DE102020204381B4 - Method for operating a radar system and radar system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems (10), wobei das Radarsystem (10) wenigstens zwei Radarsensoren (20-1, 20-2) für eine jeweilige Objekterfassung durch Senden eines Radarsignals (TX), Empfangen eines an einem Objekt reflektierten Radarsignals (RX), und Auswerten des empfangenen Radarsignals (RX) aufweist, und wobei das Verfahren einen Erfassungsbetriebsmodus vorsieht, in dem die wenigstens zwei Radarsensoren (20-1, 20-2) zum Objekterfassen betrieben werden, wobei das Verfahren ferner einen Datenübertragungsmodus vorsieht, aufweisend folgende Schritte:- Senden eines basierend auf einem Datensignal (c4) modulierten Radarsignals (TXD) durch einen ersten Radarsensor (20-1) der wenigstens zwei Radarsensoren (20-1, 20-2),- Empfangen des vom ersten Radarsensor (20-1) gesendeten Radarsignals (TXD) durch einen zweiten Radarsensor (20-2) der wenigstens zwei Radarsensoren (20-1, 20-2), und- Auswerten des vom zweiten Radarsensor (20-2) empfangenen Radarsignals (TXD), um damit das Datensignal (c4) zurückzugewinnen, undwobei im Datenübertragungsmodus beim ersten Radarsensor (20-1) das Senden mit einer vorgegeben zeitlich variierenden Radarsignal-Sendefrequenz erfolgt und beim zweiten Radarsensor (20-2) das Empfangen mit einer fest vorgegebenen Radarsignal-Empfangsfrequenz erfolgt, so dass zu wenigstens einem Zeitpunkt während dieser Variation die Radarsignal-Sendefrequenz des ersten Radarsensors (20-1) der Radarsignal-Empfangsfrequenz des zweiten Radarsensors (20-2) entspricht, oderwobei im Datenübertragungsmodus beim ersten Radarsensor (20-1) das Senden mit einer fest vorgegebenen Radarsignal-Sendefrequenz (fTXD) erfolgt und beim zweiten Radarsensor (20-2) das Empfangen mit einer vorgegeben zeitlich variierenden Radarsignal-Empfangsfrequenz (fLO) erfolgt, so dass zu wenigstens einem Zeitpunkt während dieser Variation die Radarsignal-Empfangsfrequenz (fLO) des zweiten Radarsensors (20-2) der Radarsignal-Sendefrequenz (fTXD) des ersten Radarsensors (20-1) entspricht.Method for operating a radar system (10), wherein the radar system (10) has at least two radar sensors (20-1, 20-2) for a respective object detection by transmitting a radar signal (TX), receiving a radar signal (RX) reflected on an object, and evaluating the received radar signal (RX), and wherein the method provides a detection operating mode in which the at least two radar sensors (20-1, 20-2) are operated to detect objects, wherein the method also provides a data transmission mode, having the following steps: - Transmission of a based on a data signal (c4) modulated radar signal (TXD) by a first radar sensor (20-1) of the at least two radar sensors (20-1, 20-2), - Receiving of the first radar sensor (20-1) sent Radar signal (TXD) by a second radar sensor (20-2) of the at least two radar sensors (20-1, 20-2), and evaluating the radar signal (TXD) received from the second radar sensor (20-2) in order to use the data sign al (c4), and wherein in data transmission mode the first radar sensor (20-1) transmits at a predetermined time-varying radar signal transmission frequency and the second radar sensor (20-2) receives at a fixed predetermined radar signal reception frequency, so that at least one point in time during this variation, the radar signal transmission frequency of the first radar sensor (20-1) corresponds to the radar signal reception frequency of the second radar sensor (20-2), orwherein in data transmission mode the first radar sensor (20-1) transmits at a fixed predetermined rate Radar signal transmission frequency (fTXD) and the second radar sensor (20-2) is received with a predetermined time-varying radar signal reception frequency (fLO), so that at least one point in time during this variation, the radar signal reception frequency (fLO) of the second radar sensor (20-2) corresponds to the radar signal transmission frequency (fTXD) of the first radar sensor (20-1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Radarsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The present invention relates to a method for operating a radar system according to the preamble of
Ein derartiges Verfahren zum Betreiben des Radarsystems sieht einen Erfassungsbetriebsmodus vor, in dem mehrere Radarsensoren des Radarsystems zum Objekterfassen betrieben werden können, wobei ein jeweiliges Objekterfassen durch Senden eines Radarsignals, Empfangen eines an einem Objekt reflektierten Radarsignals, und Auswerten des empfangenen Radarsignals bewerkstelligt wird.Such a method for operating the radar system provides a detection operating mode in which a plurality of radar sensors of the radar system can be operated to detect objects, with a respective object detection being accomplished by transmitting a radar signal, receiving a radar signal reflected on an object, and evaluating the received radar signal.
Der Einsatz von Radarsensorik gewinnt in vielen Anwendungsgebieten zunehmend an Bedeutung, sei es beispielsweise in stationären Anwendungen wie z. B. in Gewerbe und Haushalt (Bewegungsmelder, Überwachungstechnologie etc.), oder aber beispielsweise in der Automobiltechnik, etwa bei Radarsystemen mit Radarsensoren für die Abstandsbestimmung (Einparkhilfe, Abstandstempomat etc.) und/oder Radarsensoren für automatische Türöffnungssysteme.The use of radar sensors is becoming increasingly important in many areas of application, be it in stationary applications such as e.g. B. in business and household (motion detectors, surveillance technology, etc.), or, for example, in automotive engineering, such as radar systems with radar sensors for determining distance (parking aid, distance cruise control, etc.) and / or radar sensors for automatic door opening systems.
Die Anordnung von wenigstens zwei bzw. mehreren Radarsensoren an einer betreffenden technischen Einrichtung (Gebäude, Gerät, Fahrzeug, Induktivladeanordnung für Fahrzeuge etc.) besitzt den Vorteil, dass damit eine isolierte Objekterfassung für mehrere räumlich getrennte bzw. nicht identische Erfassungsbereiche der einzelnen Radarsensoren ermöglicht ist. Außerdem können mehrere Radarsensoren auch vorteilhaft bzw. notwendig sein, um bei der Objekterfassung einen größeren Erfassungsbereich und/oder einen die technische Einrichtung umgebenden Erfassungsbereich (z. B. 360°-Umgebung eines Fahrzeuges) abdecken zu können.The arrangement of at least two or more radar sensors on a relevant technical facility (building, device, vehicle, inductive charging arrangement for vehicles, etc.) has the advantage that isolated object detection is made possible for several spatially separate or non-identical detection areas of the individual radar sensors . In addition, several radar sensors can also be advantageous or necessary in order to be able to cover a larger detection area and/or a detection area surrounding the technical device (e.g. 360° surroundings of a vehicle) when detecting objects.
Bei einem Fahrzeug mit einer oder mehreren automatisch bzw. motorisch betreibbaren Türen mit einem Radarsystem zur Erfassung von etwaigen Hindernissen kann beispielsweise wenigstens ein Radarsensor pro Tür eingesetzt werden, um durch die jeweilige Objekterfassung automatische Türöffnungsvorgänge (und/oder Türschließvorgänge) sicher zu initiieren bzw. bei einem durch die Objekterfassung erkannten Hindernis die Türöffnung (bzw. Türschließung) zu inaktivieren oder zu stoppen, oder z. B. ein Verstellen der Tür nur bis kurz vor das Hindernis zu realisieren.In a vehicle with one or more automatically or motor-operated doors with a radar system for detecting any obstacles, at least one radar sensor per door can be used, for example, in order to reliably initiate or assist automatic door opening (and/or door closing) processes by detecting the respective object to disable or stop door opening (or door closing) if there is an obstacle detected by object detection, or e.g. B. to realize an adjustment of the door just before the obstacle.
P. Barrenechea, F. Elferink and J. Janssen: FMCW radar with broadband communication capability, 2007 European Radar Conference, München, 2007, Seite 130-133, offenbart ein FMCW-Radarsystem mit Amplitudenmodulation.P. Barrenechea, F. Elferink and J. Janssen: FMCW radar with broadband communication capability, 2007 European Radar Conference, Munich, 2007, page 130-133 discloses an FMCW radar system with amplitude modulation.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Nutzen im Betrieb eines Radarsystems der eingangs genannten Art zu vergrößern, um somit beispielsweise den Anwendungsbereich eines solchen Radarsystems zu erweitern.It is an object of the present invention to increase the usefulness in the operation of a radar system of the type mentioned at the outset, in order thus, for example, to expand the area of application of such a radar system.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Verfahren ferner einen Datenübertragungsmodus vorsieht, aufweisend folgende Schritte:
- - Senden eines basierend auf einem Datensignal modulierten Radarsignals durch einen ersten Radarsensor der wenigstens zwei Radarsensoren,
- - Empfangen des vom ersten Radarsensor gesendeten Radarsignals durch einen zweiten Radarsensor der wenigstens zwei Radarsensoren, und
- - Auswerten des vom zweiten Radarsensor empfangenen Radarsignals, um damit das Datensignal zurückzugewinnen.
- - Transmission of a radar signal modulated based on a data signal by a first radar sensor of the at least two radar sensors,
- - Receiving the radar signal transmitted by the first radar sensor by a second radar sensor of the at least two radar sensors, and
- - Evaluation of the radar signal received from the second radar sensor in order to recover the data signal.
Mit der Erfindung können vorteilhaft Daten vom ersten Radarsensor zum zweiten Radarsensor übertragen werden. Zumeist erfordert diese zusätzliche Funktionalität in der Praxis keinen nennenswerten Mehraufwand an „Hardware“.With the invention, data can advantageously be transmitted from the first radar sensor to the second radar sensor. In practice, this additional functionality usually does not require any significant additional hardware expenditure.
Die hier verwendeten Begriffe „erster“ Radarsensor und „zweiter“ Radarsensor sind lediglich im Hinblick auf die Verwendung von (wenigstens) zwei Radarsensoren zur Realisierung des Datenübertragungsmodus sowie deren jeweiligen Verwendungszweck im Rahmen der Datenübertragung zu verstehen (Der „erste Radarsensor“ sendet, der „zweite Radarsensor“ empfängt).The terms "first" radar sensor and "second" radar sensor used here are only to be understood with regard to the use of (at least) two radar sensors to implement the data transmission mode and their respective purpose in the context of data transmission (the "first radar sensor" transmits the " second radar sensor "receives).
Daraus folgt, dass mit der Erfindung insbesondere auch eine bidirektionale Kommunikation (Datenübertragung) zwischen den (wenigstens) zwei Radarsensoren des Radarsystems realisiert werden kann. In diesem Fall werden die betreffenden zwei Radarsensoren je nach momentan benötigter Datenübertragungsrichtung entweder als „erster“ und „zweiter“ Radarsensor, oder umgekehrt als „zweiter“ und „erster“ Radarsensor, verwendet.It follows from this that, with the invention, in particular bidirectional communication (data transmission) can also be implemented between the (at least) two radar sensors of the radar system. In this case, the two radar sensors in question are required depending on the moment Data transmission direction used either as "first" and "second" radar sensor, or vice versa as "second" and "first" radar sensor.
