DE102021131175A1

DE102021131175A1 - Übertragungsschema zum Implementieren eines Codemultiplex-Vielfachzugriffs in einem Radarsystem

Info

Publication number: DE102021131175A1
Application number: DE102021131175.6A
Authority: DE
Inventors: Oded Bialer; Amnon Jonas
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-11-27
Publication date: 2022-09-08
Also published as: CN115047411A; US11796671B2; US20220283299A1

Abstract

Ein Fahrzeug enthält mehrere Sender eines Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Radarsystems (CDMA-Radarsystems) zum gleichzeitigen Senden eines Rahmens von Sendesignalen. Eine erste Zeitdauer zwischen Sendungen eines ersten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale ist zu einer zweiten Zeitdauer zwischen Sendungen eines zweiten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale linear erhöht. Außerdem enthält das Fahrzeug einen Empfänger des CDMA-Radarsystems zum Empfangen reflektierter Energie, die sich aus der Reflexion eines oder mehrerer der Sendesignale eines oder mehrerer der mehreren Sender durch ein Objekt ergibt. Ein Controller verarbeitet die reflektierte Energie, um Informationen über das Objekt zu erhalten und um auf der Grundlage der Informationen einen Betrieb des Fahrzeugs zu steuern.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Übertragungsschema zum Implementieren eines Codemultiplex-Vielfachzugriffs in einem Radarsystem.
Fahrzeuge (z. B. Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Baugeräte, Landmaschinen, automatisierte Fabrikausrüstung) verwenden zunehmend Sensoren, um Informationen über das Fahrzeug und seine Umgebung zu erhalten. Die Informationen können verwendet werden, um einen oder mehrere Aspekte des Fahrzeugbetriebs zu steuern. Beispielhafte Sensoren, die Informationen über die Umgebung außerhalb des Fahrzeugs erhalten können, enthalten Kameras, Lichtortungs- und Abstandsmessungssysteme (Lidar-Systeme) und Funkortungs- und Abstandsmessungssysteme (Radarsysteme). In einem Mehrfach-Eingeben-Mehrfach-Ausgeben-Radarsystem (MIMO-Radarsystem), das die gleichzeitige Sendung von mehreren Sendeelementen ermöglicht, ist der Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) ein Verfahren, um resultierende Reflexionen zu trennen. Dementsprechend ist es erwünscht, ein Übertragungsschema zum Implementieren von CDMA in einem Radarsystem zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält ein Fahrzeug mehrere Sender eines Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Radarsystems (CDMA-Radarsystems) zum gleichzeitigen Senden eines Rahmens von Sendesignalen. Eine erste Zeitdauer zwischen Sendungen eines ersten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale ist zu einer zweiten Zeitdauer zwischen Sendungen eines zweiten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale linear erhöht. Außerdem enthält das Fahrzeug einen Empfänger des CDMA-Radarsystems zum Empfangen reflektierter Energie, die sich aus der Reflexion eines oder mehrerer der Sendesignale eines oder mehrerer der mehreren Sender durch ein Objekt ergibt. Ein Controller verarbeitet die reflektierte Energie, um Informationen über das Objekt zu erhalten und um auf der Grundlage der Informationen einen Betrieb des Fahrzeugs zu steuern.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale basiert der Rahmen der durch jeden der mehreren Sender gesendeten Sendesignale auf einem selben Chirp, der ein frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal (FMCW-Signal) ist.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält der Rahmen der durch jeden der mehreren Sender gesendeten Sendesignale M Sendesignale, die über Folgeintervalle, die den Rahmen ergeben, wiederholt sind, und wobei M größer oder gleich einer Anzahl der mehreren Sender ist.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ergeben sich die M Sendesignale für jeden der mehreren Sender aus dem Multiplizieren des Chirps mit M Symbolen, wobei die M Symbole für jeden der mehreren Sender anders sind.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale sind die M Symbole eine Hadamard-Codefolge oder eine Pseudozufallsfolge.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist das erste Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale ein letztes Sendesignal eines ersten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen, die den Rahmen ergeben, und ein erstes Sendesignal eines zweiten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen, und ist das zweite Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale ein letztes Sendesignal des zweiten Folgeintervalls und ein erstes Sendesignal eines dritten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist eine Zeitdauer zwischen der Sendung aufeinanderfolgender der Sendesignale innerhalb eines selben Folgeintervalls unter den Folgeintervallen für alle Folgeintervalle eine konstante Zeitdauer.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale sind das erste Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale und das zweite Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale innerhalb eines selben Folgeintervalls unter den Folgeintervallen, die den Rahmen ergeben.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält die Verarbeitung der reflektierten Energie das Erhalten eines Vektors von Elementen von der reflektierten Energie und das Decodieren jeder M Elemente des Vektors zusammen auf der Grundlage einer Wiederholung der M Sendesignale für jedes der Folgeintervalle.