DE102022101752A1 - Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems für ein Fahrzeug, Radarsystem und Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems (12) für ein Fahrzeug (10), ein Radarsystem (12) und ein Fahrzeug (10) beschrieben. Bei dem Verfahren wird mit dem Radarsystem (12) wenigstens eine Radarmessung durchgeführt, bei der mit wenigstens einem Sende-Antennenelement wenigstens einer Sendeantennen-Anordnung des Radarsystems (12) wenigstens ein Radarsignal gesendet wird und für wenigstens ein Empfangs-Antennenelement wenigstens einer Empfangsantenne-Anordnung des Radarsystems (12) eine Empfangsbereitschaft für etwaige auf das wenigstens eine Radarsignal basierende Radar-Echosignale hergestellt wird, wobei das wenigstens eine Sende-Antennenelement nach wenigstens einem Steuerschema angesteuert wird. Spätestens zu Beginn der wenigstens einen Radarmessung wird für wenigstens einen Messmodus des Radarsystems (12) ein Grund-Steuerschema für das Radarsystem (12) eingestellt, welches abhängig von einem Verwendungszweck des Radarsystems (12) an dem Fahrzeug (10) vorgegeben wird, wobei mit dem Grund-Steuerschema eine Grund-Hauptstrahlachse (42) der wenigstens einen Sendeantennen-Anordnung an den Verwendungszweck des Radarsystems (12) angepasst wird und ausgehend von dem Grund-Steuerschema die wenigstens eine Radarmessung durchgeführt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems für ein Fahrzeug, bei dem mit dem Radarsystem wenigstens eine Radarmessung durchgeführt wird, bei der mit wenigstens einem Sende-Antennenelement wenigstens einer Sendeantennen-Anordnung des Radarsystems wenigstens ein Radarsignal gesendet wird und für wenigstens ein Empfangs-Antennenelement wenigstens einer Empfangsantennen-Anordnung des Radarsystems eine Empfangsbereitschaft für etwaige auf das wenigstens eine Radarsignal basierende Radar-Echosignale hergestellt wird, wobei das wenigstens eine Sende-Antennenelement nach wenigstens einem Steuerschema angesteuert wird.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Radarsystem für ein Fahrzeug mit wenigstens einer Sendeantennen-Anordnung, welche wenigstens ein Sende-Antennenelement zum Senden von Radarsignalen aufweist, mit wenigstens einer Empfangsantennen-Anordnung welche wenigstens ein Empfangs-Antennenelement zum Empfangen von Radar-Echosignalen aufweist, und mit wenigstens einer Steuer- und Erfassungseinrichtung zum Ansteuern wenigstens der Sende-Antennenelemente und zum Erfassen von mit dem wenigstens einen Empfangs-Antennenelement empfangenden Radar-Echosignalen, wobei das Radarsystem wenigstens ein Einstellmittel mit wenigstens einem Steuerschema aufweist zur Einstellung wenigstens einer Hauptstrahlachse der wenigstens einen Sendeantennen-Anordnung.
  • Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einem Radarsystem.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2019 134 304 A1 sind ein Radarsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems bekannt. Das Radarsystem umfasst eine Mehrzahl von Sendeantennen, mit denen Radarsignale in einen Überwachungsbereich des Radarsystems gesendet werden können, eine Mehrzahl von Empfangsantennen, mit denen Echos von im Überwachungsbereich reflektierten Radarsignalen empfangen werden können, und wenigstens eine Antennenelektronikeinheit, mit der über Antennenzuleitungen die Sendeantennen und die Empfangsantennen signaltechnisch verbunden sind. Die Radarsignale können unter Verwendung eines Beamforming-Verfahrens und/oder eines Beamsteering-Verfahrens abgestrahlt werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine Umschaltung zwischen einem Beamforming-Modus mit einer erhöhten Reichweite und einem klassischen MIMO-Betrieb mit einer erhöhten Winkelauflösung durchgeführt werden. Das Radarsystem und das Verfahren können bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radarsystem, ein Verfahren und ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen die Verwendungsmöglichkeiten des Radarsystems erweitert werden können.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass spätestens zu Beginn der wenigstens einen Radarmessung für wenigstens einen Messmodus des Radarsystems ein Grund-Steuerschema für das Radarsystem eingestellt wird, welches abhängig von einem Verwendungszweck des Radarsystems an dem Fahrzeug vorgegeben wird, wobei mit dem Grund-Steuerschema eine Grund-Hauptstrahlachse der wenigstens eine Sendeantennen-Anordnung an den Verwendungszweck des Radarsystems angepasst wird und ausgehend von dem Grund-Steuerschema die wenigstens eine Radarmessung durchgeführt wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst werden, dass das Verfahren geeignet ist zum Betreiben wenigstens eines erfindungsgemäßen Radarsystems.
  • Erfindungsgemäß wird abhängig vom Verwendungszweck des Radarsystems an dem Fahrzeug ein Grund-Steuerschema vorgegeben. Der Verwendungszweck impliziert einen Montageort und/oder eine Ausrichtung des Radarsystems an dem Fahrzeug. Abhängig von dem Verwendungszweck wird das Grund-Steuerschema so vorgegeben, dass für wenigstens einen Messmodus des Radarsystems die Grund-Hauptstrahlachse der wenigstens einen Sendeantennen-Anordnung bezogen auf wenigstens einen Radarsystem-Referenzbereich ausgerichtet wird. Auf diese Weise kann ein und dasselbe Radarsystem an unterschiedliche Verwendungszwecke, insbesondere unterschiedliche Montageorte und/oder unterschiedliche Ausrichtungen, an dem Fahrzeug angepasst werden. Für die Anpassung ist lediglich eine Änderung des Grund-Steuerschemas erforderlich. Die Anpassung kann auf softwaremäßigem Wege erfolgen. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, Änderungen an der Hardware vorzunehmen. Ausgehend von dem Grund-Steuerschema wird die wenigstens eine Radarmessung durchgeführt. Dabei können weitere Steuerschemata, insbesondere Steuerschemata auf Basis eines MIMO-Verfahrens und/oder eines Beamforming-Verfahrens, gewissermaßen auf das Grund-Steuerschema „aufgesetzt“ werden.
  • Das Grund-Steuerschema wird für wenigstens einen Messmodus des Radarsystems eingestellt. Ein Messmodus ist ein Modus, in dem das Radarsystem wenigstens zeitweise betrieben wird. Insbesondere kann es sich dabei um einen Reichweiten-Messmodus, insbesondere eines Nahbereichs-Messmodus oder einen Fernbereichs-Messmodus, handeln.
  • Bei einem Beamforming-Verfahren werden die Sende-Antennenelemente mit kohärenten Sende-Steuersignalen angesteuert, welche definierte Phasenverschiebungen zueinander aufweisen. Die mit den einzelnen Sende-Antennenelementen ausgesendeten Einzel-Radarsignale überlagern sich zu einem gemeinsamen Radarsignal. Durch die Überlagerung kann ein Öffnungswinkel des gemeinsamen Radarsignals und damit das Sichtfeld gegenüber den Sichtfeldern der Einzel-Radarsignale verkleinert werden. So kann die Energie der Einzel-Radarsignale gebündelt und die Reichweite des gemeinsam Radarsignals vergrößert werden. Ferner kann durch entsprechende Veränderung der Phasenverschiebungen eine Richtung der Hauptstrahlachse des gemeinsam Radarsignals verändert werden. Die Hauptstrahlachse definiert die Ausbreitungsrichtung des gemeinsam Radarsignals und damit das Sichtfeld.
  • Bei einem MIMO-Verfahren (multiple-in-multiple-out-Verfahren) werden die Einzel-Radarsignale der einzelnen Sende-Antennenelemente unterschiedlich codiert, sodass die Signalwege der Einzel-Radarsignale von den einzelnen Sende-Antennenelementen unabhängig voneinander ausgewertet werden können. So kann eine höhere Winkelauflösung im Vergleich zu dem Beamforming-Verfahren erzielt werden. Eine zusätzliche Fokussierung der Sendeleistung findet dabei nicht statt, wodurch eine geringere Reichweite als bei dem Beamforming-Verfahren erzielt wird.
  • Die Grund-Hauptstrahlachse ist die Achse der wenigstens einen Sendeantennen-Anordnung, von der ausgehend bei einer Radarmessung weitere Einstellungen der Richtung der Hauptstrahlachse erfolgen können. Insbesondere kann die Grund-Hauptstrahlachse so ausgerichtet sein, dass sie bei einem Fahrzeug in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung zeigt.
  • Das Radarsystem kann bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann das Radarsystem bei Landfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bussen, Motorrädern oder dergleichen, Luftfahrzeugen, insbesondere Drohnen, und/oder Wasserfahrzeugen verwendet werden. Das Radarsystem kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können.
  • Das Radarsystem kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrzeugs oder einer Maschine, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer-Informationseinrichtung und/oder einem Parkassistenzsystem und/oder einem Gestenerkennungssystem oder dergleichen, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil der Funktionen des Fahrzeugs autonom oder teilautonom ausgeführt werden.
  • Das Radarsystem kann zur Erfassung von stehenden oder bewegten Objekten, insbesondere Fahrzeugen, Personen, Tieren, Pflanzen, Hindernissen, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräumen, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, und/oder von Bewegungen und/oder Gesten eingesetzt werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können wenigstens zwei Sende-Antennenelemente wenigstens einer Sendeantennen-Anordnung mit jeweiligen Sende-Steuersignalen zum Aussenden von jeweiligen zueinander kohärenten Einzel-Radarsignalen angesteuert werden, die zu dem wenigstens einen Radarsignal überlagert werden, wobei in dem Grund-Steuerschema für das Radarsystem eine Grund-Phasenverschiebung, die auch null sein kann, zwischen den jeweiligen Sende-Steuersignalen für die wenigstens zwei Sende-Antennenelemente vorgegeben wird. Mit der Phasenverschiebung zweier kohärenter Einzel-Radarsignale kann die Hauptstrahlachse des aus den Einzel-Radarsignalen zusammengesetzten überlagerten Radarsignals verändert, insbesondere geschwenkt, werden. Mit der Grund-Phasenverschiebung kann die Grund-Hauptstrahlachse eingestellt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Phasenverschiebung, insbesondere eine Grund-Phasenverschiebung, zwischen den jeweiligen Sende-Steuersignalen mittels wenigstens einem Phasenschieber eingestellt werden und/oder eine zu einem Abstand der wenigstens zwei Sende-Antennenelemente linear proportionale Phasenverschiebung eingestellt werden. Mittels Phasenschiebern können Phasenverschiebungen einfach eingestellt werden. Phasenverschiebungen, die linear proportional zu den Abständen der wenigstens zwei Sende-Antennenelemente sind, ermöglichen konstruktive Überlagerungen von Einzel-Radarsignalen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein Grund-Steuerschema mit wenigstens einer einen Verwendungszweck charakterisierenden Verwendungszweckgröße eingestellt werden, wobei die wenigstens eine Verwendungszweckgröße spätestens bei der Montage des Radarsystems an dem Fahrzeug in einer Steuereinrichtung für das Radarsystem, insbesondere einer Steuereinrichtung des Radarsystems, vorgegeben werden kann,
    und/oder
    wenigstens ein Grund-Steuerschema in einer Steuereinrichtung für das Radarsystem, insbesondere einer Steuereinrichtung des Radarsystems, eingestellt werden. Auf diese Weise kann mit der Steuereinrichtung das wenigstens eine Grund-Steuerschema auf softwaremäßigem Wege weiterverarbeitet werden.