Wenn das Radarsystem z. B. zwei oder drei Radarsensoren aufweist, so kann im Rahmen der Erfindung z. B. vorgesehen sein, dass jeder dieser zwei bzw. drei Sensoren im Datenübertragungsmodus als der erste Radarsensor verwendet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zu jedem Zeitpunkt jedoch nur ein einziger Radarsensor als erster Radarsensor betrieben. Prinzipiell kann jedoch auch jeder der zwei bzw. drei Sensoren als der zweite Radarsensor verwendet werden (sofern nicht gleichzeitig bereits als erster Radarsensor verwendet). Falls das Radarsystem mehr als zwei Radarsensoren aufweist, so können mit der Erfindung somit im Prinzip für beliebige Paare dieser Radarsensoren jeweilige unidirektionale oder bidirektionale Datenübertragungsverbindungen realisiert werden.If the radar system z. B. has two or three radar sensors, so z. B. be provided that each of these two or three sensors can be used in data transmission mode as the first radar sensor. In a preferred embodiment, however, only a single radar sensor is operated as the first radar sensor at any given time. In principle, however, each of the two or three sensors can also be used as the second radar sensor (unless already being used as the first radar sensor at the same time). If the radar system has more than two radar sensors, then in principle unidirectional or bidirectional data transmission connections can be implemented with the invention for any pairs of these radar sensors.
Der Nutzen der erfindungsgemäß in einem Radarsystem implementierten Datenübertragungsverbindung kann in der Praxis z. B. darin bestehen, wenigstens einen oder z. B. genau einen der Radarsensoren mit relativ hoher Datenverarbeitungsleistung („Rechenleistung“) und (wenigstens) einen (oder mehrere) der Radarsensoren mit demgegenüber niedrigerer Datenverarbeitungsleistung (und somit kostengünstiger) auszubilden, wobei der oder die letzteren Radarsensoren z. B. aus der Objekterkennung anfallende Daten zur Weiterverarbeitung an den bzw. einen leistungsfähigeren Radarsensor übertragen können.The benefit of the data transmission link implemented according to the invention in a radar system can be used in practice e.g. B. consist of at least one or z. B. form exactly one of the radar sensors with relatively high data processing power (“computing power”) and (at least) one (or more) of the radar sensors with, in contrast, lower data processing power (and thus cheaper), with the latter or the latter radar sensors z. B. from the object detection data can be transmitted for further processing to the or a more powerful radar sensor.
Ein weiterer Nutzen der erfindungsgemäß implementierten Datenübertragungsverbindung kann z. B. darin bestehen, eine für den Betrieb des Radarsystems vorteilhafte oder sogar notwendige Synchronisierung zwischen verschiedenen der Radarsensoren zu bewerkstelligen oder zu verbessern, indem Daten für eine solche Synchronisierung übertragen werden.A further use of the data transmission connection implemented according to the invention can e.g. B. consist in bringing about or improving a synchronization between different radar sensors that is advantageous or even necessary for the operation of the radar system, by data being transmitted for such a synchronization.
Des Weiteren kann die Datenübertragungsverbindung auch bei Radarsensoren nützlich sein, die (z. B. in einem Fahrzeug) ohnehin über ein digitales Kommunikationsbussystem (z. B. CAN-Bus, LIN-Bus etc.) kommunikativ miteinander verbunden sind, weil damit das Kommunikationsbussystem entlastet werden kann. In modernen Fahrzeugen sind derartige Kommunikationsbussysteme oftmals bis nahe an ihre Leistungsgrenze ausgelastet, so dass mit der Erfindung z. B. insbesondere für besonders zeitkritische Kommunikationen („Echtzeit-Datenaustausch“) ein vorteilhaft zusätzlich nutzbarer Übertragungspfad geschaffen wird.Furthermore, the data transmission connection can also be useful for radar sensors that (e.g. in a vehicle) are already communicatively connected to one another via a digital communication bus system (e.g. CAN bus, LIN bus, etc.), because the communication bus system can be relieved. In modern vehicles, such communication bus systems are often used to near their performance limits, so that with the invention z. B. In particular for particularly time-critical communications (“real-time data exchange”), an advantageously additionally usable transmission path is created.
Die erfindungsgemäß im Datenübertragungsmodus realisierte Datenübertragung verläuft über einen „Übertragungspfad“ vom ersten Radarsensor zum zweiten Radarsensor.The data transmission implemented according to the invention in the data transmission mode runs via a “transmission path” from the first radar sensor to the second radar sensor.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Radarsystem verwendet, bei dem ein solcher Übertragungspfad bereits durch das Radarsystem als solches bzw. durch die Installationsumgebung des Radarsystems (technische Einrichtung wie z. B. Fahrzeug) als solche geschaffen ist. In diesem Fall existiert also ein Übertragungspfad vorteilhaft unabhängig davon, ob sich irgendwelche Objekte im Erfassungsbereich des Radarsystems befinden oder nicht.In a preferred embodiment, a radar system is used in which such a transmission path is already created by the radar system as such or by the installation environment of the radar system (technical device such as a vehicle) as such. In this case, a transmission path advantageously exists regardless of whether there are any objects in the detection range of the radar system or not.
Gemäß einer einfachen Ausführungsvariante wird ein Radarsystem verwendet, bei dem (wenigstens) ein Übertragungspfad durch eine (geradlinige) „direkte Sichtverbindung“ zwischen den betreffenden Radarsensoren besteht, welche die Radarsignalübertragung vom ersten Radarsensor zum zweiten Radarsensor ermöglicht. In diesem Fall stellt die Sichtverbindung die kürzeste Verbindung zwischen den betreffenden Radarsensoren dar.According to a simple embodiment, a radar system is used in which there is (at least) one transmission path through a (straight) "direct line of sight" between the relevant radar sensors, which enables the radar signal to be transmitted from the first radar sensor to the second radar sensor. In this case, the line of sight represents the shortest connection between the relevant radar sensors.
Eine direkte Sichtverbindung zwischen den beiden im Datenübertragungsmodus verwendeten Radarsensoren kann in der Praxis z. B. durch Nutzung von so genannten Nebenkeulen der betreffenden Antennencharakteristiken gewährleistet werden. In einer entsprechenden Ausführungsform sind die ersten und zweiten Radarsensoren z. B. mit wenigstens annähernd parallelen Hauptrichtungen bzw. Hauptkeulen der Antennencharakteristiken in Lateralrichtung zueinander versetzt angeordnet, wobei im Erfassungsbetriebsmodus vornehmlich die Hauptkeulen genutzt werden. Dabei kann es sich dann ergeben, dass im Datenübertragungsmodus z. B. vornehmlich oder ausschließlich die Nebenkeulen der Antennencharakteristiken genutzt werden.A direct line of sight between the two radar sensors used in data transmission mode can in practice z. B. be ensured by using so-called side lobes of the relevant antenna characteristics. In a corresponding embodiment, the first and second radar sensors z. B. arranged offset from one another in the lateral direction with at least approximately parallel main directions or main lobes of the antenna characteristics, with the main lobes primarily being used in the detection operating mode. It can then turn out that in the data transmission mode z. B. primarily or exclusively the side lobes of the antenna characteristics are used.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante wird ein Radarsystem verwendet, bei dem für wenigstens einen Übertragungspfad zwar keine direkte Sichtverbindung zwischen den beiden betreffenden Radarsensoren besteht, jedoch durch das Radarsystem bzw. dessen Installationsumgebung aufgrund der Konstruktion dennoch gewährleistet ist, dass die Radarsignalübertragung über diesen Übertragungspfad vom ersten Radarsensor über eine oder mehrere Radarsignalreflexionen bis hin zum zweiten Radarsensor ermöglicht ist. Auch damit ist vorteilhaft ein Übertragungspfad unabhängig vom Vorhandensein etwaiger Objekte im Erfassungsbereich des Radarsystems geschaffen.According to another embodiment variant, a radar system is used in which there is no direct line of sight between the two radar sensors in question for at least one transmission path, but the radar system or its installation environment still ensures due to the design that the radar signal transmission via this transmission path from the first radar sensor is enabled via one or more radar signal reflections up to the second radar sensor. This also advantageously creates a transmission path that is independent of the presence of any objects in the detection range of the radar system.
Zur Schaffung einer solchen indirekten Sichtverbindung können beispielsweise bei einem mit dem Radarsystem ausgestatteten Fahrzeug insbesondere Stoßfänger und/oder Seitenspiegel als (parasitäre) Reflexionsobjekte genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeug hierfür dediziert angeordnete Anbauteile aufweisen. Jedes von derartigen Reflexionsobjekten kann zur Vergrößerung des Radarquerschnitts und somit Reflektivität z. B. mit einer Metallisierungsschicht versehen sein.To create such an indirect line of sight, esp special bumpers and/or side mirrors are used as (parasitic) reflection objects. As an alternative or in addition, the vehicle can have add-on parts arranged specifically for this purpose. Each of such reflection objects can increase the radar cross section and thus reflectivity z. B. be provided with a metallization layer.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren ferner einen Diagnosebetriebsmodus vorsieht, aufweisend folgende Schritte:
- - Senden eines Radarsignals durch einen ersten Radarsensor der wenigstens zwei Radarsensoren,
- - Empfangen des vom ersten Radarsensor gesendeten Radarsignals durch einen zweiten Radarsensor der wenigstens zwei Radarsensoren, und
- - Auswerten des vom zweiten Radarsensor empfangenen Radarsignals, um damit zu diagnostizieren, ob eine Radarsignalübertragung über einen vom ersten Radarsensor zum zweiten Radarsensor verlaufenden Übertragungspfad funktioniert oder ob dieser Übertragungspfad beeinträchtigt ist.
- - Transmission of a radar signal by a first radar sensor of the at least two radar sensors,
- - Receiving the radar signal transmitted by the first radar sensor by a second radar sensor of the at least two radar sensors, and
- - Evaluation of the radar signal received from the second radar sensor in order to diagnose whether a radar signal transmission works via a transmission path running from the first radar sensor to the second radar sensor or whether this transmission path is impaired.
Bei dem gemäß dieser Weiterbildung gesendeten Radarsignal kann es sich z. B. um das erfindungsgemäß ohnehin vorgesehene, basierend auf einem Datensignal modulierte Radarsignal handeln. In diesem Fall würde das Auswerten des vom zweiten Radarsensor empfangenen Radarsignals nicht nur zur Zurückgewinnung des Datensignals, sondern auch zur Diagnose des Übertragungspfades dienen. Mit anderen Worten ist nicht ausgeschlossen, dass ein Datenübertragungsmodus und ein Diagnosebetriebsmodus gleichzeitig stattfinden können. Möglich ist aber auch ein Radarsystem, bei dem alternativ oder zusätzlich zu einer Durchführung der Diagnose während eines Datenübertragungsmodus eine solche Diagnose zu anderen Zeitpunkten (bzw. unabhängig von der Datenübertragung) stattfindet.The radar signal transmitted according to this development can be, for. B. to act according to the invention anyway provided, based on a data signal modulated radar signal. In this case, the evaluation of the radar signal received from the second radar sensor would not only serve to recover the data signal, but also to diagnose the transmission path. In other words, it is not excluded that a data transmission mode and a diagnostic operating mode can take place at the same time. However, a radar system is also possible in which, as an alternative or in addition to carrying out the diagnosis during a data transmission mode, such a diagnosis takes place at other points in time (or independently of the data transmission).
Wenn im Diagnosebetriebsmodus, sei es während oder separat von einem Datenübertragungsmodus, das Auswerten des vom zweiten Radarsensor empfangenen Radarsignals (z. B. durch Beurteilung der Radarsignalintensität und/oder anderer Eigenschaften des Radarsignals) ergibt, dass die Radarsignalübertragung vom ersten Radarsensor zum zweiten Radarsensor funktioniert und somit der Übertragungspfad nicht beeinträchtigt ist, so kann vorteilhaft der Fehlerfall einer Belegung eines oder beider Radarsensoren (z. B. mit Schnee, Eis, Regenwasser, Schmutz etc.) vorteilhaft ausgeschlossen werden.If in the diagnostic operating mode, whether during or separately from a data transmission mode, the evaluation of the radar signal received from the second radar sensor (e.g. by assessing the radar signal intensity and/or other properties of the radar signal) shows that the radar signal transmission from the first radar sensor to the second radar sensor is working and thus the transmission path is not impaired, the error case of an occupancy of one or both radar sensors (e.g. with snow, ice, rainwater, dirt, etc.) can advantageously be ruled out.