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält das Fahrzeug außerdem einen oder mehrere zusätzliche Empfänger des CDMA-Radarsystems.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Konfigurieren eines Radarsystems in einem Fahrzeug das Anordnen mehrerer Sender eines Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Radarsystems (CDMA-Radarsystems) zum gleichzeitigen Senden eines Rahmens von Sendesignalen. Eine erste Zeitdauer zwischen Sendungen eines ersten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale zu einer zweiten Zeitdauer zwischen Sendungen eines zweiten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale ist linear erhöht. Außerdem enthält das Verfahren das Anordnen eines Empfängers des CDMA-Radarsystems zum Empfangen reflektierter Energie, die sich aus der Reflexion eines oder mehrerer der Sendesignale eines oder mehrerer der mehreren Sender durch ein Objekt ergibt. Ein Controller verarbeitet die reflektierte Energie, um Informationen über das Objekt zu erhalten und um auf der Grundlage der Informationen einen Betrieb des Fahrzeugs zu steuern.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält das Verfahren außerdem das Basieren des Rahmens der Sendesignale, die durch jeden der mehreren Sender gesendet werden, auf einen selben Chirp, der ein frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal (FMCW-Signal) ist.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält das Verfahren außerdem das Aufnehmen von M Sendesignalen, die über Folgeintervalle, die den Rahmen ergeben, wiederholt sind, in den Rahmen der durch jeden der mehreren Sender gesendeten Sendesignale, wobei M größer oder gleich einer Anzahl der mehreren Sender ist.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält das Verfahren außerdem das Erhalten der M Sendesignale für jeden der mehreren Sender durch Multiplizieren des Chirps mit M Symbolen, wobei die M Symbole für jeden der mehreren Sender anders sind.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält das Verfahren außerdem das Auswählen der M Symbole als eine Hadamard-Codefolge oder eine Pseudozufallsfolge.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist das erste Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale ein letztes Sendesignal eines ersten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen, die den Rahmen ergeben, und ein erstes Sendesignal eines zweiten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen, und ist das zweite Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale ein letztes Sendesignal des zweiten Folgeintervalls und ein erstes Sendesignal eines dritten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält das Verfahren außerdem das Konfigurieren einer Zeitdauer zwischen der Sendung aufeinanderfolgender der Sendesignale innerhalb eines selben Folgeintervalls unter den Folgeintervallen für alle Folgeintervalle als eine konstante Zeitdauer.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält das Verfahren außerdem das Konfigurieren des ersten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale und des zweiten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale, damit sie innerhalb eines selben Folgeintervalls unter den Folgeintervallen, die den Rahmen ergeben, sind.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält das Verfahren außerdem, dass das Verarbeiten der reflektierten Energie das Erhalten eines Vektors von Elementen von der reflektierten Energie und das Decodieren jeder M Elemente des Vektors zusammen auf der Grundlage einer Wiederholung der M Sendesignale für jedes der Folgeintervalle enthält.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält das Verfahren außerdem das Anordnen eines oder mehrerer zusätzlicher Empfänger des CDMA-Radarsystems.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der Offenbarung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung hervor, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.
Figurenliste
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten erscheinen nur beispielhaft in der folgenden ausführlichen Beschreibung, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht; es zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs, das ein Übertragungsschema nutzt, das den Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) in einem Radarsystem gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen verwendet;
2 ein beispielhaftes Übertragungsschema zum Implementieren von CDMA gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
3A ein beispielhaftes Sendesignal gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
3B ein anderes beispielhaftes Sendesignal gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
4 einen Prozessablauf eines Verfahrens zum Verarbeiten reflektierter Energie, die sich aus einem Übertragungsschema zum Implementieren von CDMA in einem Radarsystem gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen ergibt; und
5 eine decodierte Ausgabe, die sich aus der Verarbeitung bei jedem Empfänger, der anhand von 4 diskutiert ist, ergibt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken. Selbstverständlich bezeichnen einander entsprechende Bezugszeichen überall in den Zeichnungen gleiche oder einander entsprechende Teile und Merkmale.