  • Vorteilhafterweise kann das Grund-Steuerschema in einem Speichermedium der Steuereinrichtung hinterlegt werden. Auf diese Weise kann das Grund-Steuerschema einfach der Steuereinrichtung zur Verfügung gestellt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann
    mit dem Grund-Steuerschema die Grund-Hauptstrahlachse in einem Fernbereichs-Messmodus des Radarsystems an den Verwendungszweck angepasst werden
    und/oder
    das Radarsystem wechselweise oder zeitlich wenigstens teilweise überschneidend in unterschiedlichen Reichweiten-Messmodi, insbesondere einem Fernbereichs-Messmodus und einem Nahbereichs-Messmodus, betrieben werden
    und/oder
    wenigstens eines der Sende-Antennenelemente in mehreren unterschiedlichen Reichweiten-Messmodi zum Senden von Radarsignalen angesteuert werden und/oder für mehrere Empfangs-Antennenelemente wenigstens einer Empfangsantennen-Anordnung eine Empfangsbereitschaft für Echosignale hergestellt werden.
  • In einem Fernbereichs-Messmodus ist die Richtungsvorgabe der Grund-Hauptstrahlachse besonders vorteilhaft, da in diesem Messmodus die gesendeten Radarsignale in einem kleineren Öffnungswinkel gebündelt werden, sodass die Reichweite vergrößert wird.
  • Das Radarsystem kann in unterschiedlichen Reichweiten-Messmodi, insbesondere eine Fernbereichs-Messmodus und einem Nahbereichs-Messmodus, betrieben werden.
  • Im Nahbereichs-Messmodus können Objekte in der Nähe des Radarsystems, insbesondere in Entfernungen von bis zu 100 m, insbesondere bis etwa 80 m , erfasst werden. Hierzu ist eine kürzere Reichweite der Radarsignale erforderlich als im Fernbereichs-Messmodus. So kann die Sendeenergie auf einen entsprechend großen Öffnungswinkel verteilt werden. Auf diese Weise kann ein entsprechend großes Sichtfeld im Nahbereichs-Messmodus realisiert werden.
  • Im Fernbereichs-Messmodus können Objekte in größerer Entfernung, insbesondere im Bereich von bis zu 200 m oder mehr, erfasst werden. Hierzu ist eine Bündelung der Energie der Radarsignale erforderlich, um die entsprechende Reichweite zu realisieren. Daher ist der Öffnungswinkel und damit das Sichtfeld im Fernbereichs-Messmodus kleiner als im Nahbereichs-Messmodus.
  • Die unterschiedlichen Reichweiten-Messmodi können nacheinander oder zum Teil gleichzeitig realisiert werden. Auf diese Weise können Objekte sowohl in der Nähe des Radarsystems in einem entsprechend breiten Sichtfeld, als auch in größerer Entfernung in einem entsprechend kleineren Sichtfeld erfasst werden. So können Objekte, welche sich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug oder in Fahrtrichtung hinter dem Fahrzeug befinden, im Fernbereichs-Messmodus frühzeitig erkannt werden.
  • Wenigstens ein Teil der Sende-Antennenelemente kann in mehreren unterschiedlichen Reichweiten-Messmodi zum Senden von Radarsignalen angesteuert werden. Insbesondere können manche Sende-Antennenelemente sowohl im Fernbereichs-Messmodus als auch im Nahbereichs-Messmodus verwendet werden. Auf diese Weise kann die Anzahl der erforderlichen Sende-Antennenelemente verringert werden.
  • Für mehrere Empfangs-Antennenelemente wenigstens einer Empfangsantennen-Anordnung kann eine Empfangsbereitschaft hergestellt werden. Durch die Verwendung von mehreren Empfangs-Antennenelementen kann eine Richtungsbestimmung von erfassten Objekten verbessert werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann
    das Radarsystem wenigstens zeitweise mit einem Steuerschema auf Basis eines Beamforming-Verfahrens und/oder wenigstens zeitweise mit einem Steuerschema auf Basis eines MIMO-Verfahrens betrieben werden
    und/oder
    die wenigstens eine Sendeantennen-Anordnung wenigstens zeitweise in wenigstens zwei Sendeantennengruppen angesteuert werden, wobei die Sende-Antennenelemente innerhalb einer Sendeantennengruppe gemeinsam angesteuert werden können und die Sendeantennengruppen separat angesteuert werden können.
  • Mit einem Beamforming-Verfahren kann eine Richtung der gesendeten Radarsignale eingestellt, insbesondere verändert, werden. Mit einem MIMO-Verfahren können die Radarsignale der unterschiedlichen Sende-Antennenelemente auf der Empfängerseite unterschieden werden.
  • In Sendeantennengruppen können die Sende-Antennenelemente einfacher, insbesondere gemeinsam, angesteuert werden. Mit der gemeinsamen Ansteuerung von zwei Sende-Antennenelementen können die von diesen ausgesendeten Einzel-Radarsignale zu einem gemeinsamen Radarsignal überlagert werden. So kann die Sendeenergie und die Reichweite für das gemeinsame Radarsignal vergrößert werden.
  • Eine separate Ansteuerung der Sendeantennengruppen ermöglicht eine Codierung der jeweiligen Radarsignale. So können die Radarsignale und die Signalwege der Sendeantennengruppen auf der Empfängerseite unterschieden werden. Auf diese Weise kann die Ermittlung von Richtungen von erfassten Objekten verbessert werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann
    für die Verwendung des Radarsystems als Front-Radarsystem, Eck-Radarsystem, Seiten-Radarsystem und/oder Heck-Radarsystem jeweils wenigstens ein entsprechendes Grund-Steuerschema vorgegeben werden
    und/oder
    mit dem Grund-Steuerschema die Grund-Hauptstrahlachse der wenigstens einen Sendeantennen-Anordnung relativ zu wenigstens einem Fahrzeug-Referenzbereich, insbesondere einer Fahrzeuglängsachse, ausgerichtet werden
    und/oder
    mit dem Grund-Steuerschema die Grund-Hauptstrahlachse der wenigstens einen Sendeantennen-Anordnung relativ zu wenigstens einem Radarsystem-Referenzbereich, insbesondere eine Antennenebene, ausgerichtet werden. Auf diese Weise kann unabhängig von dem Verwendungszweck des Radarsystems als Front-Radarsystem, Eck-Radarsystem, Seiten-Radarsystem oder Heck-Radarsystem die Grund-Hauptstrahlachse nach dem jeweiligen Grund-Steuerschema jeweils so eingestellt werden, dass diese in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs zeigt. So können Objekte in Fahrtrichtung vor oder hinter dem Fahrzeug in der von dem Verwendungszweck abhängigen Grundeinstellung des Radarsystems erfasst werden.
  • Vorteilhafterweise kann mit dem Grund-Steuerschema die Grund-Hauptstrahlachse bezüglich wenigstens einem Fahrzeug-Referenzbereich, insbesondere einer Fahrzeuglängsachse, ausgerichtet werden. Auf diese Weise kann das Radarsystem je nach Verwendungszweck immer so eingestellt sein, dass dieses unabhängig von seiner eigenen Orientierung und/oder seinem Montageort an dem Fahrzeug in einen interessierenden Überwachungsbereich, insbesondere in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug oder in Fahrtrichtung hinter dem Fahrzeug, ausgerichtet sein kann.
  • Alternativ oder zusätzlich kann mit dem Grund-Steuerschema die Grund-Hauptstrahlachse relativ zu wenigstens einem Radarsystem-Referenzbereich ausgerichtet werden. Auf diese Weise kann das Grund-Steuerschema vor der Montage am Fahrzeug, insbesondere bei der Herstellung des Radarsystems, vorgegeben werden.
  • Der wenigstens eine Radarsystem-Referenzbereich kann eine gedachte Achse und/oder eine Ebene bezogen auf die Geometrie des Radarsystems, insbesondere einer Antennenanordnung, sein. Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Radarsystem-Referenzbereich eine Antennenebene sein, in welcher sich die jeweiligen Phasenzentren wenigstens eines Teils der Sende-Antennenelemente und/oder der Empfangs-Antennenelemente befinden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann bei wenigstens einer Radarmessung wenigstens eine Richtungsgröße ermittelt werden, welche wenigstens eine Richtung wenigstens eines das wenigstens eine gesendete Radarsignal reflektierenden Objekts relativ zu dem Radarsystem in wenigstens einer Dimension charakterisiert, und/oder wenigstens eine Entfernungsgröße ermittelt werden, welche wenigstens eine Entfernung wenigstens eines das wenigstens eine gesendete Radarsignal reflektierenden Objekts relativ zu dem Radarsystem charakterisiert, und/oder wenigstens eine Geschwindigkeitsgröße ermittelt werden, welche wenigstens eine Geschwindigkeit wenigstens eines das wenigstens eine gesendete Radarsignal reflektierenden Objekts relativ zu dem Radarsystem charakterisiert. Auf diese Weise können Objektinformationen in Form von Richtungen und/oder Entfernungen und/oder Geschwindigkeiten von Objekten relativ zu dem Radarsystem, also auch relativ zu dem Fahrzeug, ermittelt werden. Die so gewonnenen Objektinformationen können an ein Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs übermittelt werden. Mit dem Fahrerassistenzsystem können Fahrfunktionen des Fahrzeugs auf Basis der Objektinformationen gesteuert werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können mehrere Sende-Antennenelemente einer Antennenanordnung zum Senden von Radarsignalen angesteuert werden und für mehrere Empfangs-Antennenelemente der Antennenanordnung Empfangsbereitschaft für Echosignale hergestellt werden, mittels geometrischer Faltung der geometrischen Position der Sende-Antennenelemente und der Empfangs-Antennenelemente der Antennenanordnung ein entsprechendes virtuelles Empfangsantennen-Array ermittelt werden. Auf diese Weise kann ein virtuelles Empfangsantennen-Array realisiert werden, welches mehr virtuelle Empfangs-Antennenelemente aufweist, als die reale Antennenanordnung. So kann die Leistungsfähigkeit des Radarsystems verbessert werden. Durch entsprechende geometrische Anordnung der Sende-Antennenelemente und der Empfangs-Antennenelemente kann das entsprechende virtuelle Empfangsantennen-Array angepasst werden. So kann insbesondere eine Winkelauflösung bei der Richtungsbestimmung verbessert werden.
  • Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Radarsystem dadurch gelöst, dass das wenigstens eine Einstellmittel wenigstens zwei Grund-Steuerschemata für unterschiedliche Einstellungen der wenigstens einen Hauptstrahlachse in wenigstens einem Messmodus des Radarsystems und wenigstens ein Verwendungszweck-Vorgabemittel zur Vorgabe von einem der wenigstens zwei Grund-Steuerschemata abhängig von einem Verwendungszweck des Radarsystems in wenigstens einem Messmodus des Radarsystems aufweist.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Radarsystem dadurch gelöst werden, dass das Radarsystem Mittel aufweist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Erfindungsgemäß weist das Radarsystem wenigstens ein Einstellmittel auf, mit dem abhängig vom Verwendungszweck des Radarsystems wenigstens zwei Grund-Steuerschemata eingestellt werden können. Auf diese Weise kann dasselbe Radarsystem für wenigstens zwei Verwendungszwecke eingestellt werden, welche unterschiedliche Einstellungen der wenigstens einen Hauptstrahlachse erfordern. Mit dem wenigstens einen Verwendungszweck-Vorgabemittel kann das entsprechende Grund-Steuerschema, welches zu dem gewünschten Verwendungszweck passt, vorgegeben werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das wenigstens eine Einstellmittel und/oder die wenigstens zwei Grund-Steuerschemata und/oder das wenigstens eine Verwendungszweck-Vorgabemittel wenigstens zum Teil auf softwaremäßigem Wege, insbesondere in der Steuer- und Erfassungseinrichtung, realisiert sein. Auf diese Weise kann ein und dasselbe Radarsystem ohne Änderung der Hardware an unterschiedliche Verwendungszwecke, insbesondere für unterschiedliche Montageorte und/oder unterschiedliche Ausrichtungen, am Fahrzeug angepasst werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das wenigstens eine Einstellmittel ein Grund-Steuerschema für die Verwendung des Radarsystems als Front-Radarsystem und/oder wenigstens ein Grund-Steuerschema für die Verwendung des Radarsystems als Eck-Radarsystem und/oder wenigstens ein Grund-Steuerschema für die Verwendung des Radarsystems als Seiten-Radarsystem und/oder ein Grund-Steuerschema für die Verwendung des Radarsystems als Heck-Radarsystem aufweisen. Auf diese Weise kann das Radarsystem einfach an den entsprechenden Verwendungszweck angepasst werden.
  • Vorteilhafterweise kann so unabhängig vom Montageort und der Ausrichtung des Radarsystems am Fahrzeug die Grund-Hauptstrahlachse parallel zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet werden. So kann insbesondere im Fernbereichs-Messmodus mit dem Radarsystem ein Überwachungsbereich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug beziehungsweise inm Fahrtrichtung hinter dem Fahrzeug überwacht werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Sendeantennen-Anordnung wenigstens zwei Sende-Antennenelemente aufweisen, wobei wenigstens zwei der Sende-Antennenelemente separat zur Sendung von Radarsignalen angesteuert werden können und/oder wobei wenigstens zwei der Sende-Antennenelemente gemeinsam zur Sendung von Radarsignalen angesteuert werden können.
  • Mit der separaten Ansteuerung von wenigstens zwei Sende-Antennenelementen kann das Radarsystem nach einem MIMO-Verfahren betrieben werden.
  • Alternativ oder zusätzlich können wenigstens zwei Sende-Antennenelemente gemeinsam angesteuert werden. Auf diese Weise können die jeweiligen Einzel-Radarsignale, die von den Sende-Antennenelementen ausgesendet werden, zu einem gemeinsamen Radarsignal überlagert werden. Durch die Überlagerung kann die Sendeenergie und damit die Reichweite der Radarsignale vergrößert werden. Außerdem kann durch Änderung der Phasenverschiebung der Einzel-Radarsignale die Hauptstrahlrichtung verändert werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Sendeantennen-Anordnung wenigstens zwei Sende-Antennenelemente aufweisen, wobei wenigstens zwei der Sende-Antennenelemente in einer Sendeantennengruppe angeordnet sind, wobei die Abstände von Phasenzentren von benachbarten Sende-Antennenelementen derselben Sendeantennengruppe etwa der halben Wellenlänge der ausgesendeten Radarsignale entsprechen und die Sende-Antennenelemente derselben Sendeantennengruppe gemeinsam oder separat zum Senden von Radarsignalen angesteuert werden können. Mit der Anordnung von Sende-Antennenelemente in Sendeantennengruppen kann eine Ansteuerung der Sende-Antennenelemente vereinfacht werden.
  • Der Abstand der Phasenzentren der Sende-Antennenelemente derselben Sendeantennengruppe von einer halben Wellenlänge der Radarsignale ermöglicht die Durchführung eines Beamforming-Verfahrens. Bei dem Beamforming-Verfahren können die Sende-Antennenelemente derselben Sendeantennengruppe gemeinsam angesteuert werden.
  • Die separate Ansteuerung der Sende-Antennenelemente ermöglicht die Realisierung eines MIMO Verfahrens.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens drei Sende-Antennenelemente in wenigstens zwei Sendeantennengruppe angeordnet sein, wobei die Abstände von Phasenzentren von benachbarten Sendeantennengruppen größer sind als die halbe Wellenlänger der gesendeten Radarsignale und/oder wobei die Abstände von Phasenzentren von benachbarten Sendeantennengruppen etwa ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge der gesendeten Radarsignale sind. Auf diese Weise ist es möglich, das Radarsystem sowohl mit einem Beamforming-Verfahren als auch mit einem MIMO-Verfahren zu betreiben. Ferner kann das Radarsystem auch mit einer Kombination aus einem Beamforming-Verfahren und einem MIMO-Verfahren betrieben werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Sendeantennen-Anordnung als Phased-Array realisiert sein und/oder das Radarsystem wenigstens einen Phasenschieber aufweisen zum Realisieren von Phasenverschiebungen zwischen kohärenten Sende-Steuersignalen zur Ansteuerung der Sende-Antennenelemente. Bei einem Phased-Array können die Sende-Antennenelemente gemeinsam mit kohärenten Sende-Steuersignalen angesteuert werden. Dabei ist es möglich, eine Phasenverschiebung zwischen den Sende-Steuersignalen für die Sende-Antennenelemente zu realisieren. Mit einem Phasenschieber kann einfach eine Phasenverschiebung zwischen den Sende-Steuersignalen der Sende-Antennenelemente realisiert werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Verwendungszweck-Vorgabemittel wenigstens eine Verwendungszweckgröße, insbesondere eine eine Phasenverschiebung charakterisierende Größe, aufweisen. Mithilfe der wenigstens einen Verwendungszweckgröße kann ein entsprechendes Grund-Steuerschema eingestellt werden, mit dem die entsprechenden Sende-Antennenelemente angesteuert werden können.
  • Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Verwendungszweckgröße in einem entsprechenden Speichermittel, insbesondere einem Speichermittel der Steuer- und Erfassungseinrichtung, hinterlegt sein. Auf diese Weise kann einfach und schnell auf die entsprechende wenigstens eine Verwendungszweckgröße zugegriffen werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Radarsystem wenigstens ein Einstellmittel mit wenigstens zwei Reichweiten-Steuerschemata aufweisen zur Realisierung von unterschiedlichen Reichweiten-Messmodi, insbesondere zur Realisierung eines Fernbereichs-Messmodus und/oder eines Nahbereichs-Messmodus. Auf diese Weise kann das Radarsystem mit dem wenigstens einen Einstellmittel ausgehend von dem zu dem Verwendungszweck gehörenden Grund-Steuerschema mittels den Reichweiten-Steuerschemata in die entsprechenden Reichweiten-Messmodi gebracht werden. Das Reichweiten-Steuerschema wird gewissermaßen auf das entsprechende Grund-Steuerschema aufgesetzt. Wenigstens zwei Reichweiten-Steuerschemata erlauben das Betreiben des Radarsystems in wenigstens zwei Reichweiten-Messmodi, insbesondere in einem Fernbereichs-Messmodus und einem Nahbereichs-Messmodus.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Radarsystem wenigstens ein Mittel aufweisen zum Betreiben des Radarsystems mit einem MIMO-Verfahren, einem Beamforming-Verfahren und/oder einem kombinierten MIMO-Beamforming-Verfahren. Auf diese Weise kann das Radarsystem, insbesondere abhängig von einer Betriebssituation des Fahrzeugs, insbesondere abhängig von einer Fahrsituation des Fahrzeugs, mit den entsprechenden Verfahren betrieben werden.
  • Das MIMO-Verfahren, das Beamforming-Verfahren und das kombinierte MIMO-Beamforming-Verfahren können durch entsprechende Ansteuerung, insbesondere gruppenweise Ansteuerung, der Sende-Antennenelemente nach einem entsprechenden Steuerschema realisiert werden.
