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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Radarsensoranordnung , wobei die Radarsensoranordnung umfasst:
- - wenigstens zwei beabstandet an einer Seite des Kraftfahrzeugs verbaute Radarsensoren einer Kohärenzgruppe,
- - wenigstens eine Steuereinrichtung, die zum multistatischen, insbesondere kohärenten, Betrieb der Radarsensoren ausgebildet ist,
- - einen in einem Master-Radarsensor der Radarsensoren angeordneten Lokaloszillator zur Erzeugung eines Hochfrequenzlokaloszillatorsignals, und
- - eine Synchronisierungsanordnung zur Synchronisierung der Radarsensoren der Kohärenzgruppe bezüglich des Hochfrequenzlokaloszillatorsignals, welche eine Kommunikationseinrichtung zur drahtlosen Übermittlung des Hochfrequenzlokaloszillatorsignals von dem Master-Radarsensor zu dem wenigstens einen weiteren Radarsensor aufweist.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Synchronisierung von Radarsensoren einer Kohärenzgruppe einer Radarsensoranordnung in einem derartigen Kraftfahrzeug.
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Der Einsatz von Radarsensoren in Kraftfahrzeugen ist im Stand der Technik bereits seit längeren bekannt. Dabei werden die Radarsensoren üblicherweise als Umgebungssensoren genutzt, um Informationen zu Abstand und/oder Geschwindigkeit von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs festzustellen und wenigstens einer Fahrzeugfunktion, beispielsweise einer Fahrerassistenzfunktion, bereitzustellen. Insbesondere stellen Radardaten von Radarsensoren in Kraftfahrzeugen eine wichtige Eingangsgröße für Funktionen zum vollständig automatischen Betrieb des Kraftfahrzeugs (hochautomatisiertes Fahren) und Sicherheitssysteme dar. Dabei steigen die Anforderungen an die Fähigkeiten der Radarsensoren mit den Anforderungen an die entsprechenden Fahrzeugsysteme, die die Funktionen umsetzen, in denen die Radardaten eingesetzt werden. Dabei ist insbesondere die Trennfähigkeit unterschiedlicher Objekte eine hoch priorisierte Anforderung in der aktuellen Entwicklung. Um durch hohe Winkelauflösung eine hervorragende Trennfähigkeit herzustellen, ist aus physikalischen Gründen eine große Apertur der Antennenanordnung des Radarsensors notwendig, was wiederum eine große Antennenanordnung bedingen würde. Derartig große Antennenanordnungen für Radarsensoren lassen sich jedoch in modernen Kraftfahrzeugen nur äußerst schwierig oder sogar überhaupt nicht integrieren.
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Um eine gesteigerte Winkelauflösung zu erreichen, wurde bereits vorgeschlagen, mehrere Radarsensoren eines Kraftfahrzeugs, die beispielsweise einer Kohärenzgruppe zugeordnet sein können, als ein multistatisches System zu nutzen, mithin die Radarsensoren kohärent oder zumindest quasi-kohärent zu betreiben. Dabei sendet einer der Radarsensoren ein Radarsignal aus, welches nicht nur von diesem Radarsensor selbst, sondern auch von wenigstens einem anderen Radarsensor der Kohärenzgruppe empfangen werden kann. Die Antennenanordnungen der verschiedenen Radarsensoren der Kohärenzgruppe wirken mithin als eine vergrößerte Gesamtantenne zusammen, sodass die Apertur erhöht ist und eine verbesserte Winkelauflösung gegeben ist.
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Eine wesentliche Rolle spielt dabei die hochpräzise Synchronisierung der Radarfrontends, insbesondere der Radartransceiver, der Radarsensoren. Diese ist insbesondere notwendig, um Phasenunterschiede tatsächlich feststellen zu können. Im Bereich der 77 GHz-Radarsensoren wurde vorgeschlagen, eine Synchronisationsleitung für ein Oszillatorsignal, insbesondere LO-Signal eines Lokaloszillators, zu verwenden. Wird eine Leiterplatte mit mehreren, Radartransceiver realisierenden Radar-Chips verwendet, kann das Oszillatorsignal zwischen den Radartransceivern beispielsweise über eine Mikrostreifenleitung übertragen werden. Um eine Aperturvergrößerung zum Erhalt hinreichender Winkelauflösungen für Anforderungen moderner Fahrzeugsysteme in Kraftfahrzeugen zu erhalten, ist jedoch die Nutzung unterschiedlicher, mithin räumlich getrennter Radarsensoren in der Kohärenzgruppe notwendig, sodass die Verteilung des Hochfrequenzlokaloszillatorsignals über Kabel erschwert ist. Vibrationen, Temperaturschwankungen und dergleichen verursachen Fehlereffekte, insbesondere Verzerrungen, in den Kommunikationsleitungen, sodass die Synchronisation fehlerhaft oder sogar unmöglich wird, entsprechend auch kein kohärentes Radarbild unter Nutzung der Radarsensoren erzeugt werden kann.