Wie zuvor festgestellt wurde, ist ein Radarsystem und insbesondere ein MIMO-Radarsystem eines der Sensoren, die verwendet werden können, um Informationen über Objekte um ein Fahrzeug zu erhalten. Ein MIMO-Radarsystem enthält mehrere Sendeelemente und mehrere Empfangselemente. Die gleichzeitige Sendung von den mehreren Sendeelementen erhöht die Gesamtenergie, die zu einem Zeitpunkt emittiert wird, und erhöht dadurch die maximale Detektionsentfernung. Wenn die gleichzeitig gesendeten Signale von mehreren Sendeelementen auf ein oder mehrere Objekte auftreffen, werden Reflexionen der verschiedenen gesendeten Signale bei dem Radarsystem als eine Summe aller reflektierten Energie empfangen. Die Reflexionen müssen in Übereinstimmung mit dem Sendeelement, dem sie entsprechen, für die Winkelauflösung getrennt werden. Das heißt, jeder Teil des empfangenen Signals muss auf der Grundlage des gesendeten Signals, das zu ihm Anlass gab, verarbeitet werden, um eine genaue Schätzung des Winkels des Objekts (d. h. der Einfallsrichtung (DOA) der Reflexion) zu erhalten.
Der CDMA bezieht sich darauf, dass jedes Sendeelement ein verschieden codiertes Signal sendet, so dass derjenige Teil des empfangenen Signals, der jedem der Sendeelemente entspricht, auf der Grundlage der Codierung identifiziert werden kann. Gemäß einem früheren Übertragungsschema wiederholt jedes Sendeelement innerhalb eines Rahmens von Sendungen eine andere Codefolge. Gemäß einem anderen früheren Übertragungsschema sendet jedes Sendeelement einen unterschiedlich langen Pseudozufallscode. Allerdings leidet jedes dieser früheren Schemata in der Fahrzeuganwendung, die im Vergleich zu den gesendeten Signalen in dem empfangenen Signal eine Frequenzverschiebung (d. h. eine Doppler-Frequenz) umfasst, an Nachteilen. Diese Frequenzverschiebung ist eine Folge der Relativbewegung des Fahrzeugs und des Objekts (z. B. eines anderen Fahrzeugs), das das empfangene Signal erzeugt, und wird verwendet, um die Entfernungsrate (als Doppler-Verschiebung bezeichnet) des Objekts zu bestimmen.
Ausführungsformen der hier ausführlich dargestellten Systeme und Verfahren beziehen sich auf ein Übertragungsschema zum Implementieren von CDMA in einem Radarsystem. Objekte (z. B. andere Fahrzeuge), die sich mit ähnlichen Geschwindigkeiten bewegen, die aber in unterschiedlichen Entfernungen von dem Radarsystem sind, sind auf der Grundlage ihrer Entfernungen unterscheidbar. Ähnlich zeigen Objekte in einer ähnlichen Entfernung, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, bald eine Differenz der Entfernung, die die Unterscheidung zwischen den zwei Objekten ermöglicht. Das Szenarium, das für die oben erwähnten früheren Schemata problematisch ist, umfasst zwei Objekte, die eine ähnliche Entfernung zu dem Radarsystem aufweisen und sich außerdem mit ähnlichen Geschwindigkeiten bewegen. In diesem Fall maskieren sich die Reflexionen von den Objekten für die Dauer, die die Objekte in ähnlichen Entfernungen bleiben, gegenseitig. Wie hier ausführlich dargestellt ist, ermöglicht die lineare Verzögerung, die durch das Übertragungsschema gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen eingeführt wird, die Detektion jedes der Objekte, die sich in einer ähnlichen Entfernung mit einer ähnlichen Geschwindigkeit bewegen.
1 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs 100, das ein Übertragungsschema unter Verwendung von CDMA in einem Radarsystem 110 nutzt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das in 1 gezeigte beispielhafte Fahrzeug 100 ist ein Personenkraftwagen 101. Das Fahrzeug 100 enthält ein Radarsystem 110 mit Sendern 120a bis 120n (allgemein als 120 bezeichnet) und Empfängern 130a bis 130m (allgemein als 130 bezeichnet). Die Anzahl der Sender 120 und die Anzahl der Empfänger 130 kann oder kann nicht dieselbe sein (d. h. n kann oder kann nicht gleich m sein). Die Sender 120a bis 120n senden entsprechende Sendesignale 125a bis 125n (allgemein als 125 bezeichnet). Wie weiter diskutiert wird, ist jedes Sendesignal 125 anders codiert. Die gleichzeitige Sendung codierter Sendesignale 125 von jedem der Sender 120 kann auf ein oder auf mehrere Objekte 160 auftreffen. In 1 sind beispielhafte Objekte 160a, 160b (z. B. andere Fahrzeuge) gezeigt. Teile der gesendeten Signale 125, die auf die Objekte 160 auftreffen, führen zu reflektierter Energie 135, die zu dem Radarsystem 110 zurückreflektiert wird und durch einen oder mehrere der Empfänger 130 empfangen wird. Außerdem enthält das Radarsystem 110 einen Controller 115, der das Übertragungsschema steuert, das durch die Sender 120 implementiert wird, und der die durch die Empfänger 130 empfangene reflektierte Energie 135 verarbeiten kann.