  • Das wenigstens eine Mittel zum Betreiben des Radarsystems mit dem MIMO-Verfahren, dem Beamforming-Verfahren und dem kombinierten MIMO-Beamforming-Verfahren kann auf softwaremäßigem Wege realisiert sein. Auf diese Weise ist keine Anpassung der Hardware bei der Änderung des Verfahrens erforderlich.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Empfangsantennen-Anordnung wenigstens drei Empfangs-Antennenelemente aufweisen, deren jeweilige Phasenzentren jeweils auf einer von zwei parallelen gedachten Empfangs-Antennenachsen angeordnet sind, wobei auf jeder Empfangs-Antennenachse wenigstens ein Phasenzentrum eines Empfangs-Antennenelements angeordnet ist,
    und/oder
    wenigstens eine Empfangsantennen-Anordnung wenigstens vier Empfangs-Antennenelemente aufweisen, deren jeweilige Phasenzentren jeweils auf einer von drei parallelen gedachten Empfangsantennen angeordnet sind, wobei auf jeder Empfangs-Antennenachse wenigstens ein Phasenzentrum eines Empfangs-Antennenelements angeordnet ist. Auf diese Weise können Richtungen, in denen sich erfasste Objekte relativ zum Radarsystem befinden, in zwei Dimensionen, insbesondere in Azimut und Elevation, ermittelt werden. Die Anordnung der Empfangs-Antennenelemente auf drei parallelen Achsen ermöglicht eine echte Auflösung in Richtung senkrecht zu den Empfangs-Antennenachsen und eine Trennfähigkeit für zwei Objekte, die mit dem Radarsystem erfasst werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann
    ein Abstand von benachbarten gedachten Empfangs-Antennenachsen etwa der Wellenlänge der mit dem Sende-Antennenelementen gesendeten Radarsignale entsprechen und/oder
    ein Abstand in Richtung der Empfangs-Antennenachsen zwischen jeweiligen Phasenzentren zweier benachbarter Empfangs-Antennenelemente auf unterschiedlichen Empfangs-Antennenachsen etwa der halben Wellenlänge der mit den Sende-Antennenelementen gesendeten Radarsignale entsprechen
    und/oder
    ein Abstand in Richtung der Empfangs-Antennenachsen zwischen jeweiligen Phasenzentren zweier benachbarter Empfangs-Antennenelemente auf unterschiedlichen Empfangs-Antennenachsen etwa der Wellenlänge der mit den Sende-Antennenelementen gesendeten Radarsignalen entsprechen
    und/oder
    ein Abstand zwischen Phasenzentren zweier benachbarter Empfangs-Antennenelemente auf derselben Empfangs-Antennenachse einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge, insbesondere dem Doppelten oder Dreifachen der halben Wellenlänge, der mit den Sende-Antennenelementen gesendeten Radarsignalen entsprechen. Auf diese Weise kann das Radarsystem nach einem MIMO-Verfahren, nach einem Beamforming-Verfahren und einer Kombination aus Beamforming-Verfahren und MIMO-Verfahren betrieben werden. Durch entsprechende Vorgabe der geometrischen Positionen der Empfangs-Antennenelemente und der geometrischen Positionen der Sende-Antennenelemente kann durch eine geometrische Faltung ein virtuelles Empfangsantennen-Array erzeugt werden. Das virtuelle Empfangsantennen-Array kann mehr virtuelle Empfangs-Antennenelemente aufweisen als die physisch vorhandenen Empfangs-Antennenelemente. Auf diese Weise kann eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Radarsystems erreicht werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können
    die Phasenzentren von wenigstens zwei Empfangs-Antennenelementen auf einer ersten Empfangs-Antennenachse liegen und das Lot auf die erste Empfangs-Antennenachse durch das Phasenzentrum wenigstens eines Empfangs-Antennenelements auf einer benachbarten zweiten Empfangs-Antennenachse außerhalb eines Bereichs mit den wenigstens zwei Empfangs-Antennenelementen auf der ersten Empfangs-Antennenachse liegen
    und/oder
    die Phasenzentren von wenigstens zwei Empfangs-Antennenelementen auf einer ersten Empfangs-Antennenachse liegen und das Lot auf die erste Empfangs-Antennenachse durch das Phasenzentrum wenigstens eines Empfangs-Antennenelements auf einer benachbarten zweiten Empfangs-Antennenachse außerhalb eines Bereichs mit den wenigstens zwei Empfangs-Antennenelementen auf der ersten Empfangs-Antennenachse liegen und das Lot auf die erste Empfangs-Antennenachse durch das Phasenzentrum wenigstens eines Empfangs-Antennenelements auf einer bezüglich der ersten Empfangs-Antennenachse der zweiten Empfangs-Antennenachse gegenüberliegenden dritten Empfangs-Antennenachse außerhalb des Bereichs mit den Empfangs-Antennenelementen auf der ersten Empfangs-Antennenachse liegen
    und/oder
    die Phasenzentren von wenigstens zwei Empfangs-Antennenelementen auf einer ersten Empfangs-Antennenachse liegen, das Phasenzentrum von wenigstens einem Empfangs-Antennenelement auf einer zweiten Empfangs-Antennenachse liegen und das Phasenzentrum von wenigstens einem Empfangs-Antennenelement auf einer dritten Empfangs-Antennenachse liegen, wobei die erste Empfangs-Antennenachse, die zweite Empfangs-Antennenachse und die dritte Empfangs-Antennenachse parallel verlaufen und wobei das wenigstens eine Empfangs-Antennenelement auf der zweiten Empfangs-Antennenachse und das wenigstens eine Empfangs-Antennenelement auf der dritten Empfangs-Antennenachse auf diagonal gegenüberliegenden Seiten der wenigstens zwei Empfangs-Antennenelemente auf der ersten Empfangs-Antennenachse liegen. Auf diese Weise kann die Leistungsfähigkeit des Radarsystems in einem Beamforming-Verfahren, einem MIMO-Verfahren und einer Kombination aus Beamforming-Verfahren und MIMO-Verfahren weiter verbessert werden.
  • Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass das Fahrzeug wenigstens ein erfindungsgemäßes Radarsystem aufweist und/oder das Fahrzeug wenigstens ein Radarsystem mit Mitteln zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.
  • Erfindungsgemäß weist das Fahrzeug wenigstens ein Radarsystem auf, mit dem ein Überwachungsbereich insbesondere außerhalb des Fahrzeugs auf Objekte hin überwacht werden kann.
  • Vorteilhafterweise kann das Fahrzeug wenigstens ein Fahrerassistenzsystem aufweisen. Mithilfe eines Fahrerassistenzsystems kann das Fahrzeug autonom oder teilautonom betrieben werden.
  • Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Radarsystem funktional mit wenigstens einem Fahrerassistenzsystem verbunden sein. Auf diese Weise können Informationen über den Überwachungsbereich, insbesondere Objektinformationen, die mit dem wenigstens einen Radarsystem ermittelt werden, von dem wenigstens einen Fahrerassistenzsystem zur Steuerung eines autonomen oder teilautonomen Betriebs des Fahrzeuges herangezogen werden.
  • Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen Radarsystem und dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
  • Figurenliste
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
    • 1 eine Draufsicht auf einen Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem und 3 Radarsystemen in einer Fahrsituation;
    • 2 eine Seitenansicht des Fahrzeugs aus der 1;
    • 3 eine detaillierte Draufsicht auf das Fahrzeug aus der 1 im Bereich der Radarsysteme;
    • 4 eine Funktionsdarstellung eines der Radarsysteme des Fahrzeugs aus der 1;
    • 5 eine Anordnung von Phasenzentren einer Antennenanordnung mit Sende-Antennenelementen und Empfangs-Antennenelementen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines der Radarsysteme des Fahrzeugs aus der 1 beim Betrieb in einem Nahbereichs-Messmodus, wobei Phasenzentren der Sende-Antennenelementen neben der Phasenzentren der Empfangs-Antennenelemente gezeigt sind;
    • 6 die Anordnung der Phasenzentren der Antennenanordnung aus der 5 und die Anordnung der virtuellen Phasenzentren eines entsprechenden virtuellen Antennenarrays;
    • 7 ein zweidimensionales Antennendiagramm für das virtuelle Antennenarray aus der 6;
    • 8 ein dem Antennendiagramm aus der 7 entsprechendes Horizontaldiagramm;
    • 9 ein dem Antennendiagramm aus der 7 entsprechendes Vertikaldiagramm;
    • 10 die Anordnung der Phasenzentren der Antennenanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus der 5 beim Betrieb in einem Fernbereichs-Messmodus;
    • 11 die Anordnung der Phasenzentren der Antennenanordnung aus der 10 und die Anordnung der virtuellen Phasenzentren eines entsprechenden virtuellen Antennenarrays;
    • 12 ein zweidimensionales Antennendiagramm für das virtuelle Antennenarray aus der 11;
    • 13 ein dem Antennendiagramm aus der 12 entsprechendes Horizontaldiagramm;
    • 14 ein dem Antennendiagramm aus der 12 entsprechendes Vertikaldiagramm;
    • 15 eine Anordnung von Phasenzentren einer Antennenanordnung mit Sende-Antennenelementen und Empfangs-Antennenelementen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eines der Radarsysteme des Fahrzeugs aus der 1 beim Betrieb in einem Nahbereichs-Messmodus, wobei Phasenzentren der Sende-Antennenelementen neben der Phasenzentren der Empfangs-Antennenelemente gezeigt sind;
    • 16 die Anordnung der Phasenzentren der Antennenanordnung aus der 15 und die Anordnung der virtuellen Phasenzentren eines entsprechenden virtuellen Antennenarrays;
    • 17 ein zweidimensionales Antennendiagramm für das virtuelle Antennenarray aus der 16;
    • 18 ein dem Antennendiagramm aus der 17 entsprechendes Horizontaldiagramm;
    • 19 ein dem Antennendiagramm aus der 17 entsprechendes Vertikaldiagramm;
    • 20 die Anordnung der Phasenzentren der Antennenanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus der 15 beim Betrieb in einem Fernbereichs-Messmodus;
    • 21 die Anordnung der Phasenzentren der Antennenanordnung aus der 20 und die Anordnung der virtuellen Phasenzentren eines entsprechenden virtuellen Antennenarrays;
    • 22 ein zweidimensionales Antennendiagramm für das virtuelle Antennenarray aus der 21;
    • 23 ein dem Antennendiagramm aus der 22 entsprechendes Horizontaldiagramm;
    • 24 ein dem Antennendiagramm aus der 22 entsprechendes Vertikaldiagramm.
  • In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In der 1 ist ein Fahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens in einer Fahrsituation in der Draufsicht gezeigt. 2 zeigt das Fahrzeug 10 in einer Seitenansicht.
  • Das Fahrzeug 10 umfasst beispielhaft drei Radarsysteme 12, und ein Fahrerassistenzsystem 14. Die Radarsysteme 12 sind beispielhaft an der in Fahrtrichtung 16 vorderen Seite des Fahrzeugs 10 angeordnet. Mit den Radarsystemen 12 kann ein Überwachungsbereich 18 vor und schräg vor dem Fahrzeug 10 auf Objekte 20 hin überwacht werden. In der 3 sind die drei Radarsysteme 12 in der Draufsicht in Detail gezeigt, wobei Umrisse des vorderen Teils des Fahrzeugs 10 gestrichelt angedeutet sind.
  • In den 1 und 2 ist beispielhaft ein Objekt 20 vor dem Fahrzeug 10 angeordnet, welches mit den Radarsystem 12 erfasst werden kann.
  • Mit den Radarsystemen 12 können Objektinformationen, beispielsweise Entfernungen D, Richtungen, beispielhaft Azimut Θ und Elevationswinkel Φ, und Geschwindigkeiten von erfassten Objekten 20 relativ zu dem Fahrzeug 10, ermittelt werden.
  • Die Radarsysteme 12 sind jeweils funktional mit dem Fahrerassistenzsystem 14 verbunden. Mit den Radarsystemen 12 ermittelte Objektinformationen können so an das Fahrerassistenzsystem 14 übermittelt werden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 14 kann das Fahrzeug 10 autonom oder weniges teilautonom betrieben werden.
  • Zusätzlich oder alternativ zu den beispielhaft gezeigten Radarsystemen 12 können Radarsysteme auch an anderen Stellen des Fahrzeugs 10 auch anders ausgerichtet angeordnet sein. Beispielsweise können auch am Heck des Fahrzeugs 10 Radarsysteme angeordnet sein, mit welchen ein Überwachungsbereich in Fahrtrichtung 16 hinter oder schräg hinter dem Fahrzeug 10 auf Objekte 20 hin überwacht wird. Außerdem können auch Radarsysteme vorgesehen sein, welche als Seiten-Radarsysteme entsprechende Überwachungsbereiche seitlich des Fahrzeugs 10 überwachen können.