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DE 10 2019 211 431 A1 schlägt in diesem Zusammenhang vor, ein Oszillatorsignal bzw. Synchronisationssignal zwischen und/oder zu den Radarsensoren über eine drahtlose Kommunikationsverbindung zu übertragen. Diese kann beispielsweise eine Funkverbindung sein. Allerdings werden in Kraftfahrzeugen die Radarsensoren üblicherweise verdeckt, mithin innerhalb von Komponenten des Kraftfahrzeugs verbaut, sodass es schwierig ist, direkten Sicht- und somit Funkkontakt herzustellen. Beispielsweise werden die Radarsensoren im Bereich der Fahrzeugfront aufgrund der Fahrzeugbombierung gegeneinander, was den direkten Kommunikationsweg angeht, abgeschirmt. Mithin kann über eine direkte drahtlose Kommunikationsverbindung, wie in
DE 10 2019 211 431 A1 vorgeschlagen, in zumindest einem Teil der Fälle keine verlässliche Synchronisierung erreicht werden.
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US 2019/154794 A1 offenbart im Kontext eines multistatischen Radarsystems einen Wellenleiteranordnung zur Kopplung einer Mehrzahl von Modulen an eine Quelle. Die Wellenleiteranordnung umfasst einen Wellenleiter zum Leiten eines Signals von der Quelle zu Schnittstellen der Module, die einen Teil des Signals zu dem Modul auskoppeln. Der Wellenleiter kann beispielsweise als zusätzliche Komponente in einen Stoßfänger eingebaut sein.
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Auch in
US 2016/0240907 A1 offenbart einen speziellen, für die Verteilung von Radarsignalen verwendbaren Wellenleiter, der aus zwei dielektrischen Materialien ausgebildet ist, wobei das eine dielektrische Material das andere umgibt, welches in einem inneren Hohlraum angeordnet ist.
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DE 196 36 850 A1 betrifft eine phasengesteuerte Antenne, bei der eine Serien-Speiseleitung verwendet wird, die mehrere Ein/Auskoppelstellen zur Ein/Auskopplung der verwendeten Sende-/Empfangssignale besitzt und außerdem zwei Tore zur Ankopplung der Sende- sowie der Empfangsanordnung. Die Serien-Speiseleitung besteht aus einem für die verwendeten Sende-/Empfangswellenlängen geeigneten Wellenleiter, beispielsweise einem Hohlleiter, bei dem in der Ausbreitungsrichtung der geführten Welle in vorgebbaren, äquidistanten Abständen eine vorgebbare Anzahl von Koppelstellen, beispielsweise Koppelschlitze, angeordnet sind. Damit ist es beispielsweise im Sendefall möglich, ein in dem Wellenleiter geführtes Sendesignal in eine vorgebbare Anzahl, welche der Anzahl der Koppelstellen entspricht, von Einzel-Sendesignalen mit vorgebbarer Sendeleistung aufzuteilen.
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DE 10 2016 125 190 A1 offenbart Radarsysteme für Fahrzeuge und Verfahren zum Betreiben derselben. Ein Fahrzeug umfasst eine Mehrzahl von Radarfunkköpfen, die an einer Außenhülle des Fahrzeugs angeordnet sind, eine Mehrzahl von Wellenleitern und eine Radarschaltung. Die Radarschaltung ist ausgebildet zum Erzeugen eines gemeinsamen Lokaloszillatorsignals und zum gleichzeitigen Bereitstellen von jeweiligen Radiofrequenzsignalen, die von dem gemeinsamen Lokaloszillatorsignal hergeleitet sind, an die Mehrzahl von Radarfunkköpfen über die Mehrzahl von Wellenleitern.