Außerdem enthält das Fahrzeug 100 einen Controller 140, der Informationen von dem Radarsystem 110 und von einem oder mehreren anderen Sensoren 150 erhält, um einen Betrieb des Fahrzeugs 100 zu steuern. Beispielhafte Betriebe enthalten Kollisionsvermeidung, automatisierte Bremsung und adaptiven Tempomat. Andere Sensoren 150 enthalten z. B. Kameras und ein Lidar-System. Die Anzahlen und Orte des Radarsystems 110 und anderer Sensoren 150 sollen durch die Darstellung in 1 nicht beschränkt sein. Der Controller 115 des Radarsystems und der Controller 140 des Fahrzeugs 100 können eine Verarbeitungsschaltungsanordnung enthalten, die eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine Kombinationslogikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen, enthalten kann.
2, 3A und 3B stellen das Übertragungsschema zur Nutzung von CDMA in einem Radarsystem 110 gemäß unterschiedlichen beispielhaften Ausführungsformen dar. 2 stellt ein beispielhaftes Übertragungsschema zum Implementieren von CDMA gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar. In der Darstellung sind zu Veranschaulichungszwecken drei Sender 120a, 120b, 120c, die drei Sendesignale 125a, 125b, 125c senden, angenommen. Eine Grundlage jedes Sendesignals 125 ist das linear frequenzmodulierte Dauerstrichsignal (LFMCW-Signal) oder der Chirp c, das bzw. der in 2 gezeigt ist. Es ist ein beispielhafter Chirp c mit der Zeit t und mit der Frequenz f auf senkrechten Achsen gezeigt. Wie angegeben ist, nimmt die Frequenz linear mit der Zeit zu. Alternativ kann ein Chirp c eine lineare Abnahme der Frequenz zeigen.
In jedem Sender 120 wird der Chirp c jeweils mit einer sich wiederholenden Folge von Symbolen {a0, a1, a2}, {b0, b1, b2} oder {c0, c1, c2} multipliziert. Die Folge von Symbolen, die sich wiederholt, kann als eine ursprüngliche Folge bezeichnet werden. Somit ist in dem beispielhaften Fall {a0, a1, a2} die ursprüngliche Folge für den Sender 120a, ist {b0, b1, b2} die ursprüngliche Folge für den Sender 120b und ist {c0, c1, c2} die ursprüngliche Folge für den Sender 120c. Die Anzahl der Symbole in der ursprünglichen Folge ist wenigstens dieselbe wie die Anzahl der Sender 120 oder mehr. In dem beispielhaften Fall dreier Sender 120 müssen, wie gezeigt ist, mindestens drei Symbole in der ursprünglichen Folge sein.
Jedes Folgeintervall Sli, wobei i der Index des Intervalls ist, enthält eine Folge von Chirp-Vielfachen. Jedes Chirp-Vielfache wird durch Multiplizieren eines der Symbole der ursprünglichen Folge mit dem Chirp c erhalten. Wie gezeigt ist, multipliziert die primäre Folge von Symbolen {a0, a1, a2} z. B. den Chirp c in einem wiederholten Muster in der Weise, dass die Sendung von Chirp-Vielfachen a0·c, a1·c, a2·c in den Folgeintervallen SI1, SI2 und SI3 wiederholt wird, um einen Rahmen des Sendesignals 125a zu erzeugen. Als ein anderes Beispiel ist die Folge von Chirp-Vielfachen für das Sendesignal 125c c0·c, c1·c, c2·c und ist sie für die Folgeintervalle SI1, SI2, SI3 wiederholt gezeigt. Der Rahmen kann irgendeine Anzahl von Folgeintervallen SIi enthalten.
Gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Zeitdauer zwischen Chirp-Vielfachen innerhalb eines Folgesignals SIi konstant, wobei aber die Zeitdauer von einem Folgeintervall SIi zu dem nächsten Folgeintervall Si(i+1) linear zunimmt. Das heißt, die Zeitdauer t1 zwischen Chirp-Vielfachen {a0·c, a1·c, a2·c}, {b0·c, b1·c, b2·c) oder {c0·c, c1·c, c2·c} innerhalb des ersten Folgeintervalls SI1 nimmt innerhalb des zweiten Folgeintervalls S/2 auf eine Zeitdauer t2 zwischen den Chirp-Vielfachen und innerhalb des dritten Folgeintervalls S/3 auf eine Zeitdauer t3 linear zu. Für eine gegebene k-te Zeitdauer tk ist die lineare Zunahme der Zeitdauer dargestellt als: $t k = t 1 + (k - 1) Δ .$
Die Gleichungen für t2 und t3 sind in 2 angegeben.