  • Der einfacheren Orientierung wegen sind in den 1 bis 6, 10, 11, 15, 16, 20 und 21 die entsprechenden Koordinaten eines kartesischen x-y-z-Koordinatensystems angedeutet. Die x-Achse des x-y-z-Koordinatensystems verläuft beispielhaft parallel zur Fahrzeuglängsachse 22 des Fahrzeugs 10. Die y-Achse verläuft parallel zu einer Fahrzeugquerachse 24 des Fahrzeugs 10 und die z-Achse verläuft senkrecht zur x-y-Ebene nach räumlich oben.
  • Eines der Radarsysteme 12 ist beispielhaft in der Mitte der vorderen Stoßstange angeordnet und dient als Front-Radarsystem. Die beiden anderen Radarsysteme 12 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Front-Radarsystems 12 jeweils in einem vorderen Eckbereich des Fahrzeugs 10 angeordnet. Die beiden äußeren Radarsysteme 12 dienen als Eck-Radarsysteme.
  • Eine Antennenebene 26 des Front-Radarsystems 12 verläuft senkrecht zur Fahrzeuglängsachse 22.
  • Die jeweilige Antennenebene 26 der Radarsysteme 12 sind virtuelle Ebenen, in der sich Phasenzentren 28 von Antennenelementen des jeweiligen Radarsystems 12, nämlich Phasenzentren 28t von Sende-Antennenelementen Tx und Phasenzentren 28r Empfangs-Antennenelementen Rx, befinden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Antennenebenen 26 aller drei Radarsysteme 12 senkrecht zur x-y-Ebene, also in normalen Betriebssituation des Fahrzeugs 10 räumlich vertikal.
  • Das in Fahrtrichtung 16 betrachtet rechte Eck-Radarsystem 12 ist um etwa 45° nach rechts geschwenkt, sodass dessen Antennenebene 26 unter einem Winkel von etwa 45° zur Fahrzeuglängsachse 22 verläuft. Das in Fahrtrichtung 16 betrachtet linke Radarsystem 12 ist entsprechend um -45° nach links geneigt, sodass dessen Antennenebene 26 entsprechend um -45° gegenüber der Fahrzeuglängsachse 22 nach links geneigt ist.
  • Mit den Radarsystemen 12 können Radarsignale 30 in den Überwachungsbereich 18 gesendet werden. An Objekten 20 in Richtung der Radarsysteme 12 reflektierte Radarsignale 32 können als Echosignale 32 von den Radarsystemen 12 empfangen werden. Aus den Echosignalen 32 können die entsprechenden Objektinformationen, nämlich die Entfernung D, der Azimut O, der Elevationswinkel Φ und die Geschwindigkeit des erfassten Objekts 20 relativ zum Fahrzeug 10 ermittelt werden.
  • Die Radarsysteme 12 sind identisch aufgebaut und haben die identische Funktionsweise. Der Aufbau der Radarsysteme 12 wird im Folgenden beispielhaft anhand des Front-Radarsystems 12 anhand der 4 näher erläutert.
  • Das Radarsystem 12 umfasst eine Antennenanordnung 34 mit den Sende-Antennenelementen Tx und den Empfangs-Antennenelementen Rx und eine Steuer- und Erfassungseinrichtung 36. Mit der Steuer- und Erfassungseinrichtung 36 können die Sende-Antennenelemente Tx zur Aussendung von Radarsignalen 30 angesteuert werden. Außerdem können mit der Steuer- und Erfassungseinrichtung 36 die mit den Empfangs-Antennenelementen Rx empfangenen Echosignale 32 erfasst und ausgewertet werden. Mit der Steuer- und Erfassungseinrichtung 36 können daraus die entsprechenden Objektinformationen ermittelt und an das Fahrerassistenzsystem 14 übermittelt werden.
  • Die Antennenanordnung 34 umfasst eine Mehrzahl von Sende-Antennenelementen Tx, von denen beispielhaft in der 4 lediglich zwei dargestellt sind, und eine Mehrzahl von Empfangs-Antennenelementen Rx, von denen ebenfalls beispielhaft nur zwei dargestellt sind. Das Radarsystem 12 kann sowohl mit einem MIMO (Multiple-In-Multiple-Out)-Verfahren, als auch mit einem Beamforming-Verfahren betrieben werden.
  • Bei dem MIMO-Verfahren werden die Sende-Antennenelemente Tx separat mit Sende-Steuersignalen von der Steuer- und Erfassungseinrichtung 36 angesteuert. Mithilfe entsprechender Sende-Steuersignale werden die Radarsignale 30 beispielsweise durch codieren, unterscheidbar gemacht. So können auf der Empfängerseite Signalwege der Radarsignale 30 und der entsprechenden Echosignale 32 den jeweiligen Sende-Antennenelementen Tx zugeordnet werden.
  • Bei den Beamforming-Verfahren werden mehrere Sendeantennen Tx gemeinsam mit kohärenten Sende-Steuersignalen mit entsprechenden Phasenverschiebungen, die auch Null sein können, angesteuert. So können die mit den Sendeantennen Tx jeweils ausgesendeten Einzel-Radarsignale zu einem gesamten Radarsignal 30 interferieren. Durch entsprechende Phasenverschiebungen kann die Richtung einer Hauptstrahlachse 42 für das Radarsignal 30 verändert werden. Zur Realisierung der Phasenverschiebungen ist jeder Sendeantenne Tx ein Phasenschieber 43 zugeordnet.
  • Die Steuer- und Erfassungseinrichtung 36 umfasst ein Einstellmittel 38, mit dem ein Verwendungszweckmodus und ein Messmodus des Radarsystems 12 eingestellt werden können.
  • Der Verwendungszweckmodus wird abhängig vom Verwendungszweck des entsprechenden Radarsystems 12 eingestellt. Bei dem beschriebenen Fahrzeug 10 sind beispielsweise drei Verwendungszwecke für das Radarsystem gezeigt, nämlich der Verwendungszweck als Front-Radarsystem 12, als rechtes Eck-Radarsystem 12 oder als linkes Eck-Radarsystem 12.
  • Messmodi sind die Modi, in denen das Radarsystem 12 Radarmessungen durchführt. Beispielhaft werden im Folgenden zwei Messmodi beschrieben. Nämlich ein Fernbereichs-Messmodus und ein Nahbereichs-Messmodus.
  • Im Fernbereichs-Messmodus wird das Radarsystem 12 mit einer Kombination des MIMO-Verfahrens und des Beamforming-Verfahrens betrieben. Im Fernbereichs-Messmodus können Objekte 20 in Entfernungen von bis zu etwa 200 m in einem in der 3 angedeuteten Fernbereichs-Sichtfeld 40f des Radarsystems 12 erfasst und deren Richtung relativ zum Radarsystem 12 und zum Fahrzeug 10 ermittelt werden.
  • Im Nahbereichs-Messmodus wird das Radarsystem 12 mit dem MIMO-Verfahren betrieben. In dem Nahbereichs-Messmodus können Objekte 20 in einem Nahbereichs-Sichtfeld 40n, beispielsweise in einer Entfernung von bis zu 100 m, erfasst werden. Das Nahbereichs-Sichtfeld 40n hat einen Öffnungswinkel, der deutlich größer ist als der Öffnungswinkel des Fernbereichs-Sichtfelds 40f.
  • Um Objekte 20 in Fahrtrichtung 16 vor dem Fahrzeug frühzeitig erkennen zu können, sollen unabhängig vom Verwendungszweck des Radarsystems 12 als Front-Radarsystem 12 oder Eck-Radarsystem 12 eine Grund-Hauptstrahlachse 42 der Antennenanordnung 34 im Fernbereichs-Messmodus etwa parallel zur Fahrtrichtung 16, beispielsweise etwa parallel zur Fahrzeuglängsachse 22, ausgerichtet sein. Die Grund-Hauptstrahlachse 42 definiert die Ausrichtung des Fernbereichs-Sichtfelds 40f und die Haupt-Ausbreitungsrichtung der gesendeten Radarsignale 30 in der Grundeinstellung des Radarsystems 12 für den entsprechenden Verwendungszweck.
  • Optional kann bei Radarmessungen die Ausbreitungsrichtung der Radarsignale 30 im Fernbereichs-Messmodus gegenüber der Grund-Hauptstrahlachse 42 zusätzlich verändert, beispielsweise geschwenkt, werden.
  • Die Anpassung der Ausrichtung der Grund-Hauptstrahlachse 42 abhängig vom Verwendungszweck des Radarsystems 12 als Front-Radarsystem oder Eck-Radarsystem wird mit dem Einstellmittel 38 über den Verwendungszweckmodus festgelegt.
  • Das Einstellmittel 38 umfasst beispielhaft drei Grund-Steuerschemata 44, zwei Mess-Steuerschemata 46 und beispielhaft drei Verwendungszweckgrößen 48.
  • Die Mess-Steuerschemata 46 beinhalten jeweils die Vorgaben, unter welchen Sende-Steuersignale entsprechend des gewünschten Messmodus an die Sende-Antennenelementen Tx gesendet werden. Beispielhaft ist ein Mess-Steuerschema 46 für den Fernbereichs-Messmodus und ein Mess-Steuerschema 46 für den Nahbereichs-Messmodus vorgesehen.
  • Die Grund-Steuerschemata 44 beinhalten jeweils die Vorgaben, unter welchen die entsprechenden Sende-Steuersignale im Fernbereichs-Messmodus zur Ausrichtung der Grund-Hauptstrahlachse 42 an die Sende-Antennenelemente Tx gesendet werden.
  • Die Verwendungszweckgrößen 48 charakterisieren jeweils einen Verwendungszweck des Radarsystems 12. Beispielhaft können die Verwendungsgrößen 48 in einem Speicher der Steuer- und Erfassungseinrichtung 14 hinterlegt sein. Beispielhaft handelt es sich bei jeder der Verwendungszweckgröße 48 um eine Phasenverschiebung. In dem Beamforming-Verfahren zur Realisierung des Fernbereichs-Messmodus können die Sende-Antennenelemente Tx gemeinsam mit kohärenten Sendesignalen angesteuert werden, zwischen denen die entsprechende als Verwendungszweckgröße 48 vorgegebene Phasenverschiebung eingestellt wird. Durch die entsprechende Phasenverschiebung kann die Grund-Hauptstrahlachse 42 zur Anpassung an den Verwendungszweck des Radarsystems 12 relativ zu dessen Antennenebene 26 ausgerichtet werden.
  • Beispielhaft können in dem Einstellmittel 38 ein Grund-Steuerschema 44 und eine Verwendungszweckgröße 48 für die Verwendung des Radarsystems 12 als Front-Radarsystem, ein Grund-Steuerschema 44 und eine Verwendungszweckgröße 48 für die Verwendung als linkes Eck-Radarsystem und ein Grund-Steuerschema 44 und eine Verwendungszweckgröße 48 für die Verwendung als rechtes Eck-Radarsystem vorgesehen sein.
