DE102022121301A1

DE102022121301A1 - Kognitives Radar zur eindeutigen Messung der Geschwindigkeit

Info

Publication number: DE102022121301A1
Application number: DE102022121301.3A
Authority: DE
Inventors: Hector Andres Gonzalez Diaz; Chen Liu; Bernhard Vogginger; Matthias Lohrmann; Sebastian HOEPPNER; Christian Georg Mayr
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: SPINNCLOUD SYSTEMS GMBH, DE
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2024-02-29
Also published as: WO2024041865A1

Abstract

Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Verfahren (200) zum dynamischen Auflösen der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit eines Ziels in einem Radarsystem bereitgestellt, wobei das Verfahren (200) aufweist: Verwenden (210) eines ersten Radarerfassungsverfahrens zum Erfassen eines Ziels, wobei das erste Radarerfassungsverfahren eine erste maximale eindeutige Geschwindigkeit hat; Dynamisches Ermitteln (220), ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit; und in dem Fall, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, Verwenden (230) eines zweiten Radarerfassungsverfahrens zum Erfassen des Ziels, wobei das zweite Radarerfassungsverfahren eine zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit hat, und wobei die zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit.

Description

Verschiedene Aspekte betreffen ein Radarsystem, das zum Auflösen der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit angepasst ist, und ein entsprechendes Verfahren (z.B. ein Verfahren zum Auflösen der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit in einem Radarsystem).
Im Allgemeinen ist Radar (auf Englisch „Radio Detection and Ranging“) eine Art von Detektionssystem, das auf der Emission und dem Empfang elektromagnetischer Wellen zur Erkennung von Objekten basiert. Radarsysteme haben ein breites Anwendungsspektrum, z.B. zur Verfolgung von Flugzeugen oder Schiffen, zur Messung von Meereseigenschaften, zur Unterstützung des autonomen Fahrens und dergleichen. Ein Radarsystem kann verschiedene Informationen über ein Objekt liefern, wie z.B. die Entfernung, in der sich das Objekt befindet, die Bewegungsgeschwindigkeit oder die Winkelposition. Unter den möglichen Arten von Radarsystemen wurden in den letzten Jahren hochdichte „Multiple-Input-Multiple-Output“ (MIMO)-Radarsysteme in der Industrie und in der Forschung äußerst beliebt, da sie eine feine Winkelisolierung von Objekten ermöglichen. Die Entwicklung von Radarsystemen, die für MIMO-Anwendungen eingerichtet sind, ist daher von großem Interesse für die weitere Entwicklung von Fahrzeugen mit autonomen Fahrfunktionen.
Das gleichzeitige Emittieren von frequenzmodulierten Dauerstrichwellen (auf Englisch „Frequency-Modulated Continuous-Waves“, FMCW) durch mehrere Sender erfordert jedoch Modulationsverfahren, die Orthogonalität gewährleisten. Alle gängigen Modulationsverfahren für die Übertragung in der vollen Bandbreite, wie Zeitmultiplexverfahren (auf Englisch „Time Division Multiplexing“, TDM) oder Codemultiplexverfahren (auf Englisch „Code Division Multiplexing“, CDM), kombinieren Gruppen von aufeinanderfolgenden Chirps, um den Beitrag des gesamten MIMO-Arrays zu nutzen. Eine solche gruppenweise Verarbeitung begrenzt die Wiederholungshäufigkeit identischer Codes und verringert somit die maximale erfassbare eindeutige Geschwindigkeit. Beispielsweise hat ein typisches FMCW-Automobilradar (77 GHz), das CDM oder TDM mit einer MIMO-Konfiguration mit sechs Sendern verwendet, eine 83%ige Verringerung seiner maximalen eindeutigen Geschwindigkeit im Vergleich zu einem System mit einem einzelnen Sender. Da moderne 4D-Radare (anschaulich, zum Ermitteln von Distanz, relativer Geschwindigkeit, Azimut-Winkel und Elevation-Winkel) in der Regel über eine große Anzahl von Sendern verfügen, ist die Situation im automobilen Gebiet noch schlimmer und besonders gefährlich, da die Geschwindigkeit schneller Fahrzeuge fälschlicherweise in den zyklischen Mehrdeutigkeitsbereich gefaltet werden kann, was den Eindruck erweckt, dass sich schnelle Autos mit einer geringeren Geschwindigkeit oder sogar in die entgegengesetzte Richtung bewegen.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung betreffen ein Verfahren zur Radarerfassung, das angepasst ist, um dynamisch auf sich schnell bewegende Ziele zu reagieren, so dass eine genaue Erfassung der Geschwindigkeit des Ziels gewährleistet werden kann. Das Radarerfassungsverfahren ist so ausgelegt, dass es die Parameter der Radarerfassung reaktiv anpasst, wenn es feststellt, dass die Geschwindigkeit des Ziels mit den derzeit verwendeten Parametern nicht eindeutig ermittelt werden kann. Dieser kognitive Ansatz ermöglicht es dem Radarsystem, sich an seine Umgebung anzupassen und so die Leistung auf der Grundlage des aktuellen Szenarios zu optimieren.
In einer bevorzugten Konfiguration kann das Radarerfassungsverfahren ein dynamisches Umschalten von Radarerfassungsparametern, die eine hohe Winkelauflösung, aber eine relativ niedrige maximale eindeutige Geschwindigkeit bieten, auf andere Radarerfassungsparametern aufweisen, die eine geringere Winkelauflösung, aber eine höhere maximale eindeutige Geschwindigkeit bieten. Ein dynamischer Kompromiss zwischen der Winkelauflösung und der maximalen eindeutigen Geschwindigkeit kann somit je nach aktuellem Szenario reaktiv angepasst werden, wodurch der Geschwindigkeitsbereich bei Bedarf erweitert wird.
Der hierin beschriebene Ansatz bietet einen Online-Anpassungsmechanismus, mit dem der maximale Doppler-Bereich nach Bedarf erweitert werden kann. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen zur Auflösung der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit erfordert die hierin beschriebene Strategie keine aktive Anwendung von Methoden zur Auflösung der Mehrdeutigkeit, wenn sich das Ziel nicht mehrdeutig bewegt, was zu einem geringen Verarbeitungsaufwand führt. Herkömmliche Methoden mit geringem Aufwand bei der Anwendung von Techniken zur Auflösung der Mehrdeutigkeit haben entweder eine schlechte Leistung (z.B. bei Ableitung der Geschwindigkeit anhand der Abstandsänderung), sind in der MIMO-Domäne nicht anwendbar oder haben den Aufwand in die Verarbeitungsdomäne verlagert (z.B. bei einem komplexen Mehrbandansatz). Der hierin beschriebene Ansatz bietet somit eine Lösung für das Problem der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit bei der Radarerfassung, ohne die Gesamtleistung des Radarsystems zu beeinträchtigen und ohne eine komplexe und ressourcenintensive Verarbeitung zu erfordern.
Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Verfahren zum Auflösen der Mehrdeutigkeit von Zielen in einem Radarsystem bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Verwenden eines ersten Radarerfassungsverfahrens zum Erfassen eines Ziels, wobei das erste Radarerfassungsverfahren das Senden einer ersten Mehrzahl von Sendesignalen mittels einer Mehrzahl von Sendeantennen und das Empfangen einer ersten Mehrzahl von reflektierten Signalen mittels einer Mehrzahl von Empfangsantennen aufweist, wobei das erste Radarerfassungsverfahren eine erste maximale eindeutige Geschwindigkeit (und in einigen Aspekten eine erste Winkelauflösung) aufweist; dynamisches Ermitteln, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit ist; und in dem Fall, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, Verwenden eines zweiten Radarerfassungsverfahrens zum Erfassen des Ziels, wobei das zweite Radarerfassungsverfahren das Senden einer zweiten Mehrzahl von Sendesignalen mittels der Mehrzahl von Sendeantennen und das Empfangen einer zweiten Mehrzahl von reflektierten Signalen mittels der Mehrzahl von Empfangsantennen aufweist, wobei das zweite Radarerfassungsverfahren eine zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit hat, wobei die zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit (und in einigen Aspekten hat das zweite Radarerfassungsverfahren eine zweite Winkelauflösung, die kleiner ist als die erste Winkelauflösung, oder wird das zweite Radarerfassungsverfahren gar nicht verwendet, um Winkelinformation zu ermitteln).
Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Radarvorrichtung zur Auflösung der Mehrdeutigkeit von Zielen bereitgestellt werden, wobei die Radarvorrichtung aufweist: eine Mehrzahl von Sendeanschlüssen, die eingerichtet sind, um mit einer Mehrzahl von Sendeantennen gekoppelt zu werden; eine Mehrzahl von Empfangsanschlüssen, die eingerichtet sind, um mit einer Mehrzahl von Empfangsantennen gekoppelt zu werden; und eine Verarbeitungsschaltung, die eingerichtet ist zum: Steuern eines Sendens einer ersten Mehrzahl von Sendesignalen mittels der Mehrzahl von Sendeanschlüssen, um ein erstes Radarerfassungsverfahren eines Ziels bereitzustellen, wobei die Sendesignale der ersten Mehrzahl von Sendesignalen eingerichtet sind, um eine erste maximale eindeutige Geschwindigkeit (und, in einigen Aspekten, eine erste Winkelauflösung) bereitzustellen; Ermitteln, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, basierend auf einer Mehrzahl von reflektierten Signalen, die an der Mehrzahl von Empfangsanschlüssen empfangen wurden; und in dem Fall, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit ist, dynamisches Steuern eines Sendes einer zweiten Mehrzahl von Sendesignalen mittels der Mehrzahl von Sendeanschlüssen, um ein zweites Radarerfassungsverfahren des Ziels bereitzustellen, wobei Sendesignale der zweiten Mehrzahl von Sendesignalen eingerichtet sind, um eine zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit (und, in einigen Aspekten, eine zweite Winkelauflösung) bereitzustellen; wobei die zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit größer als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit ist (und die zweite Winkelauflösung kleiner als die erste Winkelauflösung ist).
Das Verfahren und die Vorrichtung können somit eine dynamische Anpassung der für die Radarerfassung verwendeten Sendesignale ermöglichen, um die maximale eindeutige Geschwindigkeit als Reaktion auf ein Ziel zu erhöhen, das sich für den aktuellen Doppler-Bereich zu schnell bewegt. Als beispielhafte Anwendung kann das hierin beschriebene Radarsystem in ein Fahrzeug eingebaut (z.B. nachgerüstet) werden, z.B. in ein Fahrzeug mit zumindest teilweise autonomen Fahrfähigkeiten.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann der hierin vorgeschlagene Ansatz in einem MIMO-Radarsystem implementiert werden, das eine Art vom Radarsystem ist, für die das Problem der Mehrdeutigkeit der Geschwindigkeit des Ziels besonders relevant ist. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Fähigkeiten eines MIMO-Radarsystems genutzt werden können, um die Sendesignale so anzupassen, dass eine einfache, aber zuverlässige Mehrdeutigkeitserkennung möglich ist (siehe zum Beispiel 4A und 4B). Ohne Beschränkung der Allgemeinheit beziehen sich einige Aspekte der vorliegenden Beschreibung daher auf MIMO-Radarsysteme. Es versteht sich jedoch, dass der hierin beschriebene Ansatz prinzipiell auch auf andere Arten von Radarsystemen anwendbar sein kann, z.B. auf ein SIMO-Radarsystem (auf Englisch „Single-Input Multiple-Output“).
Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zum Ermitteln, ob die gemessene Geschwindigkeit eines Ziels eindeutig ist, und eine Verarbeitungsschaltung (z.B. einen Mehrdeutigkeitsdetektor), die eingerichtet ist, eine solche Ermittlung durchzuführen. Anschaulich beziehen sich verschiedene Aspekte auf einen Ansatz, der es ermöglicht, auf einfache, aber effiziente Weise zu ermitteln, ob die Parameter der Radarerfassung (vorübergehend) angepasst werden sollten, um ein sich schnell bewegendes Ziel zu erfassen. Das Verfahren zum Ermitteln der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit kann darauf beruhen, dass eine Mehrzahl von Einzelmessungen der Geschwindigkeit des Ziels durchgeführt wird, wobei die Einzelmessungen unterschiedliche maximale eindeutige Geschwindigkeiten aufweisen, und ermittelt wird, ob die gemessenen Werte der Geschwindigkeit zu einem gleichen Wert konvergieren oder eher divergieren. Falls die gemessenen Werte divergieren, ist dies ein Hinweis darauf, dass sich das Ziel mit einer Geschwindigkeit bewegt, die mit den aktuellen Parametern nicht eindeutig ermittelt werden kann, und es kann eine Anpassung der Radarerfassungsparameter ausgelöst werden. Das Verfahren zum Erkennen der Mehrdeutigkeiten kann also darauf beruhen, dass direkt ermittelt wird, ob eine Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit vorliegt, ohne komplexe Nachbearbeitungstechniken zu verwenden.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein Verfahren zum dynamischen Ermitteln einer Mehrdeutigkeit, die mit der Radarerfassung eines Ziels assoziiert ist, bereitgestellt werden, wobei das Verfahren aufweist: Senden einer Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen, wobei die Sätze von Sendesignalen der Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen eingerichtet sind, eine gleiche Geschwindigkeitsauflösung in Bezug zueinander und eine unterschiedliche maximale eindeutige Geschwindigkeit in Bezug zueinander bereitzustellen; Ermitteln eines jeweiligen Wertes für eine gemessene Geschwindigkeit des Ziels für jeden Satz von Sendesignalen; und Ermitteln, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer als eine vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit ist, als eine Funktion der Werte der gemessenen Geschwindigkeit des Ziels.
In einer bevorzugten Konfiguration kann das Verfahren das Verwenden von mindestens drei Sätzen von Sendesignalen (anschaulich: mindestens drei Sub-Frames) aufweisen, um das Vorhandensein von Mehrdeutigkeit bei der Radarerfassung zu ermitteln. Insbesondere kann jeder Sub-Frame eine Mehrzahl von Blöcken von Sendesignalen aufweisen, und die Anzahlen der Blöcken in den verschiedenen Sub-Frames können im Verhältnis zueinander teilerfremd (mit anderen Worten, relativ prim) sein. Ein Block von Sendesignalen kann mehrere räumliche Codes aufweisen, z. B. mehrere Chirp-Signale, die mittels verschiedener Sendeantennen ausgesendet werden und so codiert sind, dass sie orthogonal sind. Es wurde herausgefunden, dass die Konfiguration mit mindestens drei Sub-Frames und teilerfremden Anzahlen von Blöcken eine direkte, aber zuverlässige und genaue Ermittlung ermöglicht, ob die Geschwindigkeit des Ziels eindeutig ermittelt werden kann. Anschaulich wurde festgestellt, dass die einzelnen, mittels der mindestens drei verschiedenen Sub-Frames gemessenen Geschwindigkeitswerte nur dann zu einem gleichen Wert konvergieren, wenn die Geschwindigkeit des Ziels eindeutig ermittelt werden kann (anschaulich ist der Wert, zu dem die Messwerte konvergieren, dann die wahre Geschwindigkeit des Ziels).