3A stellt ein beispielhaftes Sendesignal 125 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Es ist die ursprüngliche Folge {s0, s1, s2} verwendet. Wie 3A angibt, nimmt die Zeitdauer zwischen jedem aufeinanderfolgenden Paar von Chirp-Vielfachen linear zu und hängt sie nicht mit dem Folgeintervall zusammen. Somit ist zwischen s0·c und s1·c die Zeitdauer t1 verwendet und ist zwischen s1·c und s2·c in dem Folgeintervall SI1 die Zeitdauer t2, die gegenüber t1 gemäß Gleichung 1 linear erhöht ist, verwendet. Ähnlich ist zwischen s0·c und s1·c die Zeitdauer t7 verwendet und ist zwischen s1·c und s2·c in dem Folgeintervall SI3 die Zeitdauer t8, die gegenüber t7 gemäß Gleichung 1 linear erhöht ist, verwendet.
3B stellt ein anderes beispielhaftes Sendesignal 125 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Die ursprüngliche Folge {s0, s1, s2} ist erneut verwendet. Wie 3B angibt, ist die Zeitdauer zwischen Chirp-Vielfachen innerhalb jedes Folgeintervalls Sli für alle Folgeintervalle Sli dieselbe. Die Zeitdauer zwischen Folgeintervallen nimmt linear zu. Das heißt, zwischen s0·c und s1·c und zwischen s1·c und s2·c ist unabhängig von dem Folgeintervall die Zeitdauer t1 verwendet. Allerdings ist die Zeitdauer zwischen dem Folgeintervall SI1 und SI2 t2, was gegenüber t1 gemäß Gleichung 1 linear erhöht ist, während die Zeitdauer zwischen den Folgeintervallen S/2 und SI3 t3 ist, was gegenüber t2 gemäß Gleichung 1 linear erhöht ist.
Beispielhafte Symbolfolgen enthalten eine orthogonale Folge wie etwa eine Hadamard-Codefolge und eine Pseudozufallsfolge. Somit können die in Beispiel 2 gezeigten beispielhaften Folgen von Symbolen {a0, a1, a2}, {b0, b1, b2} und {c0, c1, c2} z. B. orthogonale Symbole {1, 1, 1} {1, -1, 1} und {1, -1, -1} sein. Sowohl die Wiederholung der Folge von Symbolen (d. h. die Wiederholung der Chirp-Vielfachen in jedem Folgeintervall SIi eines Rahmens) als auch die lineare Zunahme der Zeitdauer gemäß irgendeiner der beispielhaften Ausführungsformen bieten Vorteile. Die Wiederholung der Symbolfolge führt zu vereinfachter Verarbeitung der reflektierten Signale und die lineare Zunahme erleichtert die Steuerung sowohl des Frequenzbereichs als auch der Amplitude der Nebenkeulen in dem Doppler-Spektrum. Jeder dieser Aspekte ist weiter ausführlich dargestellt.
4 ist ein Prozessablauf eines Verfahrens 400 zum Verarbeiten reflektierter Energie 135, die sich aus einem Übertragungsschema zum Implementieren von CDMA in einem Radarsystem 110 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen ergibt. Wie zuvor festgestellt wurde, können ein oder mehrere Empfänger 130 auf der Grundlage eines oder mehrerer Objekte 160 reflektierte Energie 135 empfangen. Die empfangene reflektierte Energie 135 kann die Summe von Reflexionen zweier oder mehrerer gesendeter Signale 125 sein. Somit wird bei dem Controller 115 des Radarsystems 110, bei dem Controller 140 des Fahrzeugs 100 oder bei einer Kombination beider eine Verarbeitung implementiert, um die Teile der reflektierten Energie 135, die jedem Sendesignal 125 zuzuschreiben sind, zu trennen. Dies ist notwendig für die genaue Detektion des einen oder der mehreren Objekte 160, die zu der reflektierten Energie 135 geführt haben. Im Block 410 enthalten die Prozesse das Empfangen der reflektierten Energie 135 als einen Vektor x mit der Länge L, die die Anzahl empfangener Symbole ist. Der Vektor x ergibt sich aus einer bekannten Vorverarbeitung, die das Abwärtsumsetzen und Digitalisieren der reflektierten Energie 135 enthält. Die Länge der ursprünglichen Folge ist M. Somit ist in den anhand von 2 und 3A und 3B diskutierten Beispielen M = 3.