Wenn jedoch die Auswertung des vom zweiten Radarsensor empfangenen Radarsignals ergibt, dass der Übertragungspfad nicht einwandfrei funktioniert und somit beeinträchtigt ist, so ist damit eine nicht ordnungsgemäße Betreibbarkeit des Radarsystems diagnostiziert.If, however, the evaluation of the radar signal received by the second radar sensor shows that the transmission path is not functioning properly and is therefore impaired, then improper operability of the radar system is diagnosed.
Die nicht einwandfreie Funktion kann z. B. basierend auf einer Feststellung einer übermäßig verringerten (z. B. unter einer vorbestimmten Schwelle liegenden) Radarsignalintensität diagnostiziert werden. Falls ein Diagnosebetriebsmodus während eines Datenübertragungsmodus durchgeführt wird, so kann die nicht einwandfreie Funktion alternativ oder zusätzlich auch z. B. basierend auf einer empfangsseitigen Auswertung einer Datenfehlerrate diagnostiziert werden, indem bei übermäßig erhöhter (z. B. über einer vorbestimmten Schwelle liegenden) Fehlerrate (z. B. Bitfehlerrate) der Übertragungspfad als beeinträchtigt beurteilt wird. Eine Fehlerrate kann z. B. im Rahmen eines empfangsseitig durchgeführten Fehlerkorrekturverfahrens ermittelt werden.The improper function can e.g. B. be diagnosed based on a determination of an excessively reduced (z. B. below a predetermined threshold) radar signal intensity. If a diagnostic operating mode is carried out during a data transmission mode, the improper function can alternatively or additionally z. B. can be diagnosed on the basis of an evaluation of a data error rate at the receiving end, in that the transmission path is judged to be impaired when the error rate (e.g., bit error rate, for example, is above a predetermined threshold) is excessively high. An error rate can e.g. B. be determined as part of an error correction process carried out at the receiving end.
Die vorerwähnte Weiterbildung ermöglicht vorteilhaft eine „Free-to-Air“-Diagnose eines Radarsystems im Sinne einer Überprüfung, ob dessen Radarsensoren ungehindert senden (abstrahlen) und empfangen können. Damit kann z. B. der Fehlerfall detektiert werden, der durch eine Belegung eines oder beider zur Diagnose eingesetzter Radarsensoren (z. B. mit Schnee, Eis, Regenwasser, Schmutz) hervorgerufen wird.The aforementioned development advantageously enables a “free-to-air” diagnosis of a radar system in the sense of checking whether its radar sensors can transmit (emit) and receive unhindered. This can e.g. B. the error can be detected, which is caused by an occupancy of one or both radar sensors used for diagnosis (z. B. with snow, ice, rainwater, dirt).
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Datenübertragungsmodus das zu sendende Radarsignal mittels Amplitudenumtastung („ASK“) moduliert wird. Dabei wird die Amplitude des gesendeten Radarsignals gemäß eines vorgegebenen Modulationsschemas verändert, um verschiedene Werte zu codieren. Beispielsweise kann als Modulationsart ein sogenanntes „On-Off Keying“ (OOK) verwendet werden, bei dem das Radarsignal an- bzw. ausgeschaltet wird, um damit zu übertragende Binärwerte („0“ und „1“) zu codieren. Abweichend davon können aber auch mehr als zwei verschiedene Amplitudenwerte zur Codierung verwendet werden, so dass pro Symbolschritt mehr als ein Bit übertragen wird.In one embodiment it is provided that in the data transmission mode the radar signal to be transmitted is modulated by means of amplitude shift keying (“ASK”). The amplitude of the transmitted radar signal is changed according to a specified modulation scheme in order to encode different values. For example, what is known as “on-off keying” (OOK) can be used as a modulation type, in which the radar signal is switched on and off in order to encode binary values (“0” and “1”) to be transmitted. Deviating from this, however, more than two different amplitude values can also be used for coding, so that more than one bit is transmitted per symbol step.
Es ist vorgesehen, dass im Datenübertragungsmodus (und/oder Diagnosemodus) beim ersten Radarsensor das Senden mit einer vorgegeben zeitlich variierenden Radarsignal-Sendefrequenz erfolgt und beim zweiten Radarsensor das Empfangen mit einer fest vorgegebenen Radarsignal-Empfangsfrequenz erfolgt, so dass zu wenigstens einem Zeitpunkt während dieser Variation die Radarsignal-Sendefrequenz des ersten Radarsensors der Radarsignal-Empfangsfrequenz des zweiten Radarsensors entspricht.It is provided that in the data transmission mode (and/or diagnosis mode) the first radar sensor transmits at a predetermined time-varying radar signal transmission frequency and the second radar sensor receives at a fixed predetermined radar signal reception frequency, so that at least at one point in time during this Variation corresponds to the radar signal transmission frequency of the first radar sensor of the radar signal reception frequency of the second radar sensor.
Damit ist es z. B. sehr vorteilhaft nicht nötig, Radarsensoren mit genau aufeinander abgestimmten Sende- und Empfangsfrequenzen zu verwenden. Vielmehr kann bei dieser Ausführungsform durch eine hinreichend große Variation der Radarsignal-Sendefrequenz beim ersten Radarsensor stets sichergestellt werden, dass zu wenigstens einem Zeitpunkt die vorgegebene Empfangsfrequenz des zweiten Radarsensors „getroffen“ wird.It is e.g. B. very advantageously not necessary to use radar sensors with precisely matched transmission and reception frequencies. Rather, in this embodiment, a sufficiently large variation in the radar signal transmission frequency in the first radar sensor can always ensure that the predetermined reception frequency of the second radar sensor is "hit" at least at one point in time.
Ein weiterer Vorteil besteht z. B. darin, dass im Hinblick auf die konkrete Wahl der zeitlichen Variation der Sendefrequenz im Rahmen der Auswertung des vom zweiten Radarsensor empfangenen Radarsignals vorteilhaft eine (zusätzliche) Plausibilisierung des Auswertungsergebnisses ermöglicht wird.Another advantage is z. B. that with regard to the specific selection of the temporal variation of the transmission frequency in the context of the evaluation of the radar signal received from the second radar sensor, an (additional) plausibility check of the evaluation result is advantageously made possible.
Wenn die zeitliche Variation der Sendefrequenz z. B. vorsieht, dass die Sendefrequenz ausgehend von einem Extremum (Minimum oder Maximum) monoton bis zu einem weiteren Extremum (z. B. Maximum bzw. Minimum) variiert wird, so kann eine Plausibilisierung des Auswertungsergebnisses vorsehen, zu überprüfen, ob während dieser zeitlichen Variation die Radarsignalübertragung eines Datenübertragungs- und/oder Diagnose-Radarsignals zu einem bestimmten Zeitpunkt (wenn nämlich die Sendefrequenz des ersten Radarsensors die Empfangsfrequenz des zweiten Radarsensors „trifft“), funktioniert.If the temporal variation of the transmission frequency z. B. provides that the transmission frequency is varied monotonically starting from an extreme (minimum or maximum) up to a further extreme (e.g. maximum or minimum), a plausibility check of the evaluation result can provide to check whether during this temporal Variation of the radar signal transmission of a data transmission and / or diagnostic radar signal at a certain point in time (when the transmission frequency of the first radar sensor "meets" the reception frequency of the second radar sensor), works.
Wenn während der zeitlichen Variation die Sendefrequenz mehrfach (z. B. periodisch) zwischen bestimmten Extremwerten variieren gelassen wird, z. B. sägezahnförmig zwischen einer Minimalsendefrequenz und einer Maximalsendefrequenz, so kann die Plausibilisierung z. B. eine Überprüfung dahingehend vorsehen, ob die Radarsignalübertragung während der zeitlichen Variation wiederholt funktioniert und/oder ob z. B. zeitliche Abstände zwischen den entsprechenden Zeitpunkten des Empfangs des Datenübertragungs- und/oder Diagnose-Radarsignals der Erwartung (z. B. Periodendauer der zeitlichen Variation) entsprechen.If, during the variation over time, the transmission frequency is allowed to vary multiple times (e.g. periodically) between certain extreme values, e.g. B. sawtooth between a minimum transmission frequency and a maximum transmission frequency, the plausibility z. B. provide a check as to whether the radar signal transmission works repeatedly during the time variation and / or whether z. B. time intervals between the corresponding times of receipt of the data transmission and / or diagnostic radar signal of the expectation (z. B. period of the variation over time) correspond.
Alternativ ist vorgesehen, dass im Datenübertragungsmodus (und/oder Diagnosemodus) beim ersten Radarsensor das Senden mit einer fest vorgegebenen Radarsignal-Sendefrequenz erfolgt und beim zweiten Radarsensor das Empfangen mit einer vorgegeben zeitlich variierenden Radarsignal-Empfangsfrequenz erfolgt, so dass zu wenigstens einem Zeitpunkt während dieser Variation die Radarsignal-Empfangsfrequenz des zweiten Radarsensors der Radarsignal-Sendefrequenz des ersten Radarsensors entspricht.Alternatively, it is provided that in the data transmission mode (and/or diagnostic mode) the first radar sensor transmits at a fixed, predetermined radar signal transmission frequency and the second radar sensor receives at a predetermined time-varying radar signal reception frequency, so that at least at one point in time during this Variation corresponds to the radar signal reception frequency of the second radar sensor of the radar signal transmission frequency of the first radar sensor.
Im Vergleich zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind bei dieser Ausführungsform gewissermaßen die Rollen der Sendefrequenz (des ersten Radarsensors) und der Empfangsfrequenz (des zweiten Radarsensors) vertauscht. Während bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Sendefrequenz zeitlich variiert, so variiert bei dieser Ausführungsform die Empfangsfrequenz.In comparison to the embodiment described above, the roles of the transmission frequency (of the first radar sensor) and the reception frequency (of the second radar sensor) are to a certain extent reversed in this embodiment. While the transmission frequency varies over time in the embodiment described above, the reception frequency varies in this embodiment.
Es ergeben sich somit in analoger Weise die für die zuvor beschriebene Ausführungsform bereits beschriebenen Vorteile und Möglichkeiten von Weiterbildungen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass während der zeitlichen Variation die Empfangsfrequenz mehrfach (z. B. periodisch) zwischen vorbestimmten Extremwerten variieren gelassen wird (z. B. sägezahnförmig). Eine Plausibilisierung kann z. B. eine Überprüfung dahingehend vorsehen, ob die Radarsignalübertragung während der zeitlichen Variation zu bestimmten Zeitpunkten entsprechend funktioniert und/oder ob z. B. die zeitlichen Abstände zwischen verschiedenen Zeitpunkten des Empfangs des Radarsignals der Erwartung (z. B. Periodendauer der zeitlichen Variation) entsprechen.The advantages and possibilities of developments already described for the previously described embodiment thus result in an analogous manner. Provision can thus be made, for example, for the reception frequency to be allowed to vary several times (eg periodically) between predetermined extreme values (eg sawtooth-shaped) during the time variation. A plausibility check can e.g. B. provide a check as to whether the radar signal transmission during the temporal variation at certain times works accordingly and / or whether z. B. correspond to the time intervals between different times of reception of the radar signal of the expectation (z. B. period of the variation over time).
