DE102020211347A1 - Radar system and method of operating a radar system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radarsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sendeempfängereinrichtung und einer Auswerteeinrichtung. Die Sendeempfängereinrichtung weist eine reale Apertur auf, die dazu ausgebildet ist, Radarstrahlung auszusenden, die reflektierte Radarstrahlung zu empfangen und ein Radarmesssignal zu erzeugen. Die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet, unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals basierend auf der realen Apertur mindestens einen ersten Winkelschätzwert für ein Objekt, an dem die Radarstrahlung reflektiert wird, zu berechnen. Weiter ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, unter Verwendung von Bewegungsinformationen bezüglich einer Bewegung des Radarsystems und unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals mittels eines Synthetic-Aperture-Radar, SAR,-Algorithmus mindestens einen zweiten Winkelschätzwert für das Objekt zu berechnen. Schließlich ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, den mindestens einen ersten Winkelschätzwert mit dem mindestens einen zweiten Winkelschätzwert zu fusionieren.

Figure DE102020211347A1_0000
The invention relates to a radar system for a motor vehicle, having a transceiver device and an evaluation device. The transceiver device has a real aperture which is designed to emit radar radiation, to receive the reflected radar radiation and to generate a radar measurement signal. The evaluation device is designed to calculate at least one first estimated angle value for an object on which the radar radiation is reflected, using the generated radar measurement signal based on the real aperture. The evaluation device is also designed to calculate at least one second estimated angle value for the object using movement information relating to a movement of the radar system and using the generated radar measurement signal using a synthetic aperture radar, SAR, algorithm. Finally, the evaluation device is designed to merge the at least one first estimated angle value with the at least one second estimated angle value.
Figure DE102020211347A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radarsystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems für ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a radar system for a motor vehicle and a method for operating a radar system for a motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Im Kraftfahrzeugbereich werden Radarsysteme zur Messung von Abstand, Relativgeschwindigkeit und Winkel von Objekten, etwa von Fahrzeugen und Hindernissen, für Sicherheits- und Komfortfunktionen eingesetzt. Eine beispielhafte Radarvorrichtung ist hierzu aus der DE 10 2015 218 538 A1 bekannt.In the motor vehicle sector, radar systems are used to measure the distance, relative speed and angle of objects, such as vehicles and obstacles, for safety and comfort functions. An exemplary radar device is this from DE 10 2015 218 538 A1 famous.

Hierzu wird insbesondere die Verwendung von Radargeräten mit synthetischer Apertur (englisch: synthetic aperture radar, SAR) im Automobilbereich untersucht. Als „SAR-Sensor“ wird ein Radarsensor bezeichnet, der aus der Dopplermessung eine Winkelinformation bezieht. SAR-Systeme werden beschrieben in Harrer et al., „Synthetic aperture radar algorithm for a global amplitude map,“ 2017 14th Workshop on Positioning, Navigation and Communications (WPNC), Bremen, 2017, S. 1-6. Weitere Anwendungen sind bekannt aus Gisder et al., „Application of A Stream-Based SAR-Backprojection Approach For Automotive Environment Perception“, 2018 19th International Radar Conference, 2018.In particular, the use of synthetic aperture radar (SAR) radar devices in the automotive sector is being investigated. A "SAR sensor" is a radar sensor that obtains angle information from the Doppler measurement. SAR systems are described in Harrer et al., "Synthetic aperture radar algorithm for a global amplitude map," 2017 14th Workshop on Positioning, Navigation and Communications (WPNC), Bremen, 2017, pp. 1-6. Further applications are known from Gisder et al., "Application of A Stream-Based SAR-Backprojection Approach For Automotive Environment Perception", 2018 19th International Radar Conference, 2018.

Das Prinzip der synthetischen Apertur erlaubt bei Eigenbewegung des Radarsensors besonders genaue Winkelmessungen, indem die Messungen an unterschiedlichen örtlichen Positionen als eine synthetische Antennenapertur bzw. Antennenfläche verwendet werden. Die synthetische Apertur kommt dadurch zustande, dass sich die Sende- und Empfangsantennen zum Zeitpunkt jeder Messung wegen der Eigenbewegung des Radars an unterschiedlichen örtlichen Positionen befinden und somit rechnerisch so verfahren werden kann, als ob eine große Antennenapertur entlang der Fahrttrajektorie vorhanden wäre. Damit sind mit einzelnen Sende- und Empfangsantennen Auflösungen in der Winkelmessung möglich, die mit der vorhandenen realen Antennenapertur unerreichbar wären. Dies liegt insbesondere daran, dass durch die Eigenbewegung des Radars eine große synthetische Apertur erreichbar ist, die mit realen Antennenapertur aufgrund der großen Anzahl der notwendigen Antennenelemente sowie dem begrenztem Bauraum im Fahrzeug unpraktisch bzw. nicht möglich wäre.The principle of the synthetic aperture allows particularly precise angle measurements when the radar sensor is moving itself, in that the measurements at different local positions are used as a synthetic antenna aperture or antenna surface. The synthetic aperture is due to the fact that the transmitting and receiving antennas are in different local positions at the time of each measurement due to the radar's own movement and can therefore be calculated as if a large antenna aperture were present along the travel trajectory. This means that resolutions in the angle measurement are possible with individual transmitting and receiving antennas that would be unattainable with the existing real antenna aperture. This is due in particular to the fact that the radar's own movement can achieve a large synthetic aperture, which would be impractical or impossible with real antenna apertures due to the large number of antenna elements required and the limited installation space in the vehicle.

Die Größe der synthetischen Apertur ist bei fixer Messdauer von der Bewegungsgeschwindigkeit abhängig. Damit kann bei einer schnellen Bewegung eine deutlich verbesserte Winkelauflösung erreicht werden, während bei sehr langsamer Fahrt nur eine geringe Winkelauflösung möglich ist. Im Unterschied dazu ist die Winkelauflösung bei einem realen Antennenarray fest durch die Arraygeometrie vorgegeben.With a fixed measurement duration, the size of the synthetic aperture depends on the movement speed. A significantly improved angular resolution can thus be achieved with a fast movement, while only a low angular resolution is possible with a very slow movement. In contrast to this, the angular resolution of a real antenna array is fixed by the array geometry.

Um die gemessenen Radarsignale als eine synthetische Apertur auszuwerten, wird die Radarumgebung üblicherweise als stationär angenommen. Zusätzlich sollte die Eigenbewegung des Radarsensors bekannt sein, um die die Positionen zu bestimmen, an denen die einzelnen Messungen stattfanden. Die Eigentrajektorie des Radars dient hierzu als Eingang für den SAR-Auswertealgorithmus und stellt die Basis für die Berechnung des SAR-Bildes dar.In order to evaluate the measured radar signals as a synthetic aperture, the radar environment is usually assumed to be stationary. In addition, the movement of the radar sensor should be known in order to determine the positions at which the individual measurements took place. The radar's own trajectory serves as input for the SAR evaluation algorithm and represents the basis for the calculation of the SAR image.