Im Block 420 enthalten die Prozesse das Trennen des Vektors x der reflektierten Energie 135 in M Teilvektoren x_i, wobei jeder Teilvektor der wiederholten Instanz eines Chirps entspricht, der einem der Symbole in der ursprünglichen Folge mehrfach zugeordnet ist. Zum Beispiel würde x₁ x(1:4:7:10, ...) enthalten, die alle dem ersten Symbol der ursprünglichen Folge zugeordnet sind, und würde x₂ x(2:5:8:11, ...) enthalten, die alle dem zweiten Symbol der ursprünglichen Folge zugeordnet sind, wenn M = 3 ist. Allgemein ist: $x_{i} = x (i : i + M : i + 2 M : i + 3 M : \dots) .$
Es ist klar, dass der anhand von Gleichung 2 diskutierte Abstand noch nicht berücksichtigt, dass in der ursprünglichen Folge jedes Senders 120 unterschiedliche Symbole verwendet sind.
Im Block 430 enthalten die Prozesse das Erzeugen einer ursprünglichen Codematrix C des ursprünglichen Codes jedes der T Sender 120. Zu Erläuterungszwecken wird angenommen, dass die Anzahl der Sender 120 T dieselbe wie die Länge M der ursprünglichen Folge ist. Wie zuvor festgestellt wurde, kann M größer T sein. $C = [\begin{matrix} c_{1} \\ \dots \\ c_{M} \end{matrix}]$
In dem anhand von 2 diskutierten beispielhaften Fall ist z. B. M = T = 3 und c₁ = {a0, a1, a2}, c₂ = {b0, b1, b2} und c₃ = {c0, c1, c2}. Im Block 440 enthalten die Prozesse das Erhalten einer diskreten Fourier-Transformation (DFT) F aus der reflektierten Energie 135. Die Dimension der DFT F ist (N, L/M), wobei N die Anzahl der Doppler-Frequenz-Bins, die ausgewählt sind, ist.
Im Block 450 enthält das Erhalten einer DFT-Ausgangsmatrix Y das Erhalten von: $Y = [\begin{matrix} y_{1} \\ \dots \\ y_{M} \end{matrix}] .$
Jeder Vektor y_i der DFT-Ausgangsmatrix Y ist gegeben durch: $y_{i} = F x_{i} .$
Das Decodieren der Symbole (d. h. das Trennen der Reflexionen, die sich von jedem der T verschiedenen Sender 120 ergeben) im Block 460 führt dann zu einer decodierten Matrix Z, die die Dimension T aufweist, von der angenommen wird, dass sie dieselbe wie die Anzahl der Symbole M mal N, die Anzahl der Doppler-Frequenz-Bins, ist. Die decodierte Matrix Z ist gegeben durch: $Z = C Y .$
Wie zuvor festgestellt wurde, ist die Komplexität der Decodierung bei den Empfängern 130 wegen der Wiederholung der ursprünglichen Folge verringert und somit die Recheneffizienz erhöht. Wie durch Gleichung 2 dargestellt ist, kann jedes M-te Element des Vektors x der reflektierten Energie 135 zusammen verarbeitet werden. Das heißt, das Decodieren eines herkömmlichen Codes erfordert pro jede Sendeantennen-Codefolge eine DFT der Größe L (d. h. M DFTs der Länge L). Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen gibt es M DFTs der Größe L/M. Somit ist die Decodierungskomplexität im Vergleich zu einem herkömmlichen nicht wiederholten Code um einen Faktor M verringert. Wenn die decodierte Matrix Z erhalten wurde, können bekannte zusätzliche Prozesse wie etwa Strahlformung ausgeführt werden, um ein oder mehrere Objekte 160 zu identifizieren und um Informationen (d. h. Entfernung, Entfernungsrate, DOA) über jedes der Objekte 160 zu erhalten.
5 stellt eine beispielhafte decodierte Ausgabe 500 (d. h. ein Element der decodierten Matrix Z) dar, die sich aus der Verarbeitung bei jedem Empfänger 130, die anhand von 4 diskutiert ist, ergibt. Entlang einer Achse ist die Doppler-Frequenz in Hertz (Hz) gezeigt und entlang der anderen, senkrechten Achse ist die Amplitude in Dezibel (dB) gezeigt. Die Amplitude 510 bei der Doppler-Frequenz (d. h. 0 Hz), die einem Objekt 160 entspricht, ist viel höher als der Amplitudenpegel 520 benachbarter Nebenkeulen, die zu der Doppler-Frequenz des detektierten Objekts 160 unmittelbar benachbart sind. Der Amplitudenpegel 530 von Nebenkeulen, die bei Doppler-Frequenzen sind, die von der Doppler-Frequenz des detektierten Objekts 160 weiter entfernt sind (zu Erläuterungszwecken fernere Nebenkeulen genannt), ist höher als der Amplitudenpegel 520 benachbarter Nebenkeulen.