Darüber hinaus besitzt diese Ausführungsform, bei der die Radarsignal-Sendefrequenz beim ersten Radarsensor nicht variiert wird und stattdessen die Radarsignal-Empfangsfrequenz beim zweiten Radarsensor variiert wird, den zusätzlichen Vorteil, dass damit für viele Länder bestehende gesetzliche Einschränkungen betreffend zulässige Funk-Sendefrequenzen bzw. zulässige Funkfrequenzbänder leichter eingehalten werden können.In addition, this embodiment, in which the radar signal transmission frequency is not varied at the first radar sensor and instead the radar signal reception frequency is varied at the second radar sensor, has the additional advantage that existing legal restrictions in many countries regarding permissible radio transmission frequencies or permissible Radio frequency bands can be more easily complied with.
Bei der Erfindung können die Radarsensoren insbesondere und bevorzugt mit einer Radarsignal-Sendefrequenz (gegebenenfalls Trägerfrequenz bzw. Mittenfrequenz im Falle eines frequenzmodulierten Sendesignals) senden, die größer als 1 GHz, insbesondere größer als 10 GHz ist. Andererseits kann die Sendefrequenz z. B. kleiner als 100 GHz, insbesondere kleiner als 90 GHz sein. In einer Ausführungsform beträgt die Frequenz 24 GHz. Abweichend davon können bei der Erfindung aber insbesondere z. B. auch die ADAS-Frequenzbänder 76 GHz - 77 GHz sowie 77 GHz - 81 GHz vorgesehen sein.In the invention, the radar sensors can transmit in particular and preferably with a radar signal transmission frequency (possibly carrier frequency or center frequency in the case of a frequency-modulated transmission signal) that is greater than 1 GHz, in particular greater than 10 GHz. On the other hand, the transmission frequency z. B. less than 100 GHz, in particular less than 90 GHz. In one embodiment, the frequency is 24 GHz. Deviating from this, in the invention but in particular z. B. also the ADAS frequency bands 76 GHz - 77 GHz and 77 GHz - 81 GHz be provided.
Es versteht sich, dass ein im Erfassungsbetrieb auf einer bestimmten festen Frequenz (z. B. 24 GHz) sendender Radarsensor, z. B. ein so genannter CW („continuous wave“)-Radarsensor, in diesem Erfassungsbetrieb zumindest auf derselben Frequenz und gegebenenfalls bzw. zweckmäßigerweise sogar auf einem bestimmten Frequenzband um diese Frequenz herum (z. B. 24 GHz +/- 10 kHz) auch empfangen und auswerten können sollte.It goes without saying that a radar sensor, e.g. B. a so-called CW ("continuous wave") radar sensor, in this detection mode at least on the same frequency and possibly or expediently even on a specific frequency band around this frequency (z. B. 24 GHz +/- 10 kHz) too should be able to receive and evaluate.
Im Falle eines im Erfassungsbetrieb betriebsmäßig variierend auf einem bestimmten Frequenzband (z. B. 24 GHz +/- 10 kHz) sendenden Radarsensors, z. B. eines so genannten FMCW („frequency modulated continuous wave“)-Radarsensors, sollte dieser zweckmäßigerweise zumindest auf demselben Frequenzband, oder einem etwas größeren Frequenzband (z. B. 24 GHz +/- 20 kHz) auch empfangen und auswerten können.In the case of a radar that transmits operationally varying on a specific frequency band (e.g. 24 GHz +/- 10 kHz) in acquisition mode sensors, e.g. B. a so-called FMCW ("frequency modulated continuous wave") radar sensor, this should expediently also be able to receive and evaluate at least on the same frequency band or a slightly larger frequency band (e.g. 24 GHz +/- 20 kHz).
Der Begriff „Radarsignal-Empfangsfrequenz“ bezeichnet im Rahmen der Erfindung eine seitens eines empfangenden Radarsensors, also z. B. im Datenübertragungsmodus seitens des zweiten Radarsensors, für den Empfang und die darauf basierende Auswertung vorgesehene Frequenz.The term "radar signal reception frequency" refers to a part of a receiving radar sensor, ie z. B. in the data transmission mode on the part of the second radar sensor, provided for the reception and the evaluation based thereon frequency.
Diesbezüglich ist insbesondere hinsichtlich des Erfassungsbetriebsmodus des Radarsystems (zur Objekterfassung) anzumerken, dass abhängig vom konkret verwendeten Radarprinzip bei einem empfangenden Radarsensor auch mehrere Empfangsfrequenzen oder üblicherweise sogar (z. B. bei CW-, insbesondere FMCW-Radarsensoren) ein ganzes Frequenzband für den Empfang vorgesehen ist und auch eine Auswertung des ganzen Frequenzbandes durchgeführt wird. Als die Empfangsfrequenz des Radarsensors kann in diesem Fall z. B. eine Mittenfrequenz des betreffenden Empfangsfrequenzbandes bezeichnet werden.In this regard, it should be noted in particular with regard to the detection operating mode of the radar system (for object detection) that, depending on the specific radar principle used, a receiving radar sensor also requires several reception frequencies or usually even (e.g. in the case of CW, in particular FMCW radar sensors) an entire frequency band for reception is provided and an evaluation of the entire frequency band is carried out. In this case, z. B. a center frequency of the reception frequency band in question can be referred to.
Im Rahmen des Datenübertragungsmodus (wie auch des ggf. vorgesehenen Diagnosebetriebsmodus) bezeichnet der Begriff „Radarsignal-Empfangsfrequenz des zweiten Radarsensors“ diejenige Frequenz, für die seitens des zweiten Radarsensors ein Empfang und eine Auswertung zum Zwecke der Datenübertragung (bzw. ggf. Diagnose des Übertragungspfades) durchgeführt wird.In the context of the data transmission mode (as well as the diagnostic operating mode that may be provided), the term "radar signal reception frequency of the second radar sensor" refers to the frequency for which the second radar sensor carries out reception and evaluation for the purpose of data transmission (or, if applicable, diagnosis of the transmission path ) is carried out.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Datenübertragungsmodus beim zweiten Radarsensor dessen für den Erfassungsbetriebsmodus vorgesehenes Senden eines Radarsignals deaktiviert wird. Damit kann zuverlässig eine Störung der Datenübertragung durch ein vom zweiten Radarsensor gesendetes Radarsignal verhindert werden. Es soll im Rahmen der Erfindung jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass während des Datenübertragungsmodus der zweite Radarsensor zusätzlich zum Senden eines Radarsignals betrieben wird, um diesen Radarsensor (zusätzlich) zum Objekterfassen zu betreiben.In one specific embodiment, it is provided that in the data transmission mode the second radar sensor's transmission of a radar signal, which is intended for the detection operating mode, is deactivated. This reliably prevents data transmission from being disrupted by a radar signal transmitted by the second radar sensor. However, it should not be ruled out within the scope of the invention that during the data transmission mode the second radar sensor is also operated to transmit a radar signal in order to (additionally) operate this radar sensor for object detection.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Datenübertragungsmodus das Empfangen durch den zweiten Radarsensor mit einer im Vergleich zum Erfassungsbetriebsmodus erhöht eingestellten Empfangsempfindlichkeit erfolgt. Damit kann vorteilhaft z. B. dem Umstand Rechnung getragen werden, dass im Datenübertragungsmodus ein vom ersten Radarsensor über den Übertragungspfad zum zweiten Radarsensor zu übertragendes Radarsignal, z. B. bedingt durch eine bestimmte Abstrahlcharakteristik einer Sendeeinrichtung (Antenne) des betreffenden ersten Radarsensors, mit geringerer Signalintensität (z. B. entsprechend einer „Nebenkeulen“-Intensität der Antennencharakteristik) abgestrahlt wird als ein im Erfassungsbetriebsmodus abgestrahltes Radarsignal (z. B. entsprechend einer „Hauptkeulen“-Intensität der Antennencharakteristik).In one specific embodiment it is provided that in the data transmission mode the reception by the second radar sensor takes place with a reception sensitivity which is set to be increased compared to the detection operating mode. This can be advantageous z. B. the fact that in the data transmission mode to be transmitted from the first radar sensor via the transmission path to the second radar sensor radar signal, z. B. due to a specific radiation characteristic of a transmitting device (antenna) of the first radar sensor in question, is emitted with a lower signal intensity (e.g. corresponding to a "side lobe" intensity of the antenna characteristic) than a radar signal emitted in the detection operating mode (e.g. corresponding to a "Main lobe" intensity of the antenna pattern).
Alternativ oder zusätzlich kann die im Datenübertragungsmodus erhöht eingestellte Empfangsempfindlichkeit auch dann vorteilhaft sein, wenn bedingt durch die konkrete Realisierung des Übertragungspfades (z. B. mit mehreren Reflexionsstellen und/oder schwachen Reflexionsstellen im Verlauf) ein vom ersten Radarsensor über den Übertragungspfad zum zweiten Radarsensor sich ausbreitendes Radarsignal stärker gedämpft wird als ein von demselben Radarsensor im Erfassungsbetriebsmodus zu einem Objekt und nach Reflexion am Objekt wieder zurück zum Radarsensor sich ausbreitendes Radarsignal (Erfassungs-Radarsignal).Alternatively or additionally, the increased reception sensitivity set in the data transmission mode can also be advantageous if, due to the specific realization of the transmission path (e.g. with several reflection points and/or weak reflection points in the course), a signal from the first radar sensor via the transmission path to the second radar sensor propagating radar signal is more strongly attenuated than a radar signal propagating from the same radar sensor in the detection operating mode to an object and, after reflection on the object, back to the radar sensor (detection radar signal).
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Datenübertragungsmodus das Auswerten eine Intensität des vom zweiten Radarsensor empfangenen Radarsignals berücksichtigt, um (im Rahmen einer Diagnose) eine Übertragungsqualität (z. B. Kanaldämpfung) des Übertragungspfades quantitativ zu bewerten.One embodiment provides that in the data transmission mode the evaluation takes into account an intensity of the radar signal received from the second radar sensor in order to quantitatively evaluate (as part of a diagnosis) a transmission quality (e.g. channel attenuation) of the transmission path.
Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe bei einem Radarsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Steuereinrichtung des Radarsystems ferner dazu ausgebildet ist, in einem Datenübertragungsmodus des Radarsystems die wenigstens zwei Radarsensoren für eine Übertragung von Daten zu betreiben, wobei im Datenübertragungsmodus folgende Schritte durchgeführt werden:
- - Senden eines basierend auf einem Datensignal modulierten Radarsignals durch einen ersten Radarsensor der wenigstens zwei Radarsensoren,
- - Empfangen des vom ersten Radarsensor gesendeten Radarsignals durch einen zweiten Radarsensor der wenigstens zwei Radarsensoren, und
- - Auswerten des vom zweiten Radarsensor empfangenen Radarsignals, um damit das Datensignal zurückzugewinnen (Demodulation).
- - Transmission of a radar signal modulated based on a data signal by a first radar sensor of the at least two radar sensors,
- - Receiving the radar signal transmitted by the first radar sensor by a second radar sensor of the at least two radar sensors, and
- - Evaluation of the radar signal received from the second radar sensor in order to recover the data signal (demodulation).
Die für das erfindungsgemäße Betriebsverfahren hier beschriebenen Ausführungsformen und besonderen Ausgestaltungen können, einzeln oder in beliebiger Kombination, in analoger Weise auch als Ausführungsformen bzw. besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Radarsystems vorgesehen sein (und umgekehrt).The embodiments and special configurations described here for the operating method according to the invention can, individually or in any combination, also be used in an analogous manner as embodiments or special configurations lines of the radar system according to the invention can be provided (and vice versa).
Beispielsweise kann bei dem Radarsystem die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, zusätzlich eine Durchführung des Diagnosebetriebsmodus, z. B. in vorbestimmten zeitlichen Abständen und/oder z. B. gleichzeitig mit der Datenübertragung, zu bewirken.For example, in the radar system, the control device can be designed to additionally carry out the diagnostic operating mode, e.g. B. at predetermined intervals and / or z. B. simultaneously with the data transmission.