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DE 10 2018 114 471 B4 betrifft eine Phasenmessung in einem Radarsystem. Ein von einem ersten Radarchip an einen zweiten Radarchip gesendetes Lokaloszillatorsignal wird durch eine Feedbackschaltung wenigstens teilweise zurückgeschickt. Eine Messschaltung des ersten Radarchips ermittelt aus den Signalen eine Phasenverschiebung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eine hohe Verlässlichkeit und gute Signalübertragungsqualität bereitstellende Übertragungsmöglichkeit für ein Hochfrequenzlokaloszillatorsignal bei der Synchronisierung von multistatisch zu betreibenden Radarsensoren anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
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Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, dass in modernen Kraftfahrzeugen eine Vielzahl von hohlen, einen über ihre Länge im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisenden Komponenten, insbesondere als Teil der Karosserie, vorliegen, nämlich Querträger und Längsträger. Dieser Querschnitt, also die Dimensionierung, einer solchen, ohnehin vorhandenen Komponente wird nun erfindungsgemäß so gewählt, dass sich ein Hohlleiter für die Frequenz des Hochfrequenzlokaloszillatorsignals ergibt. Hohlleiter sind Wellenleiter für hochfrequente elektromagnetische Wellen. Sie können einen rechteckigen, runden oder elliptischen Querschnitt haben, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung zweckmäßigerweise ein zumindest im Wesentlichen rechteckiger Querschnitt verwendet werden kann. Gerade bei den typischen Frequenzen für Hochfrequenzlokaloszillatorsignale im Gigahertz-Bereich, insbesondere im Bereich von 10 bis 100 GHz, ist es möglich, Hohlleiter sinnvoll einzusetzen. Denn mit ihnen lässt sich elektrische Leistung im Gigahertz-Bereich mit deutlich weniger Verlust übertragen als beispielsweise mit drahtförmigen elektrischen Leitungen. Nachdem der Hohlleiter von leitfähigen, insbesondere metallischen, Flächen begrenzt wird, in denen die für den Energietransport genutzten elektrischen und magnetischen Felder gleich Null sind, sind diese Felder begrenzt auf den Raum innerhalb der Hohlleiterwände. Auf diese Weise können Leistungsverluste reduziert werden und es wird eine hervorragende Störsicherheit hergestellt. Konkret kann zur Ausbildung der Komponente als Hohlleiter bei einem rechteckigen Querschnitt die Breite der Komponente als die halbe Wellenlänge des Hochfrequenzlokaloszillatorsignals gewählt werden. Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass auch bei Anpassung der Dimensionen zur Ausbildung eines Hohlleiters bei den üblicherweise verwendeten Frequenzen von Hochfrequenzlokaloszillatorsignalen die Funktion der Komponente, beispielsweise als Träger, erhalten bleibt.
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Neben den bereits genannten Vorteilen - geringe Verluste, Störsicherheit - ist es von besonderem Vorteil, dass ohnehin vorhandene Komponenten des Kraftfahrzeugs, nämlich Querträger und/oder Längsträger, einen zusätzlichen Nutzen durch gezielte Wahl ihrer Dimensionen zugeführt werden. Mithin wird kein zusätzlicher Bauraum und kein zusätzliches Material zur Herstellung des Kommunikationswegs zwischen den Radarsensoren benötigt.
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Auf diese Weise kann auch eine grundsätzlich vorhandene gegenseitige Abschirmung der Radarsensoren umgangen werden, da durch die konstruktiv gezielt gewählte Ausgestaltung der wenigstens einen ohnehin vorhandenen und einer Doppelnutzung zugeführten Kraftfahrzeugkomponente ein definierter Kommunikationsweg durch den Wellenleiter bereitgestellt wird, ohne dass Kabel benötigt würden, die bei Hochfrequenzlokaloszillatorsignalen Störungen mit sich bringen würden.
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Typische Frequenzen von Hochfrequenzlokaloszillatorsignalen für Radarfrontends, insbesondere Radartransceiver, liegen in einem Frequenzbereich von 10-100 GHz, insbesondere bei 20 GHz oder 40 GHz und/oder innerhalb eines Frequenzbereichs der durch die Radarsensoren verwendeten Radarsignale. Es ist also insbesondere möglich, bezüglich des Hochfrequenzlokaloszillatorsignals im Frequenzbereich der Radarsignale zu arbeiten, beispielsweise bei Radarsensoren mit einem Radarfrequenzband von 76 bis 81 GHz bei 77 GHz.