Daher bietet die Konfiguration mit mindestens drei verschiedenen Sub-Frames eine zeit- und ressourceneffiziente Strategie zum Ermitteln des Vorhandenseins einer Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit bei der Radarerfassung. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit beziehen sich einige der Aspekte in der vorliegenden Beschreibung daher auf die Mehrdeutigkeitserkennung unter Verwendung von mindestens drei verschiedenen Sub-Frames. Es versteht sich jedoch, dass der hierin beschriebene Ansatz prinzipiell auch für andere Signaltypen anwendbar ist, z.B. mit einer anderen Anzahl von Sub-Frames, mit Anzahlen von Blöcken, die nicht teilerfremd sind, usw.
Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1A ein Radarsystem in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten;
1B eine Sendeschaltung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten;
1C eine Empfangsschaltung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten;
1D ein Sendesignal aufweisend eine Mehrzahl von Chirp-Signalen in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten;
2A ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Radarsystems, gemäß verschiedenen Aspekten;
2B und 2C jeweils eine Mehrzahl von Sendesignalen in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten;
3A und 3B eine Verarbeitungsschaltung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten;
3C ein Radarsystem in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten;
4A ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Mehrdeutigkeit, die mit einer Radarerfassung eines Ziels assoziiert ist, gemäß verschiedenen Aspekten;
4B eine Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten;
5A ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Radarsystems, gemäß verschiedenen Aspekten; und
5B, 5C und 5D jeweils ein Diagramm, das experimentelle Ergebnisse einer Radarerfassung darstellt, gemäß verschiedenen Aspekten.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil der Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
1A zeigt ein Radarsystem 100 in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedener Aspekte. Im Allgemeinen kann das Radarsystem 100 eine Mehrzahl von Antennen 102 und eine Radarvorrichtung 104 aufweisen, die mit den Antennen 102 gekoppelt und eingerichtet ist, um das Senden und das Empfangen von Radarsignalen mittels der Antennen 102 zu steuern. Die Mehrzahl von Antennen 102 kann eine oder mehrere Sendeantennen 106 und eine oder mehrere Empfangsantennen 108 aufweisen. Die eine oder mehreren Sendeantennen 106 können für das Senden von Radarsignalen und die Empfangsantennen 108 für das Empfangen von Radarsignalen vorgesehen sein. Ein von einer Sendeantenne 106 gesendetes Radarsignal kann hierin als Sendesignal bezeichnet werden, und ein an einer Empfangsantenne 108 empfangenes Radarsignal kann hierin als Empfangssignal oder reflektiertes Signal bezeichnet werden.
In der beispielhaften Konfiguration in 1A weist das Radarsystem 100 eine Mehrzahl von Sendeantennen 106 (z.B. vier Sendeantennen 106) und eine Mehrzahl von Empfangsantennen 108 (z.B. vier Empfangsantennen) auf. Das Radarsystem 100 in 1A kann somit für eine MIMO-Radarerfassung eingerichtet sein, z.B. kann das Radarsystem 100 ein MIMO-Radarsystem sein. Es versteht sich jedoch, dass die in Bezug auf das Radarsystem 100 beschriebenen Aspekte in entsprechender Weise für eine andere Konfiguration des Radarsystems 100 gelten können, z.B. eine Konfiguration mit einer einzigen Sendeantenne 106 oder eine Konfiguration mit einer Anzahl von Sendeantennen 106, die sich von der Anzahl der Empfangsantennen 108 unterscheidet.
Das allgemeine Funktionsprinzip der Radarerfassung ist in der Technik bekannt. Hierin wird ein kurzer Überblick gegeben, um die für die vorliegende Offenlegung relevanten Aspekte vorzustellen. Im Allgemeinen kann die Radarerfassung aufweisen, dass elektromagnetische Wellen (z.B. Radiowellen) in Richtung einer Szene abgestrahlt und elektromagnetische Wellen empfangen werden, die zum Radarsystem 100 zurückreflektiert werden. Eine Verarbeitung der reflektierten elektromagnetischen Wellen, die das Radarsystem empfängt, ermöglicht es, ein Verständnis der Szene bereitzustellen.
Mit Bezug auf die Konfiguration von 1A kann das Radarsystem 100 eingerichtet sein zum Senden einer Mehrzahl von Sendesignalen 110 (mittels der Mehrzahl von Sendeantennen 106) und zum Empfangen einer Mehrzahl von reflektierten Signalen 112 (mittels der Mehrzahl von Empfangsantennen 108). Ein reflektiertes Signal 112 kann als ein Sendesignal 110 verstanden werden, das von einem Ziel 114 zurück zum Radarsystem 100 reflektiert wird. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung können die Sendesignale, die für eine Erkennung des Ziels, z.B. eine Messung der Geschwindigkeit des Ziels, verwendet werden, als ein Frame bezeichnet werden.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann der Begriff „Ziel“ verwendet werden, um jede Art von Einheit zu beschreiben, die mittels Radarerfassung erfasst werden kann. Ein „Ziel“ kann ein Objekt sein, das sich im Sichtfeld eines Radarsystems befindet und in der Lage ist, elektromagnetische Wellen in Richtung des Radarsystems zu reflektieren. Anschaulich kann ein „Ziel“ ein Objekt sein, das sich im Sichtfeld eines Radarsystems befindet. Als Beispiel kann ein „Ziel“ ein Fahrzeug (wie in 1A gezeigt), ein Mensch, ein Tier, ein Bauwerk, eine Anlage, ein Verkehrsschild, ein Gebäude oder ähnliches sein. Im Allgemeinen kann ein „Ziel“ als „bewegliches Ziel“ bezeichnet werden, wenn das Ziel nicht stationär ist, z.B. falls die Geschwindigkeit des Ziels nicht 0 m/s beträgt. Als beispielhafte Konvention kann die (radiale) Geschwindigkeit des Ziels negativ sein, wenn sich das Ziel auf das Radarsystem zubewegt, oder positiv, wenn sich das Ziel vom Radarsystem wegbewegt.
Die Verarbeitung der vom Radarsystem 100 empfangenen reflektierten Signale 112 ermöglicht die Ermittlung verschiedener Eigenschaften des Ziels 114, wie seine Entfernung vom Radarsystem 100 (auch als Reichweite bezeichnet), seine Radialgeschwindigkeit und seine Winkelposition (in Bezug auf das Radarsystem 100), z.B. die Winkelposition sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung (anschaulich der Azimut- und der Elevationswinkel). Die Ermittlung der Eigenschaften des Ziels 114 kann auf den Frequenz- und Phasenschwankungen der Sendesignale 110 beruhen, die durch die Reflexion am Ziel 114 verursacht werden, wie in der Technik bekannt. Die Eigenschaften der Radarerfassung, wie z.B. die maximal erfassbare Entfernung, die maximal erfassbare Geschwindigkeit, die Winkelauflösung usw., hängen von den Eigenschaften des Radarsystems 100 (z.B. von Hardware- oder Softwarebeschränkungen) und von den Eigenschaften der Sendesignale 110 ab, wie es aus der Technik bekannt ist und im Folgenden noch weiter detailliert beschrieben wird.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Radarvorrichtung 104 eine Sendeschaltung 116, eine Empfangsschaltung 118, einen Wellenformgenerator 120 und eine Verarbeitungsschaltung 122 aufweisen. Es versteht sich, dass die Repräsentation der Radarvorrichtung 104 in 1A zum Zweck der Veranschaulichung der Prinzipien des vorgeschlagenen Ansatzes vereinfacht sein kann, und dass die Radarvorrichtung 104 zusätzliche Komponenten in Bezug auf die dargestellten aufweisen kann. Es versteht sich auch, dass die Funktionen der in 1A separat gezeigten Komponenten von einer einzigen Komponente mit gleichwertigen Funktionen ausgeführt werden können, und dass die von einer einzigen Komponente in 1A durchgeführten Funktionen von zwei oder mehr separaten Komponenten mit gleichwertigen Funktionen ausgeführt werden können. Darüber hinaus können die Sendeschaltung 116, die Empfangsschaltung 118, der Wellenformgenerator 120 und/oder die Verarbeitungsschaltung 122 so eingerichtet sein, dass sie die jeweiligen Operationen auf analoge und/oder digitale Weise durchführen.
Die Sendeschaltung 116 kann eingerichtet sein zum Durchführen einer Signalverarbeitung zur Vorbereitung des Sendens eines Sendesignals 110, z.B. kann die Sendeschaltung 116 eingerichtet sein zum Durchführen einer Signalverstärkung, einer Frequenzauswahl, einer Digital-Analog-Wandlung und dergleichen. Die Sendeschaltung 116 kann mit den Sendeantennen 106 mittels eines oder mehrerer Sendeanschlüsse 124 der Radarvorrichtung 104 gekoppelt sein. In der Konfiguration in 1A kann die Radarvorrichtung 104 eine Mehrzahl von Sendeanschlüssen 124 aufweisen, z.B. einen für jede Sendeantenne 106. Ein Sendeanschluss 124 kann ein Ausgangsanschluss sein, der eingerichtet ist, mit einer jeweiligen Sendeantenne 106 gekoppelt zu werden. Die Sendeschaltung 116 kann ein Hochfrequenz-Frontend, z.B. ein TX-Frontend, der Radarvorrichtung 104 sein. Eine Sendeantenne 106 mit assoziierter Sendeschaltung 116 kann auch als Sender bezeichnet werden.
Die Empfangsschaltung 118 kann eingerichtet sein zum Durchführen einer Signalverarbeitung der am Radarsystem 100 empfangenen reflektierten Signale 112, z.B. kann die Empfangsschaltung 118 eingerichtet sein zum Durchführen einer Signalverstärkung, einer Frequenzauswahl, einer Analog-Digital-Wandlung und dergleichen. Die Empfangsschaltung 118 kann mittels eines oder mehrerer Empfangsanschlüsse 126 der Radarvorrichtung 104 mit den Empfangsantennen 118 gekoppelt sein. In der Konfiguration in 1A kann die Radarvorrichtung 104 eine Mehrzahl von Empfangsanschlüssen 126 aufweisen, z.B. einen für jede Empfangsantenne 108. Ein Empfangsanschluss 126 kann ein Eingangsanschluss sein, der eingerichtet ist, mit einer jeweiligen Empfangsantenne 108 gekoppelt zu werden. Die Empfangsschaltung 118 kann ein Hochfrequenz-Frontend, z.B. ein RX-Frontend, der Radarvorrichtung 104 sein. Eine Empfangsantenne 108 mit assoziierten Empfangsschaltung 118 kann auch als Empfänger bezeichnet werden.
Der Wellenformgenerator 120 kann eingerichtet sein zum Generieren der Sendesignale 110 und zum Bereitstellen der generierten Sendesignale 110 an die Sendeschaltung 116 zur Übertragung mittels der Sendeantennen 106. Anschaulich kann der Wellenformgenerator 120 eingerichtet sein zum Generieren eines Wellenformsignals 132 (z.B. einer Mehrzahl von Wellenformsignalen) mit den gewünschten Eigenschaften, z.B. hinsichtlich Frequenz, Phase, Dauer usw., und zum Bereitstellen des/der Wellenformsignals/Wellenformsignale an die Sendeschaltung 116 zur Übertragung. Ein Wellenformsignal 132 kann ein analoges Signal, z.B. eine Spannung, sein, das die gewünschten Eigenschaften aufweist, die in dem/den Sendesignal(en) 110 bereitgestellt werden sollen. In verschiedenen Aspekten kann der Wellenformgenerator 120 ein Rampengenerator sein, der beispielsweise eingerichtet ist zum Generieren einer Frequenzrampe für ein Sendesignal 110 (siehe auch 1D). Anschaulich kann der Wellenformgenerator 120 ein Frequenzsynthesizer sein.
Die Verarbeitungsschaltung 122 kann eingerichtet sein zum Steuern des Betriebs der Radarvorrichtung 104, z.B. zum Steuern des Betriebs der Sendeschaltung 116 (mittels eines entsprechenden Steuersignals 134), der Empfangsschaltung 118 und des Wellenformgenerators 120. Insbesondere kann die Verarbeitungsschaltung 122 eingerichtet sein zum Empfangen eines Messsignals 136 von der Empfangsschaltung 118 und zum Verarbeiten des Messsignals 136, um die Eigenschaften des Ziels 114 (z.B. Entfernung, Geschwindigkeit, Winkel usw.) zu ermitteln. Ein Messsignal 136 kann einem reflektierten Signal 112 nach der Verarbeitung in der Empfangsschaltung 118 entsprechen. Als Beispiel kann ein Messsignal 136 ein reflektiertes Signal 112 sein, das in ein digitales Signal umgewandelt wurde. In verschiedenen Aspekten kann die Verarbeitungsschaltung 122 ein digitales Frontend der Radarvorrichtung 104 sein. Anschaulich kann die Verarbeitungsschaltung 122 eingerichtet sein zum Durchführen einer digitalen Signalverarbeitung (auf Englisch, „Digital Signal Processing“, DSP). In einigen Aspekten kann das Messsignal 136 eine Mehrzahl von Messsignalen sein oder aufweisen, z.B. eines für jede Empfangsantenne 108.
Die Eigenschaften der Sendesignale 110 können gemäß der gewünschten Radarerfassungsstrategie ausgewählt werden. In der vorliegenden Offenbarung wird insbesondere auf den Fall Bezug genommen, dass die Sendesignale 110 frequenzmodulierte Dauerstrichwellen (FMCW) sind. Es hat sich gezeigt, dass diese Konfiguration eine einfache und effiziente Implementierung der hierin beschriebenen Strategie ermöglicht. Es versteht sich jedoch, dass diese Strategie auch für andere Arten der Radarerfassung, z.B. für Dauerstrichradar oder Puls-Doppler-Radar, in entsprechender Weise angewandt werden kann.
1B und 1C zeigen mögliche Konfigurationen der Sendeschaltung 116 und der Empfangsschaltung 118 in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedener Aspekte. Die Konfigurationen in 1B und 1C können eine einfache, aber effiziente Implementierung des hierin beschriebenen kognitiven Ansatzes ermöglichen. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Konfigurationen der Sendeschaltung 116 und/oder der Empfangsschaltung 118 vorgesehen werden können, um die jeweilige Signalverarbeitung durchzuführen. Es versteht sich auch, dass die Signalverarbeitung in der Sendeschaltung 116 und der Empfangsschaltung 118 mittels analoger Komponenten und/oder auf digitale Weise durchgeführt werden kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 1B gezeigt, kann die Sendeschaltung 116 eine Phasenverschiebungsschaltung 140 und eine Signalverstärkungsschaltung 142 aufweisen. Die Phasenverschiebungsschaltung 140 kann eingerichtet sein zum Bewirken einer Verschiebung der Phase des (jeweiligen) Sendesignals 110. Anschaulich kann die Phasenverschiebungsschaltung 140 eingerichtet sein zum Erzeugen einer Phasenverschiebung für das an der Sendeschaltung 116 empfangene Wellenformsignal 132. Es versteht sich, dass die Phasenverschiebungsschaltung 140 zusätzlich oder alternativ als eine Zeitverzögerungsschaltung eingerichtet sein bzw. werden kann, die eingerichtet ist zum Bereitstellen einer Zeitverzögerung eines Sendesignals 110. In einer beispielhaften Implementierung kann die Phasenverschiebungsschaltung 140 einen Phasenschieber 154 aufweisen, beispielsweise einen Phasenschieber mit schaltbaren Verzögerungsleitungen. Die Signalverstärkungsschaltung 142 kann stromabwärts der Phasenverschiebungsschaltung 140 angeordnet sein und kann eingerichtet sein zum Verstärken eines Signalpegels des Sendesignals 110, z.B. kann sie eingerichtet sein zum Erhöhen einer Amplitude des Sendesignals 110. Als Beispiel kann die Signalverstärkungsschaltung 142 einen Leistungsverstärker 156 aufweisen.