Je nach Auswertealgorithmus kann eine Eigengeschwindigkeitsschätzung anstatt der genaueren Radartrajektorie für die Berechnung des Radarbildes ausreichend sein. Dabei wird die Trajektorie als linear angenommen, und komplexere Trajektorien sind nicht abbildbar.Depending on the evaluation algorithm, an airspeed estimate instead of the more accurate radar trajectory may be sufficient for calculating the radar image. The trajectory is assumed to be linear, and more complex trajectories cannot be mapped.

Das Prinzip synthetischer Apertur ist unabhängig vom eingesetzten Modulationsverfahren. Typische Sendefrequenzen liegen heute bei 24 GHz oder 77 GHz, die maximal belegbaren Bandbreiten sind kleiner als etwa 4 GHz, typischerweise aber auch deutlich darunter, z.B. 0.5 GHz.The principle of the synthetic aperture is independent of the modulation method used. Typical transmission frequencies today are 24 GHz or 77 GHz, the maximum usable bandwidths are less than about 4 GHz, but typically also significantly below, e.g. 0.5 GHz.

Radarsysteme im Kraftfahrzeugbereich setzen in der Regel eine FMCW-Modulation (englisch: frequency modulated continuous wave) mit schnellen Rampen (Fast-Chirp-Modulation) ein, wobei nacheinander mehrere lineare Frequenzrampen derselben Steigung durchlaufen werden. Die Mischung des momentanen Sendesignals mit dem Empfangssignal ergibt ein niederfrequentes Signal mit der sogenannten Beatfrequenz, wobei die Frequenz zum Abstand proportional ist. Das Radarsystem wird in der Regel so ausgelegt, dass der durch die Dopplerfrequenz verursachte Anteil der Beatfrequenz vernachlässigbar wird. Die gewonnene Abstandsinformation ist weitgehend eindeutig, eine Dopplerverschiebung kann anschließend durch Beobachtung der zeitlichen Entwicklung der Phase des komplexen Abstandssignals über die Rampen hinweg bestimmt werden. Abstands- und Geschwindigkeitsbestimmung finden unabhängig voneinander statt, in der Regel mittels zweidimensionaler Fouriertransformation.Radar systems in the motor vehicle sector generally use FMCW modulation (frequency modulated continuous wave) with fast ramps (fast chirp modulation), with several linear frequency ramps of the same gradient being run through one after the other. Mixing the instantaneous transmitted signal with the received signal results in a low-frequency signal with the so-called beat frequency, where the frequency is proportional to the distance. The radar system is usually designed in such a way that the proportion of the beat frequency caused by the Doppler frequency is negligible. The distance information obtained is largely unambiguous; a Doppler shift can then be determined by observing the development over time of the phase of the complex distance signal across the ramps. Distance and speed are determined independently of one another, usually by means of two-dimensional Fourier transformation.

Bei der SAR-Auswertung kann das gleiche Messprinzip der Fast-Chirp-Modulation verwendet werden. Die Abstandsauswertung ist weitgehend identisch. Die Dopplerauswertung über die Rampen hinweg wird durch die SAR-Auswertung ersetzt. Diese liefert im Endergebnis nicht eine Dopplermessung, sondern unter der Annahme von stationären Zielen und mit Kenntnis der Eigenbewegung eine Winkelmessung.The same measuring principle of fast chirp modulation can be used for the SAR evaluation. The distance evaluation is largely identical. The Doppler evaluation across the ramps is replaced by the SAR evaluation. In the final result, this does not provide a Doppler measurement, but rather an angle measurement, assuming stationary targets and with knowledge of the own movement.

Für die SAR-Auswertung können zwei Klassen von Algorithmen unterschieden werden. Erstens Algorithmen, die auf Kosten größeren Rechenaufwands in der Lage sind, eine beliebige synthetische Apertur zu verarbeiten, etwa Backprojection. Zweitens Algorithmen, welche sich auf einen gewissen Aperturtyp einschränken, etwa eine lineare Apertur, dafür aber recheneffizienter sind. Ein Beispiel ist der Keystone-Algorithmus, wie beschrieben in Perry et al., „Coherent Integration With Range Migration Using Keystone Formatting“, 2007 IEEE Radar Conference, 2007.Two classes of algorithms can be distinguished for the SAR evaluation. First, algorithms capable of processing any synthetic aperture, such as back projection, at the cost of greater computational effort. Second, algorithms that are limited to a certain type of aperture, such as a linear aperture, but are more computationally efficient. An example is the Keystone algorithm as described in Perry et al., "Coherent Integration With Range Migration Using Keystone Formatting", 2007 IEEE Radar Conference, 2007.

Im Kraftfahrzeugbereich ist die effiziente Berechnung des SAR-Bildes von großer Bedeutung, da eine Echtzeitverarbeitung gefordert wird.In the automotive field, the efficient calculation of the SAR image is of great importance, since real-time processing is required.

Die maximale effektive Apertur eines realen Antennenarrays, das zur Winkelschätzung mittels digitaler Strahlformung (englisch: Digital Beamforming, DBF) genutzt werden kann, wird in senkrechter Richtung zur Aperturfläche erreicht. Die synthetische Apertur wird bei der SAR-Auswertung entlang der Fahrtrichtung aufgebaut. Somit wird die maximale Winkelauflösung senkrecht zur Fahrtrichtung erreicht (engl. boresight). Allgemein reduziert sich die effektive Apertur von der maximalen Winkelauflösung mit einer Cosinus-Funktion von boresight bis broadside (in Fahrtrichtung). In Automotive-Anwendungen ist damit die SAR-Auswertung insbesondere für die stationären Ziele seitlich der Fahrttrajektorie geeignet, da sie für diese eine hohe Winkelauflösung liefert.The maximum effective aperture of a real antenna array that can be used for angle estimation using digital beamforming (DBF) is reached in the direction perpendicular to the aperture surface. During the SAR evaluation, the synthetic aperture is built up along the direction of travel. Thus, the maximum angular resolution is achieved perpendicular to the direction of travel (boresight). In general, the effective aperture reduces from the maximum angular resolution with a cosine function from boresight to broadside (in the direction of travel). In automotive applications, the SAR evaluation is particularly suitable for stationary targets on the side of the travel trajectory, as it provides high angular resolution for them.