Die Steuereinrichtung kann z. B. dazu ausgebildet sein, im Datenübertragungsmodus die wenigstens zwei Radarsensoren so zu betreiben, dass beim ersten Radarsensor das Senden mit einer vorgegebenen zeitlich variierenden Radarsignal-Sendefrequenz erfolgt und beim zweiten Radarsensor das Empfangen mit einer fest vorgegeben Radarsignal-Empfangsfrequenz erfolgt. Alternativ kann die Steuereinrichtung z. B. dazu ausgebildet sein, im Datenübertragungsmodus die Radarsensoren so zu betreiben, dass beim ersten Radarsensor das Senden mit einer fest vorgegebenen Radarsignal-Sendefrequenz erfolgt und beim zweiten Radarsensor das Empfangen mit einer vorgegeben zeitlich variierenden Radarsignal-Empfangsfrequenz erfolgt.The controller can, for. B. be configured to operate the at least two radar sensors in the data transmission mode so that the first radar sensor transmits with a predetermined radar signal transmission frequency that varies over time and the second radar sensor receives with a fixed predetermined radar signal reception frequency. Alternatively, the controller z. B. be designed to operate the radar sensors in the data transmission mode so that the first radar sensor is transmitted with a fixed predetermined radar signal transmission frequency and the second radar sensor is received with a predetermined time-varying radar signal reception frequency.
Die Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, im Datenübertragungsmodus den zweiten Radarsensor so zu betreiben, dass dessen (ansonsten für den Erfassungsbetriebsmodus vorgesehenes) Senden eines Radarsignals deaktiviert wird und/oder dessen Empfangsempfindlichkeit erhöht eingestellt wird.The control device can be designed to operate the second radar sensor in the data transmission mode in such a way that its transmission of a radar signal (which is otherwise provided for the detection operating mode) is deactivated and/or its reception sensitivity is set to be increased.
Die Steuereinrichtung kann z. B. als programmgesteuerte elektronische Steuereinrichtung (z. B. Mikrocontroller etc.) implementiert sein und mittels entsprechender Steuersignale den Betrieb der einzelnen Radarsensoren des Radarsystems steuern.The controller can, for. B. be implemented as a program-controlled electronic control device (z. B. microcontroller, etc.) and control the operation of the individual radar sensors of the radar system by means of appropriate control signals.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ferner dazu ausgebildet, im Erfassungsbetriebsmodus eine Auswertung der von dem oder den betreffenden (betriebenen) Radarsensoren empfangenen Radarsignale zwecks Objekterfassung durchzuführen und im Datenübertragungsmodus eine Auswertung des von dem (wenigstens einen) zweiten Radarsensor empfangenen Radarsignals zwecks Demodulation desselben durchzuführen (und somit das Datensignal bzw. darin enthaltene Daten zurückzugewinnen).In one embodiment, the control device is also designed to carry out an evaluation of the radar signals received from the relevant (operated) radar sensor(s) for the purpose of object detection in the detection operating mode and to carry out an evaluation of the radar signal received from the (at least one) second radar sensor for the purpose of demodulating the same in the data transmission mode ( and thus to recover the data signal or data contained therein).
Die Steuerung der einzelnen Radarsensoren, sei es im Erfassungsbetrieb oder im Datenübertragungsbetrieb, kann insbesondere ein Aktivieren und Deaktivieren eines Sendebetriebs zum Senden eines Radarsignals und gegebenenfalls ein Einstellen einer Sendeintensität (auch z. B. für die vorerwähnte Amplitudenumtastung) und/oder einer Sendefrequenz beinhalten, einschließlich der bereits erwähnten zeitlichen Variation der Sendefrequenz des ersten Radarsensors im Datenübertragungsmodus.The control of the individual radar sensors, whether in acquisition mode or in data transmission mode, can in particular include activating and deactivating a transmission mode for transmitting a radar signal and, if necessary, setting a transmission intensity (also e.g. for the aforementioned amplitude shift keying) and/or a transmission frequency, including the aforementioned variation in the transmission frequency of the first radar sensor in data transmission mode.
Die Steuerung der Radarsensoren kann ferner insbesondere ein Aktivieren und Deaktivieren eines Empfangsbetriebs zum Empfangen eines Radarsignals und gegebenenfalls ein Einstellen einer Empfangsfrequenz und/oder einer Empfangsempfindlichkeit beinhalten, einschließlich z. B. der bereits erwähnten zeitlichen Variation der Empfangsfrequenz des (wenigstens einen) zweiten Radarsensors im Datenübertragungsmodus und z. B. der bereits erwähnten Erhöhung der Empfangsempfindlichkeit des (wenigstens einen) zweiten Radarsensors im Datenübertragungsmodus.The control of the radar sensors can also include, in particular, activating and deactivating a reception mode for receiving a radar signal and, if necessary, setting a reception frequency and/or a reception sensitivity, including e.g. B. the aforementioned variation in time of the reception frequency of the (at least one) second radar sensor in data transmission mode and z. B. the already mentioned increase in the reception sensitivity of the (at least one) second radar sensor in the data transmission mode.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Radarsensoren jeweils dazu ausgebildet, die Objekterfassung unter Nutzung des Dopplereffekts durchzuführen, um eine Objektbewegungserfassung zu realisieren („Doppler-Radar“). Damit können die Radarsensoren vorteilhaft als Bewegungssensoren fungieren, was jedoch nicht ausschließt, dass die Radarsensoren (zusätzlich) für eine Erfassung von unbewegten Objekten geeignet ausgebildet sind und/oder betrieben werden.In one embodiment of the invention, the radar sensors are each designed to detect the object using the Doppler effect in order to detect the movement of an object (“Doppler radar”). The radar sensors can thus advantageously function as motion sensors, but this does not preclude the radar sensors from being (additionally) designed and/or operated to be suitable for detecting stationary objects.
Die Nutzung des Dopplereffekts erfolgt bevorzugt dadurch, dass beim Senden eines Radarsignals mit einer bestimmten Radarsignal-Sendefrequenz, nachfolgend auch als „TX-Signal“ bezeichnet, ein z. B. dazu kohärentes Signal lokal (im betreffenden Radarsensor) vorgehalten wird, nachfolgend auch als lokales Signal oder „LO-Signal“ bezeichnet, welches z. B. identisch dem TX-Signal ist oder z. B. eine in einem vorbestimmten Ausmaß frequenzverschobene Version des TX-Signals darstellt, und dieses LO-Signal mit dem empfangenen Radarsignal, nachfolgend auch als „RX-Signal“ bezeichnet, gemischt wird. Infolge der Signalmischung der LO- und RX-Signale entsteht ein so genanntes Zwischenfrequenzsignal, nachfolgend auch als „IF-Signal“ bezeichnet, dessen zeitlicher Verlauf und dessen spektrale Zusammensetzung jeweils charakteristisch für ein Bewegungsgeschwindigkeitsspektrum der vom Radarsensor erfassten Objekte sind. Für eine Auswertung des RX-Signals kann daher insbesondere z. B. der zeitliche Verlauf des IF-Signals und/oder das Spektrum des IF-Signals (und/oder der zeitliche Verlauf dieses Spektrums) ausgewertet werden. Dass das LO-Signal zum TX-Signal kohärent ist, ist eine mögliche Ausführung. Insbesondere für den Datenübertragungsmodus ist jedoch keine Kohärenz zwischen LO- und TX- bzw. RX-Signal notwendig.The Doppler effect is preferably used in that, when transmitting a radar signal with a certain radar signal transmission frequency, also referred to below as "TX signal", a z. B. to coherent signal is held locally (in the relevant radar sensor), hereinafter referred to as local signal or "LO signal", which z. B. is identical to the TX signal or z. B. represents a frequency-shifted version of the TX signal to a predetermined extent, and this LO signal is mixed with the received radar signal, hereinafter also referred to as "RX signal". As a result of the signal mixing of the LO and RX signals, a so-called intermediate frequency signal is created, also referred to below as the "IF signal", whose time profile and spectral composition are each characteristic of a movement speed spectrum of the objects detected by the radar sensor. For an evaluation of the RX signal can therefore in particular z. B. the time profile of the IF signal and / or the spectrum of the IF signal (and / or the time profile of this spectrum) can be evaluated. One possible implementation is for the LO signal to be coherent with the TX signal. However, coherence between the LO and TX or RX signals is not necessary, particularly for the data transmission mode.
Falls das LO-Signal identisch zum TX-Signal vorgesehen wird, so führt die zur Geschwindigkeit eines Objekts (relativ zum Radarsensor) proportionale Dopplerverschiebung zu einem „Peak“ im Radarsignal-Empfangsspektrum (RX-Signal), und zwar bei einer Peak-Frequenz, deren Abweichung von der Frequenz des gesendeten Radarsignals (TX-Signal bzw. LO-Signal) proportional zur Geschwindigkeit des Objekts ist.If the LO signal is provided identical to the TX signal, this leads to speed of an object (relative to the radar sensor) proportional Doppler shift to a "peak" in the radar signal reception spectrum (RX signal), namely at a peak frequency whose deviation from the frequency of the transmitted radar signal (TX signal or LO signal) is proportional to the speed of the object.
Wenn ein Objekt sich vom Radarsensor entfernt, so wird die Frequenz nach unten dopplerverschoben, wohingegen im Falle einer Annäherung des Objekts an den Radarsensor die Frequenz nach oben verschoben wird. Durch eine geeignete Auswertung des IF-Signals, insbesondere durch eine Ermittlung einer frequenzabhängigen Intensität des IF-Signals können in an sich bekannter Weise somit eine oder mehrere Bewegungsgeschwindigkeiten detektiert werden.When an object moves away from the radar sensor, the frequency is Doppler shifted down, whereas when the object approaches the radar sensor, the frequency is shifted up. By a suitable evaluation of the IF signal, in particular by determining a frequency-dependent intensity of the IF signal, one or more movement speeds can be detected in a manner known per se.
Falls das LO-Signal als eine frequenzverschobene Version des TX-Signals vorgesehen wird, so gilt im Prinzip das gleiche. Mit dieser Maßnahme wird lediglich der bei der Objekterfassung vorgesehene Frequenzbereich des IF-Signals, der auch als Basisband bezeichnet wird, entsprechend frequenzverschoben.In principle, if the LO signal is provided as a frequency-shifted version of the TX signal, the same applies. With this measure, only the frequency range of the IF signal provided for object detection, which is also referred to as baseband, is correspondingly frequency-shifted.
In einer Ausführungsform sind die Radarsensoren jeweils zum Betrieb als CW-Radarsensor, insbesondere FMCW-Radarsensor ausgebildet.In one embodiment, the radar sensors are each designed to operate as a CW radar sensor, in particular an FMCW radar sensor.
Bei einem CW-Radarsensor kann eine Nutzung des Dopplereffekts vorgesehen sein, beispielsweise wie vorstehend beschrieben, und auch bei einem FMCW-Radarsensor kann eine Nutzung des Dopplereffekts vorgesehen sein.Use of the Doppler effect can be provided for a CW radar sensor, for example as described above, and use of the Doppler effect can also be provided for an FMCW radar sensor.