Im Allgemeinen kann die Sendeschaltung 116 eine oder mehrere Signalverarbeitungsschaltungen 138 aufweisen, z.B. eine Signalverarbeitungsschaltung 138 für jede Sendeantenne 106 des Radarsystems 100. Eine Signalverarbeitungsschaltung 138 kann mit einem jeweiligen Sendeanschluss 124 gekoppelt und eingerichtet sein zum Durchführen einer Signalverarbeitung eines mittels dieses Sendeanschlusses 124 gesendeten Sendesignals 110. Unter Berücksichtigung der MIMO-Konfiguration von 1A kann die Sendeschaltung 116 eine Mehrzahl von Signalverarbeitungsschaltungen 138 aufweisen, die jeweils eine Phasenverschiebungsschaltung 140 und eine Signalverstärkungsschaltung 142 aufweisen. Eine Signalverarbeitungsschaltung 138 kann hierin auch als Sendescheibe (TX-Scheibe) oder Sendekette (TX-Kette) bezeichnet werden. In der MIMO-Konfiguration kann die Radarvorrichtung 104 (anschaulich, die Sendeschaltung 116) somit eine Mehrzahl von Phasenschiebern aufweisen (einen für jede Sendeantenne 106).
In verschiedenen Aspekten kann die Sendeschaltung 116 eingerichtet (z.B. gesteuert) sein bzw. werden zum Bereitstellen von unterschiedlichen Phasenverschiebungen für Sendesignale 110, die mittels unterschiedlicher Sendeanschlüsse 124 (und unterschiedlicher Sendeantennen 106) gesendet werden. Die unterschiedlichen Phasenverschiebungen (oder unterschiedlichen Zeitverzögerungen) können eine Kodierung der Sendesignale 110 bewirken, wie unten noch detaillierter beschrieben wird. In dieser Hinsicht kann die Verarbeitungsschaltung 122 eingerichtet sein zum Steuern der Phasenverschiebungsschaltung(en) 140, um ein vorbestimmtes Phasenprofil (hierin auch als Phasenmuster bezeichnet) für die Sendesignale 110 bereitzustellen. Beispielsweise kann die Verarbeitungsschaltung 122 eingerichtet sein zum Steuern der Mehrzahl von Phasenschiebern (mittels entsprechender Steuersignale 134) gemäß einem vorbestimmten Kodierungsschema.
Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 1C gezeigt, kann die Empfangsschaltung 118 eine Signalverstärkungsschaltung 146, eine Frequenzverschiebungsschaltung 148, eine Signalfilterungsschaltung 150 und eine Signalumwandlungsschaltung 152 aufweisen. Im Allgemeinen kann die Empfangsschaltung 118 eingerichtet sein zum Empfangen eines reflektierten Signals 112 an dem/den Empfangsanschluss/-anschlüssen 126 und zum Liefern eines Messsignals 136 als Ausgangssignal an die Verarbeitungsschaltung 122.
Die Signalverstärkungsschaltung 146 kann eingerichtet sein zum Verstärken eines Signalpegels eines reflektierten Signals 112, das an einem Empfangsanschluss 126 empfangen wird, z.B. kann die Signalverstärkungsschaltung 146 eingerichtet sein zum Erhöhen einer Amplitude des reflektierten Signals 112. Als Beispiel kann die Signalverstärkungsschaltung 146 einen rauscharmen Verstärker 158 aufweisen.
Die Frequenzverschiebungsschaltung 148 kann eingerichtet sein zum Verschieben einer Frequenz des reflektierten Signals 112 (anders ausgedrückt, zum Schieben oder zum Wandeln). Die Empfangsschaltung 118 kann eingerichtet sein zum Empfangen der gesendeten Wellenform (das Wellenformsignal 132) vom Wellenformgenerator 120. Die Frequenzverschiebungsschaltung 148 kann eingerichtet sein zum Kombinieren (mit anderen Worten, zum Mischen) der gesendeten Wellenform und der empfangenen Wellenform miteinander. Anschaulich kann die Frequenzverschiebungsschaltung 148 eingerichtet sein zum Kombinieren eines Sendesignals 110 mit einem entsprechenden reflektierten Signal 112. Das resultierende Signal kann eine Momentanfrequenz aufweisen, die gleich der Differenz der Momentanfrequenzen der kombinierten Signale ist, und eine Phase, die gleich der Differenz der Phasen der kombinierten Signale ist. Die Frequenzverschiebungsschaltung 148 kann somit ein resultierendes Signal mit einer Frequenz liefern, die für die Verarbeitung in der Verarbeitungsschaltung 122 geeignet ist. Als Beispiel kann die Frequenzverschiebungsschaltung 148 einen Mischer 160 aufweisen, z.B. einen IQ-Mischer oder einen normalen Mischer.
Die Signalfilterungsschaltung 150 kann eingerichtet sein zum Filtern der Komponenten des resultierenden Signals, die außerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs liegen. Die Signalfilterungsschaltung 150 kann somit eingerichtet sein zum Durchlassen nur der Komponenten des resultierenden Signals, die eine vorbestimmte Frequenz haben. Als Beispiel kann die Signalfilterungsschaltung 150 ein Bandpassfilter oder ein Tiefpassfilter 162 aufweisen.
Die Signalumwandlungsschaltung 152 kann eingerichtet sein zum Umwandeln des resultierenden (gefilterten) Signals in ein Format, das die Verarbeitung in der Verarbeitungsschaltung 122 ermöglicht. Zum Beispiel kann die Signalumwandlungsschaltung 152 eingerichtet sein zum Umwandeln des resultierenden (analogen) Signals in ein digitales Signal, das dann der Verarbeitungsschaltung 122 zugeführt wird. Als Beispiel kann die Signalumwandlungsschaltung 152 einen Analog-Digital-Wandler 164 (auf Englisch „Analog-Digital-Converter“, ADC) oder eine Mehrzahl von Analog-Digital-Wandlern (z.B. 2x ADC im Falle eines IQ-Signals) aufweisen.
Im Allgemeinen kann die Empfangsschaltung 116 eine oder mehrere Signalverarbeitungsschaltungen 144 aufweisen, z.B. eine Signalverarbeitungsschaltung 144 für jede Empfangsantenne 108 des Radarsystems 100. Eine Signalverarbeitungsschaltung 144 kann mit einem jeweiligen Empfangsanschluss 126 gekoppelt und eingerichtet sein zum Durchführen einer Signalverarbeitung eines an diesem Empfangsanschluss 126 empfangenen reflektierten Signals 112. In Anbetracht der MIMO-Konfiguration von 1A kann die Empfangsschaltung 118 eine Mehrzahl von Signalverarbeitungsschaltungen 144 (z.B. vier Signalverarbeitungsschaltungen 144) aufweisen, die jeweils eine Signalverstärkungsschaltung 146, eine Frequenzverschiebungsschaltung 148, eine Signalfilterungsschaltung 150 und eine Signalumwandlungsschaltung 152 aufweisen. Eine Signalverarbeitungsschaltung 144 kann hierin auch als Empfangsscheibe (RX-Scheibe) oder Empfangskette (RX-Kette) bezeichnet werden.
1D zeigt ein Diagramm 128, das ein Sendesignal 110 schematisch darstellt, gemäß verschiedener Aspekte. Das Sendesignal 110 wird hinsichtlich der Frequenz (f) über die Zeit (t) dargestellt.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein Sendesignal 110 ein oder mehrere Chirp-Signale 130 aufweisen, z.B. eine Mehrzahl von Chirp-Signalen 130. Ein Chirp-Signal 130 kann ein Signal sein, dessen Frequenz linear mit der Zeit zunimmt, z.B. kann ein Chirp-Signal 130 eine Sinuskurve mit einer Frequenz sein, die linear von einer Startfrequenz zu einer Endfrequenz zunimmt. Ein Chirp-Signal kann hierin auch als Wobbelsignal oder einfach als Chirp bezeichnet werden. In verschiedenen Aspekten kann ein Sendesignal 110 somit ein frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal sein, das einen oder mehrere Chirps (z.B. eine Mehrzahl von Chirps) aufweist.
Ein Chirp-Signal 130 kann durch mehrere Eigenschaften charakterisiert werden, z.B. durch die Startfrequenz f_c, die Bandbreite B (anschaulich, den Frequenzbereich, den das Chirp-Signal abdeckt), die Dauer der Rampe T_c (auch als Chirp-Zeit bezeichnet), die Leerlaufzeit Ti (auch als Inter-Chirp-Dauer bezeichnet) und die Steigung S, die den Anstieg des Chirp-Signals definiert. Als Beispielwerte für Radaranwendungen kann ein Chirp-Signal 130 eine Startfrequenz f_c im Bereich von 30 MHz bis 300 GHz, eine Bandbreite B im Bereich von 500 MHz bis 5 GHz und eine Dauer T_c im Bereich von 1 µs (1 Mikrosekunde) bis 500 µs (500 Mikrosekunden) haben. Die Steigung S (in Hz/s) kann ermittelt werden, indem die Bandbreite durch die Dauer dividiert wird. Mit Bezug auf die Konfiguration in 1A kann der Wellenformgenerator 120 eingerichtet sein zum Generieren der Chirps 130, z.B. kann der Wellenformgenerator 120 eingerichtet sein zum Erzeugen der zu übertragenden Frequenzrampen.
Chirp-Signale 130 werden häufig bei der Radarerfassung verwendet, da sie es ermöglichen, die Entfernung eines Ziels 114 auf einfache Weise zu ermitteln. In Kürze, wird ein Chirp-Signal 130 mittels einer Sendeantenne 106 ausgesendet, vom Ziel 114 zurückreflektiert und als reflektiertes Signal 112 an einer Empfangsantenne 108 empfangen. Das gesendete Chirp-Signal und das empfangene Chirp-Signal werden miteinander kombiniert, z.B. in der/den Frequenzverschiebungsschaltung(en) 148 der Empfangsschaltung 118. Unter Berücksichtigung der Chirps kann die Frequenz des resultierenden Signals somit über die Zeit konstant sein und die Entfernung repräsentieren, in der sich das Ziel 114 befindet. Gemäß verschiedenen Aspekten kann das resultierende Signal ein Zwischenfrequenzsignal (auf Englisch „Intermediate Frequency“ IF) sein.
Die Frequenz des resultierenden Signals (und entsprechend die Frequenz des Messsignals 136) kann als S*2*d/c ausgedrückt werden, wobei S die Steigung des Chirp-Signals, d die Entfernung des Ziels und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Die Verarbeitungsschaltung 122 kann somit eingerichtet sein zum Ermitteln (z.B. zum Berechnen) der Entfernung eines Ziels als Funktion der Frequenz des Messsignals 136, z.B. mittels einer Fourier-Transformation (FT) des Messsignals, wie z.B. einer schnellen Fourier-Transformation (auf Englisch „Fast-Fourier-Transform“, FFT), die auch als 1D-FFT oder Entfernung-FFT bezeichnet wird, oder mittels einer anderen Methode zur Frequenzanalyse. Anschaulich kann die Lage eines Peaks im Frequenzbereich, z.B. im FFT-Spektrum, ein Hinweis auf die Entfernung sein, in der sich das Ziel befindet. Die Frequenz des Messsignals 136 nimmt mit zunehmender Entfernung des Ziels 114 zu.
Die Verwendung von mehreren Chirp-Signalen 130 ermöglicht es, die Geschwindigkeit des Ziels 114 zu ermitteln. Diese Ermittlung beruht auf der Eigenschaft, dass die Phase eines Zwischenfrequenzsignals sehr empfindlich auf kleine Änderungen der Position des Ziels 114 reagiert. Wenn also eine Mehrzahl von Chirp-Signalen 130 ausgesendet wird, haben die entsprechenden Messsignale (z.B. die entsprechenden Peaks, die sich aus der FFT ergeben) eine unterschiedliche Phase. Die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messsignale gemessene Phasendifferenz entspricht der Bewegung des Ziels und kann zum Ermitteln seiner Geschwindigkeit verwendet werden.
Die Verarbeitungsschaltung 122 kann daher eingerichtet sein zum Ermitteln (z.B. zum Berechnen) der Geschwindigkeit eines Ziels 114 als Funktion der Phase des Messsignals, z.B. mittels einer weiteren Fourier-Transformation (FT), wie einer weiteren schnellen Fourier-Transformation (FFT), die auch als 2D-FFT oder Doppler-FFT bezeichnet wird. Die (radiale) Geschwindigkeit des Ziels kann aus der gemessenen Phase geschätzt werden als v = (X*Δφ)/(4*π*(T_c+T_I)), wobei Δφ die Phasendifferenz zwischen Peaks in der 2D-FFT ist, die mit aufeinanderfolgenden Chirps zugeordnet sind. Um die Geschwindigkeit von mehr als einem Ziel 114 zu ermitteln, kann eine Sequenz von gleichmäßig verteilten Chirps 130 verwendet werden, z.B. eine Sequenz, die eine Anzahl N von Chirps mit N größer als 2 aufweist.
Die Verwendung mehrerer Empfangsantennen 108 ermöglicht die Ermittlung der Winkelposition eines Ziels 114. Anschaulich lässt sich durch die Verwendung mehrerer Empfangsantennen 108 der Ankunftswinkel eines reflektierten Signals 112 ermitteln. Die Ermittlung des Winkels basiert auf der Eigenschaft, dass ein reflektiertes Signal 112 unterschiedliche Entfernungen zurücklegt, um von in einem Abstand voneinander angeordneten Empfangsantennen 108 empfangen zu werden. Beispielsweise legt ein reflektiertes Signal, das unter einem Winkel θ eintrifft, bei einer ersten Empfangsantenne 108, die um einen Abstand h von einer zweiten Empfangsantenne 108 entfernt ist, eine zusätzliche Strecke h*sin(0) zurück, um die zweite Empfangsantenne 108 zu erreichen. Der zusätzliche Abstand beeinflusst die Phase des entsprechenden Messsignals. Zum Beispiel verursacht eine solche zusätzliche Entfernung eine Phasenänderung in den Peaks der 2D-FFT, und die Phasenänderung kann verwendet werden, um den Ankunftswinkel zu ermitteln. Die Verarbeitungsschaltung 122 kann daher eingerichtet sein zum Ermitteln des Winkels eines Ziels (anschaulich seiner Winkelposition in Bezug auf das Radarsystem 100) als Funktion der Phasen der Messsignale, die mit verschiedenen Empfangsantennen 108 zugeordnet sind, z.B. mittels des MUSIC (Multiple Signal Classification) Verfahrens, oder mittels einer weiteren Fourier-Transformation (FT) des Messsignals, wie einer weiteren schnellen Fourier-Transformation (FFT), die auch als 3D-FFT oder Winkel-FFT bezeichnet wird. Anschaulich kann die 3D-FFT als eine FFT verstanden werden, die über die Empfangsantennen 108 durchgeführt wird. Um den Winkel von mehr als einem Ziel 114 zu ermitteln, kann eine Anzahl M von Empfangsantennen 108 mit M größer als 2 verwendet werden.