Die SAR-Auswertung eignet sich hingegen nicht für Bewegtziele, sowie für die Ziele in Fahrtrichtung. Sollen diese in der Anwendung erfasst und verarbeitet werden, wird ein alternatives oder zusätzliches Messverfahren benötigt. Hierzu kann typischerweise ein konventionelles Radarsystem verwendet werden. Die Winkelschätzung findet dann mithilfe einer realen Apertur statt.The SAR evaluation, on the other hand, is not suitable for moving targets or for targets in the direction of travel. If these are to be recorded and processed in the application, an alternative or additional measurement method is required. A conventional radar system can typically be used for this purpose. The angle estimation then takes place using a real aperture.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Erfindung stellt ein Radarsystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereit.The invention provides a radar system for a motor vehicle and a method for operating a radar system for a motor vehicle with the features of the independent patent claims.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.Preferred embodiments are the subject of the respective dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung demnach ein Radarsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sendeempfängereinrichtung und einer Auswerteeinrichtung. Die Sendeempfängereinrichtung weist eine reale Apertur auf, die dazu ausgebildet ist, Radarstrahlung auszusenden, die reflektierte Radarstrahlung zu empfangen und ein Radarmesssignal zu erzeugen. Die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet, unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals basierend auf der realen Apertur mindestens einen ersten Winkelschätzwert für ein Objekt, an dem die Radarstrahlung reflektiert wird, zu berechnen. Weiter ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, unter Verwendung von Bewegungsinformationen bezüglich einer Bewegung des Radarsystems und unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals mittels eines Synthetic-Aperture-Radar, SAR,-Algorithmus mindestens einen zweiten Winkelschätzwert für das Objekt zu berechnen. Schließlich ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, den mindestens einen ersten Winkelschätzwert mit dem mindestens einen zweiten Winkelschätzwert zu fusionieren.According to a first aspect, the invention accordingly relates to a radar system for a motor vehicle, having a transceiver device and an evaluation device. The transceiver device has a real aperture which is designed to emit radar radiation, to receive the reflected radar radiation and to generate a radar measurement signal. The evaluation device is designed to calculate at least one first estimated angle value for an object on which the radar radiation is reflected, using the generated radar measurement signal based on the real aperture. The evaluation device is also designed to calculate at least one second estimated angle value for the object using movement information relating to a movement of the radar system and using the generated radar measurement signal using a synthetic aperture radar, SAR, algorithm. Finally, the evaluation device is designed to merge the at least one first estimated angle value with the at least one second estimated angle value.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems eines Kraftfahrzeugs. Radarstrahlung wird durch eine Sendeempfängereinrichtung des Radarsystems mit realer Apertur ausgesendet. Die Sendeempfängereinrichtung empfängt die reflektierte Radarstrahlung und erzeugt ein Radarmesssignal. Mindestens ein erster Winkelschätzwert wird für ein Objekt berechnet, an dem die Radarstrahlung reflektiert wird. Hierbei werden das erzeugte Radarmesssignal und die reale Apertur berücksichtigt. Weiter wird mindestens ein zweiter Winkelschätzwert für das Objekt mittels eines Synthetic-Aperture-Radar, SAR,-Algorithmus unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals und von Bewegungsinformationen bezüglich einer Bewegung des Radarsystems berechnet. Der mindestens eine erste Winkelschätzwert wird mit dem mindestens einen zweiten Winkelschätzwert fusioniert.According to a second aspect, the invention relates to a method for operating a radar system of a motor vehicle. Radar radiation is transmitted by a transceiver of the real aperture radar system. The transceiver device receives the reflected radar radiation and generates a radar measurement signal. At least a first angle estimate is calculated for an object on which the radar radiation is reflected. The generated radar measurement signal and the real aperture are taken into account. Furthermore, at least one second estimated angle value for the object is calculated using a synthetic aperture radar, SAR, algorithm using the generated radar measurement signal and movement information regarding a movement of the radar system. The at least one first angle estimate is merged with the at least one second angle estimate.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Das Radarsystem umfasst eine Sendeempfängereinrichtung (d.h. einen Radarsensor), welche gleichzeitig eine reale Apertur zur konventionellen Winkelschätzung (z.B. anhand von digitaler Strahlformung, DBF) und eine synthetische Apertur zur SAR-basierten Winkelschätzung aufweist. Die konventionelle Winkelschätzung weist eine maximale Auflösung senkrecht zur realen Apertur auf, während bei der SAR-Auswertung die Winkelauflösung senkrecht zur Bewegungsrichtung maximal ist. Je nach Bewegungsrichtung und Einbauwinkel des Sensors können sich diese zwei Richtungen maßgeblich voneinander unterscheiden. Dadurch kann über den gesamten Sichtbereich eine große Apertur und dadurch eine gute Winkelauflösung erreicht werden. Der anhand der realen (insbesondere auch Multiple-Input-Multiple-Output-, MIMO-) Apertur geschätzte ein- oder zweidimensionale Zielwinkel der stationären Ziele wird dadurch verbessert, dass er zusammen mit dem durch SAR-Winkelschätzung ermittelten zweiten Winkelschätzwert zu einem neuen, genaueren Winkelschätzwert fusioniert wird.The radar system includes a transceiver device (ie a radar sensor) which simultaneously has a real aperture for conventional angle estimation (eg using digital beamforming, DBF) and a synthetic aperture for SAR-based angle estimation. Conventional angle estimation has maximum resolution perpendicular to the real aperture, while SAR evaluation has maximum angular resolution perpendicular to the direction of movement. Depending on the direction of movement and the installation angle of the sensor, these two directions can differ significantly from each other. As a result, a large aperture and thus good angular resolution can be achieved over the entire field of view. The one-dimensional or two-dimensional target angle of the stationary targets estimated using the real (in particular also multiple-input-multiple-output, MIMO) aperture is improved by using it together with the SAR angle estimation determined second angle estimate is merged into a new, more accurate angle estimate.

Je nach Winkel weisen die realen und die synthetischen Aperturen einen unterschiedlich großen effektiven Anteil auf. Da bei sonst identischen Messparametern, etwa Signal-zu-Rausch-Verhältnis, die effektive Apertur die Genauigkeit der Winkelschätzung bestimmt, können die beiden Winkelschätzwerte winkelabhängig unter Berücksichtigung der Größe der jeweiligen effektiven Apertur fusioniert werden. Infolgedessen wird die Schätzgenauigkeit des Winkels im gesamten Winkelbereich verbessert, sowohl im Vergleich zu einem dedizierten SAR-Sensor, als auch im Vergleich zu einem dedizierten Sensor mit realem Antennenarray - sofern sich das Fahrzeug zumindest langsam bewegt.
Bei Stillstand des Fahrzeugs reduziert sich das erfindungsgemäße Verfahren implizit auf die konventionelle Winkelschätzung anhand eines realen Antennenarrays mit den dabei erreichten Auflösungen und Genauigkeiten.Depending on the angle, the real and synthetic apertures have different effective portions. Since the effective aperture determines the accuracy of the angle estimate when the measurement parameters are otherwise identical, such as the signal-to-noise ratio, the two estimated angle values can be fused depending on the angle, taking into account the size of the respective effective aperture. As a result, the estimation accuracy of the angle is improved in the entire angle range, both compared to a dedicated SAR sensor and compared to a dedicated sensor with a real antenna array - as long as the vehicle is at least moving slowly.
When the vehicle is at a standstill, the method according to the invention is implicitly reduced to the conventional angle estimation using a real antenna array with the resolutions and accuracies achieved in this way.

Erfindungsgemäß findet somit eine Fusion von Winkelschätzwerten statt, welche einerseits anhand von realer Apertur und andererseits anhand von synthetischer Apertur erzeugt werden. Die Winkelschätzwerte können derart kombiniert werden, dass über den gesamten Winkelbereich und für jede Bewegungsgeschwindigkeit eine durch die Kombination verbesserte Winkelauflösung und -genauigkeit erreicht werden kann. Durch die Auslegung des Radarsystems und die Kombination beider Aperturen, d.h. der realen und der synthetischen, kann eine optimale Winkelauflösung über den gesamten Sichtbereich erreicht werden. Ferner kann im stationären Betrieb, d.h. bei verschwindender Geschwindigkeit des Radarsystems, eine feste Winkelauflösung garantiert werden, während bei schneller Fahrt die Winkelauflösung durch die dann große synthetische Apertur maßgeblich verbessert wird.According to the invention, therefore, a fusion of estimated angle values takes place, which are generated on the one hand using a real aperture and on the other hand using a synthetic aperture. The estimated angle values can be combined in such a way that the combination can achieve improved angular resolution and accuracy over the entire angular range and for any movement speed. Due to the design of the radar system and the combination of both apertures, i.e. the real and the synthetic, an optimal angular resolution can be achieved over the entire field of view. Furthermore, a fixed angular resolution can be guaranteed in steady-state operation, i.e. when the speed of the radar system is vanishing, while the angular resolution is significantly improved at high speeds due to the then large synthetic aperture.