Das heißt, die Gesamtenergie in den Nebenkeulen ist dieselbe, wie sie unter Verwendung eines früheren Übertragungsschemas wäre. Allerdings ist die Verteilung der Nebenkeulen wegen der Wiederholung des kurzen ursprünglichen Codes und der linearen Zunahme der Dauer(n) in dem Übertragungsschema gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen derart, dass die benachbarten Nebenkeulen (d. h. die Nebenkeulen, die der Hauptkeule am nächsten sind) viel stärker als fernere Nebenkeulen (d. h. Nebenkeulen, die weiter von der Hauptkeule als die benachbarten Nebenkeulen sind) gedämpft sind (d. h. der Amplitudenpegel 520 ist niedriger). Dies ermöglicht im Fall mehrerer Objekte 160 eine hohe Detektionswahrscheinlichkeit. Wie weiter ausführlich dargestellt ist, kann die maximale Leerlaufzeit ta zwischen Sendungen (d. h. der maximale Wert der Zeitdauer tk gemäß Gleichung 1) auf der Grundlage der gewünschten Dämpfung benachbarter Nebenkeulen und der gewünschten Breite der ferneren Nebenkeulen ausgewählt werden. Die Bestimmung des Werts dieser maximalen Leerlaufzeit ta ermöglicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf der Grundlage der linearen Beziehung zwischen den Zeitdauern (d. h. auf der Grundlage von Gleichung 1) die Bestimmung des Werts jeder Zeitdauer des Übertragungsschemas.
Der Nebenkeulendämpfungsfaktor ist bestimmt als: $\frac{N s}{M} (t C + \frac{t a}{2}) (\frac{1}{t c} - \frac{1}{t c + t a}) + 1.$
In Gleichung 7 ist Ns die Anzahl der Symbole in einem Rahmen (z. B. 256 Symbole), ist M die Anzahl der Symbole in der ursprünglichen Folge (z. B. 3 Symbole für 3 Sender 120) und ist tc die Chirp-Dauer (z. B. 50 Mikrosekunden pro Chirp). Die maximale Leerlaufzeit ta ist der maximale Zeitverzögerungswert vor der nächsten Sendung 120. Somit können für einen gewünschten Dämpfungswert benachbarter Nebenkeulen (d. h., um im Verhältnis zu der Amplitude des Objekts 160 einen gegebenen Amplitudenpegel 520 zu erzielen) die maximale Leerlaufzeit ta und folglich die Zeitdauerwerte für ein gegebenes Übertragungsschema bestimmt werden. Allerdings ist die Verteilung der Nebenkeulenenergie zu breit, falls der Nebenkeulendämpfungswert für benachbarte Nebenkeulen zu niedrig ist. Das heißt, der durch die maximale Leerlaufzeit ta erzielte Dämpfungswert benachbarter Nebenkeulen muss mit der Breite der ferneren Nebenkeulen im Gleichgewicht sein. Je breiter die ferneren Nebenkeulen sind, desto näher sind sie zu der Doppler-Frequenz des Objekts 160 (d. h., die benachbarten Nebenkeulen werden schmaler), wodurch sich die Möglichkeit der Verdeckung des Objekts 160 vor Detektion erhöht. Die Breite der ferneren Nebenkeulen ist gegeben durch: $\frac{1}{M t c} - \frac{1}{M (t c + t a)} + \frac{1}{M (t c + \frac{t a}{2})} .$
Obwohl die obige Offenbarung anhand beispielhafter Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht der Fachmann auf dem Gebiet, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente für Elemente davon ersetzt werden können, ohne von ihrem Schutzumfang abzuweichen. Zusätzlich können viele Abwandlungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzumfang abzuweichen. Somit soll die vorliegende Offenbarung nicht auf die bestimmten offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern alle Ausführungsformen, die in ihrem Schutzumfang liegen, enthalten.