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Das Hochfrequenzlokaloszillatorsignal kann in einem der Radarsensoren, nämlich dem Master-Radarsensor, erzeugt werden und mit weiteren Radarsensoren geteilt werden. Durch den klar definierten Kommunikationsweg lässt sich die Phasenverschiebung in dem Hochfrequenzlokaloszillatorsignal, die aufgrund des Kommunikationsweges entsteht, vermessen und in den weiteren, empfangenden Radarsensoren, dort konkret in einer Korrektureinrichtung oder mit Zugriff durch diese, speichern. Nachdem die Phasenverschiebung aufgrund des definierten Kommunikationswegs bekannt ist, kann durch die Korrektureinrichtung problemlos eine Korrektur derart erfolgen, dass die verwendeten Hochfrequenzlokaloszillatorsignale in allen Radarsensoren zumindest im Wesentlichen frei von Phasenverschiebungen sind, mithin ein kohärenter oder zumindest quasi-kohärenter Betrieb möglich ist.
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Während die Steuereinrichtung zumindest teilweise außerhalb der Radarsensoren realisiert sein kann, sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung vor, dass die Steuereinrichtung wenigstens eine Steuereinheit wenigstens eines der Radarsensoren, insbesondere des Master-Radarsensors, umfasst. Im Stand der Technik wurden bereits hochintegrierte, auf Halbleitertechnologie, insbesondere CMOS-Technologie, basierende Radarsensoren vorgeschlagen, die auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können und es ermöglichen, einen Großteil oder sogar die gesamte zum Betrieb der Radarsensoren benötigte Intelligenz in den Radarsensoren selbst, dort in Steuereinheiten, zu realisieren. Beispielsweise können die Radarsensoren also wenigstens einen wenigstens den Radartransceiver realisierenden Halbleiterchip aufweisen.
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Üblicherweise weisen Radarsensoren jedoch auch Niederfrequenzteile auf, sodass die Radarsensoren, insbesondere als Teil einer Steuereinheit des jeweiligen Radarsensors, wenigstens eine Digitalkomponente mit einem zugeordneten Digitalzeitgeber aufweisen können. Zweckmäßigerweise können die Digitalzeitgeber der Radarsensoren mittels eines Challenge-Response-Verfahren über eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsverbindung synchronisierbar sein. Beispielsweise können die Digitalkomponenten auch durch den wenigstens einen Halbleiterchip umgesetzt werden. Nachdem die digitale Zeitdomäne meist bei deutlich niedrigeren Frequenzen, beispielsweise in MHz Bereich, arbeitet, ist es diesbezüglich problemlos möglich, andere Synchronisierungsmethoden einzusetzen, insbesondere ein Challenge-Response-Verfahren, welches auch über eine Kabelverbindung hergestellt werden kann.
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Grundsätzlich ist es allerdings auch denkbar, den Kommunikationsweg als die drahtlose Kommunikationsverbindung zu verwenden, über die das Challenge-Response-Verfahren umgesetzt wird.
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In der Anwendung wird das Hochfrequenzlokaloszillatorsignal zum synchronisierten Betreiben jeweiliger Radartransceiver der Radarsensoren und zum Feststellen von Phasendifferenzen empfangener und/oder gesendeter Radarsignale verwendet. Auf dieser Weise kann mithin der kohärente, multistatische Betrieb umgesetzt werden, insbesondere im Hinblick auf eine Vergrößerung der Antennenapertur für die Kohärenzgruppe.
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Konkret kann vorgesehen sein, dass der weitere Radarsensor des wenigstens einen Paars zur unmittelbaren Nutzung des über den Kommunikationsweg empfangenen und mittels der insbesondere einen Phasenschieber aufweisenden Korrektureinrichtung korrigierten Hochfrequenzlokaloszillatorsignals ausgebildet ist. In dieser Ausgestaltung kann der weitere Radarsensor auch eine Verstärkereinrichtung aufweisen, um das empfangene Hochfrequenzlokaloszillatorsignal geeignet zu verstärken. In einem Phasenschieber kann die gemessene Phasenverschiebung abgelegt sein, um so vollständig automatisch eine Synchronisierung mit dem Master-Radarsensor herbeizuführen.