  • Zur Einstellung des Verwendungszweckmodus kann das Grund-Steuerschema 44 mit der entsprechenden Verwendungszweckgröße 48 realisiert werden. Beispielsweise kann das Grund-Steuerschema 44 für das rechte Eck-Radarsystem 12 die Ansteuerung der Sende-Antennenelemente Tx mit kohärenten Sende-Steuersignalen beinhalten, welche um die vorgegebene Phasenverschiebung so verschoben sind, dass die Grund-Hauptstrahlachse 42 des resultierenden Radarsignals 30 um -45° zu der Antennenebene 26 geschwenkt ist. So kann die um 45° geschwenkte Ausrichtung des Eck Radarsystems 12 korrigiert werden, um die Grund-Hauptstrahlachse 42 parallel zur Fahrtrichtung 16 beziehungsweise zur Fahrzeuglängsachse 22 auszurichten.
  • Je nach Anordnung der Sende-Antennenelemente Tx und den Verwendungszweck des Radarsystems 12 kann die Phasenverschiebung auch Null sein.
  • Die entsprechende Verwendungszweckgröße 48 kann beim Einbau des Radarsystems 12 am Fahrzeug 10 oder davor eingestellt werden. Im Radarsystem 12 können auch mehr oder weniger als die drei Verwendungszweckgrößen 48 gespeichert werden. So können beispielsweise Verwendungszweckgrößen für Verwendungen an unterschiedlichen Fahrzeugen und/oder an unterschiedlichen Stellen und/oder mit unterschiedlichen Orientierungen an Fahrzeugen vorgesehen sein. So kann das Radarsystem 12 universell für unterschiedliche Fahrzeuge und unterschiedliche Verwendungen an oder in Fahrzeugen eingesetzt und entsprechend angepasst werden.
  • Das Einstellmittel 38 ist beispielsweise auf softwaremäßigem Wege in der Steuer- und Erfassungseinrichtung 36 realisiert. Auf diese Weise ist zur Anpassung des Radarsystems 12 an unterschiedliche Verwendungszwecke keine Änderung an der Hardware des Radarsystems 12 erforderlich.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des Radarsystems 12 mit einer Antennenanordnung 34 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Nahbereichs-Messmodus anhand der 5 bis 9 und im Fernbereichs-Messmodus anhand der 10 bis 14 näher erläutert.
  • In der 5 und der 6 unten sind die Phasenzentren 28t der Sende-Antennenelemente Tx und die Phasenzentren 28r der Empfangs-Antennenelemente Rx der Antennenanordnung 34 gezeigt. Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist in der 5 die Sende-Antennenanordnung 34t auf der linken Seite separat von der Empfangsantennen-Anordnung 34r rechts dargestellt. Die Sende-Antennenanordnung 34t und die Empfangsantennen-Anordnung 34r können auch in anderer Weise zueinander angeordnet sein. Die Sende-Antennenanordnung 34t und die Empfangsantennen-Anordnung 34r können sich auch überlappen, wie in der 6 unten gezeigt. Dort sind der besseren Unterscheidung wegen die Phasenzentren 28t der Sende-Antennenelemente Tx mit Kreisen dargestellt und die Phasenzentren 28r der Empfangs-Antennenelemente Rx mit schwarzen Dreiecken.
  • Die Sende-Antennenanordnung 24s umfasst vier Sende-Antennenelemente Tx. Die Phasenzentren 28 t sind auf einer gedachten Sender-Antennenachse 50 angeordnet sind. Die Sender-Antennenachse 50 verläuft in der Antennenebene 26 und beispielhaft horizontal, parallel zur x-y-Ebene.
  • Die vier Phasenzentren 28t sind in zwei Sendeantennengruppen SG angeordnet. Ein Abstand 52 zwischen den Phasenzentren 28t derselben Sendeantennengruppe SG entspricht etwa der halben Wellenlänge λ der mit den Sende-Antennenelementen Tx ausgesendeten Radarsignale 30. Ein Abstand 54 zwischen den Phasenzentren 28t der beiden Sende-Antennenelemente Tx auf der den beiden Sendeantennengruppen SG zugewandten Seiten beträgt etwa 3/2 der Wellenlänge λ.
  • Die Empfangsantennen-Anordnung 34r umfasst insgesamt vier Empfangs-Antennenelemente Rx. Drei der Phasenzentren 28r sind auf einer ersten Empfangs-Antennenachse 56 angeordnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die erste Empfangs-Antennenachse 56 koaxial zu der Sender-Antennenachse 50 der Sende-Antennenanordnung 34t in der Antennenebene 26.
  • Die drei Sende-Antennenelemente Tx auf der ersten Empfangs-Antennenachse 56 bilden eine Dreiergruppe.
  • Ein Abstand 58 zwischen dem in den 5 und 6 linken Phasenzentrum 28r und dem mittleren Phasenzentrum 28r der Dreiergruppe auf der ersten Empfangs-Antennenachse 56 entspricht etwa der Wellenlänge λ der Radarsignale 30. Ein Abstand 60 zwischen dem Phasenzentrum 28r des mittleren Empfangs-Antennenelementes Rx und dem Phasenzentrum 28r des rechten Empfangs-Antennenelements Rx entspricht etwa 3/2 der Wellenlänge λ der Radarsignale 30.
  • Das Phasenzentrum 28r des vierten Empfangs-Antennenelements Rx ist auf einer zweiten Empfangs-Antennenachse 62 angeordnet. Die zweite Empfangs-Antennenachse 62 verläuft parallel zu der ersten Empfangs-Antennenachse 56 in der Antennenebene 26. Ein Abstand 64 zwischen der ersten Empfangs-Antennenachse 56 und der zweiten Empfangs-Antennenachse 62 entspricht der Wellenlänge λ der Radarsignale 30.
  • Ein Lot 66 durch das Phasenzentrum 28r des vierten Empfangs-Antennenelements Rx auf die erste Empfangs-Antennenachse 56 befindet sich außerhalb der Dreiergruppe der Phasenzentren 28r der Empfangs-Antennenelemente Rx auf der ersten Empfangs-Antennenachse 56. In den 5 und 6 ist das Phasenzentrum 28r des Empfangs-Antennenelements Rx auf der zweiten Empfangs-Antennenachse 62 gegenüber der Dreiergruppe der Phasenzentren 28r auf der ersten Empfangs-Antennenachse 56 nach links versetzt.
  • Ein Abstand 68 zwischen dem Lot 66 auf die erste Empfangs-Antennenachse 56 durch das Phasenzentrum 28r auf der zweiten Empfangs-Antennenachse 62 und dem Phasenzentrum 28r des in der 5 linken Empfangs-Antennenelements Rx auf der ersten Empfangs-Antennenachse 56 entspricht der halben Wellenlänge λ der Radarsignale 30.
  • Im Nahbereichs-Messmodus wird das Radarsystem 12 nach dem MIMO-Verfahren betrieben. Dabei werden die Sende-Antennenelemente Tx getrennt, beispielsweise mit zueinander codierten Sende-Steuersignalen, betrieben, sodass die Sende-Antennenelemente Tx unterscheidbare Radarsignale 30 aussenden.
  • Durch geometrische Faltung der geometrischen Positionen der Phasenzentren 28t der Sende-Antennenelemente Tx und Phasenzentren 28r der Empfangs-Antennenelemente Rx wird ein in der 6 oben gezeigtes virtuelles Antennen-Array 70 erzeugt. Die virtuellen Phasenzentren 72 der virtuellen Antennenelemente des virtuellen AntennenArrays 70 sind in der 6 als schwarze Quadrate angedeutet.
  • Für die Antennenanordnung 34 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden beim Betrieb des Radarsystems 12 im Nahbereichs-Messmodus insgesamt 14 virtuelle Antennenelemente mit entsprechenden virtuellen Phasenzentren 72 erzeugt. Die virtuellen Phasenzentren 72 sind auf einer ersten virtuellen Antennenachse 74 und einer zweiten virtuellen Antennenachse 76 angeordnet. Die virtuellen Antennenachsen 74 und 76 verlaufen in der Antennenebene 26 parallel zu den Sender-Antennenachsen 50, 56 und 62. Durch die Verteilung der virtuellen Phasenzentren 72 entlang jeweils der virtuellen Antennenachsen 74 und 76 kann der Azimut Θ bestimmt werden. Die Verteilung der virtuellen Phasenzentren 72 auf den zwei beabstandeten virtuellen Antennenachsen 74 und 76, also auf zwei Elevationsebenen, ermöglicht die Ermittlung des Elevationswinkels Φ.
  • Ein Abstand 78 zwischen dem in der 6 am weitesten links gelegenen virtuellen Phasenzentrum 72, welches sich auf der zweiten virtuellen Antennenachse 74 befindet, und einem am weitesten rechts gelegenen virtuellen Phasenzentrum 72, welches sich auf der ersten virtuellen Antennenachse 74 befindet, definiert die Apertur der Antennenanordnung 34.
  • In der 7 ist beispielhaft ein zweidimensionales Antennendiagramm für das virtuelle Antennenarray 70 im Nahbereichs-Messmodus unter Verwendung des MIMO-Verfahrens in Graustufen in den zwei Richtungsdimensionen Elevationswinkel Φ und Azimut Θ gezeigt. Die Zuordnung der Graustufen zu normierten Intensitäten ist in einer Intensitätsskala auf der rechten Seite in dB dargestellt. In Richtung der Abszissenachse ist der Azimut O in Grad dargestellt. In der Ordinatenachse ist der Elevationswinkel Φ ebenfalls in Grad dargestellt.
  • In der 8 ist ein dem zweidimensionalen Antennendiagramm aus der 7 entsprechendes Horizontaldiagramm als Funktion des Azimut Θ für den Elevationswinkel Φ = 0°, entlang der Schnittlinie VIII aus der 7, gezeigt. Der normierte Intensitätsverlauf 80 für das virtuelle Array 70 ist in der 8 mit durchgezogenen Linien 80 dargestellt. Lediglich zum Vergleich sind der normierte Intensitätsverlauf 82 für die Sende-Antennenanordnung 34t mit gestrichelten Linien gezeigt. Der normierte Intensitätsverlauf 84 für die Empfangsantennen-Anordnung 34r ist mit gepunkteten Linien gezeigt.
  • In der 9 ist ein dem zweidimensionalen Antennendiagramm aus der 7 entsprechendes Vertikaldiagramm als Funktion des Elevationswinkels Φ für den Azimut O = 0°, entlang der dortigen Schnittlinie IX aus der 7, gezeigt.