Die Ermittlung von Entfernung, Geschwindigkeit und Winkel kann gemäß einer beliebigen geeigneten Konfiguration eines Radarsystems 100 implementiert werden. Als Beispiel kann ein SIMO-Radar, z.B. ein Radarsystem mit einer einzigen Sendeantenne 106 und einer Mehrzahl von Empfangsantennen 108, für eine solche Ermittlung geeignet sein. Allerdings kann die Winkelauflösung eines SIMO-Radars begrenzt sein. Ein kosteneffizienter Ansatz zur Erhöhung der Winkelauflösung besteht in einer so genannten MIMO-Konfiguration, bei der ein Radarsystem eine Mehrzahl von Sendeantennen und eine Mehrzahl von Empfangsantennen aufweist, wie in 1A gezeigt.
Die Verwendung einer Mehrzahl von Sendeantennen 106 führt zu einer zusätzlichen Phasenverschiebung in den reflektierten Signalen 112, die an den Empfangsantennen 108 empfangen werden. Die zusätzliche Phasenverschiebung ist auf den Abstand zwischen den Sendeantennen 106 und auf die zusätzliche Strecke zurückzuführen, die die von den verschiedenen Sendeantennen 106 ausgesendeten Sendesignale 110 zurücklegen. Die Verwendung einer Mehrzahl von Sendeantennen 106 erhöht somit die Anzahl der Peaks, die in der 3D-FFT unterschieden werden können, und erhöht dementsprechend die Winkelauflösung.
Ein wichtiger Aspekt der MIMO-Radarerfassung ist, dass die an den Empfangsantennen 108 empfangenen reflektierten Signale 112 unterschieden und mit der entsprechenden Sendeantenne 106 assoziiert werden sollten. Das Radarsystem 100 kann daher eingerichtet sein zum Senden einer Mehrzahl von Sendesignalen 110, die so eingerichtet sind, dass sie eine Trennung (anschaulich, eine Zuordnung) der empfangenen reflektierten Signale 112 ermöglichen, z.B. Sendesignalen 110, die zueinander orthogonal sind. Anschaulich können die Sendesignale 110 so kodiert sein, dass die reflektierten Signale 112 eindeutig einer entsprechenden Sendeantenne 106 zugeordnet werden können. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine solche Trennung zu gewährleisten, jedoch stellt die Verwendung von Detektionsschemata mit mehreren Sendern (SIMO oder MIMO) eine Beschränkung für die maximale Geschwindigkeit dar, die detektiert werden kann.
Bei der Messung der Geschwindigkeit eines Ziels ist die assoziierte Phasenmessung in Anbetracht der obigen Überlegungen nur dann eindeutig, wenn die Phasendifferenz zwischen aufeinanderfolgenden Chirp-Signalen (anschaulich, aufeinanderfolgenden Messsignalen) innerhalb von ±180° liegt. Diese Begrenzung entspricht einer Phasenänderung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Chirps von weniger als π, so dass die maximale Geschwindigkeit, die eindeutig erfasst werden kann, durch v_max = λ/ (4* (T_c+T_I) gegeben ist. Eine höhere maximale Geschwindigkeit kann daher die Verwendung von eng beieinander liegenden Chirps erfordern.
Diese Anforderung steht im Gegensatz zu einem MIMO-Ansatz, bei dem die Übertragung von unterscheidbaren Sendesignalen 110 zu einer erhöhten Übertragungsdauer führt (unter Berücksichtigung der Dauern der einzelnen Chirps sowie der Leerlaufzeit T_I zwischen aufeinanderfolgenden Chirps), um eine geeignete Codierung der Sendesignale 110 zu ermöglichen. Anschaulich wird ein Beitrag der gesamten Gruppe berücksichtigt, so dass die maximale Geschwindigkeit durch den Abstand zwischen homogenen Codes begrenzt wird. Die Verringerung des eindeutigen Doppler-Bereichs als Folge von MIMO-Modulationsverfahren in modernen dichten Arrays ist ein seit langem bestehendes Problem in der Radarszene. Es wurden mehrere Lösungen vorgeschlagen, die jedoch verschiedene Nachteile aufweisen.
Ein Beispiel dafür ist die Anwendung des Chinesischen Restsatzes (auf Englisch „Chinese Remainder Theorem“, CRT) auf MIMO-Radare. Das CRT verwendet verschiedene Messungen derselben Objekte, die mit verschiedenen Chirp-Konfigurationen gemessen wurden. Ein Nachteil dieses Ansatzes ist jedoch die hohe Anfälligkeit für Messabweichungen, die zu einer Divergenz in der CRT-Erweiterung führen können. In diesem Zusammenhang wurden die so genannte „Dichtebasierte räumliche Clusteranalyse mit Rauschen“ (auf Englisch „Density based Spatial Clustering of Applications with Noise“, DBSCAN) und ihre verbesserte Version EDBSCAN vorgeschlagen, die die Probleme im Zusammenhang mit Messfehlanpassungen lösen sollen. Diese Methoden führen jedoch zu einem hohen Verarbeitungsaufwand. Eine weitere „leichtgewichtige“ Methode, die auf Abstandsmessungen über mehrere Bilder hinweg basiert, hat einen geringen Verarbeitungsaufwand, aber auch eine schlechte Leistung. Andere Methoden zur Auflösung der Mehrdeutigkeit stützen sich auf verschiedene Hypothesen für die Phasenverschiebung der Geschwindigkeit oder auf die Berücksichtigung der Doppler-induzierten Phasenverschiebung zwischen Chirps verschiedener Sender, um die wahre Geschwindigkeit zu ermitteln. Solche Ansätze erfordern jedoch eine komplexe Nachbearbeitung der einzelnen Signale, selbst in Fällen, in denen dies nicht notwendig wäre, weil sich das Ziel im eindeutig ermittelbaren Geschwindigkeitsbereich bewegt. Schließlich können komplexe Multibandkonfigurationen mit kurzen Chirps verwendet werden, um die Anwendung von komplexen Methoden zu vermeiden, indem das Chirp-Wiederholungsintervall erhöht wird. Dieser Ansatz führt jedoch zu einer zusätzlichen Signalverarbeitung, um die gesamte Bandbreite, die von kürzeren Chirps abgedeckt wird, wiederherzustellen, was nicht-standardmäßige FFT-Beschleuniger erfordert, um die Mehrbandüberlegungen zu berücksichtigen.
Andere konventionelle Ansätze sind in den folgenden Druckschriften beschrieben. Die Druckschrift US 2019/0011547 A1 beschreibt ein System, das Frames mit unterschiedlichen maximalen, eindeutigen Geschwindigkeitsgrenzen kombiniert. Das System kann in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs selektiv entscheiden, welches Frame zu verwenden ist, was zu einem optimierten dynamischen Bereich der Geschwindigkeit führt. Dieser Ansatz unterscheidet sich erheblich von der hierin beschriebenen Strategie, da gemäß der hierin beschriebenen Strategie die internen Erkennungsmodi dynamisch auf der Grundlage des Verhaltens des Ziels und nicht des Ego-Fahrzeugs ausgewählt werden. Die Druckschrift US 10,775 489 B2 beschreibt den gleichzeitigen Betrieb von zwei Radar-ICs, nämlich Master und Slave, deren Zweck es ist, sich überlappende Chirps auszusenden, die weiter kombiniert werden, um die Fähigkeiten zur Geschwindigkeitsmessung zu erhöhen. Dieser Ansatz unterscheidet sich von dem hierin beschriebenen Ansatz, da die beiden Modi gleichzeitig arbeiten und nicht reaktiv auf ein kognitives Paradigma hin ausgelöst werden. Smith et al. in „Experiments with cognitiver radar“ (IEEE International Workshop on Computational Advances in Multi-Sensor Adaptive Processing (CAMSAP)) beschreibt die Entwicklung von On-Algorithmen für kognitive Radargeräte im Allgemeinen und liefert ein spezifisches Beispiel für die Geschwindigkeitsmessung. Trotz der Berücksichtigung kognitiver Prinzipien in einem Impulsradar zur Anpassung der maximalen eindeutigen Geschwindigkeitsskala, die in einem Partikelfilter verfolgt wird, hat das System von Smith keine Methode zur Bestimmung, ob sich das Ziel mehrdeutig bewegt. Es geht von der Annahme aus, dass das Ziel bei Null anfängt und von da an verfolgt wird. Die Druckschrift EP 3 339 880 A1 stellt einen Ansatz des verstärkten Lernens zur Anpassung bestimmter Signalparameter und Wellenformen auf der Grundlage bestimmter Leistungsindikatoren vor. In dieser Druckschrift wird ein kognitives Radar beschrieben, aber es werden nur Indikatoren auf der Grundlage der Dopplerauflösung neben anderen Leistungsparametern berücksichtigt. Die Druckschrift KR 10-1993855 beschreibt ein Impulsradar (kein FMCW) für Flugzeuge, das seine Höhe und die Impulsfolgefrequenz optimiert, um Störungen und Blindzonen zu vermeiden und die Entfernung und den Doppler eines Ziels kontinuierlich zu verfolgen, wenn dieses zuvor bekannt ist. Im Gegensatz zu dem hierin beschriebenen Ansatz verfügt das System dieser Druckschrift nicht über einen dynamischen Mechanismus, um festzustellen, ob die Geschwindigkeit eines Ziels mehrdeutig ist. Es geht davon aus, dass die wahre Geschwindigkeit vorher bekannt ist oder dass sich das Ziel von Null an bewegt.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung beruhen auf der Erkenntnis, dass eine dynamische Anpassung der Radarerfassungsparameter (z.B. der Parameter der Sendesignale) es ermöglicht, auf das Vorhandensein eines sich schnell bewegenden Ziels in der Szene zu reagieren und so eine zuverlässige Erkennung zu gewährleisten, ohne dass komplexe Hardware oder zeitaufwendige Verarbeitungstechniken erforderlich sind. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung beruhen insbesondere darauf, dass dynamisch ermittelt wird, ob die Geschwindigkeit eines Ziels zu hoch ist, um eindeutig ermittelt zu werden, und dass die Radarerfassungsparameter dynamisch angepasst werden, um den Doppler-Bereich für die Erkennung eines solchen sich schnell bewegenden Ziels zu erweitern.
2A zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Betreiben eines Radarsystems, z.B. zum Betreiben eines MIMO-Radarsystems (z.B. zum Betreiben des Radarsystems 100). Das Verfahren 200 kann als ein Verfahren zum Auflösen der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit von Zielen in einem Radarsystem verstanden werden. Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Verarbeitungsschaltung eines Radarsystems (z.B. die Verarbeitungsschaltung 122) eingerichtet sein zum Durchführen des Verfahrens 200.
Im Allgemeinen kann das Verfahren 200 aufweisen, dass die Radarerfassungsparameter in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit eines Ziels angepasst werden, z.B. kann das Verfahren 200 aufweisen, dass eine oder mehrere Signaleigenschaften von Sendesignalen, die für die Radarerfassung verwendet werden, geändert werden, um die maximale eindeutige Geschwindigkeit zu erhöhen, als Funktion der tatsächlichen Geschwindigkeit des Ziels.
In der vorliegenden Offenbarung kann der Begriff „maximale eindeutige Geschwindigkeit“ die maximale Geschwindigkeit (z.B. eines Ziels) beschreiben, die mittels einer Radarerfassungsverfahrens (z.B. mittels Sendesignalen mit bestimmten Eigenschaften) eindeutig erfasst werden kann. Der Begriff „maximale eindeutige Geschwindigkeit“ kann somit die maximale Geschwindigkeit beschreiben, die ein Ziel haben kann, um korrekt erkannt zu werden, z.B. ohne dass seine Geschwindigkeit im zyklischen Bereich der Doppler-Phase gefaltet wird. Anschaulich kann die „maximale eindeutige Geschwindigkeit“ die Obergrenze eines Geschwindigkeitsbereichs sein, in dem ein Radarerfassungsverfahren die Geschwindigkeit des Ziels korrekt ermitteln kann. Als Beispiel kann eine „maximale eindeutige Geschwindigkeit“ die maximale Geschwindigkeit beschreiben, die eine Phasenverschiebung innerhalb von ±180° in der Phase der Peaks der 2D-FFT einer Radarmessung verursacht. Die „maximale eindeutige Geschwindigkeit“ kann hierin auch als „maximale eindeutig erfassbare Geschwindigkeit“ bezeichnet werden.
Wie bereits erwähnt, kann ein Ziel je nach gewählter Konvention eine positive oder negative Geschwindigkeit haben, abhängig von der Bewegungsrichtung in Bezug auf das Radarsystem. Dementsprechend kann die maximale eindeutige Geschwindigkeit einen positiven Wert haben, wenn es sich um Ziele handelt, die sich in eine erste Richtung (z.B. vom Radarsystem weg) bewegen, oder einen negativen Wert, wenn es sich um Ziele handelt, die sich in eine zweite Richtung (z.B. zum Radarsystem hin) bewegen. Die hier beschriebenen Aspekte in Bezug auf eine „maximale eindeutige Geschwindigkeit“ können daher in entsprechender Weise für einen „eindeutigen Geschwindigkeitsbereich“ gelten, d.h. einen Bereich von einer negativen „maximalen eindeutigen Geschwindigkeit“ bis zu einer positiven „maximalen eindeutigen Geschwindigkeit“ (von -v_max bis +v_max).
Der Begriff „Winkelauflösung“ kann den kleinsten Winkelunterschied beschreiben, der mittels eines Radarerfassungsverfahrens aufgelöst werden kann. In ähnlicher Weise kann der Begriff „Geschwindigkeitsauflösung“ den kleinsten Geschwindigkeitsunterschied beschreiben, der mittels eines Radarerfassungsverfahrens aufgelöst werden kann.