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Möglich ist es in einer anderen Ausbildung jedoch auch, dass der weitere Radarsensor einen eigenen Lokaloszillator aufweist, dessen Ausgangssignal unter Verwendung der insbesondere eine Phasenregelschleife aufweisenden Korrektureinrichtung mit dem empfangenen Hochfrequenzlokaloszillatorsignal synchronisiert ist. Empfangende, weitere Radarsensoren können das Hochfrequenzlokaloszillatorsignal zur Synchronisierung eines lokalen Slave-Zeitgebers, mithin des eigenen Lokaloszillators, verwenden, wobei mit besonderem Vorteil ein Phase-Locked Loop (PLL), also eine Phasenregelschleife, eingesetzt werden kann.
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Die Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine der wenigstens einen Komponente bei auf das Vorfeld oder den Rückraum des Kraftfahrzeugs ausgerichteten Radarsensoren ein Querträger und/oder bei auf einen Seitenbereich neben dem Kraftfahrzeug ausgerichteten Radarsensoren ein Längsträger ist. Derartige ohnehin im Kraftfahrzeug vorgesehene Quer- und Längsträger werden mithin durch geeignete Dimensionierung einem weiteren Zweck zugeführt. Beispielsweise kann der Querträger ein zumindest im Wesentlichen parallel zu einem Stoßfänger verlaufender Querträger sein, dessen Position dann so gewählt sein kann, dass er auf möglichst kurzem Wege an die in dem Stoßfänger verdeckt verbauten Radarsensoren ankoppelbar ist.
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Die Kommunikationseinrichtung seitens des Master-Radarsensors kann ein Einkopplungselement zur Einkopplung des Hochfrequenzlokaloszillatorsignals in den Hohlleiter und seitens des weiteren Radarsensors ein Auskopplungselement zur Auskopplung des Hochfrequenzlokaloszillatorsignals aus dem Hohlleiter aufweisen. Das Einkopplungselement und das Auskopplungselement können auch als Synchronisierungsantennen verstanden werden. Beispielsweise können die Ein- und Auskopplungselemente durch Öffnungen in der beispielsweise metallischen Oberfläche der Komponente, insbesondere des Trägers, in die Komponente hineinragen und somit das Hochfrequenzlokaloszillatorsignal entsprechend ein- bzw. auskoppeln. Entsprechende Ausgestaltungen von Ein- und Auskopplungselementen sind im Stand der Technik bereits bekannt und können auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
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Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es im Rahmen der vorliegenden Erfindung lediglich notwendig ist, die wenigstens eine Komponente zwischen den beiden Radarsensoren als Hohlleiter auszugestalten; an den Radarsensoren bzw. den Koppelstellen kann der Hohlleiter sozusagen enden. Jedoch ist es selbstverständlich auch denkbar, ihn über die Radarsensoren oder Koppelstellen hinaus zu verlängern oder sogar über entsprechende Auskopplungselemente mehrere weitere Radarsensoren an den als Komponente ausgebildeten Hohlleiter anzuschließen, um an verschiedenen Stellen Anteile des zu übertragenden Hochfrequenzlokaloszillatorsignals auszukoppeln und weiterzuverwenden. Denkbar ist es schließlich auch, mehrere Hohlleiter zu koppeln und/oder einen Teil des Kommunikationswegs anderweitig bereitzustellen, beispielsweise über insbesondere fokussierend wirkende Reflektoren oder kurzstreckige Hochfrequenzsignalleitungen. Komponenten können auch, um die Radarsensoren zu erreichen, verlängert werden und/oder in ihrer Position konstruktiv verschoben werden. Bei der Planung moderner Kraftfahrzeuge liegen meist bereits eine Vielzahl von Informationen, beispielsweise als CAD-Datensatz vor, auf deren Grundlage die Anpassung von Komponenten als Hohlleiter erfolgen kann. Mit anderen Worten kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung die vorliegende, genaue Kenntnis über die Verhältnisse innerhalb des Kraftfahrzeugs, insbesondere der wenigstens einen Komponente, ausgenutzt werden, um bereits im Vorfeld Modifikationen zu planen, die einen klar definierten, effektiven und verlässlichen Kommunikationsweg zwischen Radarsensoren bereitstellen.