Die Erfindung kombiniert die Vorteile eines Sensors, der eine Winkelauflösung anhand des SAR-Prinzips aus den Dopplermessungen bezieht, mit denen eines Sensors, der eine Winkelschätzung basierend auf einem realen Antennenarray durchführt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, für beide Winkelschätzmethoden separate Sensoren zu implementieren. Auch eine Dual-mode-Kombination, bei der beide Messmethoden umgeschaltet werden, wird dadurch effektiv vermieden, wodurch Kosten gespart und die Komplexität des Sensorsystems verringert wird.The invention combines the advantages of a sensor that obtains an angle resolution from the Doppler measurements based on the SAR principle with those of a sensor that carries out an angle estimation based on a real antenna array. This eliminates the need to implement separate sensors for both angle estimation methods. This also effectively avoids a dual-mode combination, in which both measurement methods are switched, which saves costs and reduces the complexity of the sensor system.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Radarsystems ist die Mehrdeutigkeitsauflösung der SAR-Winkelschätzung. Für sich genommen ist die SAR-Winkelschätzung nicht eindeutig bezüglich derjenigen Seite, auf der sich ein Ziel befindet. Die Mehrdeutigkeit ist dabei spiegelbildlich zur Achse, die durch die Fahrtrichtung gegeben ist. Durch die Fusion des mit SAR-Algorithmen geschätzten mehrdeutigen Winkels mit dem eindeutig geschätzten Winkel der realen (insbesondere auch MIMO-) Apertur kann diese Mehrdeutigkeit aufgelöst werden. Another advantage of the radar system according to the invention is the ambiguity resolution of the SAR angle estimate. By itself, the SAR angle estimate is not unique to which side a target is on. The ambiguity is a mirror image of the axis, which is given by the direction of travel. This ambiguity can be resolved by fusing the ambiguous angle estimated using SAR algorithms with the clearly estimated angle of the real (in particular also MIMO) aperture.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarsystems für ein Kraftfahrzeug ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, den mindestens einen ersten Winkelschätzwert und den mindestens einen zweiten Winkelschätzwert beim Fusionieren zu gewichten.According to a further embodiment of the radar system for a motor vehicle, the evaluation device is designed to weight the at least one first estimated angle value and the at least one second estimated angle value when they are merged.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarsystems für ein Kraftfahrzeug ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, den ersten Winkelschätzwert in Abhängigkeit von dem ersten Winkelschätzwert und/oder dem zweiten Winkelschätzwert beim Fusionieren zu gewichten. Die Gewichtung hängt also zumindest nicht nur von externen Größen, wie der Orientierung des Radarsystems, sondern auch von den jeweiligen Werten für den Winkel selbst ab. Insbesondere kann die Gewichtung ergeben, dass in bestimmten Winkelbereichen entweder nur der erste Winkelschätzwert oder nur der zweite Winkelschätzwert zur Auswertung weitergegeben werden.According to a further embodiment of the radar system for a motor vehicle, the evaluation device is designed to weight the first estimated angle depending on the first estimated angle and/or the second estimated angle when merging. The weighting therefore depends not only on external variables, such as the orientation of the radar system, but also on the respective values for the angle itself. In particular, the weighting can result in the fact that in specific angle ranges either only the first estimated angle value or only the second estimated angle value is forwarded for evaluation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarsystems für ein Kraftfahrzeug ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, den ersten Winkelschätzwert in Abhängigkeit von der realen Apertur zu gewichten und den zweiten Winkelschätzwert in Abhängigkeit von einer synthetischen Apertur des Radarsystems zu gewichten. Die Gewichtung kann ebenfalls winkelabhängig durchgeführt werden.According to a further embodiment of the radar system for a motor vehicle, the evaluation device is designed to weight the first estimated angle depending on the real aperture and to weight the second estimated angle depending on a synthetic aperture of the radar system. The weighting can also be carried out as a function of the angle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarsystems für ein Kraftfahrzeug ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, den mindestens einen ersten Winkelschätzwert mit dem mindestens einen zweiten Winkelschätzwert in Abhängigkeit von effektiven Aperturen bezüglich der realen Apertur und bezüglich einer synthetischen Apertur des Radarsystems zu fusionieren.According to a further embodiment of the radar system for a motor vehicle, the evaluation device is designed to merge the at least one first estimated angle value with the at least one second estimated angle value as a function of effective apertures with respect to the real aperture and with respect to a synthetic aperture of the radar system.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarsystems für ein Kraftfahrzeug umfassen der mindestens eine erste Winkelschätzwert und der mindestens eine zweite Winkelschätzwert jeweils einen Azimutwinkel und einen Elevationswinkel.According to a further embodiment of the radar system for a motor vehicle, the at least one first estimated angle value and the at least one second estimated angle value each comprise an azimuth angle and an elevation angle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarsystems für ein Kraftfahrzeug ist die Auswerteeinrichtung weiter dazu ausgebildet, unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals eine Bewegtzielerkennung durchzuführen, um zu erkennen, ob das Objekt stationär ist. Die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet ist, den mindestens einen zweiten Winkelschätzwert für das Objekt nur für stationäre Objekte zu berechnen.According to a further embodiment of the radar system for a motor vehicle, the evaluation device is further designed to carry out a moving target detection using the generated radar measurement signal in order to detect whether the object is stationary. The evaluation device is is configured to calculate the at least one second angle estimate for the object only for stationary objects.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarsystems für ein Kraftfahrzeug ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, den ersten Winkelschätzwert aus der Radarapertur, d.h. aus einem Phasenverlauf über die Sende- und Empfangskanäle zu ermitteln. Beispielsweise kann hierzu ein Digitale-Strahlformung-Algorithmus (englisch: digital beamforming, DBF) verwendet werden.According to a further embodiment of the radar system for a motor vehicle, the evaluation device is designed to determine the first estimated angle value from the radar aperture, i.e. from a phase curve over the transmission and reception channels. For example, a digital beamforming algorithm (DBF) can be used for this purpose.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Radarsystem für ein Kraftfahrzeug weiter eine Schnittstelle, welche dazu ausgebildet ist, die Bewegungsinformationen bezüglich der Bewegung des Radarsystems von einem externen Sensor zu empfangen. Die Bewegungsinformationen werden demnach von einem zusätzlichen Sensor, etwa einem Odometer empfangen. Alternativ können die Bewegungsinformationen auch durch den Algorithmus selbst mittels eines Autofokusverfahrens geschätzt werden.According to a further specific embodiment, the radar system for a motor vehicle also includes an interface which is designed to receive the movement information relating to the movement of the radar system from an external sensor. The movement information is therefore received by an additional sensor, such as an odometer. Alternatively, the movement information can also be estimated by the algorithm itself using an autofocus method.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Radarsystem ein seitwärts ausgerichtetes Radarsystem. D.h., das Radarsystem ist senkrecht zur Fahrtrichtung ausgerichtet. Die Winkelfusion kann die Performance des seitwärts schauenden Radarsystems verbessern. Die Kurven von effektiver realer und effektiver synthetischer Apertur haben in diesem Fall zwar eine ähnliche Winkelabhängigkeit. Allerdings kann sich eine Verbesserung in Abhängigkeit von der Ego-Geschwindigkeit ergeben. Bei langsamen Geschwindigkeiten verspricht die reale Apertur bessere Schätzgenauigkeiten, da diese dann größer als die synthetische Apertur ist. Bei schnellen Geschwindigkeiten verhält es sich genau andersherum: Dann wird durch die synthetische Apertur eine bessere Schätzgenauigkeit als durch die reale Apertur erreicht.According to another embodiment, the radar system is a sideways-on radar system. That is, the radar system is aligned perpendicular to the direction of travel. Angle fusion can improve the performance of the sideways looking radar system. In this case, the curves of effective real and effective synthetic aperture have a similar angle dependency. However, there may be an improvement depending on ego speed. At slow speeds, the real aperture promises better estimation accuracies, since it is then larger than the synthetic aperture. At high speeds, the exact opposite is the case: the synthetic aperture then achieves better estimation accuracy than the real aperture.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarsystems für ein Kraftfahrzeug ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet, beim Fusionieren des mindestens einen ersten Winkelschätzwerts mit dem mindestens einen zweiten Winkelschätzwert sowohl Azimutwinkel als auch Elevationswinkel zu berücksichtigen.According to a further embodiment of the radar system for a motor vehicle, the evaluation device is designed to take into account both the azimuth angle and the elevation angle when the at least one first estimated angle value is combined with the at least one second estimated angle value.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben des Radarsystems für ein Kraftfahrzeug wird der mindestens eine erste Winkelschätzwert mit dem mindestens einen zweiten Winkelschätzwert in Abhängigkeit von effektiven Aperturen bezüglich der realen Apertur und bezüglich einer synthetischen Apertur des Radarsystems fusioniert.According to a further embodiment of the method for operating the radar system for a motor vehicle, the at least one first estimated angle value is merged with the at least one second estimated angle value as a function of effective apertures with respect to the real aperture and with respect to a synthetic aperture of the radar system.