  • Der Betrieb des Radarsystems 12 mit der Antennenanordnung 34 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Fernbereichs-Messmodus wird im Folgenden unter Betrachtung der 10 bis 14 näher erläutert. Dabei ist die Antennenanordnung 34 der 10 oder 11 unten gezeigt. Wobei in der 10 analog zu der Darstellung in der 5 die Sende-Antennenanordnung 34t und die Empfangsantennen-Anordnung 34r nebeneinander gezeigt sind. In der 11 ist die Antennenanordnung 34 analog zu der Darstellung in der 6 dargestellt.
  • Im Fernbereichs-Messmodus wird eine Kombination aus dem im Zusammenhang mit den 5 bis 9 erläuterten MIMO-Verfahren und dem Beamforming-Verfahren durchgeführt, welches im Folgenden als „MIMO-Beamforming-Verfahren“ bezeichnet wird. Dabei werden die Sende-Antennenelemente Tx derselben Sendeantennengruppe SG werden mit dem gleichen kohärenten Sende-Steuersignalen mit einer Phasenverschiebung, welche durch die Verwendungszweckgröße 48 vorgegeben ist, angesteuert. Durch Vorgabe der entsprechenden Phasenverschiebung wird die Grund-Hauptstrahlachse 42 entsprechend dem Verwendungszweck eingestellt.
  • Die beiden Sendeantennengruppen SG werden mit unterschiedlichen, beispielsweise zueinander codierten Sende-Steuersignalen angesteuert, sodass die Echosignale 32 der von den beiden Sendeantennengruppen SG gesendeten Radarsignale 30 auf der Seite der Empfangs-Antennenelemente Rx der jeweiligen Sendeantennengruppe SG zugeordnet werden können.
  • Für jede Sendeantennengruppe SG wird ein Gruppen-Phasenzentrum 28SG realisiert, welches geometrisch zwischen den einzelnen Phasenzentren 28t der Sende-Antennenelemente Tx der jeweiligen Sendeantennengruppe SG liegt. Ein Abstand 86 zwischen den Gruppen-Phasenzentren 28SG beträgt etwa das Zweifache der Wellenlänge λ der gesendeten Radarsignale 30.
  • Durch die geometrische Faltung der Positionen der Gruppen-Phasenzentren 28SG der Sendegruppen SG und der Empfangs-Phasenzentren 28r der Empfangs-Antennenelemente Rx bei dem MIMO-Beamforming-Verfahren wird ein virtuelles Array 70 realisiert, dessen virtuelle Phasenzentren 72 in der 11 oben gezeigt ist. Die Gesamtzahl der virtuellen Array-Elemente, deren virtuelle Phasenzentren 72 in 11 gezeigt sind, beläuft sich insgesamt auf acht, und ist damit geringer als die Gesamtzahl der virtuellen Arrayelemente bei dem in Verbindung mit den 5 bis 9 erläuterten MIMO-Verfahren. Auf diese Weise vergrößern sich die Nebenkeulenlevel. Dies ist aus den Antennendiagramm der 12 und 13 ersichtlich. Allerdings wird auch eine höhere Reichweite erreicht, welche im Fernbereichs-Messmodus erforderlich ist.
  • In der 12 ist beispielhaft ein zweidimensionales Antennendiagramm für das virtuelle Antennenarray 70 im Fernbereichs-Messmodus unter Verwendung des MIMO-Beamforming-Verfahrens in Graustufen in den zwei Richtungsdimensionen Elevationswinkel Φ und Azimut Θ gezeigt. Die Zuordnung der Graustufen zu normierten Intensitäten ist in einer Intensitätsskala auf der rechten Seite in dB dargestellt. In Richtung der Abszissenachse ist der Azimut Θ in Grad dargestellt. In der Ordinatenachse ist der Elevationswinkel Φ ebenfalls in Grad dargestellt.
  • In der 13 ist ein dem zweidimensionalen Antennendiagramm aus der 12 entsprechendes Horizontaldiagramm als Funktion des Azimut Θ für den Elevationswinkel Φ = 0°, in der 12 entlang der dortigen Schnittlinie XIII, gezeigt. Der normierte Intensitätsverlauf 80 für das virtuelle Array 70 ist in der 13 mit durchgezogenen Linien 80 gezeigt. Lediglich zum Vergleich sind der normierte Intensitätsverlauf 82 für die Sende-Antennenanordnung 34t mit gestrichelten Linien gezeigt. Der normierte Intensitätsverlauf 84 für die Empfangsantennen-Anordnung 34r ist mit gepunkteten Linien gezeigt.
  • In der 14 ist ein dem zweidimensionalen Antennendiagramm aus der 12 entsprechendes Vertikaldiagramm als Funktion des Elevationswinkels Φ für den Azimut O = 0°, in der 12 entlang der dortigen Schnittlinie XIV, gezeigt.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des Radarsystems 12 mit einer Antennenanordnung 34 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel anhand der 15 bis 19 im Nahbereichs-Messmodus unter Verwendung des MIMO-Verfahrens und anhand der 20 bis 24 im Fernbereichs-Messmodus unter Verwendung des MIMO-Beamforming-Verfahrens näher erläutert. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 6 bis 14 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die in der 15 und der 16 unten gezeigte Antennenanordnung 34 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Antennenanordnung 34 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus den 5 und 6 dadurch, dass das Phasenzentrum 28r des in der 15 rechten Empfangs-Antennenelements Rx statt auf der ersten Empfangs-Antennenachse 56 auf einer dritten Empfangs-Antennenachse 88 angeordnet ist.
  • Die dritte Empfangs-Antennenachse 88 verläuft parallel zu der ersten Empfangs-Antennenachse 56, auf der der zweiten Empfangs-Antennenachse 62 gegenüberliegenden Seite der ersten Empfangs-Antennenachse 56. Die dritte Empfangs-Antennenachse 88 befindet sich ebenfalls in der Antennenebene 26.
  • Ein Abstand 90 zwischen der ersten Empfangs-Antennenachse 56 und der dritten Empfangs-Antennenachse 90 entspricht dem Abstand 64 zwischen der ersten Empfangs-Antennenachse 56 und der zweiten Empfangs-Antennenachse 62. Der Abstand 90 entspricht etwa der Wellenlänge λ der ausgesendeten Radarsignale 30.
  • Ein Abstand 92 zwischen dem Lot 94 auf die ersten Antennenachse 56 durch das Phasenzentrum 28r des Empfangs-Antennenelements Rx auf der dritten Empfangs-Antennenachse 88 zu dem Phasenzentrum 28r des benachbarten Empfangs-Antennenelements Rx, nämlich dem rechten Phasenzentrum 28r auf der ersten Empfangs-Antennenachse 56, entspricht etwa der Wellenlänge λ der ausgesendeten Radarsignale 30.
  • Das Lot 94 befindet sich außerhalb des Bereichs der Phasenzentren 28r der beiden inneren Empfangs-Antennenelemente Rx auf der ersten Empfangs-Antennenachse 56. Das Lot 94 durch das Phasenzentrum 28r auf der dritten Empfangs-Antennenachse 88 befindet sich auf der dem Lot 66 durch das erste Phasenzentrum 28r auf der zweiten Empfangs-Antennenachse 94 gegenüberliegenden Seite des Bereichs mit den beiden mittleren Empfangsantennenzentren 28r auf der ersten Empfangs-Antennenachse 56.
  • In 16 sind die Phasenzentren 28 der Antennenanordnung 34 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, unten, und das entsprechende virtuelle Array 70, oben, im Betrieb des Radarsystems 12 im Nahbereichs-Messmodus mit dem MIMO-Verfahren gezeigt.
  • In der 16 oben sind die virtuellen Phasenzentren 72 des zu der Antennenanordnung 34 gemäß den zweiten Ausführungsbeispiel im Nahbereichs-Messmodus gehörenden virtuellen Arrays 70 gezeigt.
  • Eine Ausdehnung 96 des virtuellen Arrays 70 in Elevation, welche parallel zur z-Achse verläuft, ist größer als die entsprechender Ausdehnung 96 bei der Antennenanordnung 34 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus den 5 bis 14. mit der Antennenanordnung 34 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann zusätzlich zu der Messung des Elevationswinkels Φ eine Auflösung in Elevationsrichtung mit Trennfähigkeit für zwei erfasste Objekte erreicht werden.
  • Die mittlere Reihe des virtuellen Arrays 70 ist in Richtung des Azimut Θ, beispielhaft in Richtung der y-Achse, vollständig besetzt, wodurch die Nebenkeulenlevel verringert werden.
  • In der 17 ist beispielhaft ein zweidimensionales Antennendiagramm für das virtuelle Antennenarray 70 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im Nahbereichs-Messmodus unter Verwendung des MIMO-Verfahrens in Graustufen in den zwei Richtungsdimensionen Elevationswinkel Φ und Azimut Θ gezeigt. Die Zuordnung der Graustufen zu normierten Intensitäten ist in einer Intensitätsskala auf der rechten Seite in dB dargestellt. In Richtung der Abszissenachse ist der Azimut Θ in Grad dargestellt. In der Ordinatenachse ist der Elevationswinkel Φ ebenfalls in Grad dargestellt.
  • In der 18 ist ein dem zweidimensionalen Antennendiagramm aus der 17 entsprechendes Horizontaldiagramm als Funktion des Azimut Θ für den Elevationswinkel Φ = 0°, entlang der Schnittlinie XVIII aus der 17, gezeigt. Der normierte Intensitätsverlauf 80 für das virtuelle Array 70 ist in der 18 mit durchgezogenen Linien 80 gezeigt. Lediglich zum Vergleich sind der normierte Intensitätsverlauf 82 für die Sende-Antennenanordnung 34t mit gestrichelten Linien gezeigt. Der normierte Intensitätsverlauf 84 für die Empfangsantennen-Anordnung 34r ist mit gepunkteten Linien gezeigt.
  • In der 19 ist ein dem zweidimensionalen Antennendiagramm aus der 17 entsprechendes Vertikaldiagramm als Funktion des Elevationswinkels Φ für den Azimut O = 0°, entlang der Schnittlinie XIX aus der 17, gezeigt.
  • Der Betrieb des Radarsystems 12 mit der Antennenanordnung 34 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im Fernbereichs-Messmodus unter Verwendung des MIMO-Beamforming-Verfahrens wird im Folgenden anhand der 20 bis 24 beschrieben.
  • Im Fernbereichs-Messmodus werden die Sende-Antennenelemente Tx analog zu dem Betrieb im Fernbereichs-Messmodus mit der Antennenanordnung 34 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus den 11 bis 14 betrieben.
  • Die virtuellen Phasenzentren 72 des sich dabei ergebenden virtuellen Antennenarrays 70 sind in der 21 oben dargestellt. Wie beim Betrieb des Radarsystems 12 mit der Antennenanordnung 34 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im Nahbereichs-Messmodus, dargestellt in den 15 bis 19, verteilen sich die virtuellen Phasenzentren 72 auf drei Elevationsebenen.