Die Radarerfassungsparameter, die angepasst werden können, weisen alle geeigneten Parameter auf, die die mittels Radarerfassung maximale eindeutig erfassbare Geschwindigkeit beeinflussen können. Als Beispiel können die Radarerfassungsparameter eine oder mehrere Signaleigenschaften der Sendesignale aufweisen, die mittels Software oder Hardware gesteuert werden können. Die eine oder mehreren Signaleigenschaften des/der Sendesignale(s) können alle geeigneten Eigenschaften aufweisen, die die maximale eindeutig erfassbare Geschwindigkeit beeinflussen können. Als Beispiele, die sich für die Implementierung der hierin beschriebenen Strategie besonders geeignet sind, können die eine oder mehreren Signaleigenschaften des/der Sendesignale(s) eine Phase, eine Frequenz, eine Bandbreite, eine Chirp-Zeit, eine Leerlaufzeit, eine Anzahl von Chirp-Signalen, eine Phase des/der Chirp-Signale(s) und/oder eine Codierung des/der Chirp-Signale(s) aufweisen. Im Folgenden werden zwei Beispiele für Radarerfassungsverfahren mit unterschiedlichen maximalen eindeutigen Geschwindigkeit vorgestellt (siehe 2B und 2C). Diese beiden beispielhaften Radarerfassungsverfahren haben sich als eine zeit- und ressourceneffiziente Implementierung des hierin beschriebenen dynamischen Ansatzes erwiesen. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Radarerfassungsverfahren (z.B. mit anderen Signaleigenschaften) möglich sind, solange der reaktive Anstieg der maximalen eindeutigen Geschwindigkeit gewährleistet ist.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Verfahren 200 in 210 das Verwenden eines ersten Radarerfassungsverfahrens zum Erfassen eines Ziels aufweisen, z.B. das Verwenden eines ersten Radarerfassungsverfahrens zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Ziels (und anderer Eigenschaften, wie Entfernung, Winkel usw.). Anschaulich kann das Verfahren 200 das Durchführen einer Radarerfassung unter Verwendung erster Radarerfassungsparameter aufweisen, z.B. unter Verwendung eines oder mehrerer erster Sendesignale mit ersten Signaleigenschaften (und Empfang eines oder mehrerer entsprechender reflektierter Signale). Unter Berücksichtigung einer MIMO-Konfiguration kann das erste Radarerfassungsverfahren das Senden einer ersten Mehrzahl von Sendesignalen mittels einer Mehrzahl von Sendeantennen und das Empfangen einer ersten Mehrzahl von reflektierten Signalen mittels einer Mehrzahl von Empfangsantennen aufweisen. In diesem Zusammenhang kann die Verarbeitungsschaltung des Radarsystems eingerichtet sein zum Steuern des Sendens der ersten Mehrzahl von Sendesignalen, um das erste Radarerfassungsverfahren bereitzustellen (z.B. zu implementieren oder durchzuführen).
Das erste Radarerfassungsverfahren kann eine erste maximale eindeutige Geschwindigkeit haben. Anschaulich können die ersten Radarerfassungsparameter (z.B. das/die erste(n) Sendesignal(e)) eine erste maximale Geschwindigkeit liefern (z.B. definieren), die mittels des ersten Radarerfassungsverfahrens eindeutig erfasst werden kann. In einigen Aspekten kann das erste Radarerfassungsverfahren eine erste Winkelauflösung haben. Zum Beispiel kann das erste Radarerfassungsverfahren eine relativ hohe Winkelauflösung und eine relativ niedrige maximale eindeutige Geschwindigkeit haben, z.B. kann das erste Radarerfassungsverfahren ein Hochauflösender Winkelmodus (auf Englisch, „Hi-res Angle Mode“, HAM) sein. Die Verwendung eines Radarerkennungsverfahrens mit hoher Winkelauflösung ist insbesondere bei dichtem Verkehr von Bedeutung, wo ein Fahrzeug in der Lage sein sollte, die verschiedenen Verkehrsteilnehmer mit hoher Präzision zu unterscheiden.
Das Verfahren 200 kann ferner aufweisen, in 220 das (dynamische) Ermitteln, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit. Anschaulich kann das Verfahren 200 aufweisen, dass (im laufenden Betrieb und nicht in der Nachbearbeitung) ermittelt wird, ob das erste Radarerfassungsverfahren in der Lage ist, eine eindeutige Messung der tatsächlichen Geschwindigkeit des Ziels zu liefern. In einigen Aspekten kann die Ermittlung unter Verwendung der ersten Mehrzahl von Sendesignalen durchgeführt werden (siehe auch 4A bis 4B), z.B. unter Verwendung von ersten Sendesignalen, die so eingerichtet sind, dass sie eine direkte Ermittlung ermöglichen, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit. Ein Verfahren zur Mehrdeutigkeitserkennung wird noch weiter detailliert in Bezug auf 4A bis 4B beschrieben. In diesem Zusammenhang kann die Verarbeitungsschaltung des Radarsystems eingerichtet sein zum Durchführen einer solchen Ermittlung. In verschiedenen Aspekten kann die Verarbeitungsschaltung einen Mehrdeutigkeitsdetektor (siehe auch 3A und 3B) aufweisen, der für diesen Zweck eingerichtet ist. Die Ermittlung kann auf den reflektierten Signalen basieren, die am Radarsystem (z.B. an der Mehrzahl der Empfangsantennen) empfangen werden.
Der Begriff „tatsächliche Geschwindigkeit“ kann hierin verwendet werden, um die (radiale) Geschwindigkeit zu beschreiben, mit der sich das Ziel bewegt. Die „tatsächliche Geschwindigkeit“ kann somit die Geschwindigkeit sein, die das Ziel in der physischen Welt tatsächlich hat. Der Begriff „tatsächliche Geschwindigkeit“ kann also verwendet werden, um die Geschwindigkeit des Ziels unabhängig von der Radarerfassung zu beschreiben. In diesem Zusammenhang kann der Begriff „gemessene Geschwindigkeit“ verwendet werden, um die mittels der Radarerfassung ermittelte (z.B. berechnete oder geschätzte) Geschwindigkeit des Ziels zu beschreiben. Im Idealfall sollte die „gemessene Geschwindigkeit“ im Wesentlichen mit der „tatsächlichen Geschwindigkeit“ übereinstimmen. Es kann jedoch, wie oben beschrieben, Faktoren geben, die die Messung beeinflussen, so dass in einigen Fällen die „tatsächliche Geschwindigkeit“ nicht eindeutig ermittelt werden kann, so dass in diesen Fällen die „gemessene Geschwindigkeit“ nicht mehr repräsentativ für die „tatsächliche Geschwindigkeit“ ist. Die „tatsächliche Geschwindigkeit“ kann hierin auch als „wahre Geschwindigkeit“ bezeichnet werden.
In verschiedenen Aspekten kann das Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die maximale eindeutige Geschwindigkeit, das Ermitteln aufweisen, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels außerhalb des eindeutigen Geschwindigkeitsbereichs liegt. Beispielsweise kann das Verfahren 200 in 220 das Ermitteln aufweisen, ob ein absoluter Wert der tatsächlichen Geschwindigkeit des Ziels größer ist als ein absoluter Wert der maximalen eindeutigen Geschwindigkeit des verwendeten Radarerkennungsverfahrens.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass das Verfahren 200 in 220 das Ermitteln aufweist, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels falsch ermittelt wurde, selbst wenn das Radarerfassungsverfahren ein Ergebnis für die gemessene Geschwindigkeit liefert, das innerhalb des eindeutigen Geschwindigkeitsbereichs liegt. Beispielsweise kann das Verfahren 200 das Ermitteln aufweisen, ob der vom Radarerkennungsverfahren gelieferten gemessenen Geschwindigkeit vertraut werden kann. Anders ausgedrückt, kann das Verfahren 200 das Ermitteln (z.B. das Schätzen) aufweisen, ob der Wert der mittels des (ersten) Radarerkennungsverfahrens gemessenen Geschwindigkeit die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels korrekt repräsentiert oder ob der Wert der mittels des (ersten) Radarerkennungsverfahrens gemessenen Geschwindigkeit fälschlicherweise in den zyklischen Doppler-Phasenbereich gefaltet ist. Im Allgemeinen kann das Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer als die maximale eindeutige Geschwindigkeit ist, so verstanden werden, dass ermittelt wird, ob die gemessene Geschwindigkeit die tatsächliche Geschwindigkeit korrekt repräsentiert, z.B. kann dies so verstanden werden, dass ein Konfidenzniveau für die gemessene Geschwindigkeit ermittelt wird und dass ermittelt wird, ob das (erste) Radarerkennungsverfahren die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels basierend auf dem Konfidenzniveau korrekt misst.
Das Verfahren 200 kann ferner aufweisen, in 230, das Verwenden eines zweiten Radarerfassungsverfahrens zum Erfassen des Ziels, falls (ermittelt wurde, dass) die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, z.B. das Verwenden eines zweiten Radarerfassungsverfahrens, um die Geschwindigkeit (und die anderen Eigenschaften) des Ziels zu ermitteln. Anschaulich kann das Verfahren 200 eine Radarerfassung unter Verwendung von zweiten Radarerfassungsparametern aufweisen, z.B. unter Verwendung eines oder mehrerer zweiter Sendesignale mit zweiten Signaleigenschaften (und Empfang eines oder mehrerer entsprechender reflektierter Signale). Unter Berücksichtigung einer MIMO-Konfiguration kann das zweite Radarerfassungsverfahren das Senden einer zweiten Mehrzahl von Sendesignalen mittels der Mehrzahl von Sendeantennen und das Empfangen einer zweiten Mehrzahl von reflektierten Signalen mittels der Mehrzahl von Empfangsantennen aufweisen. In diesem Zusammenhang kann die Verarbeitungsschaltung des Radarsystems eingerichtet sein zum Steuern des Sendens der zweiten Mehrzahl von Sendesignalen, um das zweite Radarerfassungsverfahren bereitzustellen.
Das zweite Radarerfassungsverfahren kann eine zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit aufweisen, die größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit. Anschaulich können die zweiten Radarerfassungsparameter (z.B. das/die zweite(n) Sendesignal(e)) eine zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit vorgeben (z.B. definieren), die größer ist als die maximale Geschwindigkeit (z.B. in absolutem Wert), die mittels des ersten Radarerfassungsverfahrens eindeutig erfasst werden kann. Anders ausgedrückt können die zweiten Sendesignale so eingerichtet sein, dass sie eine eindeutige Messung der Geschwindigkeit des Ziels über einen größeren Geschwindigkeit-Bereich ermöglichen.
In einigen Aspekten kann das zweite Radarerfassungsverfahren eine zweite Winkelauflösung haben, die kleiner ist als die erste Winkelauflösung. Beispielsweise kann das zweite Radarerkennungsverfahren eine relativ geringe Winkelauflösung und eine relativ hohe maximale eindeutige Geschwindigkeit haben, z.B. kann das zweite Radarerkennungsverfahren ein Hoch-Dopplermodus (auf Englisch, „Hi-max Doppler Mode“, HDM) sein. Die Verwendung eines Radarerfassungsverfahrens mit einer hohen maximal eindeutigen Geschwindigkeit ist insbesondere in einem Verkehrsszenario mit einem sich schnell bewegenden Ziel, z.B. einem sich schnell bewegenden Fahrzeug, relevant, das andernfalls falsch erkannt würde und somit ein Sicherheitsrisiko darstellen würde. Gemäß verschiedenen Aspekten kann der HDM durch den Mehrdeutigkeitsdetektor ausgelöst werden, um die maximal erfassbare Geschwindigkeit vorübergehend zu erhöhen. In einigen Aspekten kann das zweite Radarerfassungsverfahren eingerichtet sein, dass es gar keine Winkelinformation liefert (also wird das zweite Radarerfassungsverfahren nur zum Messen der Geschwindigkeit verwendet).
Zur Veranschaulichung kann das Verfahren 200 das Umschalten zwischen einem ersten Modus mit höherer Winkelauflösung, aber kleinerem Geschwindigkeitsbereich und einem zweiten Modus mit geringerer Winkelauflösung, aber größerem Geschwindigkeitsbereich auf der Grundlage einer Mehrdeutigkeit der Geschwindigkeitsermittlung im ersten Modus aufweisen. Die Begriffe „relativ hoch/niedrig“, „höher“, „niedriger“ und dergleichen können hierin verwendet werden, um die Eigenschaften verschiedener Radarerfassungsverfahren (z.B. des ersten Radarerfassungsverfahrens und des zweiten Radarerfassungsverfahrens) zu vergleichen. Die Geschwindigkeit des Ziels kann mittels Verarbeitung der reflektierten Signale ermittelt werden, zum Beispiel wie oben in Bezug auf 1A und 1B beschrieben.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Verfahren 200 aufweisen, dass das erste Radarerfassungsverfahren weiterhin verwendet wird, um das Ziel zu erfassen, wenn die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels kleiner ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit. Die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels ist somit innerhalb des eindeutigen Geschwindigkeitsbereichs des ersten Radarerfassungsverfahrens. Anschaulich kann das Verfahren 200 aufweisen, dass die ersten Radarerfassungsparameter (z.B. die ersten Sendesignale) beibehalten werden, wenn festgestellt wird, dass das erste Radarerfassungsverfahren die Geschwindigkeit des Ziels eindeutig erfassen kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Verfahren 200 aufweisen, dass wieder auf das erste Radarerfassungsverfahren umgeschaltet wird, nachdem das zweite Radarerfassungsverfahren verwendet wurde, um die Mehrdeutigkeit des Ziels aufzulösen. Anschaulich kann das Verfahren 200 das Verwenden des zweiten Radarerfassungsverfahrens aufweisen, um die (tatsächliche) Geschwindigkeit des Ziels zu ermitteln, und das Zurückschalten dann zum ersten Radarerfassungsverfahren. Als Beispiel kann das Verfahren 200 das Senden eines Frames unter Verwendung der zweiten Radarerfassungsparameter aufweisen und dann das Zurückschalten auf die ersten Radarerfassungsparameter. Diese Konfiguration kann eine Fokussierung auf die Bereitstellung einer hohen Winkelauflösung ermöglichen, während der Geschwindigkeitsbereich nur für die zur Erkennung des Ziels erforderliche Zeit erweitert wird. In diesem Zusammenhang kann die Verarbeitungsschaltung des Radarsystems eingerichtet sein zum Steuern (z.B. zum Bewirken) des Sendens der ersten Mehrzahl von Sendesignalen, nachdem die (tatsächliche) Geschwindigkeit des Ziels mittels des zweiten Radarerfassungsverfahrens ermittelt wurde.
Die mittels des zweiten Radarerfassungsverfahrens gemessene tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels kann gespeichert werden, z.B. in einer Speichervorrichtung der Verarbeitungsschaltung (z.B. in einem Verfolgungsfilter), bevor zum ersten Radarerfassungsverfahren zurückgeschaltet wird. In einigen Aspekten kann die Verarbeitungsschaltung, wenn die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels bereits verfolgt und in der Vorrichtung gespeichert wurde, darauf verzichten, das zweite Radarerfassungsverfahren durchzuführen, um so Ressourcen zu sparen.
2B und 2C zeigen jeweils eine beispielhafte Konfiguration von ersten Sendesignalen 240 und zweiten Sendesignalen 250 in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedener Aspekte. Anschaulich zeigen 2B und 2C eine mögliche Konfiguration zur Durchführung von Radarerfassungsverfahren mit unterschiedlicher maximaler eindeutiger Geschwindigkeit (und unterschiedlicher Winkelauflösung). Es wurde herausgefunden, dass die Konfigurationen in 2B und 2C einen flexiblen und ressourceneffizienten Ansatz zur Implementierung der hierin beschriebenen reaktiven Strategie bieten. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Konfigurationen für die Sendesignale vorgesehen werden können.