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Zweckmäßigerweise können die Komponenten bereits aus Metall und/oder einem leitfähigen Kunststoff bestehen. Dann ist zur Ausbildung als Hohlleiter lediglich noch die Dimensionierung geeignet zu wählen. Besteht die Komponente aus einem nicht leitenden Material, kann eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Komponente eine Innenbeschichtung, insbesondere aus Metall, aufweist.
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Neben dem Kraftfahrzeug betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Synchronisierung von Radarsensoren einer Kohärenzgruppe einer Radarsensoranordnung in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
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Mit anderem Worten ist das Verfahren zum Betrieb einer Radarsensoranordnung in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug geeignet. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Synchronisierungsverfahren übertragen, sodass auch mit diesem die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
- 2 funktionale Komponenten eines Master-Radarsensors,
- 3 funktionale Komponenten eines weiteren Radarsensors, und
- 4 eine schematische Ansicht des Frontbereichs des Kraftfahrzeugs mit einem Kommunikationsweg für ein Hochfrequenzlokaloszillatorsignal.
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1 zeigt eine schematische Frontansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen vorderen Stoßfänger 2 auf, in dem verdeckt zwei Radarsensoren 3, 4 einer Radarsensoranordnung 5 des Kraftfahrzeugs 1 verbaut sind. Die Radarsensoren 3 und 4 gehören einer Kohärenzgruppe an, sollen also über eine hier nur schematisch angedeutete Steuereinrichtung 6 der Radarsensoranordnung 5 multistatisch betrieben werden können.
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Das bedeutet, die Radarsensoren 3, 4 werden kohärent so betrieben, dass ihre Antennenanordnungen als eine vergrößerte Gesamtantenne mit einer vergrößerten Apertur zusammenwirken. Dabei werden bei einem sendenden Radarsensor 3, 4 für die multistatische Kohärenzgruppe mithin die Antennenanordnungen als Antennenelemente der Gesamtantenne verstanden, sodass sich die verbesserte Winkelauflösung für die multistatische Kohärenzgruppe von Radarsensoren 3, 4 ergibt. Dabei wird vorliegend zur Vergrößerung der Apertur fast die gesamte Breite des Kraftfahrzeugs 1 ausgenutzt, da die Radarsensoren 3, 4 ersichtlich in gegenüberliegenden Eckbereichen der Front des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sind.
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Für den kohärenten (bzw. wenigstens quasi-kohärenten) Betrieb der Radarsensoren 3, 4, insbesondere, um Phasenverschiebungen korrekt feststellen zu können, müssen die Hochfrequenzteile im Radarfrontend, insbesondere also die Radartransceiver, miteinander äußerst genau synchronisiert sein. Diese Synchronisierung soll nun im Hinblick auf die 2-4 näher erläutert werden. Der vorliegend beispielhaft linke Radarsensor 3 dient als Master-Radarsensor, weist also einen als Master-Zeitgeber wirkenden Lokaloszillator 7 auf. In 2 sind ferner eine Steuereinheit 8 des in Halbleitertechnologie, hier CMOS-Technologie, realisierten Radarsensors 3, eine Antennenanordnung 9 zum Senden und Empfangen der Radarsignale und ein Einkopplungselement 10 gezeigt, das Teil einer Kommunikationseinrichtung zur Übermittlung des von dem Lokaloszillator 7 erzeugten Hochfrequenzlokaloszillatorsignals an den weiteren Radarsensor 4 (Slave-Radarsensor) ist.
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Die Steuereinheit 8 bildet einen Teil der Steuereinrichtung 6 und kann beispielsweise als wenigstens ein Halbleiterchip, hier CMOS-Chip realisiert sein. Neben dem Radartransceiver realisiert der Halbleiterchip auch digitale, hier nicht näher gezeigte Komponenten, welche im Übrigen über ein grundsätzlich bekanntes Challenge-Response-Verfahren mit den digitalen Komponenten des in 3 näher dargestellten weiteren Radarsensors 4 synchronisiert werden können. Auch dieser weist, wie der Radarsensor 3, eine Steuereinheit 8 und eine Antennenanordnung 9 auf. Das Auskopplungselement 11 dient hier als Empfangsantenne, während die Einkopplungselement 10 des Master-Radarsensors 3 als sendende Synchronisierungsantenne dient.