  • Durch die gruppenweise Ansteuerung der Sende-Antennenelemente Tx verringert sich die Gesamtzahl der virtuellen Antennenarrays 70 auf 8. Daher erhöht sich die Intensität der Nebenkeulenlevel, wie in den 22 bis 24 gezeigt. Durch das Beamforming innerhalb des MIMO-Beamforming-Verfahrens wird im Vergleich zum Betrieb im Nahbereichs-Messmodus jedoch eine größere Reichweite bei nahezu unveränderter Winkelauflösung ermöglicht.
  • In der 22 ist beispielhaft ein zweidimensionales Antennendiagramm für das virtuelle Antennenarray 70 im Fernbereichs-Messmodus unter Verwendung des MIMO-Beamforming-Verfahrens in Graustufen in den zwei Richtungsdimensionen Elevationswinkel Φ und Azimut Θ gezeigt. Die Zuordnung der Graustufen zu normierten Intensitäten ist in einer Intensitätsskala auf der rechten Seite in dB dargestellt. In Richtung der Abszissenachse ist der Azimut Θ in Grad dargestellt. In der Ordinatenachse ist der Elevationswinkel Φ ebenfalls in Grad dargestellt.
  • In der 23 ist ein dem zweidimensionalen Antennendiagramm aus der 22 entsprechendes Horizontaldiagramm als Funktion des Azimut O für den Elevationswinkel Φ = 0°, entlang der Schnittlinie XXIII aus der 22, gezeigt. Der normierte Intensitätsverlauf 80 für das virtuelle Array 70 ist in der 23 mit durchgezogenen Linien 80 gezeigt. Lediglich zum Vergleich sind der normierte Intensitätsverlauf 82 für die Sende-Antennenanordnung 34t mit gestrichelten Linien gezeigt. Der normierte Intensitätsverlauf 84 für die Empfangsantennen-Anordnung 34r ist mit gepunkteten Linien gezeigt.
  • In der 24 ist ein dem zweidimensionalen Antennendiagramm aus der 22 entsprechendes Vertikaldiagramm als Funktion des Elevationswinkels Φ für den Azimut Θ = 0°, entlang der Schnittlinie XXIV aus der 22, gezeigt.
  • Wie aus den 18 und 23 ersichtlich ist, beträgt bei der Antennenanordnung 34 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Halbwertsbreite 98 der Hauptkeule in Richtung des Azimut Θ bei der 3-dB-Grenze 10,5°. Bei der Antennenanordnung 34 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beträgt die entsprechende Halbwertsbreite 98 in Richtung des Azimut Θ lediglich 9,5°, wie aus den 7 und 13 ersichtlich ist.
  • In Richtung des Elevationswinkels Φ beträgt bei der Antennenanordnung 34 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Halbwertsbreite 100 der Hauptkeule bei der 3 dB-Grenze 21°, wie aus den 19 und 24 ersichtlich ist. Bei der Antennenanordnung 34 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beträgt die entsprechende Halbwertsbreite 100 bei der 3-dB-Grenze in Richtung des Elevationswinkels Φ, wie aus den 9 und 14 ersichtlich ist, 35,5°.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019134304 A1 [0004]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems (12) für ein Fahrzeug (10), bei dem mit dem Radarsystem (12) wenigstens eine Radarmessung durchgeführt wird, bei der mit wenigstens einem Sende-Antennenelement (Tx) wenigstens einer Sendeantennen-Anordnung (34t) des Radarsystems (12) wenigstens ein Radarsignal (30) gesendet wird und für wenigstens ein Empfangs-Antennenelement (Rx) wenigstens einer Empfangsantennen-Anordnung (34r) des Radarsystems (12) eine Empfangsbereitschaft für etwaige auf das wenigstens eine Radarsignal (30) basierende Radar-Echosignale (32) hergestellt wird, wobei das wenigstens eine Sende-Antennenelement (Tx) nach wenigstens einem Steuerschema (44, 46) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens zu Beginn der wenigstens einen Radarmessung für wenigstens einen Messmodus des Radarsystems (12) ein Grund-Steuerschema (44) für das Radarsystem (12) eingestellt wird, welches abhängig von einem Verwendungszweck des Radarsystems (12) an dem Fahrzeug (10) vorgegeben wird, wobei mit dem Grund-Steuerschema (44) eine Grund-Hauptstrahlachse (42) der wenigstens eine Sendeantennen-Anordnung (34t) an den Verwendungszweck des Radarsystems (12) angepasst wird und ausgehend von dem Grund-Steuerschema (44) die wenigstens eine Radarmessung durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Sende-Antennenelemente (Tx) wenigstens einer Sendeantennen-Anordnung (34t) mit jeweiligen Sende-Steuersignalen zum Aussenden von jeweiligen zueinander kohärenten Einzel-Radarsignalen angesteuert werden, die zu dem wenigstens einen Radarsignal (30) überlagert werden, wobei in dem Grund-Steuerschema (44) für das Radarsystem (12) eine Grund-Phasenverschiebung, die auch null sein kann, zwischen den jeweiligen Sende-Steuersignalen für die wenigstens zwei Sende-Antennenelemente (Tx) vorgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phasenverschiebung, insbesondere eine Grund-Phasenverschiebung, zwischen den jeweiligen Sende-Steuersignalen mittels wenigstens einem Phasenschieber (43) eingestellt wird und/oder eine zu einem Abstand (52) der wenigstens zwei Sende-Antennenelemente (Tx) linear proportionale Phasenverschiebung eingestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Grund-Steuerschema (44) mit wenigstens einer einen Verwendungszweck charakterisierenden Verwendungszweckgröße (48) eingestellt wird, wobei die wenigstens eine Verwendungszweckgröße (48) spätestens bei der Montage des Radarsystems (12) an dem Fahrzeug (10) in einer Steuereinrichtung (36) für das Radarsystem (12), insbesondere einer Steuereinrichtung (36) des Radarsystems (12), vorgegeben wird, und/oder wenigstens ein Grund-Steuerschema (44) in einer Steuereinrichtung (36) für das Radarsystem (12), insbesondere einer Steuereinrichtung (36) des Radarsystems (12), eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Grund-Steuerschema (44) die Grund-Hauptstrahlachse (42) in einem Fernbereichs-Messmodus des Radarsystems (12) an den Verwendungszweck angepasst wird und/oder das Radarsystem (12) wechselweise oder zeitlich wenigstens teilweise überschneidend in unterschiedlichen Reichweiten-Messmodi, insbesondere einem Fernbereichs-Messmodus und einem Nahbereichs-Messmodus, betrieben wird und/oder wenigstens eines der Sende-Antennenelemente (Tx) in mehreren unterschiedlichen Reichweiten-Messmodi zum Senden von Radarsignalen (30) angesteuert wird und/oder für mehrere Empfangs-Antennenelemente (Rx) wenigstens einer Empfangsantenne-Anordnung (34r) eine Empfangsbereitschaft für Echosignale (32) hergestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radarsystem (12) wenigstens zeitweise mit einem Steuerschema (44, 46) auf Basis eines Beamforming-Verfahrens und/oder wenigstens zeitweise mit einem Steuerschema (44, 46) auf Basis eines MIMO-Verfahrens betrieben wird und/oder die wenigstens eine Sendeantennen-Anordnung (34t) wenigstens zeitweise in wenigstens zwei Sendeantennengruppen (SG) angesteuert wird, wobei die Sende-Antennenelemente (Tx) innerhalb einer Sendeantennengruppe (SG) gemeinsam angesteuert werden und die Sendeantennengruppen (SG) separat angesteuert werden.
  7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verwendung des Radarsystems (12) als Front-Radarsystem (12), Eck-Radarsystem, Seiten-Radarsystem und/oder Heck-Radarsystem jeweils wenigstens ein entsprechendes Grund-Steuerschema (44) vorgegeben wird und/oder mit dem Grund-Steuerschema (44) die Grund-Hauptstrahlachse (42) der wenigstens einen Sendeantennen-Anordnung (34t) relativ zu wenigstens einem Fahrzeug-Referenzbereich, insbesondere einer Fahrzeuglängsachse (22), ausgerichtet wird und/oder mit dem Grund-Steuerschema (44) die Grund-Hauptstrahlachse (42) der wenigstens einen Sendeantennen-Anordnung (34t) relativ zu wenigstens einem Radarsystem-Referenzbereich (26), insbesondere eine Antennenebene, ausgerichtet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einer Radarmessung wenigstens eine Richtungsgröße (Θ, Φ) ermittelt wird, welche wenigstens eine Richtung wenigstens eines das wenigstens eine gesendete Radarsignal (30) reflektierenden Objekts (20) relativ zu dem Radarsystem (12) in wenigstens einer Dimension charakterisiert, und/oder wenigstens eine Entfernungsgröße (D) ermittelt wird, welche wenigstens eine Entfernung wenigstens eines das wenigstens eine gesendete Radarsignal (30) reflektierenden Objekts (20) relativ zu dem Radarsystem (12) charakterisiert, und/oder wenigstens eine Geschwindigkeitsgröße ermittelt wird, welche wenigstens eine Geschwindigkeit wenigstens eines das wenigstens eine gesendete Radarsignal (30) reflektierenden Objekts (20) relativ zu dem Radarsystem (12) charakterisiert.
  9. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sende-Antennenelemente (Tx) einer Antennenanordnung (34) zum Senden von Radarsignalen (30) angesteuert werden und für mehrere Empfangs-Antennenelemente (Rx) der Antennenanordnung (34) Empfangsbereitschaft für Echosignale (32) hergestellt wird, mittels geometrischer Faltung der geometrischen Position der Sende-Antennenelemente (Tx) und der Empfangs-Antennenelemente (Rx) der Antennenanordnung (34) ein entsprechendes virtuelles Empfangsantennen-Array (70) ermittelt wird.
  10. Radarsystem (12) für ein Fahrzeug (10) mit wenigstens einer Sendeantennen-Anordnung (34t), welche wenigstens ein Sende-Antennenelement (Tx) zum Senden von Radarsignalen (30) aufweist, mit wenigstens einer Empfangsantenne-Anordnung (34r) welche wenigstens ein Empfangs-Antennenelement (Rx) zum Empfangen von Radar-Echosignalen (32) aufweist, und mit wenigstens einer Steuer- und Erfassungseinrichtung zum Ansteuern wenigstens der Sende-Antennenelemente (Tx) und zum Erfassen von mit dem wenigstens einen Empfangs-Antennenelement (Rx) empfangenden Radar-Echosignalen (32), wobei das Radarsystem (12) wenigstens ein Einstellmittel (38) mit wenigstens einem Steuerschema (44, 46) aufweist zur Einstellung wenigstens einer Hauptstrahlachse (42) der wenigstens einen Sendeantennen-Anordnung (34t), dadurch gekennzeichnet, dass das Radarsystem (12) Mittel aufweist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorigen Ansprüche.
  11. Fahrzeug (10) mit wenigstens einem Radarsystem (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) wenigstens ein Radarsystem (12) mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
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