, unter Verwendung der Informationen über die Anwesenheit des weiteren Objekts konfiguriert ist.
  12. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Ermittlungselement (2204) zum regelmäßigen Ermitteln oder Ermitteln auf Anfrage einer Kompensation und zum Durchführen einer Detektion eines oder mehrerer weiterer Objekte unter Verwendung einer bestimmten Kompensation bis zum Ermitteln einer neuen Kompensation konfiguriert ist.
  13. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Kompensation der Radarempfangsdaten eine Kompensation von Fehlern zwischen mehreren Komponenten der Automobilradaranordnung (101, 2200) und/oder zwischen mehreren Empfangs- oder Sendekanälen innerhalb einer Komponente der Automobilradaranordnung (101, 2200) aufweist.
  14. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach Anspruch 13, wobei die mehreren Komponenten mehrere monolithische integrierte Mikrowellenschaltungen und/oder einen Leistungsverstärker beinhalten.
  15. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Kompensation mehrere Kompensationswerte umfasst, wobei das Ermittlungselement (2204) zum sequentiellen Berechnen der Kompensationswerte konfiguriert ist, um zuerst Fehler auf Einzelkomponentenebene, gefolgt von Fehlern auf Mehrfachkomponentenebene zu kompensieren.
  16. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Kompensation mehreren Kompensationswerte umfasst, wobei das Ermittlungselement (2204) zum sequentiellen Berechnen der Kompensationswerte konfiguriert ist, um verschiedene Arten von Fehlern zu reduzieren.
  17. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach Anspruch 16, wobei das Ermittlungselement (2204) zum Kompensieren der Radarempfangsdaten konfiguriert ist, um eine oder mehrere Arten von Fehlern einschließlich eines Winkelfehlers oder eines Nebenkeulenfehlers zu reduzieren.
  18. Automobilradaranordnung (101, 2200) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, die mehrere Vorrichtungen aufweist, wobei eine erste Vorrichtung den Radarempfänger (2201) aufweist und eine zweite Vorrichtung das Ermittlungselement (2204) aufweist und die erste Vorrichtung zum Senden der Radarempfangsdaten an die zweite Vorrichtung konfiguriert ist.
  19. Verfahren zur Objektdetektion durch ein Fahrzeugradar, welches Folgendes aufweist: Erzeugen von Radarempfangsdaten aus Funksignalen, die durch mehrere Radarempfangsantennen (102) empfangen werden; Ermitteln einer Schätzung einer Winkelposition wenigstens eines Objekts durch Verarbeiten der Radarempfangsdaten; Empfangen von Informationen über eine Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts; Ermitteln einer Kompensation für die Radarempfangsdaten in Abhängigkeit von der Schätzung der Winkelposition des wenigstens einen Objekts und der Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts, wobei die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts aus den Informationen über die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts ermittelt wird, wobei die Informationen über die Referenzwinkelposition des wenigstens einen Objekts geografische Kartendaten einer geografischen Karte einschließlich des Objekts, Positionsdaten des wenigstens einen Objekts von einem weiteren Objektdetektionssystem und/oder Positionsdaten des wenigstens einen Objekts, die durch ein Fahrzeugkommunikationssystem erhalten werden, sind, Korrigieren der Radarempfangsdaten und/oder weiterer Radarempfangsdaten für die Detektion eines weiteren Objekts durch die Kompensation; und Liefern von Informationen über die Anwesenheit des weiteren Objekts an eine Fahrzeugsteuerung.
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