Figurenlistecharacter list

Es zeigen:

  • 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Radarsystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 Längen der Apertur als Funktion der Eigengeschwindigkeit;
  • 3 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Radarsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 eine effektive Apertur in Abhängigkeit von einem Azimutwinkel für ein Corner-Radarsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 eine effektive Apertur in Abhängigkeit von einem Azimutwinkel für ein in Fahrtrichtung orientiertes Radarsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 6 eine effektive Apertur in Abhängigkeit von einem Azimutwinkel für ein Seiten-Radarsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
  • 7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Radarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Show it:
  • 1 12 is a schematic block diagram of a radar system for a motor vehicle according to an embodiment of the invention;
  • 2 Aperture lengths as a function of airspeed;
  • 3 a schematic plan view of a motor vehicle with a radar system according to an embodiment of the invention;
  • 4 an effective aperture versus azimuth angle for a corner radar system according to an embodiment of the invention;
  • 5 an effective aperture versus azimuth angle for a heading-up radar system according to an embodiment of the invention;
  • 6 an effective aperture versus azimuth angle for a side-by-side radar system according to an embodiment of the invention; and
  • 7 a flowchart of a method for operating a radar device according to an embodiment of the invention.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll im Allgemeinen keine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.Elements and devices that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in all figures. The numbering of method steps is for the sake of clarity and should not generally imply a specific chronological order. In particular, several method steps can also be carried out simultaneously.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Radarsystems 1 für ein Kraftfahrzeug. Das Radarsystem umfasst eine Sendeempfängereinrichtung 2. Diese kann insbesondere auch als MIMO-System ausgestaltet sein. Die Sendeempfängereinrichtung 2 weist eine reale Apertur auf. Hierunter ist zu verstehen, dass die Sendeempfängereinrichtung 2 Radarmesssignale bzw. Sensordaten erzeugt, welche anhand konventioneller, d.h. nicht auf SAR-Verfahren basierender Methoden ausgewertet werden können, um insbesondere Winkelschätzwerte zu ermitteln. 1 shows a schematic block diagram of a radar system 1 for a motor vehicle. The radar system includes a transceiver device 2. This can in particular also be designed as a MIMO system. The transceiver device 2 has a real aperture. This means that the transceiver device 2 generates radar measurement signals or sensor data, which can be evaluated using conventional methods, ie methods not based on SAR methods, in order in particular to determine estimated angle values.

Die Sensordaten werden an eine Auswerteeinrichtung 4 übertragen. Die Auswerteeinrichtung 4 umfasst etwa einen Mikroprozessor, integrierten Schaltkreis oder dergleichen, um das Radarmesssignal auszuwerten. Mittels konventioneller Verfahren, etwa FMCW-Verfahren, Fast-Chirp-Verfahren, MIMO-Verfahren oder dergleichen, wird ein erster Winkelschätzwert generiert. Dieser gibt mindestens einen Winkel für ein Objekt an, an welchem die Radarstrahlung reflektiert wird. Es können hierbei ein Azimutwinkel und optional zusätzlich ein Elevationswinkel geschätzt werden.The sensor data are transmitted to an evaluation device 4 . The evaluation device 4 comprises a microprocessor, integrated circuit or the like, for example, in order to evaluate the radar measurement signal. Using conventional methods such as FMCW methods, fast chirp methods, MIMO method or the like, a first estimated angle value is generated. This specifies at least one angle for an object at which the radar radiation is reflected. An azimuth angle and, optionally, an elevation angle can be estimated here.

Weiter ist die Auswerteeinrichtung 4 mit einer Schnittstelle 3 gekoppelt. Die Schnittstelle 3 kann von einem externen Sensor, etwa einem Odometrie-Sensor, Bewegungsinformationen bezüglich einer Bewegung des Radarsystems 1 erfassen. Die Bewegungsinformationen können etwa eine Geschwindigkeit des Radarsystems 1 umfassen. Unter Verwendung der Bewegungsinformationen bezüglich einer Bewegung des Radarsystems 1 und unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals berechnet die Auswerteeinrichtung 4 mittels eines SAR-Algorithmus mindestens einen zweiten Winkelschätzwert für das Objekt.The evaluation device 4 is also coupled to an interface 3 . The interface 3 can capture movement information relating to a movement of the radar system 1 from an external sensor, for example an odometry sensor. The movement information can include a speed of the radar system 1, for example. Using the movement information relating to a movement of the radar system 1 and using the generated radar measurement signal, the evaluation device 4 calculates at least one second estimated angle value for the object using a SAR algorithm.

Die Auswerteeinrichtung 4 fusioniert schließlich den mindestens einen ersten Winkelschätzwert mit dem mindestens einen zweiten Winkelschätzwert.Finally, the evaluation device 4 merges the at least one first estimated angle value with the at least one second estimated angle value.