Der FMCW-Radarsensor ist eine mögliche bzw. speziellere Ausführung eines CW-Radarsensors. Beim FMCW-Radarsensor wird ein kontinuierlich gesendetes TX-Signal nicht mit einer fest vorgegebenen Radarsignal-Sendefrequenz gesendet, sondern es wird ein frequenzmoduliertes TX-Signal gesendet. Beispielsweise kann hierfür eine sägezahnförmige oder eine sinusförmige oder eine sonstige periodische Frequenzmodulation vorgesehen sein. Der Nutzen der Frequenzmodulation des TX-Signals besteht darin, dass zu jedem Zeitpunkt dem TX-Signal gewissermaßen ein Zeitstempel verliehen wird, so dass durch eine entsprechende Auswertung des empfangenen Radarsignals (RX-Signal) die Laufzeit des Radarsignals (vom Radarsensor zum Objekt und wieder zurück) und daraus der Abstand zwischen Radarsensor und Objekt bestimmt werden kann. Mit einem FMCW-Radarsensor kann somit vorteilhaft sowohl der Abstand als auch die Geschwindigkeit von Objekten erfasst werden.The FMCW radar sensor is a possible or more specific version of a CW radar sensor. With the FMCW radar sensor, a continuously transmitted TX signal is not transmitted with a fixed, predetermined radar signal transmission frequency, but a frequency-modulated TX signal is transmitted. For example, a sawtooth or a sinusoidal or some other periodic frequency modulation can be provided for this purpose. The benefit of frequency modulation of the TX signal is that the TX signal is given a time stamp at any point in time, so that the transit time of the radar signal (from the radar sensor to the object and back) can be determined by evaluating the received radar signal (RX signal) accordingly back) and from this the distance between the radar sensor and the object can be determined. Both the distance and the speed of objects can thus advantageously be detected with an FMCW radar sensor.
Ein Vorteil eines FMCW-Radars ist wie beschrieben die Möglichkeit zur direkten Entfernungsbestimmung. Die Geschwindigkeit eines Objekts kann alternativ z. B. über mindestens zwei sukzessive Messungen ermittelt werden, oder alternativ z. B. über eine dreieckförmige Frequenzmodulation des TX-Signals.As described, one advantage of an FMCW radar is the possibility of directly determining the distance. The speed of an object can alternatively z. B. be determined by at least two successive measurements, or alternatively z. B. via a triangular frequency modulation of the TX signal.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Verwendung des hier beschriebenen Betriebsverfahrens und/oder des hier beschriebenen Radarsystems an Bord eines Fahrzeuges vorgeschlagen. Ferner wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das mit einem solchen Radarsystem ausgestattet ist.According to a further aspect of the invention, use of the operating method described here and/or the radar system described here on board a vehicle is proposed. A vehicle equipped with such a radar system is also proposed.
Eine Ausführungsform sieht die Verwendung bei einer Einparkhilfe (PDC) eines Fahrzeuges vor. Eine Ausführungsform sieht die Verwendung für einen Abstandstempomaten eines Fahrzeuges vor. Eine Ausführungsform sieht die Verwendung für ein automatisches Türöffnungssystem eines Fahrzeuges vor (z. B. mit Radarsensoren an Fahrer- oder Passagiertüren, und/oder Laderaumtüren), um aus Sicherheitsgründen die Umgebung der betreffenden Tür bei deren automatischer Öffnung (oder Schließung) zu überwachen und/oder Gesten eines Benutzers zur Initiierung einer solchen Öffnung oder Schließung zu erkennen. Eine Ausführungsform sieht die Verwendung für eine Innenraumüberwachung (z. B. Alarmanlage) eines Fahrzeuges vor. Eine Ausführungsform sieht die Verwendung für ein an einem Fahrzeug ausgebildetes Radarsystem zur Gestenerkennung (z. B. Fußgesten- oder Handgestenerkennung) vor, z. B. mit Radarsensoren zur Fußgestenerkennung zwecks Initiierung einer automatischen Türöffnung (z. B. Heckklappenöffnung) und/oder automatischen Türschließung.One embodiment provides for use in a parking aid (PDC) of a vehicle. One embodiment envisages using it for a distance cruise control of a vehicle. One embodiment provides for the use of an automatic door opening system of a vehicle (e.g. with radar sensors on driver or passenger doors and/or cargo area doors) in order to monitor and monitor the area around the door in question when it is automatically opened (or closed) for safety reasons /or recognize gestures by a user to initiate such opening or closing. One embodiment envisages using it for monitoring the interior (e.g. alarm system) of a vehicle. One embodiment envisages use for a vehicle-mounted radar system for gesture recognition (e.g. foot gesture or hand gesture recognition), e.g. B. with radar sensors for foot gesture recognition in order to initiate automatic door opening (e.g. tailgate opening) and/or automatic door closing.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Verwendung des hier beschriebenen Verfahrens und/oder des hier beschriebenen Radarsystems bei einer Induktivladestation zum induktiven Aufladen von elektrischen Energiespeichern von Fahrzeugen vorgeschlagen. Ferner wird eine Induktivladestation zum induktiven Aufladen von elektrischen Energiespeichern von Fahrzeugen vorgeschlagen, welche mit einem Radarsystem der hier beschriebenen Art ausgestattet ist.According to a further aspect of the invention, it is proposed to use the method described here and/or the radar system described here in an inductive charging station for inductively charging electrical energy stores in vehicles. Furthermore, an inductive charging station for inductively charging electrical energy stores in vehicles is proposed, which is equipped with a radar system of the type described here.
Bei der Verwendung für eine Induktivladeanordnung kann insbesondere z. B. eine Lebendobjekterkennung („LOD“) im Vordergrund stehen, so dass z. B. das Radarsystem zur (reinen) Objektbewegungserfassung ausgebildet sein kann.When used for an inductive charging arrangement, in particular z. B. a living object detection ("LOD") are in the foreground, so that z. B. the radar system for (pure) object movement detection can be designed.
Insbesondere kann bei dieser Verwendung (Induktives Laden) vorgesehen sein, dass ein Radarsystem mit im Fahrzeugunterboden integrierten Radarsensoren (z. B. Doppler-Radar) eingesetzt wird und/oder ein Radarsystem mit im Boden (d. h. an der Ladestation) integrierten Radarsensoren (z. B. Doppler-Radar) eingesetzt wird.In particular, with this use (inductive charging) it can be provided that a radar system with radar sensors (e.g. Doppler radar) integrated in the vehicle underbody is used and/or a radar system with radar sensors (e.g. B. Doppler radar) is used.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Induktivladeanordnung vorgeschlagen, aufweisend eine Induktivladestation zum induktiven Aufladen von elektrischen Energiespeichern von Fahrzeugen, und ein Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher, wobei die Induktivladeanordnung mit einem Radarsystem der hier beschriebenen Art ausgestattet ist, um im Datenübertragungsmodus, insbesondere z. B. auch während eines Aufladevorganges, Daten zwischen der Induktivladestation und dem Fahrzeug übertragen zu können (z. B. bidirektional).According to a further aspect of the invention, an inductive charging arrangement is proposed, having an inductive charging station for inductively charging electrical energy storage devices in vehicles, and a vehicle with an electrical energy storage device, the inductive charging arrangement being equipped with a radar system of the type described here, in order in data transmission mode, in particular e.g . B. also during a charging process to be able to transmit data between the inductive charging station and the vehicle (z. B. bidirectional).
Gemäß einer Ausführungsform der Verwendung des Verfahrens oder des Radarsystems bei einer Induktivladestation oder einer Induktivladeanordnung ist für das induktive Aufladen (und/oder Entladen) eine nominelle (z. B. betriebsmäßig maximal einstellbare) Übertragungsleistung von mindestens 3 kW, insbesondere z. B. mindestens 10 kW vorgesehen.According to one embodiment of the use of the method or the radar system in an inductive charging station or an inductive charging arrangement, a nominal (e.g. operationally maximum adjustable) transmission power of at least 3 kW, in particular e.g. B. provided at least 10 kW.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäß implementierte Datenübertragung (bei Trägerfrequenzen von z. B. größer als 1 GHz, insbesondere größer als 10 GHz, und/oder z. B. kleiner als 100 GHz, insbesondere kleiner als 90 GHz) unempfindlicher gegenüber Störungen durch das beim Aufladevorgang (bzw. Entladevorgang) erzeugte magnetische Wechselfeld, als die meisten aus dem Stand der Technik bekannten Datenübertragungen mit Funksignalen zwischen Fahrzeug und Induktivladestation. Mit der Erfindung kann somit eine robuste Kommunikationsschnittstelle zwischen Induktivladestation und Fahrzeug geschaffen werden, die vor, nach und insbesondere während des Ladevorganges störungsfrei funktioniert. In einer Ausführungsform ist die erfindungsgemäß realisierte Datenübertragung als ein zusätzlicher (und besonders robust funktionierender) Kommunikationspfad zu einem herkömmlich ausgebildeten Kommunikationspfad vorgesehen.Advantageously, the data transmission implemented according to the invention (at carrier frequencies of, for example, greater than 1 GHz, in particular greater than 10 GHz, and/or, for example, less than 100 GHz, in particular less than 90 GHz) is less sensitive to interference from the charging process (or discharging) generated alternating magnetic field than most of the data transmissions known from the prior art with radio signals between the vehicle and inductive charging station. With the invention, a robust communication interface can thus be created between the inductive charging station and the vehicle, which functions trouble-free before, after and in particular during the charging process. In one embodiment, the data transmission implemented according to the invention is provided as an additional (and particularly robustly functioning) communication path to a conventionally designed communication path.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
-
1 ein Radarsystem mit mehreren Radarsensoren gemäß eines Ausführungsbeispiels, -
2 einen derim Radarsystem von 1 verwendeten Radarsensoren gemäß eines Ausführungsbeispiels, -
3 eine jeweils für die Radarsensoren indem Radarsystem von 1 eingesetzte Signalverarbeitungseinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels, -
4 Zeitverlaufsdiagramme zur Veranschaulichung eines Erfassungsbetriebsmodus beidem Radarsystem von 1 , -
5 Zeitverlaufsdiagramme zur Veranschaulichung der Bewerkstelligung eines Datenübertragungsmodus beidem Radarsystem von 1 , -
6 Zeitverlaufsdiagramme zur Veranschaulichung einer Datenübertragung, -
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Radarsystems, -
8 ein mit einem Radarsystem ausgestattetes Fahrzeug, -
9 eine mit einem Radarsystem ausgestattete Induktivladestation, und -
10 eine mit einem Radarsystem ausgestattete Induktivladeanordnung.
-
1 a radar system with multiple radar sensors according to an embodiment, -
2 one of the in the radar system of1 used radar sensors according to an embodiment, -
3 one for each of the radar sensors in the radar system of FIG1 used signal processing device according to an embodiment, -
4 Timing diagrams illustrating a detection mode of operation in the radar system of FIG1 , -
5 Timing diagrams illustrating the implementation of a data transmission mode in the radar system of FIG1 , -
6 Timing diagrams to illustrate data transmission, -
7 a flowchart of a method for operating a radar system, -
8th a vehicle equipped with a radar system, -
9 an inductive charging station equipped with a radar system, and -
10 an inductive charging arrangement equipped with a radar system.
Die Bezugszahlen von im Ausführungsbeispiel zweifach vorgesehenen, in ihrer Wirkung jedoch analogen Komponenten, wie z. B. den Radarsensoren 20-1 und 20-2, sind durchnummeriert (jeweils ergänzt durch einen Bindestrich und die Zahl „1“ bzw. „2“). Auf einzelne solcher Komponenten oder auf die Gesamtheit solcher Komponenten wird im Folgenden auch durch die nicht-ergänzte Bezugszahl Bezug genommen.The reference numbers of the embodiment provided twice, but analogous in their effect components such. B. the radar sensors 20-1 and 20-2 are numbered (each supplemented by a hyphen and the number "1" or "2"). In the following, reference is also made to individual such components or to the totality of such components by the non-supplemented reference number.