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Der weitere Radarsensor 4 weist ferner eine Korrektureinrichtung 12 auf, die im Folgenden noch genauer erläutert werden wird.
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Zwischen den Radarsensoren 3, 4 in dem Stoßfänger 2 besteht keine direkte Sichtverbindung. Denn das Stoßfänger 2 ist in im Eckbereich gelegenen ersten Anteilen nach hinten gebogen ausgebildet, während nur ein zweiter Anteil mittig zwischen den ersten Anteilen im Wesentlichen gerade verläuft. Allerdings weist das Kraftfahrzeug als weitere Komponente der Karosserie vorliegend auch einen Querträger 13, vgl. 4, auf, der im Wesentlichen parallel zum Stoßfänger in einer Fahrzeugquerrichtung verläuft, und zwar in Fahrzeuglängsrichtung auf Höhe der Radarsensoren 3, 4.
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Um, wie durch 4 erläutert, einen klar definierten Kommunikationsweg 15, angedeutet durch die Pfeile, zumindest im Bereich 14 zwischen den Radarsensoren 3, 4 herzustellen, ist der Querträger 13 zumindest in dem Bereich 14 als Hohlleiter bei der Frequenz des Hochfrequenzlokaloszillatorsignals ausgebildet. Diese kann beispielsweise im Frequenzbereich der Radarsensoren 3, 4 liegen, beispielsweise bei 77 GHz bei in einem Frequenzband von 76-81 GHz arbeitenden Radarsensoren 3, 4. Denkbar sind selbstverständlich auch andere Frequenzen des Hochfrequenzlokaloszillatorsignals, beispielsweise 20 GHz oder 40 GHz, welche häufig bei 77 GHz-Radarsensoren eingesetzt werden.
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Wie in 4 zu erkennen ist, wird das Hochfrequenzlokaloszillatorsignal über das Einkopplungselement 10 in den Hohlleiter eingestrahlt, wo es zum Radarsensor 4 geleitet wird und dort durch das Auskopplungselement 11 ausgekoppelt wird, wie dies grundsätzlich bekannt ist. Ist der Querträger 13 nicht bereits aus einem leitfähigen Material, beispielsweise Metall, aufgebaut, kann er auf seiner Innenseite entsprechend beschichtet sein.
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Nachdem der Kommunikationsweg 15 klar definiert ist, folgt hieraus auch eine definierte, messbare Phasenverschiebung. Diese ist in der Korrektureinrichtung 12 gespeichert, um zur Synchronisierung auf das empfangene Hochfrequenzlokaloszillatorsignal angewendet zu werden. Dabei kann zum einen vorgesehen sein, dass mittels eines Phasenschiebers Synchronität hergestellt wird und das empfangene Hochfrequenzlokaloszillatorsignal unmittelbar verwendet wird, wobei diesbezüglich auch eine hier nicht näher gezeigte Verstärkereinrichtung vorgesehen sein kann.
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In einer anderen Ausgestaltung ist es jedoch auch möglich, wie in 3 gestrichelt dargestellt, dass auch der weitere Radarsensor 4 einen Lokaloszillator 17 aufweist, der beispielsweise über eine Phasenregelschleife in der Korrektureinrichtung 12 mit dem empfangenen Hochfrequenzlokaloszillatorsignal synchronisiert werden kann.
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Obwohl das hier dargestellte Ausführungsbeispiel für den Frontbereich des Kraftfahrzeug 1 gezeigt ist, können entsprechende Ausgestaltungen auch für den Heckbereich, dort insbesondere wieder im Bereich des Stoßfängers, und/oder für die Seiten des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Komponenten des Kraftfahrzeugs 1 für seitliche Erfassungsbereiche, durch die der Kommunikationsweg 15 ermöglicht wird, sind insbesondere Längsträger.
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Es sei ferner angemerkt, dass nicht zwangsläufig, wie in 4 gezeigt, der Querträger unmittelbar an den Radarsensoren 3, 4 positioniert sein muss, sondern auch einen durch andere, den Kommunikationsweg 15 definierende Übertragungselemente kurzstreckig mit diesen verbunden werden kann.