Das Radarsystem 1 fungiert somit auch als SAR-Sensor, worunter ein Radarsensor zu verstehen ist, der eine Winkelinformation aus der Dopplermessung gewinnt. Im Folgenden soll dies anhand eines Chirp-Sequence Verfahrens erklärt werden. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. So können auch andere Modulationsarten angewendet werden, die eine Sequenz von gesendeten Wellenformen zur Abstands- und Geschwindigkeitsbestimmung bzw. SAR-Schätzung verwenden.The radar system 1 thus also functions as an SAR sensor, which is to be understood as a radar sensor that obtains angle information from the Doppler measurement. This is to be explained below using a chirp sequence method. However, the invention is not limited to this. Other types of modulation that use a sequence of transmitted waveforms to determine distance and speed or estimate SAR can also be used.

Bei einem SAR-Sensor mit Chirp-Sequence-Modulationsverfahren wird eine zeitliche Abfolge von FMCW Rampen gesendet, während der sich das Radarsystem 1 räumlich bewegt. Jede Rampe wird dadurch an einem anderen Ort gesendet und empfangen, wodurch die zeitliche Abfolge der Frequenzrampen als eine synthetische Apertur interpretiert werden kann, mit der zu einem Zeitpunkt eine Radarmessung erfolgt. Damit kann mit einer kleinen realen Apertur durch die Bewegung eine große Apertur synthetisiert werden.In a SAR sensor with a chirp sequence modulation method, a time sequence of FMCW ramps is sent, during which the radar system 1 moves spatially. As a result, each ramp is sent and received at a different location, which means that the time sequence of the frequency ramps can be interpreted as a synthetic aperture with which a radar measurement is made at a point in time. A large aperture can thus be synthesized with a small real aperture through the movement.

Auch bei einem SAR-Sensor können in manchen Auslegungen mehrere Sende- und/oder Empfangskanäle eingesetzt werden. Diese können zum Beispiel zur Erkennung von Bewegtzielen genutzt werden. Es können mehrere Sende- und/oder Empfangskanäle (reale Apertur) zusätzlich zu SAR für eine konventionelle Winkelschätzung verwendet werden. Damit ist in einem Sensor eine reale und eine synthetische Apertur realisiert.In some configurations, a number of transmission and/or reception channels can also be used in a SAR sensor. These can be used, for example, to detect moving targets. Multiple transmit and/or receive channels (real aperture) can be used in addition to SAR for conventional angle estimation. A real and a synthetic aperture are thus implemented in a sensor.

Die reale Apertur kann vorzugsweise primär für die SAR-Funktionalität dienen, aber parallel für konventionelle Winkelschätzung verwendet werden. Dabei wird vorteilhaft die gleiche Wellenform für beide Auswertungen verwendet.The real aperture can preferably serve primarily for the SAR functionality, but can be used in parallel for conventional angle estimation. In this case, the same waveform is advantageously used for both evaluations.

Die Länge der synthetischen Apertur LSAR ist proportional zur Eigengeschwindigkeit vEgo des Fahrzeugs und zur Dauer TMess einer Messung: L S A R = v E g o T M e s s .

Figure DE102020211347A1_0001
The length of the synthetic aperture L SAR is proportional to the vehicle's own speed v Ego and the duration T meas of a measurement: L S A R = v E G O T M e s s .
Figure DE102020211347A1_0001

2 zeigt Längen 1 der synthetischen (virtuellen) Apertur in Meter als Funktion der Eigengeschwindigkeit v in Meter pro Sekunde m/s. SAR 1, SAR 2 und SAR 3 entsprechen der virtuellen Apertur für verschiedene Messzeiten von 0,03 Sekunden, von 0,05 Sekunden und von 0,1 Sekunden. DBF entspricht einer geschwindigkeitsunabhängigen realen Apertur von 5 Zentimetern. 2 shows lengths 1 of the synthetic (virtual) aperture in meters as a function of the airspeed v in meters per second m/s. SAR 1, SAR 2 and SAR 3 correspond to the virtual aperture for different measurement times of 0.03 seconds, 0.05 seconds and 0.1 seconds. DBF corresponds to a speed-independent real aperture of 5 centimeters.

Die Gewichte zur Kombination der beiden Winkelmesswerte können durch eine monotone Funktion aus der effektiven Apertur Leff der beiden Antennenarrays (synthetisch und real) generiert werden, die jeweils in die gegebene Richtung erzielt wird. Die effektive Apertur Leff ist wiederum eine Funktion der Länge L der jeweiligen Aperturen, sowie der Orientierung δ der Antennenarrays. L e f f = L c o s ( θ − δ ) .

Figure DE102020211347A1_0002
The weights for combining the two angle measurement values can be generated by a monotonic function from the effective aperture Le eff of the two antenna arrays (synthetic and real), which is achieved in each case in the given direction. The effective aperture L eff is in turn a function of the length L of the respective apertures and the orientation δ of the antenna arrays. L e f f = L c O s ( θ − δ ) .
Figure DE102020211347A1_0002

In dieser Formel ist θ der Azimutwinkel, welcher im Koordinatensystem des Fahrzeugs definiert ist. Hierbei entspricht θ = 0° einem Objekt in Fahrtrichtung. Die Orientierung δ für SAR beträgt -90°.In this formula, θ is the azimuth angle defined in the vehicle's coordinate system. Here, θ = 0° corresponds to an object in the direction of travel. The orientation δ for SAR is -90°.

3 zeigt hierzu eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Radarsystem 1, um die Winkeldefinitionen und Vorzeichenkonventionen zu veranschaulichen. Die Blickrichtung A2 der synthetischen Apertur ist immer orthogonal zur Fahrtrichtung A1. Die Blickrichtung A3 des realen (insbesondere MIMO-)Arrays hängt von der Orientierung δ relativ zur Fahrtrichtung A1 ab. 3 1 shows a schematic top view of a motor vehicle with a radar system 1 in order to illustrate the angle definitions and sign conventions. The line of sight A2 of the synthetic aperture is always orthogonal to the direction of travel A1. The viewing direction A3 of the real (in particular MIMO) array depends on the orientation δ relative to the direction of travel A1.

In den folgenden 4 bis 6 sind alle Winkel auf das Fahrzeugkoordinatensystem umgerechnet, wobei 0° der Fahrtrichtung entspricht.In the following 4 until 6 all angles are converted to the vehicle coordinate system, with 0° corresponding to the direction of travel.

4 zeigt eine effektive Apertur Leff in Abhängigkeit von einem Azimutwinkel θ für ein Corner-Radarsystem, d.h. mit Orientierung δ = 45°. Die effektive Apertur Leff entspricht der Apertur, unter der ein Ziel in einem bestimmten Winkel gesehen wird. Die Kurven 301 und 302 entsprechen synthetischen Aperturen von 21 cm bzw. 10,5 cm und Kurve 303 einer realen Apertur von 5 Zentimetern. Die Linie 304 gibt die Sensororientierung an. 4 shows an effective aperture L eff as a function of an azimuth angle θ for a corner radar system, ie with an orientation δ=45°. The effective aperture L eff corresponds to the aperture through which a target is seen at a given angle. Curves 301 and 302 correspond to synthetic apertures of 21 cm and 10.5 cm, respectively, and curve 303 to a real aperture of 5 centimeters. Line 304 indicates the sensor orientation.