Das Radarsystem 10 weist ferner eine Steuereinrichtung 50 auf, die dazu ausgebildet ist, in einem Erfassungsbetriebsmodus des Radarsystems 10 die beiden Radarsensoren 20 jeweils zum Objekterfassen zu betreiben. Die mehreren (im Beispiel zwei) Radarsensoren 20-1 und 20-2 können im Erfassungsbetriebsmodus z. B. gleichzeitig betrieben werden, oder aber z. B. nur bedarfsweise und somit insbesondere z. B. auch einzeln.The
Jeder der Radarsensoren 20 besitzt einen bestimmten Erfassungsbereich, in welchem Radarstrahlung reflektierende Objekte erfasst werden können. In an sich bekannter Weise kann bei jedem der Radarsensoren 20 im Erfassungsbetriebsmodus eine Abstandserfassung und/oder eine Bewegungserfassung vorgesehen sein.Each of the
Für die Abstandserfassung kann durch die Auswertung des Signals RX dessen Laufzeit vom Radarsensor 20 zum Objekt und wieder zurück zum gleichen Radarsensor 20 ermittelt und somit der Abstand des Objekts vom betreffenden Radarsensor 20 ermittelt werden.For detecting the distance, the transit time from the
Für die Bewegungserfassung kann durch die Auswertung des Radarsignals RX dessen Frequenzverschiebung (Dopplerverschiebung) bezüglich des ausgesendeten Radarsignals TX und daraus die Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts ermittelt werden.For motion detection, the frequency shift (Doppler shift) of the radar signal RX with respect to the transmitted radar signal TX and from this the speed of movement of the object can be determined by evaluating the radar signal RX.
Die beiden Radarsensoren 20-1 und 20-2 besitzen einen identischen Aufbau, der nachfolgend mit Bezug auf
Abweichend von dem in
Zurückkommend auf
Die Steuereinrichtung 50 ist als eine programmgesteuerte elektronische Steuereinrichtung implementiert, um die beiden Radarsensoren 20 zu betreiben (durch Erzeugung der entsprechenden Steuersignale c1, c2 und c3) und im Betrieb des Radarsystems 10 auch die Auswertung der jeweiligen Datensignale d durchzuführen. In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 50 baulich zusammengefasst mit den weiteren in
Im Betrieb des Radarsystems 20 können diese Erfassungsparameter Δt und Δf beispielsweise anhand des Datensignals d ermittelt werden. Alternativ könnten die Erfassungsparameter z. B. autark im jeweiligen Radarsensor 20 ermittelt werden. Die Zeitspanne Δt entspricht der Laufzeit des Radarsignals vom Radarsensor 20 zum Objekt und zurück, aus welcher die Steuereinrichtung 50 somit den Abstand des Objekts ermitteln kann, und die Frequenzdifferenz Δf entspricht der Dopplerverschiebung des Radarsignals, aus welcher die Steuereinrichtung 50 somit die Geschwindigkeit des Objekts ermitteln kann. Insbesondere falls die Steuereinrichtung 50 nicht baulich mit den übrigen Komponenten des Radarsystems 10 zusammengefasst ist, sondern z. B. über ein digitales Kommunikationsbussystem (z. B. CAN-Bus, LIN-Bus etc.) angebunden ist, so können die den einzelnen Radarsensoren 20 zugeordneten Signalverarbeitungseinrichtungen 40 abweichend von der Darstellung in
Für statische Objekte (keine Doppler-Frequenzverschiebung) gilt fLO = fRX + Δftravel wobei fLO die Frequenz des Lokalsignals LO bezeichnet und Δftravel eine Frequenzdifferenz bezeichnet, welche sich durch den laufzeitbedingten Zeitversatz (zwischen Sende- und Empfangszeitpunkten) in Verbindung mit der Frequenzmodulation der Signale LO und TX ergibt. Das LO-Signal ist im Empfänger „weitergelaufen“ (d.h. dessen Frequenz ist gestiegen), während das TX-Signal die Frequenz zum (etwas früheren) Zeitpunkt besitzt. Da beide Frequenzrampen (für LO und TX) aber die gleiche Steigung besitzen, ist das IF-Signal eines mit konstanter Frequenz. Für bewegte Objekte überlagert sich eine Doppler-Frequenzverschiebung ΔfDoppler mit der Frequenzverschiebung Δftravel der Laufzeitverschiebung. Eine Unterscheidung nach Objektabstand/Objektgeschwindigkeit ist daher in diesem Fall allein durch Bestimmung der momentanen Frequenz des IF-Signals nicht möglich.For static objects (no Doppler frequency shift), the following applies: fLO = fRX + Δf travel , where fLO denotes the frequency of the local signal LO and Δf travel denotes a frequency difference, which is due to the runtime-related time offset (between transmission and reception times) in connection with the frequency modulation of the signals LO and TX results. The LO signal has “continued” in the receiver (ie its frequency has increased), while the TX signal has the frequency at the (slightly earlier) point in time. However, since both frequency ramps (for LO and TX) have the same slope, the IF signal is one with a constant frequency. For moving objects, a Doppler frequency shift Δf Doppler is superimposed on the frequency shift Δf travel of the transit time shift. In this case, it is therefore not possible to differentiate between object distance/object speed simply by determining the instantaneous frequency of the IF signal.
Die
Wenngleich
Bei einem 24 GHz-Radarsystem mit zur Nutzung des Dopplereffekts ausgebildeten Radarsensoren an Bord eines Fahrzeuges kann sich der auswertbare Zwischenfrequenzbereich (Bandbreite des Signals IF) z. B. über weniger als 5 kHz, insbesondere weniger als 1 kHz erstrecken, da dies im Hinblick auf die Geschwindigkeiten von üblichen Verkehrsobjekten ausreicht.In a 24 GHz radar system with radar sensors designed to use the Doppler effect on board a vehicle, the intermediate frequency range that can be evaluated (bandwidth of the signal IF) can change, e.g. B. extend over less than 5 kHz, in particular less than 1 kHz, since this is sufficient in terms of the speeds of normal traffic objects.
Eine Besonderheit des Radarsystems 10 besteht darin, dass die Steuereinrichtung 50 dazu ausgebildet ist, in einem „Datenübertragungsmodus“ des Radarsystems 10 die beiden Radarsensoren 20-1, 20-2 für eine Datenübertragung zu betreiben, wobei im Datenübertragungsmodus folgende Schritte durchgeführt werden:
- - Senden eines basierend auf einem Datensignal modulierten Radarsignals TXD durch (wenigstens) einen ersten Radarsensor, hier z. B. den Radarsensor 20-1, der beiden (allgemein: mehreren) Radarsensoren 20-1, 20-2,
- - Empfangen des vom ersten Radarsensor 20-1 gesendeten Radarsignals TXD durch einen (davon verschiedenen, wenigstens einen) zweiten Radarsensor, hier den Radarsensor 20-2, der beiden Radarsensoren 20-1, 20-2, und
- - Auswerten des vom zweiten Radarsensor 20-2 (als dessen Empfangssignal) empfangenen Radarsignals, um damit das Datensignal empfängerseitig zurückzugewinnen.
- - Sending a modulated based on a data signal radar signal TXD by (at least) a first radar sensor, here z. B. the radar sensor 20-1, the two (generally: several) radar sensors 20-1, 20-2,
- - Receiving the radar signal TXD sent by the first radar sensor 20-1 by a (different, at least one) second radar sensor, here the radar sensor 20-2, of the two radar sensors 20-1, 20-2, and
- - Evaluation of the radar signal received from the second radar sensor 20-2 (as its received signal) in order to thereby recover the data signal at the receiver end.
Im Beispiel kann ein Triggern des Datenübertragungsmodus zentral für alle beteiligten Radarsensoren 20 mittels der Steuereinrichtung 50 erfolgen (z. B. über ein digitales Kommunikationsbussystem wie z. B. CAN-Bus oder z. B. LIN-Bus).In the example, the data transmission mode can be triggered centrally for all
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Übertragungspfad vorteilhaft durch eine „direkte Sichtverbindung“ (für Radarsignale) zwischen den beiden Radarsensoren 20-1, 20-2 realisiert, d. h. das Radarsignal TXD kann sich direkt (ohne Reflexion) vom Radarsensor 20-1 zum Radarsensor 20-2 ausbreiten.In the exemplary embodiment shown, the transmission path is advantageously realized by a "direct line of sight" (for radar signals) between the two radar sensors 20-1, 20-2, i. H. the radar signal TXD can propagate directly (without reflection) from the radar sensor 20-1 to the radar sensor 20-2.
Der Datenübertragungsmodus wird im Betrieb des Radarsystems 10 bedarfsweise durchgeführt.The data transmission mode is carried out as required when the
Im dargestellten Beispiel erfolgt im Datenübertragungsmodus beim ersten Radarsensor 20-1 das Senden mit einer fest vorgegebenen Radarsignal-Sendefrequenz und beim zweiten Radarsensor 20-2 das Empfangen mit einer vorgegeben zeitlich variierenden Radarsignal-Empfangsfrequenz, so dass zu wenigstens einem Zeitpunkt während dieser Variation die Radarsignal-Empfangsfrequenz des zweiten Radarsensors 20-2 der Radarsignal-Sendefrequenz des ersten Radarsensors 20-1 entspricht.In the example shown, in data transmission mode, first radar sensor 20-1 transmits at a fixed, predetermined radar signal transmission frequency, and second radar sensor 20-2 receives at a predetermined radar signal reception frequency that varies over time, so that at least at one point in time during this variation, the radar signal - Receiving frequency of the second radar sensor 20-2 corresponds to the radar signal transmission frequency of the first radar sensor 20-1.
Die darauffolgende Teildarstellung von
In
Wie aus
Durch eine geeignete Auswertung des vom Radarsensor 20-2 empfangenen Radarsignals TXD kann daher vorteilhaft z. B. diagnostiziert werden, ob die Radarsignalübertragung des Radarsignals TXD über den Übertragungspfad funktioniert oder ob dieser Übertragungspfad beeinträchtigt ist. In Kenntnis, dass die beiden Radarsensoren 20-1, 20-2 ortsfest relativ zueinander angeordnet sind und somit deren Relativgeschwindigkeit zueinander Null ist, wird bei dieser z. B. durch die Steuereinrichtung 50 durchgeführten Auswertung berücksichtigt, dass bei der Übertragung des Radarsignals TXD keine Dopplerverschiebung auftritt. Bei funktionsfähigem Übertragungspfad ist daher zu erwarten, dass zu jeweils einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb jeder Periode im Frequenzspektrum des im Radarsensor 20-2 erzeugten Zwischenfrequenzsignals IF bei der betreffenden, d. h. für eine Relativgeschwindigkeit von Null relevanten Frequenz eine stark erhöhte Intensität („Peak“) auftreten wird.A suitable evaluation of the radar signal TXD received from the radar sensor 20-2 can therefore advantageously z. B. can be diagnosed whether the radar signal transmission of the radar signal TXD works on the transmission path or whether this transmission path is impaired. Knowing that the two radar sensors 20-1, 20-2 are stationary relative to one another and their relative speed to one another is therefore zero, this z. B. carried out by the
Die vorletzte Teildarstellung in
Die Steuereinrichtung kann somit die Funktion des Übertragungspfades anhand einer Überprüfung des Signals IF (bzw. der digitalen Repräsentation d davon) dahingehend diagnostizieren, ob ein solcher Peak erwartungsgemäß, d. h. im dargestellten Beispiel ein Mal pro Variationsperiode auftritt oder nicht. Im Falle des Auftretens beurteilt die Steuereinrichtung 50 mit Hilfe einer darin ablaufenden Diagnose-Software dann, dass der Übertragungspfad funktioniert. Andernfalls, wenn also der besagte Peak im Frequenzspektrum des Signals IF nicht erwartungsgemäß auftritt, wertet die Steuereinrichtung 50 dies als eine Beeinträchtigung des Übertragungspfades.The control device can thus diagnose the function of the transmission path by checking the signal IF (or the digital representation d thereof) to determine whether such a peak is as expected, i. H. in the example shown, it may or may not occur once per period of variation. If this occurs, the
Die unterste Teildarstellung in
Im Beispiel wird das Datensignal c4 unmittelbar zum Ein- und Ausschalten des durch den ersten Radarsensor 20-1 gesendeten Radarsignals TXD verwendet, um das Datensignal c4 mittels einer „On-Off Keying“-Modulation des Radarsignals TXD zum zweiten Radarsensor 20-2 zu übertragen. Das Datensignal c4 wird im ersten Radarsensor 20-1 als das Steuersignal c2 (vgl.