Gemäß verschiedenen Aspekten können die ersten Sendesignale 240 so eingerichtet sein, dass sie ermöglichen, dass ein Sendesignal der jeweiligen Sendeantenne assoziiert (z.B. zugeordnet) werden kann, mittels der das Sendesignal ausgesendet wurde. Als Beispiel können die ersten Sendesignale, die mittels verschiedener Sendeantennen ausgesendet werden, orthogonal zueinander sein, z.B. kann ein erstes Sendesignal, das mittels einer ersten Antenne T_X1 ausgesendet wird, orthogonal zu einem zweiten Signal sein, das mittels einer zweiten Antenne T_X2 ausgesendet wird, kann orthogonal zu einem dritten Signal sein, das mittels einer dritten Antenne T_X3 ausgesendet wird, usw.
Der Begriff „orthogonal“ in Bezug auf eine Mehrzahl von Signalen kann hierin so verwendet werden, wie er in der Technik allgemein verstanden wird, um darauf hinzuweisen, dass ein inneres Produkt zwischen den Signalen Null ist. Die Orthogonalität zwischen zwei Signalen kann in Zeit, Phase und/oder Frequenz gegeben sein. In der vorliegenden Offenbarung wird insbesondere auf den Fall verwiesen, dass die (Sende-)Signale phasenorthogonal sind. Es hat sich gezeigt, dass diese Konfiguration eine effiziente Nutzung der Ressourcen eines Radarsystems ermöglicht. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Orthogonalitätsschemata vorgesehen werden können.
Als Beispiel kann das erste Radarerfassungsverfahren das Senden der ersten Sendesignale gemäß einem Zeitmultiplexverfahren oder gemäß einem Codemultiplexverfahren aufweisen. In einer bevorzugten Konfiguration kann das erste Radarerfassungsverfahren das Senden der ersten Sendesignale gemäß einem Binärphasenmodulationsverfahren (auf Englisch „Binary Phase Modulation“, BPM) aufweisen, wie in 2B gezeigt. Die binäre Phasenmodulation ist ein Sonderfall des Codemultiplexverfahrens, der eine hohe Winkelauflösung gewährleistet, ohne das Signal-Rausch-Verhältnis (auf English „Signal-Noise-Ratio“, SNR) der Übertragung zu verringern. Im Allgemeinen ermöglicht CDM, alle Sender (anschaulich, die Sendeantennen und die zugehörigen Sendeschaltungen) während der beiden Modi eingeschaltet zu lassen, wodurch eine effiziente Nutzung der verfügbaren Ressourcen gewährleistet wird.
In einer bevorzugten Konfiguration können die ersten Sendesignale eine erste Mehrzahl von Chirp-Signalen 242 aufweisen. Anschaulich kann die erste Mehrzahl von Sendesignalen eine erste Mehrzahl von Sequenzen von Chirp-Signalen aufweisen, und jede Sequenz kann mit einer jeweiligen Sendeantenne assoziiert sein. Eine Sequenz von Chirp-Signalen kann eine Mehrzahl von Chirp-Signalen (z.B. in gleichen Zeit-Abständen) aufweisen, die mittels einer jeweiligen Sendeantenne ausgesendet werden. In der beispielhaften Konfiguration in 2B können die ersten Sendesignale 240 bei vier Sendeantennen T_X1-T_X4 vier Sequenzen 244-1 bis 244-4 von Chirp-Signalen 242 aufweisen.
Die Chirp-Signale 242 von Sequenzen, die mit verschiedenen Sendeantennen assoziiert sind, können kodiert werden, um Orthogonalität zu gewährleisten, z.B. gemäß dem BPM-Ansatz. Wie in 2B gezeigt, können die Sequenzen Chirp-Signale 242 mit unterschiedlichen Phasen aufweisen (+1 kann eine Phase von 0 repräsentieren, und -1 kann eine Phase von π (Pi) repräsentieren, als ein Beispiel). Anschaulich kann die erste Mehrzahl von Sendesignalen mindestens eine erste Sequenz 244-1 von Chirp-Signalen 242 und eine zweite Sequenz 244-2 von Chirp-Signalen 242 aufweisen, und mindestens ein (erstes) Chirp-Signal 242 der ersten Sequenz 244-1 hat eine unterschiedliche Phase (z.B. mit einer Differenz von ±180°) in Bezug auf mindestens ein (zweites) Chirp-Signal 242 der zweiten Sequenz 244-2. Die Codierung der Chirp-Signale kann vorsehen, dass die mittels verschiedener Antennen ausgesendeten Chirp-Signale unterschiedliche Sequenzen von +1 und/oder -1 codieren, so dass die reflektierten Signale auf der Empfängerseite unterschieden werden können.
Im Allgemeinen kann die erste Mehrzahl von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sendesignalblöcken aufweisen (z.B. ein Block bestehend aus den räumlichen Codes Sa, Sb, Sc, Sd in 2B). Im Allgemeinen kann ein Block von Sendesignalen eine Mehrzahl von Chirp-Signalen 242 aufweisen, wobei jedes Chirp-Signal 242 mittels einer jeweiligen Sendeantenne ausgesendet wird. Anschaulich kann ein Block von Sendesignalen die Chirp-Signale 242 aufweisen, die gleichzeitig mittels verschiedener Sendeantennen ausgesendet werden. Die Mehrzahl von Chirp-Signalen 242, die mittels aller Sendeantennen innerhalb einer Chirp-Dauer ausgesendet werden, wird auch als räumlicher Code bezeichnet (z.B. Sa in 2B). Die Chirp-Signale 242 innerhalb eines Blocks können in einer Weise kodiert sein, die die Trennung auf der Empfängerseite ermöglicht, z.B. können die Chirp-Signale 242 innerhalb eines Blocks gemäß einem Phasenprofil, das die Assoziierung des Chirp-Signals 242 mit der jeweiligen Sendeantenne ermöglicht, unterschiedliche Phasen haben. In verschiedenen Aspekten kann ein Block von Sendesignalen ein Block von Chirp-Signalen sein (z.B. jedes ausgesendet mittels einer jeweiligen Sendeantenne).
Ein Block von Sendesignalen kann daher eine Mehrzahl von räumlichen Codes aufweisen (z.B. Sa bis Sd in 2B). Jeder räumliche Code kann eine Mehrzahl von Chirp-Signalen 242 aufweisen, wobei jedes Chirp-Signal 242 mittels einer entsprechenden Sendeantenne (innerhalb desselben Zeitraums) ausgesendet wird. Die Chirp-Signale 242 verschiedener räumlicher Codes werden kodiert, um eine Trennung der räumlichen Codes zu ermöglichen, z.B. werden sie kodiert, um Orthogonalität zwischen den räumlichen Codes bereitzustellen. Wie in 2B gezeigt, werden beispielsweise die Phasen der Chirp-Signale verschiedener räumlicher Codes (in einem Block) gemäß verschiedenen Phasenmustern kodiert, um Orthogonalität zwischen den verschiedenen räumlichen Codes bereitzustellen. Beispielsweise können die Phasen der Chirp-Signale verschiedener räumlicher Codes (in einem Block) gemäß einer Hadamard-Matrix kodiert werden.
Ein Block von Sendesignalen kann somit einen ersten räumlichen Code mit einem ersten Phasenmuster, einen zweiten räumlichen Code mit einem zweiten Phasenmuster, einen dritten räumlichen Code mit einem dritten Phasenmuster, usw. aufweisen. Jedes Phasenmuster kann sich von jedem anderen Phasenmuster in dem Block unterscheiden. Das erste Phasenmuster kann sich von dem zweiten Phasenmuster unterscheiden, usw.
In der Beispielkonfiguration in 2B kann ein Block vier räumliche Codes aufweisen, aber es versteht sich, dass ein Block im Allgemeinen jede geeignete Anzahl von (orthogonalen) räumlichen Codes aufweisen kann (z.B. abhängig von der Anzahl der Sendeantennen). Die ersten Sendesignale 240 können eine beliebige Anzahl von Blöcken aufweisen. Eine bevorzugte Konfiguration, die eine direkte Auswertung der Mehrdeutigkeit ermöglicht, wird in Bezug auf 4A und 4B näher erläutert. Ein Block kann eine Blockdauer T_B haben.
Gemäß verschiedenen Aspekten können die mit verschiedenen Sendeantennen assoziierten Codes statistisch unverbunden sein, z.B. können die (erste) Phase des ersten Chirp-Signals und die (zweite) Phase des zweiten Chirp-Signals statistisch unverbunden sein. Als Beispiel, das eine effiziente Lösung für die Übertragung orthogonaler Signale bietet, kann die erste Mehrzahl von Sendesignalen (z B. die Sequenzen von Chirp-Signalen) gemäß einem Hadamard-Code kodiert werden.
Anschaulich können die räumlichen Codes, die in den Phasen der mittels verschiedener Sendeantennen ausgesendeten Chirp-Signale kodiert sind, gemäß einer Hadamard-Matrix ausgewählt werden. Die Phase der Chirps für jede Sendeantenne wird durch den Binärwert des Codes ermittelt. Gemäß verschiedenen Aspekten können, abgesehen von der anfänglichen Phasenverschiebung, alle Sendeantennen identische, von einer gemeinsamen Referenz abgeleitete Frequenz-Chirps übertragen. Die beiden statistisch unverbundenen Phasencodes (0 und π) gewährleisten die individuelle Orthogonalität, und die Hadamard-Codierung zwischen den Sendern stellt die Gruppen-Orthogonalität her.
In Bezug auf das erste Radarerfassungsverfahren kann die Verarbeitungsschaltung des Radarsystems eingerichtet sein zum Steuern der Übertragung der ersten Mehrzahl von Sendesignalen derart, dass die mittels verschiedener Sendeantennen ausgesendeten Sendesignale in der Phase orthogonal zueinander sind. Anschaulich kann die Verarbeitungsschaltung eingerichtet sein, die Phasenschieber der Sendeschaltung derart zu steuern, dass den Chirp-Signalen verschiedener Sequenzen unterschiedliche Phasenverschiebungen auferlegt werden (z.B. gemäß einer Hadamard-Codierung) .
Die Verwendung von (ersten) Sendesignalen 240, die auf der Empfängerseite getrennt werden können, gewährleistet eine hohe Winkelauflösung, allerdings auf Kosten der maximalen Geschwindigkeit, die, wie oben beschrieben, eindeutig erfasst werden kann. Bei Chirp-Signalen vergrößert die Kodierung das Chirp-Wiederholungsintervall. Das Chirp-Wiederholungsintervall kann die Zeit sein, die zur Übertragung eines vollständigen Codes benötigt wird. Bei einer Mehrzahl N_TX von Sendeantennen, TX, kann das Chirp-Wiederholungsintervall im Falle von codierten Chirp-Signalen T_B = N_TX* (T_I+T_C) sein. Dies kann zum Beispiel das Chirp-Wiederholungsintervall Δt_HAM des HAM-Modus sein, der als erster Radarerfassungsmodus verwendet wird. In diesem Zusammenhang kann die maximale eindeutige Geschwindigkeit durch v_max,HAM = ±λ/ (4*Δt_HAM) gegeben sein und ist somit aufgrund des langen Chirp-Wiederholungsintervalls relativ gering. Anschaulich kann das Chirp-Wiederholungsintervall die Dauer der Wiederholung des gleichen Codes sein. Der Chirp-Wiederholungsintervall kann, in einigen Aspekten, die Blockdauer sein.
Die zweiten Sendesignale 250 können derart eingerichtet sein, dass sie eine größere maximale eindeutige Geschwindigkeit im Vergleich zu den ersten Sendesignalen 240 liefern, z.B. auf Kosten der Winkelauflösung. Bei der beispielhaften Konfiguration in 2C können die zweiten Sendesignale 250 eine zweite Mehrzahl von Chirp-Signalen 252 aufweisen. Das (zweite) Chirp-Wiederholungsintervall der zweiten Mehrzahl von Chirp-Signalen 252 kann kleiner sein als das (erste) Chirp-Wiederholungsintervall der ersten Mehrzahl von Chirp-Signalen 242. Das reduzierte Chirp-Wiederholungsintervall erhöht die maximale eindeutige Geschwindigkeit.
In einer beispielhaften Konfiguration können die Chirp-Signale der zweiten Sendesignale 250 eine gleiche Phase in Bezug aufeinander haben. Anschaulich können die zweiten Sendesignale 250 eine zweite Mehrzahl von Sequenzen von Chirp-Signalen 252-1 bis 252-4 aufweisen, wobei die Chirp-Signale 252 innerhalb einer Sequenz und auch in Bezug auf die Chirp-Signale 252 in einer anderen Sequenz die gleiche Phase haben können. Das zweite Radarerfassungsverfahren kann also eine redundante Übertragung von Chirp-Signalen 252 aufweisen, z.B. ein Senden von Chirp-Signalen, die keine Phasencodierung aufweisen. In dieser Konfiguration kann das Chirp-Wiederholungsintervall einfach der zeitliche Abstand zwischen benachbarten Chirp-Signalen 252 sein, d.h. T_B = T_I+T_Q. Dies kann zum Beispiel das Chirp-Wiederholungsintervall Δt_HDM des HDM-Modus sein, der als zweiter Radarerfassungsmodus verwendet wird. In diesem Zusammenhang kann die maximale eindeutige Geschwindigkeit durch v_max,HDM = ±λ/ (4*Δt_HDM) =N_TX* v_max,HAM angegeben werden. Die maximale eindeutige Geschwindigkeit wird dann um den Faktor N_TX (die Anzahl von Sendeantennen) im Vergleich zum ersten Radarerfassungsverfahren erhöht. Anschaulich sind im zweiten Modus (HDM) alle Sender über alle Chirps hinweg aktiv, um einen hohen SNR aufrechtzuerhalten, und sie teilen sich eine konstante Phase, um das Chirp-Wiederholungsintervall zu verringern. Die Winkelauflösung wird in diesem Modus gegen eine höhere maximale Geschwindigkeitsspanne eingetauscht.
In Bezug auf das zweite Radarerkennungsverfahren kann die Verarbeitungsschaltung des Radarsystems eingerichtet sein zum Steuern des Sendens der zweiten Mehrzahl von Sendesignalen derart, dass die mittels verschiedener Sendeantennen ausgesendeten Sendesignale eine gleiche Phase in Bezug aufeinander haben. Anschaulich kann die Verarbeitungsschaltung eingerichtet sein, die Phasenschieber der Sendeschaltung derart zu steuern, dass die Chirp-Signale unterschiedlicher Sequenzen eine gleiche Phasenverschiebung aufweisen.