Die synthetischen und realen (bzw. MIMO-) Aperturen haben ihre Maxima und Minima an unterschiedlichen Stellen. Durch die Fusion kann eine Winkelauflösung und Genauigkeit erreicht werden, die zum Maximum der effektiven Aperturen (real und synthetisch) beim jeweiligen Winkel proportional sind.The synthetic and real (or MIMO) apertures have their maxima and minima at different points. Fusion can achieve angular resolution and accuracy proportional to the maximum effective apertures (real and synthetic) at each angle.

5 zeigt eine effektive Apertur Leff in Abhängigkeit von einem Azimutwinkel θ für ein in Fahrtrichtung orientiertes Radarsystem 1, d.h. mit Orientierung δ = 0°. Die Kurven 401 und 402 entsprechen wieder synthetischen Aperturen von 21 cm bzw. 10,5 cm und Kurve 403 einer realen Apertur von 5 Zentimetern. Die Linie 404 gibt die Sensororientierung an. 5 1 shows an effective aperture L eff as a function of an azimuth angle θ for a radar system 1 oriented in the direction of travel, ie with an orientation δ=0°. Again, curves 401 and 402 correspond to synthetic apertures of 21 cm and 10.5 cm, respectively, and curve 403 to a real aperture of 5 centimeters. Line 404 indicates the sensor orientation.

6 zeigt eine effektive Apertur Leff in Abhängigkeit von einem Azimutwinkel θ für ein Seiten-Radarsystem 1, d.h. mit Orientierung δ = 90°. Die Kurven 501 und 502 entsprechen wieder synthetischen Aperturen von 21 cm bzw. 10,5 cm und Kurve 503 einer realen Apertur von 5 Zentimetern. Die Linie 504 gibt die Sensororientierung an. Hierbei eskaliert die Größe der effektiven Apertur über den Winkelbereich für reale Apertur und synthetische Apertur gleichartig. Für die Winkelfusion stellt die reale Apertur (etwa mittels DBF) eine Basis-Performance bereit, welche bei einer geschwindigkeitsabhängig größeren SAR-Apertur verbessert wird. 6 shows an effective aperture L eff as a function of an azimuth angle θ for a side radar system 1, ie with an orientation δ=90°. Again, curves 501 and 502 correspond to synthetic apertures of 21 cm and 10.5 cm, respectively, and curve 503 to a real aperture of 5 centimeters. Line 504 indicates the sensor orientation. The size of the effective aperture escalates in the same way over the angular range for the real aperture and the synthetic aperture. For the angle fusion, the real aperture (e.g. by means of DBF) provides a basic performance, which is improved with a speed-dependent larger SAR aperture.

7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Radarvorrichtung 1. Insbesondere ist das Verfahren für eine oben beschriebene Radarvorrichtung 1 anwendbar. Umgekehrt kann die oben beschriebene Radarvorrichtung 1 zum Ausführen des im Folgenden beschriebenen Verfahrens ausgebildet sein. 7 shows a flowchart of a method for operating a radar device 1. In particular, the method can be used for a radar device 1 described above. Conversely, the radar device 1 described above can be designed to carry out the method described below.

In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird Radarstrahlung durch eine Sendeempfängereinrichtung 2 des Radarsystems 1 mit realer Apertur ausgesendet. Die Sendeempfängereinrichtung 2 empfängt die reflektierte Radarstrahlung und erzeugt ein Radarmesssignal. Das Radarmesssignal wird vorverarbeitet.In a first method step S1, radar radiation is emitted by a transceiver device 2 of the radar system 1 with a real aperture. The transceiver device 2 receives the reflected radar radiation and generates a radar measurement signal. The radar measurement signal is pre-processed.

In Schritt S2 erfolgt eine Range-Dopplerverarbeitung mittels SAR-Algorithmen. Hierbei werden die Bewegungsinformationen bezüglich einer Bewegung des Radarsystems 1 berücksichtigt, insbesondere eine Geschwindigkeit und/oder Trajektorie des Radarsystems 1. Die Berücksichtigung erfolgt etwa mittels Chirp-Z-Transformationen.In step S2, a range Doppler processing takes place using SAR algorithms. In this case, the movement information relating to a movement of the radar system 1 is taken into account, in particular a speed and/or trajectory of the radar system 1. This is taken into account, for example, by means of chirp Z transformations.

In Schritt S3 erfolgt eine Peakdetektion. Für mögliche Ziele (Objekte) werden Abstand und Geschwindigkeit angegeben.A peak detection takes place in step S3. Distance and speed are specified for possible targets (objects).

In Schritt S4 erfolgt unter Berücksichtigung der realen Apertur eine Auswertung mittels eines DBF-Algorithmus. Dadurch wird mindestens ein erster Winkelschätzwert, insbesondere Azimutwinkel und optional ein Elevationswinkel, ermittelt.In step S4, an evaluation is carried out using a DBF algorithm, taking into account the real aperture. As a result, at least one first estimated angle value, in particular an azimuth angle and optionally an elevation angle, is determined.

In Schritt S5 erfolgt eine Bewegtzielerkennung, um zu erkennen, ob das jeweilige Objekt stationär ist. Hierbei können die in Schritt S4 ermittelten Winkel, der im Schritt S3 ermittelte Abstand und die ebenfalls in Schritt S3 ermittelte Geschwindigkeit, sowie die Eigengeschwindigkeit des Radarsystems 1 berücksichtigt werden.In step S5, a moving target is recognized in order to recognize whether the respective object is stationary. The angle determined in step S4, the distance determined in step S3 and the speed also determined in step S3, as well as the speed of the radar system 1 can be taken into account.

Handelt es sich um kein Bewegtziel, ist das Objekt also stationär, wird in Schritt S7 mittels eines SAR-Algorithmus anhand der Dopplerinformation mindestens ein zweiter Winkelschätzwert berechnet, wobei die Eigengeschwindigkeit des Radarsystems 1 berücksichtigt wird. Insbesondere können wieder Azimutwinkel und optional Elevationswinkel berechnet werden.If the target is not a moving target, ie the object is stationary, in step S7 at least one second estimated angle value is calculated using a SAR algorithm based on the Doppler information, with the inherent speed of the radar system 1 being taken into account. In particular, azimuth angles and optionally elevation angles can be calculated again.

In Schritt S8 erfolgt eine Winkelfusion des mindestens einen zweiten Winkelschätzwerts mit dem in Schritt S4 berechneten mindestens einen ersten Winkelschätzwert. Bei der Winkelfusion kann auch eine Mehrdeutigkeitsauflösung des mittels SAR-Algorithmus berechneten mindestens einen zweiten Winkelschätzwerts des Objekts durchgeführt werden, falls die Sendeempfängereinrichtung 2 einen Sichtbereich aufweist, welcher sich auf beide Seiten zur Fahrtrichtung erstreckt. Bei der Winkelfusion werden sowohl Azimutwinkel als auch Elevationswinkel berücksichtigt.In step S8, an angle fusion of the at least one second estimated angle value with the at least one first estimated angle value calculated in step S4 takes place. In the case of the angle fusion, an ambiguity resolution of the at least one second estimated angle value of the object calculated using the SAR algorithm can also be carried out if the transceiver device 2 has a field of view which extends on both sides of the direction of travel. In angle fusion, both azimuth angles and elevation angles are taken into account.