Daher kann die empfängerseitig durchgeführte Auswertung des Radarsignals RX in einem der Periodizität entsprechenden Zeitraster das Auftreten und Ausbleiben der Peaks als Binärwerte „1“ bzw. „0“ interpretieren und somit das Datensignal c4 (im Beispiel: „...0110101...“) zurückgewinnen, wie in
In einem Schritt S0 werden einer oder mehrere der mehreren Radarsensoren 20 zum Objekterfassen betrieben (insbesondere z. B. als CW-Radarsensoren).In a step S0, one or more of the plurality of
In einem z. B. periodisch wiederholten Schritt S1 wird überprüft, ob Bedarf für eine Datenübertragung besteht (z. B. aufgrund entsprechender Anforderung). Nach einem von der Steuereinrichtung 50 im Schritt S1 festgestellten Bedarf für eine Datenübertragung wechselt das Radarsystem 10, z. B. sofort, oder z. B. zu einem nächsten „günstigen Zeitpunkt“ z. B. nach Abschluss eines noch laufenden Objekterfassungsvorganges, in den Datenübertragungsmodus, in dem in einem Schritt S2 einer der Radarsensoren 20 zum Senden des Datenübertragungs-Radarsignals TXD und ein anderer der Radarsensoren 20 in einem Schritt S3 zum Empfangen des Radarsignals TXD betrieben wird. In einem vom Datenübertragungsmodus beinhalteten Schritt S4 erfolgt das (eine Demodulation beinhaltende) Auswerten des vom zweiten Radarsensor empfangenen Radarsignals TXD, um somit die Datenübertragung (z. B. mit oder z. B. ohne Diagnose des Übertragungspfades) zu realisieren.In a z. B. periodically repeated step S1, it is checked whether there is a need for data transmission (z. B. due to a corresponding request). After a need for data transmission determined by the
Nach Durchführung des Datenübertragungsmodus wechselt das Radarsystem 10 wieder in den Erfassungsbetriebsmodus gemäß Schritt S0.After the data transmission mode has been carried out, the
Wenn abweichend von dem Beispiel von
Die Radarsensoren 20-1 bis 20-4 sind jeweils an der Außenseite einer linken Vordertür, einer linken Hintertür, einer rechten Vordertür bzw. einer rechten Hintertür angeordnet und fungieren in einem Erfassungsbetriebsmodus des Radarsystems als Sensoren zur Gewährleistung der Sicherheit bei einem automatischen Öffnen der jeweiligen Fahrzeugtür.The radar sensors 20-1 to 20-4 are arranged on the outside of a left front door, a left rear door, a right front door, and a right rear door, respectively, and function as sensors for ensuring safety in an automatic opening of the respective ones in a detection operation mode of the radar system vehicle door.
Das Radarsystem wird in diesem Beispiel bei dem Fahrzeug 1 insbesondere z. B. dazu verwendet, bei einer automatischen Öffnung jeder der vier Türen sicherzustellen, dass sich kein Hindernis vor der jeweiligen Tür befindet. Alternativ oder zusätzlich kann basierend auf dem Ergebnis der Objekterfassung bei jedem Öffnen einer der Türen eine individuelle Begrenzung des Öffnungsweges der betreffenden Tür vorgesehen sein.The radar system is in this example in the
Im dargestellten Beispiel wird bei einer beabsichtigten Betätigung (Öffnen oder Schließen) einer bestimmten der Türen jeweils nur der dieser Tür zugeordnete Radarsensor zum Objekterfassen betrieben, d. h. bei einer Betätigung der linken Vordertür nur der Radarsensor 20-1, bei einer Betätigung der linken Hintertür nur der Radarsensor 20-2 usw.In the example shown, when one of the doors is intended to be actuated (opening or closing), only the radar sensor assigned to this door is operated for object detection, i. H. when the left front door is actuated, only radar sensor 20-1, when the left rear door is actuated, only radar sensor 20-2, etc.
Im Betrieb des Radarsystems wechselt dieses bei Bedarf (d. h. bei zur Übertragung anstehenden Daten), z. B. in vorbestimmten „günstigen Zeitpunkten oder -intervallen“, in einen Datenübertragungsmodus, um z. B. über einen vom Radarsensor 20-1 zum Radarsensor 20-2 verlaufenden ersten Übertragungspfad sowie über einen vom Radarsensor 20-3 zum Radarsensor 20-4 verlaufenden zweiten Übertragungspfad eine Datenübertragung durchführen zu können. When the radar system is in operation, it changes as required (i.e. when there is data to be transmitted), e.g. B. in predetermined "opportune times or intervals", in a data transmission mode to z. B. to be able to transmit data via a first transmission path running from radar sensor 20-1 to radar sensor 20-2 and via a second transmission path running from radar sensor 20-3 to radar sensor 20-4.
Im dargestellten Beispiel besitzen die raumwinkelabhängigen Antennencharakteristiken sämtlicher Sende- und Empfangsantennen der Radarsensoren 20-1 bis 20-4 jeweils ein Maximum der Abstrahlung bzw. ein Maximum der Empfangssensitivität in einer Richtung orthogonal zu einer jeweiligen Ebene der Tür, um mittels der linken Radarsensoren 20-1 und 20-2 Objekte links von den zugehörigen Türen und mittels der rechten Radarsensoren 20-3 und 20-4 Objekte rechts von den zugehörigen Türen zu erfassen. Darüber hinaus zeigt die Antennencharakteristik der Radarsensoren 20-1 bis 20-4 eine nennenswerte (d. h. für den Datenübertragungsmodus ausreichende) Abstrahlungsintensität bzw. Empfangssensitivität in einer Richtung parallel zur Ebene der Türen (Fahrzeuglängsrichtung), so dass vorteilhaft direkte Sichtverbindungen für Datenübertragungs-Radarsignale existieren, die im Datenübertragungsmodus vom Radarsensor 20-1 zum Radarsensor 20-2 und/oder umgekehrt, sowie vom Radarsensor 20-3 zum Radarsensor 20-4 und/oder umgekehrt, übertragen werden.In the example shown, the spatial angle-dependent antenna characteristics of all transmitting and receiving antennas of radar sensors 20-1 to 20-4 each have a maximum of the radiation or a maximum of the reception sensitivity in a direction orthogonal to a respective plane of the door, in order to use the left radar sensors 20-20 1 and 20-2 to detect objects to the left of the associated doors and by means of the right radar sensors 20-3 and 20-4 objects to the right of the associated doors. In addition, the antenna characteristic of the radar sensors 20-1 to 20-4 shows a significant (i.e. sufficient for the data transmission mode) emission intensity or reception sensitivity in a direction parallel to the plane of the doors (longitudinal direction of the vehicle), so that there are advantageously direct line-of-sight connections for data transmission radar signals. which are transmitted in data transmission mode from radar sensor 20-1 to radar sensor 20-2 and/or vice versa, and from radar sensor 20-3 to radar sensor 20-4 and/or vice versa.
Ganz allgemein kann im Falle einer Verwendung für eine Objektdetektion in der Umgebung eines Fahrzeuges, wie bei dem Beispiel von
Die Radarsensoren 20-1 bis 20-4 können z. B. entsprechende Hauptkeulen und Nebenkeulen in deren Antennencharakteristik aufweisen, oder aber z. B. mehr oder weniger gleichmäßig einen Halbkreis bzw. eine Halbkugel abdeckende Antennencharakteristiken.The radar sensors 20-1 to 20-4 can e.g. B. have corresponding main lobes and side lobes in their antenna characteristics, or z. B. more or less evenly covering a semicircle or a hemisphere antenna characteristics.
Die Induktivladestation 2 ist zum induktiven Aufladen von elektrischen Energiespeichern von Fahrzeugen (z. B. Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge etc.) vorgesehen und umfasst eine in
Im dargestellten Beispiel zeigt die Antennencharakteristik sämtlicher Sende- und Empfangsantennen der Radarsensoren 20-1 bis 20-4 eine Abstrahlungsintensität bzw. Empfangssensitivität in allen lateralen Richtungen (360°-Antennencharakteristik), um somit in einem Erfassungsbetriebsmodus des Radarsystems sämtliche Radarsensoren 20-1 bis 20-4 gleichzeitig zum Objekterfassen in jeweiligen, in
Eine Steuereinrichtung des Radarsystems 10 ist dazu ausgebildet, im Datenübertragungsmodus die Radarsensoren 20-1 bis 20-4 für eine Datenübertragung innerhalb dieses Radarsystems zu betreiben.A control device of
Abweichend von der Verwendung der in
Vorteilhaft ist im Rahmen der Erfindung im Anwendungsfall eines induktiven Ladens auch z. B. eine kombinierte Verwendung von Radarsensoren einerseits am Fahrzeug und andererseits an der Induktivladestation, wobei das erfindungsgemäße Radarsystem (wenigstens) einen Radarsensor am Fahrzeug und (wenigstens) einen Radarsensor an der Induktivladestation umfasst. In diesem Fall kann besonders vorteilhaft insbesondere auch eine Datenübertragung zwischen dem (bzw. einem momentan an der Ladestation befindlichen) Fahrzeug und der Ladestation erfolgen. Ein Beispiel einer solchen Induktivladeanordnung wird nachfolgend mit Bezug auf
Die Induktivladestation 2 umfasst zum induktiven Laden des Fahrzeuges 1 eine Ladeeinheit 4 enthaltend eine Spule 5 (Primärspule beim Laden). Zum Laden des Fahrzeuges 1 wird dieses zunächst wie in
In
Problematisch ist, dass Fremdkörper in den Bereich der Induktivladestation 2 gelangen können, was ein nicht unerhebliches Gefahrenpotenzial darstellt. Wenn beispielsweise Fremdkörper bestehend aus oder enthaltend ferromagnetisches Material bei einem Energieübertragungsvorgang in den Übertragungsbereich 9 gelangen, so können diese sich durch Wirbelstromeffekte stark aufheizen, was den Wirkungsgrad der induktiven Energieübertragung beeinträchtigt und z. B. auch zu einer Brandgefahr führen kann. Ferner sind lebende Fremdkörper (z. B. Kleintiere), die sich beim Ladevorgang im Magnetfeld befinden, auch als solche gefährdet.The problem is that foreign bodies can get into the area of the
Das Radarsystem 10 umfasst im Beispiel vier Radarsensoren 20-1 bis 20-4 an der stationsseitigen Ladeeinheit (Bodenplatte) 4 und weitere vier Radarsensoren 20'-1 bis 20'-4 an der fahrzeugseitigen Ladeeinheit 7. Somit können Datenübertragungen insbesondere auch vom Fahrzeug 1 zur Ladestation 2 und/oder umgekehrt erfolgen, wofür als die im Datenübertragungsmodus zu verwendenden „ersten“ und „zweiten“ Radarsensoren einer der Radarsensoren 20-1 bis 20-4 und einer der Radarsensoren 20'-1 bis 20'-4 auszuwählen und entsprechend zu betreiben sind.In the example, the
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