Allgemeiner ausgedrückt, können die Chirp-Signale der zweiten Sendesignale 250 ein anderes Phasenmuster aufweisen als die Phasenmuster der Chirp-Signale der ersten Sendesignale 240. Das Phasenmuster der Chirp-Signale der zweiten Sendesignale 250 kann so eingerichtet (z.B. ausgewählt) sein bzw. werden, dass eine größere maximale eindeutige Geschwindigkeit (und eine geringere Winkelauflösung) erreicht wird. Anschaulich kann das Phasenmuster der Chirp-Signale der zweiten Sendesignale 250 eingerichtet sein, ein kleineres Chirp-Wiederholungsintervall im Vergleich zu den Chirp-Signalen der ersten Sendesignal 240 bereitzustellen. In der beispielhaften Konfiguration in 2C können die Chirp-Signale ein Phasenmuster mit der gleichen Phase für jedes Chirp-Signal haben, aber es versteht sich, dass auch andere Phasenmuster vorgesehen werden können, solange eine größere maximale eindeutige Geschwindigkeit bereitgestellt wird.
So kann das Verfahren 200 einen Wechsel in einen redundanten Modus aufweisen, wenn sich das Ziel mehrdeutig bewegt. Der redundante Modus kann die Übertragung desselben Frames in allen Chirps aufweisen, wodurch die Zeit zwischen homogenen Chirps verkürzt wird. In verschiedenen Aspekten können die Chirp-Signale 242 der ersten Sendesignale 240 und die Chirp-Signale 252 der zweiten Sendesignale 250 dieselben Eigenschaften haben (z.B. dieselbe Bandbreite, Startfrequenz, Steigung usw.) und sich nur im Phasenprofil unterscheiden, so dass die Umschaltung zwischen den Modi auf einfache und ressourceneffiziente Weise durchgeführt werden kann. Die Neukonfiguration der Chirp-Profile kann während der laufenden Frames durchgeführt werden, und zwar mittels Software oder über einen Allzweck-Eingangsausgang (auf Englisch „General Purpose Input Output“, GPIO), der von der Verarbeitungsschaltung in eigenständigen anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (auf Englisch „Application Specific Integrated Circuit“, ASIC) stammt.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Strategien, bei denen komplexe Methoden zur Auflösung der Mehrdeutigkeit der Geschwindigkeit unabhängig von der nicht eindeutigen Bewegung des Ziels angewendet werden, bietet der hierin beschriebene Ansatz eine Online-Auswertung (z.B. mittels eines Online-Mehrdeutigkeitsdetektors), die die dynamische Konfiguration eines zweiten Satzes von Phasenprofilen auslöst, um das Chirp-Wiederholungsintervall zu verringern und den eindeutigen Doppler-Bereich vorübergehend zu erhöhen.
3A und 3B zeigen eine Verarbeitungsschaltung 300 zur Verwendung in einem Radarsystem in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedener Aspekte. Die Verarbeitungsschaltung 300 kann eingerichtet sein zum Durchführen der hierin beschriebenen dynamischen Anpassung (z.B. zum Durchführen des Verfahrens 200). Die Verarbeitungsschaltung 300 kann somit eine beispielhafte Konfiguration der Verarbeitungsschaltung 122 des Radarsystems 100 sein. 3B zeigt eine mögliche Implementierung der Verarbeitungsschaltung 300.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Verarbeitungsschaltung 300 eine Mehrdeutigkeitserkennungsschaltung 302 aufweisen, die eingerichtet ist, um zu ermitteln, ob eine Mehrdeutigkeit bei der Geschwindigkeitsmessung vorliegt, und eine Zielerfassungsschaltung 304, die eingerichtet ist, um verschiedene Eigenschaften des Ziels zu ermitteln. Der Betrieb der Verarbeitungsschaltung 300 kann mittels Hardwarekomponenten (z.B. dedizierte Schaltungen wie Universalschaltkreise, auf Englisch „Field Programmable Gate Arrays“, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen usw.) und/oder mittels Software (z.B. auf einem Allzweckprozessor) implementiert werden. In verschiedenen Aspekten kann die Verarbeitungsschaltung 300 einen CFAR-Beschleuniger aufweisen, um die Messsignale vorzuverarbeiten.
Der Betrieb der Mehrdeutigkeitserkennungsschaltung 302 wird noch weiter detailliert in Bezug auf 4A und 4B beschrieben. Im Allgemeinen kann die Mehrdeutigkeitserkennungsschaltung 302 eingerichtet sein, um eine Mehrzahl von Geschwindigkeitsmessungen, anschaulich eine Mehrzahl von Werten der gemessenen Geschwindigkeit des Ziels, zu empfangen und zu ermitteln, ob eine Mehrdeutigkeit in den Geschwindigkeitsmessungen vorhanden ist. In verschiedenen Aspekten, wie in 3B gezeigt ist, kann die Mehrdeutigkeitserkennungsschaltung 302 einen Mehrdeutigkeitsdetektor 306 aufweisen, der für eine solche Ermittlung eingerichtet ist.
Im Allgemeinen kann die Verarbeitungsschaltung 300 (z.B. die Zielerfassungsschaltung 304) eingerichtet sein zum Ermitteln von Eigenschaften des Ziels wie Entfernung, Geschwindigkeit, Winkel usw. basierend auf den am Radarsystem empfangenen reflektierten Signalen (z.B. basierend auf den von einer Empfangsschaltung empfangenen Messsignalen). Die Art der Verarbeitung kann je nach Art der Konfiguration des Radarsystems variieren. Die folgenden Ausführungen konzentrieren sich auf die in 1A beschriebene MIMO-Konfiguration, aber es versteht sich, dass die Aspekte in entsprechender Weise auch für andere Arten der Radarerfassung gelten können.
Die Verarbeitungsschaltung 300 kann eine Entfernungsermittlungsschaltung 308 aufweisen, die eingerichtet ist zum Ermitteln der Entfernung des Ziels basierend auf den am Radarsystem empfangenen reflektierten Signalen. Als Beispiel kann die Entfernungsermittlungsschaltung 308 eingerichtet sein zum Ermitteln der Entfernung in Abhängigkeit von der Frequenz der reflektierten Signale (z.B. in Abhängigkeit von der Frequenz der entsprechenden Messsignale), wie in Bezug auf 1A erläutert. In verschiedenen Aspekten, wie in 3B gezeigt ist, kann die Entfernungsermittlungsschaltung 308 eine 1D-FFT-Schaltung 310 aufweisen, die eingerichtet ist zum Durchführen einer schnellen Fourier-Transformation eines Messsignals und zum Ermitteln der Entfernung des/der Ziels/Ziele in Abhängigkeit von der Position der Peaks im FFT-Spektrum.
Die Verarbeitungsschaltung 300 kann eine Geschwindigkeitsermittlungsschaltung 312 aufweisen, die eingerichtet ist zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Ziels basierend auf den am Radarsystem empfangenen reflektierten Signalen. Als Beispiel kann die Geschwindigkeitsermittlungsschaltung 312 eingerichtet sein zum Ermitteln der Geschwindigkeit als eine Funktion der Phase der reflektierten Signale (z.B. als eine Funktion der Phase der entsprechenden Messsignale), wie in Bezug auf 1A erläutert. In verschiedenen Aspekten, wie in 3B gezeigt ist, kann die Geschwindigkeitsermittlungsschaltung 312 eine 2D-FFT-Schaltung aufweisen, die eingerichtet ist zum Durchführen einer schnellen Fourier-Transformation des von der Entfernungsermittlungsschaltung 308 ausgegebenen Signals und zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Ziels/der Ziele in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen den Peaks im FFT-Spektrum.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Verarbeitungsschaltung 300 eine Mehrzahl von Verarbeitungswegen aufweisen, von denen jeder mit einem jeweiligen Radarerfassungsverfahren assoziiert ist. Mit Blick auf das Verfahren 200 von 2 kann die Verarbeitungsschaltung 300 einen ersten Verarbeitungsweg 313a aufweisen, der mit dem ersten Radarerfassungsverfahren assoziiert ist, und einen zweiten Verarbeitungsweg 313b, der mit dem zweiten Radarerfassungsverfahren assoziiert ist. Anschaulich kann jeder Verarbeitungsweg 313a, 313b eingerichtet sein, um eine Verarbeitung der mit dem jeweiligen Radarerfassungsverfahren gewonnenen Messsignale durchzuführen. Ein Verarbeitungsweg 313a, 313b kann somit an die besonderen Eigenschaften der Sendesignale des jeweiligen Radarerfassungsverfahrens angepasst werden. Eine solche Konfiguration ermöglicht somit eine flexible Verarbeitung, die eine effiziente Nutzung der Rechenressourcen gewährleistet.
Die verschiedenen Radarerfassungsverfahren können mit unterschiedlichen Größen eines Radar-Würfels umgehen, so dass die Geschwindigkeitsermittlung auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden kann. Ein Radar-Würfel kann eine dreidimensionale Datenstruktur sein, mit den Abtastwerten des reflektierten Signals für einen einzelnen Chirp entlang einer ersten Achse, reflektierten Signalen von anderen Chirps entlang einer zweiten Achse und reflektierten Signalen, die verschiedenen Empfangsantennen zugeordnet sind, entlang einer dritten Achse. Anschaulich kann ein Radar-Würfel drei Dimensionen haben: in der ersten Dimension kann der Würfel eine Mehrzahl an analog-digital-konvertierten Samples eines IF Signals innerhalb eines Chirps aufweisen; in der zweiten Dimension kann der Würfel eine Wiederholung von der ersten Dimension für alle Chirps einer Sendesequenz aufweisen; und in der dritten Dimension kann der Würfel eine Wiederholung der ersten und zweiten Dimensionen für alle Empfangsantennen aufweisen.
Die Verwendung von Sendesignalen, die kodiert sind, um eine Trennung auf der Empfängerseite im ersten Radarerfassungsverfahren zu ermöglichen, sieht vor, dass die Ergebnisse der 1D-FFT in eine Mehrzahl von Gruppen unterteilt werden können, je nach dem räumlichen Code, zu dem sie gehören (z.B. vier Gruppen, die den vier räumlichen Codes entsprechen, wie in der beispielhaften Konfiguration in 2B). In diesem Szenario kann die 2D-FFT separat auf jede der Gruppen angewendet werden, um die Geschwindigkeitsschätzung zu erhalten. Der erste Verarbeitungsweg 313a kann somit eine Mehrzahl von 2D-FFT-Schaltungen 314 (oder Teilschaltungen) aufweisen (wie in 3B gezeigt), z.B. eine 2D-FFT-Schaltung pro Sendeantenne des Radarsystems. Jede 2D-FFT-Schaltung 314 kann somit eine schnelle Fourier-Transformation auf die von der jeweiligen Gruppe gelieferten Abstandsmessungen durchführen. Bei dem zweiten Radarerfassungsverfahren (z.B. mit Sendesignalen, die wie in 2C eingerichtet sind) ist eine solche Trennung nicht vorgesehen, so dass die 2D-FFT auf die Ergebnisse der 1D-FFT als Ganzes (anschaulich auf alle Chirps in einem Frame) angewendet werden kann. Der zweite Verarbeitungsweg kann also eine einzige 2D-FFT-Schaltung 316 aufweisen (wie in 3B gezeigt).
In verschiedenen Aspekten kann die Verarbeitungsschaltung 300 ein Schaltelement 318 (z.B. einen Multiplexer) aufweisen, das eingerichtet ist zum Ermöglichen der Verarbeitung entlang eines Verarbeitungswegs 313a, 313b entsprechend dem aktuellen Mehrdeutigkeitsszenario. Das Schaltelement 318 kann eingerichtet sein zum dynamischen Schalten zwischen dem ersten Verarbeitungsweg 313a oder dem zweiten Verarbeitungsweg 313b in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Ziels. Anschaulich kann das Schaltelement 318 eingerichtet sein, um ein Messsignal selektiv auf den ersten Verarbeitungsweg 313a zu leiten, wenn die Geschwindigkeit des Ziels kleiner ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, oder auf den zweiten Verarbeitungsweg 313b, wenn die Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit. In verschiedenen Aspekten kann die Mehrdeutigkeitserkennungsschaltung 302 (z.B. der Mehrdeutigkeitsdetektor) eingerichtet sein zum Liefern eines Steuersignals an das Schaltelement 318, um dynamisch einen Verarbeitungsweg 313a, 313b basierend auf der Mehrdeutigkeitserkennung auszuwählen.
Die Verarbeitungsschaltung 300 kann eine Zielerkennungsschaltung 319 aufweisen, die eingerichtet ist zum Identifizieren eines Ziels (oder einer Mehrzahl von Zielen) basierend auf den am Radarsystem empfangenen reflektierten Signalen. Als Beispiel kann die Zielerkennungsschaltung 319 eingerichtet sein zum Ermitteln einer Winkelposition eines Ziels als Funktion der Phase der reflektierten Signale (z.B. als Funktion der Phase der entsprechenden Messsignale), wie in Bezug auf 1A erläutert.
In verschiedenen Aspekten, wie in 3B gezeigt ist, kann die Zielerkennungsschaltung 319 eine Zieldetektionsschaltung 320 aufweisen, die eingerichtet ist, potenzielle Ziele zu finden, einen Decoder 322, der eingerichtet ist, um das (die) Messsignal(e) zu dekodieren, und eine 3D-FFT-Schaltung 324, die eingerichtet ist zum Durchführen einer schnellen Fourier-Transformation des von der Geschwindigkeitsermittlungsschaltung 312 ausgegebenen Signals und zum Ermitteln des Winkels des (der) Ziels (Ziele) in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen den Peaks im FFT-Spektrum. Nach Anwendung einer Phasenkorrektur auf die Entfernungs-Doppler-Karten, die von jedem Empfängerpfad stammen (anschaulich, von jedem Messsignal), werden die Karten beispielsweise dekodiert, um den Beitrag jeder Sendeantenne gegenüber jeder Empfangsantenne zu isolieren. Als weiteres Beispiel kann die Zielerkennungsschaltung 319 eingerichtet sein, Winkelinformationen mittels des MUSIC-Verfahrens (Multiple Signal Classification) zu ermitteln.
In einer beispielhaften Konfiguration kann die Verarbeitungsschaltung 300 einen FFT-Beschleuniger oder einen FFT-Kern aufweisen, um die Entfernungs-, Doppler- und Winkelberechnungen durchzuführen, und die Verarbeitungsschaltung 300 kann einen Allzweckprozessor aufweisen, um die Mehrdeutigkeitserkennung, die Zielerkennung, (Hadamard-)Dekodierungsschritte, Clustering-Algorithmen, die Verfolgung usw. zu implementieren.
3C zeigt ein Radarsystem 350 in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedener Aspekte. Das Radarsystem 350 kann eine beispielhafte Konfiguration des Radarsystems 100 sein und kann eine Verarbeitungsschaltung 300 (eingerichtet wie in 3B), eine Sendeschaltung 116 (eingerichtet wie in 1B) und eine Empfangsschaltung 118 (eingerichtet wie in 1C) aufweisen.