Claims

Fahrzeug, das umfasst: mehrere Sender eines Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Radarsystems (CDMA-Radarsystems), das dafür konfiguriert ist, gleichzeitig einen Rahmen von Sendesignalen zu senden, wobei eine erste Zeitdauer zwischen Sendungen eines ersten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale zu einer zweiten Zeitdauer zwischen Sendungen eines zweiten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale linear erhöht ist; einen Empfänger des CDMA-Radarsystems, der dafür konfiguriert ist, reflektierte Energie, die sich aus der Reflexion eines oder mehrerer der Sendesignale eines oder mehrerer der mehreren Sender durch ein Objekt ergibt, zu empfangen; und einen Controller, der dafür konfiguriert ist, die reflektierte Energie zu verarbeiten, um Informationen über das Objekt zu erhalten und um auf der Grundlage der Informationen einen Betrieb des Fahrzeugs zu steuern, wobei der Rahmen der durch jeden der mehreren Sender gesendeten Sendesignale auf einem selben Chirp basiert, der ein frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal (FMCW-Signal) ist, und wobei der Rahmen der durch jeden der mehreren Sender gesendeten Sendesignale M Sendesignale enthält, die über Folgeintervalle, die den Rahmen ergeben, wiederholt sind, und wobei M größer oder gleich einer Anzahl der mehreren Sender ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei sich die M Sendesignale für jeden der mehreren Sender aus dem Multiplizieren des Chirps mit M Symbolen ergeben, wobei die M Symbole für jeden der mehreren Sender anders sind und wobei die M Symbole eine Hadamard-Codefolge oder eine Pseudozufallsfolge sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das erste Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale ein letztes Sendesignal eines ersten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen, die den Rahmen ergeben, und ein erstes Sendesignal eines zweiten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen ist, und wobei das zweite Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale ein letztes Sendesignal des zweiten Folgeintervalls und ein erstes Sendesignal eines dritten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen ist und wobei eine Zeitdauer zwischen der Sendung aufeinanderfolgender der Sendesignale innerhalb eines selben Folgeintervalls unter den Folgeintervallen für alle Folgeintervalle eine konstante Zeitdauer ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das erste Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale und das zweite Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale innerhalb eines selben Folgeintervalls unter den Folgeintervallen, die den Rahmen ergeben, sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitung der reflektierten Energie das Erhalten eines Vektors von Elementen von der reflektierten Energie und das Decodieren jeder M Elemente des Vektors zusammen auf der Grundlage einer Wiederholung der M Sendesignale für jedes der Folgeintervalle enthält.
Verfahren zum Konfigurieren eines Radarsystems in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen mehrerer Sender eines Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Radarsystems (CDMA-Radarsystems) zum gleichzeitigen Senden eines Rahmens von Sendesignalen, wobei eine erste Zeitdauer zwischen Sendungen eines ersten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale zu einer zweiten Zeitdauer zwischen Sendungen eines zweiten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale linear erhöht ist; Anordnen eines Empfängers des CDMA-Radarsystems zum Empfangen reflektierter Energie, die sich aus der Reflexion eines oder mehrerer der Sendesignale eines oder mehrerer der mehreren Sender durch ein Objekt ergibt; und Konfigurieren eines Controllers zum Verarbeiten der reflektierten Energie, um Informationen über das Objekt zu erhalten und um auf der Grundlage der Informationen einen Betrieb des Fahrzeugs zu steuern, Basieren des Rahmens der Sendesignale, die durch jeden der mehreren Sender gesendet werden, auf einen selben Chirp, der ein frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal (FMCW-Signal) ist; und Aufnehmen von M Sendesignalen, die über Folgeintervalle, die den Rahmen ergeben, wiederholt sind, in den Rahmen der durch jeden der mehreren Sender gesendeten Sendesignale, wobei M größer oder gleich einer Anzahl der mehreren Sender ist.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner das Erhalten der M Sendesignale für jeden der mehreren Sender durch Multiplizieren des Chirps mit M Symbolen umfasst, wobei die M Symbole für jeden der mehreren Sender anders sind und wobei die M Symbole eine Hadamard-Codefolge oder eine Pseudozufallsfolge sind.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das erste Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale ein letztes Sendesignal eines ersten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen, die den Rahmen ergeben, und ein erstes Sendesignal eines zweiten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen ist, und wobei das zweite Paar aufeinanderfolgender der Sendesignale ein letztes Sendesignal des zweiten Folgeintervalls und ein erstes Sendesignal eines dritten Folgeintervalls unter den Folgeintervallen ist und wobei das Verfahren außerdem das Konfigurieren einer Zeitdauer zwischen der Sendung aufeinanderfolgender der Sendesignale innerhalb eines selben Folgeintervalls unter den Folgeintervallen für alle Folgeintervalle als eine konstante Zeitdauer enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner das Konfigurieren des ersten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale und des zweiten Paars aufeinanderfolgender der Sendesignale, damit sie innerhalb eines selben Folgeintervalls unter den Folgeintervallen, die den Rahmen ergeben, sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Verarbeitung der reflektierten Energie das Erhalten eines Vektors von Elementen von der reflektierten Energie und das Decodieren jeder M Elemente des Vektors zusammen auf der Grundlage einer Wiederholung der M Sendesignale für jedes der Folgeintervalle enthält.