Falls in Schritt S6 erkannt wurde, dass das Ziel nicht stationär ist, wird in Schritt S10 anhand der Doppler-Information eine Geschwindigkeit des Ziels berechnet. Mittels DBF-Informationen wird der Azimutwinkel bestimmt.If it was recognized in step S6 that the target is not stationary, a speed of the target is calculated in step S10 using the Doppler information. The azimuth angle is determined using DBF information.

In Schritt S9 werden schließlich die Parameter geschätzt bzw. ausgegeben, etwa Abstand (Range), Elevationswinkel, Azimutwinkel, sowie die fusionierten Azimutwinkel und Elevationswinkel.Finally, in step S9, the parameters are estimated or output, such as distance (range), elevation angle, azimuth angle, and the merged azimuth angle and elevation angle.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102015218538 A1 [0002]DE 102015218538 A1 [0002]

Claims (10)

Radarsystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit: einer Sendeempfängereinrichtung (2) mit realer Apertur, welche dazu ausgebildet ist, Radarstrahlung auszusenden, die reflektierte Radarstrahlung zu empfangen und ein Radarmesssignal zu erzeugen; einer Auswerteeinrichtung (4), welche dazu ausgebildet ist, a. unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals basierend auf der realen Apertur mindestens einen ersten Winkelschätzwert für ein Objekt, an dem die Radarstrahlung reflektiert wird, zu berechnen; b. unter Verwendung von Bewegungsinformationen bezüglich einer Bewegung des Radarsystems (1) und unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals mittels eines Synthetic-Aperture-Radar, SAR,-Algorithmus mindestens einen zweiten Winkelschätzwert für das Objekt zu berechnen; und c. den mindestens einen ersten Winkelschätzwert mit dem mindestens einen zweiten Winkelschätzwert zu fusionieren.Radar system (1) for a motor vehicle, comprising: a transceiver device (2) with a real aperture, which is designed to emit radar radiation, to receive the reflected radar radiation and to generate a radar measurement signal; an evaluation device (4) which is designed to a. using the generated radar measurement signal to calculate at least a first estimated angle value for an object on which the radar radiation is reflected based on the real aperture; b. calculating at least a second angle estimate for the object using movement information relating to a movement of the radar system (1) and using the generated radar measurement signal by means of a Synthetic Aperture Radar, SAR, algorithm; and c. fusing the at least one first angle estimate with the at least one second angle estimate. Radarsystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, den mindestens einen ersten Winkelschätzwert und den mindestens einen zweiten Winkelschätzwert beim Fusionieren zu gewichten.Radar system (1) after claim 1 , wherein the evaluation device (4) is designed to weight the at least one first estimated angle and the at least one second estimated angle when merging. Radarsystem (1) nach Anspruch 2, wobei die Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, den ersten Winkelschätzwert in Abhängigkeit von dem ersten Winkelschätzwert und/oder dem zweiten Winkelschätzwert zu gewichten.Radar system (1) after claim 2 , wherein the evaluation device (4) is designed to weight the first estimated angle as a function of the first estimated angle and/or the second estimated angle. Radarsystem (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, den ersten Winkelschätzwert in Abhängigkeit von der realen Apertur zu gewichten und den zweiten Winkelschätzwert in Abhängigkeit von einer synthetischen Apertur des Radarsystems (1) zu gewichten.Radar system (1) after claim 2 or 3 , wherein the evaluation device (4) is designed to weight the first estimated angle depending on the real aperture and to weight the second estimated angle depending on a synthetic aperture of the radar system (1). Radarsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, den mindestens einen ersten Winkelschätzwert mit dem mindestens einen zweiten Winkelschätzwert in Abhängigkeit von effektiven Aperturen bezüglich der realen Apertur und bezüglich einer synthetischen Apertur des Radarsystems (1) zu fusionieren.Radar system (1) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation device (4) is designed to compare the at least one first estimated angle value with the at least one second estimated angle value as a function of effective apertures with regard to the real aperture and with regard to a synthetic aperture of the radar system (1) to merge. Radarsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine erste Winkelschätzwert und der mindestens eine zweite Winkelschätzwert jeweils einen Azimutwinkel und einen Elevationswinkel umfassen.Radar system (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least one first angle estimate and the at least one second angle estimate each comprise an azimuth angle and an elevation angle. Radarsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (4) weiter dazu ausgebildet ist, unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals eine Bewegtzielerkennung durchzuführen, um zu erkennen, ob das Objekt stationär ist, und wobei die Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, den mindestens einen zweiten Winkelschätzwert für das Objekt nur für stationäre Objekte zu berechnen.Radar system (1) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation device (4) is further designed to carry out a moving target detection using the generated radar measurement signal in order to detect whether the object is stationary, and wherein the evaluation device (4) is designed to do so to calculate the at least one second angle estimate for the object for stationary objects only. Radarsystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, beim Fusionieren des mindestens einen ersten Winkelschätzwerts mit dem mindestens einen zweiten Winkelschätzwert sowohl Azimutwinkel als auch Elevationswinkel zu berücksichtigen.Radar system (1) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation device (4) is designed to take into account both the azimuth angle and the elevation angle when fusing the at least one first estimated angle value with the at least one second estimated angle value. Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems (1) eines Kraftfahrzeugs, mit den Schritten: Aussenden von Radarstrahlung mittels einer Sendeempfängereinrichtung (2) des Radarsystems (1) mit realer Apertur, Empfangen der reflektierten Radarstrahlung und Erzeugen eines Radarmesssignals; Berechnen von mindestens einem ersten Winkelschätzwert für ein Objekt, an dem die Radarstrahlung reflektiert wird, unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals basierend auf der realen Apertur; Berechnen von mindestens einem zweiten Winkelschätzwert für das Objekt mittels eines Synthetic-Aperture-Radar, SAR,-Algorithmus unter Verwendung des erzeugten Radarmesssignals und von Bewegungsinformationen bezüglich einer Bewegung des Radarsystems; und Fusionieren des mindestens einen ersten Winkelschätzwerts mit dem mindestens einen zweiten WinkelschätzwertMethod for operating a radar system (1) of a motor vehicle, with the steps: Transmission of radar radiation by means of a transceiver device (2) of the radar system (1) with a real aperture, receiving the reflected radar radiation and generating a radar measurement signal; calculating at least a first angle estimate for an object on which the radar radiation is reflected using the generated radar measurement signal based on the real aperture; calculating at least a second angle estimate for the object using a synthetic aperture radar, SAR, algorithm using the generated radar measurement signal and movement information regarding a movement of the radar system; and fusing the at least one first angle estimate with the at least one second angle estimate Verfahren nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine erste Winkelschätzwert und der mindestens eine zweite Winkelschätzwert beim Fusionieren gewichtet werden.procedure after claim 9 , wherein the at least one first angle estimate and the at least one second angle estimate are weighted upon merging.
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