4A zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zur dynamischen Ermittlung einer Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit, die mit der Radarerfassung eines Ziels assoziiert ist. Das Verfahren 400 kann Teil des in Bezug auf 2A beschriebenen Verfahrens 200 sein, z.B. als Teil der Ermittlung in 220. Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Verarbeitungsschaltung eines Radarsystems (z.B. die Verarbeitungsschaltung 122, 300) eingerichtet sein zum Durchführen des Verfahrens 400.
Im Allgemeinen kann das Verfahren 400 aufweisen, dass eine Mehrzahl von direkten Messungen der Geschwindigkeit des Ziels durchgeführt wird und ermittelt wird, ob die Geschwindigkeit basierend auf den gemessenen Werten eindeutig ermittelt werden kann (z.B. basierend darauf, ob die gemessenen Werte konvergieren oder divergieren).
Das Verfahren 400 kann aufweisen, in 410, das Senden einer Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen (z.B. mittels der Mehrzahl von Sendeantennen). Ein Satz von Sendesignalen kann eine Mehrzahl von Sendesignalen aufweisen (z.B. jedes mittels einer jeweiligen Sendeantenne gesendet), die für eine Geschwindigkeitsmessung verwendet werden, anschaulich eine Mehrzahl von Sendesignalen, deren Reflexionen zusammen verarbeitet werden, um einen Wert für eine gemessene Geschwindigkeit des Ziels abzuleiten. Ein Satz von Sendesignalen kann die Sendesignale aufweisen, die mittels der Mehrzahl von Sendeantennen eines Radarsystems gleichzeitig (mit anderen Worten, simultan) ausgesendet werden. Zur Veranschaulichung kann ein Satz von Sendesignalen ein Sub-Frame sein. In diesem Zusammenhang kann die Verarbeitungsschaltung des Radarsystems das Senden der Mehrzahl von Sendesignalen steuern. Ein Satz von Sendesignalen kann hierein auch als Gruppe von Sendesignalen bezeichnet werden.
Die Sendesignale der Sätze von Sendesignalen können derart eingerichtet sein, dass die Sätze von Sendesignalen eine gleiche Geschwindigkeitsauflösung und eine unterschiedliche maximale eindeutige Geschwindigkeit haben. Diese Konfiguration ermöglicht somit eine Mehrzahl von Messungen, die leicht unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche abdecken, während die gleiche Auflösung beibehalten wird. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung beruhen auf der Erkenntnis, dass eine solche Konfiguration von Sendesignalen eine direkte und dennoch genaue Bewertung ermöglicht, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels eindeutig ermittelt werden kann. Die Winkelauflösung der Sätze von Sendesignalen kann frei ausgewählt werden, beispielsweise können die Sätze von Sendesignalen derart eingerichtet sein, dass die Sätze von Sendesignalen eine gleiche Winkelauflösung haben.
Anschaulich kann ermittelt werden, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels eindeutig ermittelt werden kann, wenn die Mehrzahl der Messungen das gleiche oder im Wesentlichen das gleiche Ergebnis liefert. Andererseits kann festgestellt werden, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels nicht eindeutig ermittelt werden kann, wenn die Mehrzahl der Messungen divergierende Ergebnisse liefert.
In einer bevorzugten Konfiguration, die sich als sehr genau für die Mehrdeutigkeitserkennung erwiesen hat, kann jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sendesignalblöcken aufweisen (anschaulich eine Mehrzahl von kodierten Chirp-Signalen, die mittels verschiedener Sendeantennen während der Blockdauer T_B in 2B ausgesendet werden), und die Anzahlen der Sendesignalblöcke in den Sendesignalsätzen sind zueinander teilerfremd. Die teilerfremden Anzahlen von Blöcken gewährleistet eine eindeutige Konvergenz der gemessenen Geschwindigkeiten nur dann, wenn die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels eindeutig ermittelt werden kann.
In einer bevorzugten Konfiguration können mindestens drei Sätze von Sendesignalen (mindestens drei heterogene Sub-Frames) für die Mehrdeutigkeitserkennung verwendet werden, wie in 4B gezeigt. Ein erster Satz 440-1 von Sendesignalen kann eine erste Anzahl N1 von Blöcken 442 von Chirp-Signalen aufweisen, ein zweiter Satz 440-2 von Sendesignalen kann eine zweite Anzahl N2 von Blöcken 442 von Chirp-Signalen aufweisen, und ein dritter Satz 440-3 von Sendesignalen kann eine dritte Anzahl N3 von Blöcken 442 von Chirp-Signalen aufweisen. Die erste Anzahl von Blöcken N1, die zweite Anzahl von Blöcken N2 und die dritte Anzahl von Blöcken N3 können teilerfremd zueinander sein. Als numerisches Beispiel können die mindestens drei Sätze von Sendesignalen 27, 35 bzw. 44 Blöcke von Sendesignalen aufweisen. Es versteht sich, dass der Hinweis erste, zweite, dritte keine zeitliche Reihenfolge der Sendesignalblöcke impliziert. Anschaulich können die Sätze von Sendesignalen nacheinander ausgesendet werden, aber die Reihenfolge, in der die Sätze mit unterschiedlicher Anzahl von Blöcken ausgesendet werden, kann frei gewählt werden.
Anders ausgedrückt, kann jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sequenzen von Chirp-Signalen aufweisen, wobei jede Sequenz mittels einer jeweiligen Sendeantenne ausgesendet wird. Die Sequenzen innerhalb eines Satzes von Sendesignalen können die gleiche Anzahl von Chirp-Signalen aufweisen, und die Anzahlen von Blöcken, die zu verschiedenen Sätzen gehören, können in Bezug aufeinander teilerfremd sein.
Gemäß verschiedenen Aspekten können die Sendesignale der Sätze von Sendesignalen kodiert sein bzw. werden, um Orthogonalität zwischen den mittels verschiedener Sendeantennen ausgesendeten Sendesignalen bereitzustellen. Anschaulich können die mittels verschiedener Sendeantennen ausgesendeten Sendesignale innerhalb eines Satzes orthogonal zueinander sein. In einer bevorzugten Konfiguration kann die Orthogonalität durch Kodierung der Phase der Chirp-Signale bereitgestellt werden, z.B. wie in Bezug auf 2B beschrieben. In jedem Satz von Sendesignalen können die Chirp-Signale in verschiedenen Sequenzen gemäß einem unterschiedlichen Phasenprofil kodiert werden, z.B. kann in jedem Satz ein erstes Chirp-Signal einer ersten Sequenz eine andere Phase haben als ein zweites Chirp-Signal einer zweiten Sequenz, usw. Gemäß verschiedenen Aspekten können in jedem Satz von Sendesignalen die Chirp-Signale innerhalb jedes Blocks eine gemäß einem Hadamard-Code (z.B. gemäß einer Hadamard-Matrix) kodierte Phase aufweisen. Wie in Bezug auf 2B beschrieben, kann jeder Block 442 eine Mehrzahl von räumlichen Codes aufweisen. Die räumlichen Codes können so kodiert sein, dass sie orthogonal sind, z.B. können die räumlichen Codes gemäß einer Hadamard-Codierung kodiert sein. In verschiedenen Aspekten kann die Mehrdeutigkeitserkennung Teil des ursprünglich verwendeten (ersten) Radarerfassungsverfahrens sein, z.B. des Radarerfassungsverfahrens mit hoher Winkelauflösung und relativ niedriger maximaler eindeutiger Geschwindigkeit. Anschaulich können die Sätze von Sendesignalen als Teil des ersten Radarerfassungsverfahrens ausgesendet werden und zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Ziels im Rahmen des ersten Radarerfassungsverfahrens verwendet werden. Diese Konfiguration bietet einen ressourceneffizienten Ansatz, bei dem die Ermittlung der Geschwindigkeit und die Ermittlung der Mehrdeutigkeit kombiniert werden. In einer solchen Konfiguration kann die (erste) Mehrzahl von Sendesignalen, die mittels der Mehrzahl von Sendeantennen als Teil des ersten Radarerfassungsverfahrens ausgesendet werden, die Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen (z.B. mindestens drei Sätze von Sendesignalen) aufweisen.
Das Verfahren 400 kann aufweisen, in 420, das Ermitteln eines jeweiligen Werts für eine gemessene Geschwindigkeit des Ziels für jeden Satz von Sendesignalen. Anschaulich kann das Verfahren 400 das Empfangen einer Mehrzahl von Sätzen von reflektierten Signalen aufweisen, wobei jeder Satz von reflektierten Signalen einem Satz von Sendesignalen zugeordnet ist, und das Ermitteln eines jeweiligen Wertes für eine gemessene Geschwindigkeit des Ziels durch Verarbeitung des Satzes von reflektierten Signalen, z.B. wie oben beschrieben. Als Beispiel kann das Verfahren 400 das Ermitteln des Wertes der gemessenen Geschwindigkeit als Funktion der Phase des Messsignals aufweisen, das dem Satz von Sendesignalen zugeordnet ist. In diesem Zusammenhang kann die Verarbeitungsschaltung des Radarsystems (z.B. sein Mehrdeutigkeitsdetektor) eine solche Ermittlung durchführen, z.B. basierend auf den Ergebnissen der 2D-FFT.
Das Verfahren 400 kann aufweisen, in 430, das Ermitteln, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als eine vordefinierte maximale eindeutige Geschwindigkeit als Funktion der Werte der gemessenen Geschwindigkeit des Ziels. Im Zusammenhang mit dem Verfahren 200 kann die vordefinierte maximale eindeutige Geschwindigkeit die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit des ersten Radarerkennungsverfahrens sein. Anschaulich kann das Verfahren 400 in 430 das Ermitteln aufweisen, ob die Werte der gemessenen Geschwindigkeit des Ziels die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels korrekt repräsentieren. Das Verfahren 400 kann beispielsweise das Ermitteln eines Konfidenzwerts für die gemessenen Geschwindigkeiten aufweisen, und das Ermitteln, basierend auf dem Konfidenzwert, ob die Werte der gemessenen Geschwindigkeit des Ziels die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels korrekt repräsentieren.
Das Ermitteln 430 kann aufweisen das Vergleichen der Werte für die gemessene Geschwindigkeit des Ziels miteinander, und das Ermitteln anhand des Vergleichsergebnisses, ob die tatsächliche Geschwindigkeit größer ist als die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit (z.B. größer als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit). Als Beispiel kann das Ermitteln 430 aufweisen, das Ermitteln, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels kleiner ist als die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit, falls die gemessenen Werte (aus verschiedenen Sätzen) zueinander gleich sind. In diesem Fall entsprechen die gemessenen Werte der tatsächlichen Geschwindigkeit des Ziels. Andererseits weist das Verfahren auf, das Ermitteln, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit, falls die gemessenen Werte voneinander abweichen (anschaulich, divergieren). Aufgrund der zyklischen Phasenvariation des IF-Signals über Chirps hinweg stimmen die (z.B. drei) gefalteten Geschwindigkeiten nur dann überein, wenn die Geschwindigkeit des Ziels nicht mehrdeutig ist. Im Gegensatz zu anderen Methoden, wie z.B. CRT, muss die Mehrdeutigkeitserkennung nicht auf eine Reihe von vermuteten Geschwindigkeiten ausgedehnt werden, sondern es werden nur einzelne Messungen zusammengefasst, die direkt aus den (z.B. drei) Sub-Frames stammen.
Als weiteres Beispiel kann das Ermitteln 430 aufweisen das Ermitteln (z.B. Berechnen) einer Differenz zwischen den Werten für die gemessene Geschwindigkeit des Ziels, die mit den verschiedenen Sätzen von Sendesignalen assoziiert sind (z.B. eine Mehrzahl von Differenzen zwischen Paaren von Sätzen). Das Ermitteln 430 kann ferner aufweisen das Ermitteln, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit, falls die Differenz (z.B. die größte Differenz unter der Mehrzahl von Differenzen) größer ist als eine vorbestimmte Schwellendifferenz. Diese Konfiguration ermöglicht die Berücksichtigung von Nicht-Idealitäten, die bei einer Messung auftreten können. Um die Übereinstimmung mit einer gewissen Flexibilität zu erkennen und Bin-Fehlanpassungen zu tolerieren, die bei realen Radarsensoren vorkommen, kann DBSCAN oder ein anderes Verfahren zum Clustern der gefalteten Geschwindigkeiten verwendet werden.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Verfahren 400 aufweisen das Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die maximale eindeutige Geschwindigkeit des Satzes von Sendesignalen, der mit der niedrigsten maximalen eindeutigen Geschwindigkeit unter den Sätzen von Sendesignalen assoziiert ist. Wie bereits erwähnt, können die Sätze von Sendesignalen unterschiedliche eindeutige Geschwindigkeiten haben (z.B. abhängig von der Anzahl der Blöcke). Das Ziel kann sich eindeutig bewegen, wenn es sich für den Satz von Sendesignalen mit der niedrigsten maximalen eindeutigen Geschwindigkeit eindeutig bewegt. Die Geschwindigkeitsgrenzen eines solchen Teilbildes definieren die Geschwindigkeitsgrenzen für die eindeutige Erkennung des Ziels. In verschiedenen Aspekten kann der Satz von Sendesignalen, der die geringste Anzahl von Blöcken aufweist, die niedrigste maximale eindeutige Geschwindigkeit haben.
5A zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens 500 zum Auflösen von Zielmehrdeutigkeiten in einem Radarsystem. Das Verfahren 500 kann eine beispielhafte Implementierung der hierin beschriebenen Strategie sein, z.B. unter Berücksichtigung der in 2A und 4A beschriebenen Verfahren 200 und 400. 5B, 5C und 5D zeigen Diagramme von experimentellen Ergebnissen, die die Anwendung der hierin beschriebenen Strategie demonstrieren.
Das Verfahren 500 kann das Durchführen eines ersten Radarerfassungsverfahrens (HAM) aufweisen, indem eine Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen, z.B. mindestens drei heterogene Sub-Frames 502-1, 502-2, 502-3, mit zueinander teilerfremden Anzahlen von Blöcken ausgesendet werden. Im vorgeschlagenen HAM haben die drei heterogenen Sub-Frames unterschiedliche eindeutige Geschwindigkeitsspannen, während sie die gleiche Geschwindigkeitsauflösung bereitstellen, so dass sie die gefaltete Dopplerphase eines Ziels aus drei verschiedenen Perspektiven erfassen können. Gemäß verschiedenen Aspekten können die Anzahlen der Hadamard-Blöcke für jeden heterogenen Sub-Frame so gewählt werden, dass sie teilerfremd sind (z.B. N1, N2, N3), um eine eindeutige Konvergenz zu gewährleisten.
Das Verfahren 500 kann das Durchführen einer Verarbeitung (z.B. BPM-Digitalsignalverarbeitung) für die mit jedem Sub-Frame assoziierten reflektierten Signale aufweisen, um die jeweiligen Werte 504-1, 504-2, 504-3 für die gemessene Geschwindigkeit des Ziels zu ermitteln. Das Verfahren 500 kann ferner in 506 aufweisen das Ermitteln, ob eine Mehrdeutigkeit erkannt wurde. Der Mehrdeutigkeitsdetektor kann ausgelöst werden, wenn die drei gefalteten Geschwindigkeiten, die in jedem Sub-Frame für ein einzelnes Ziel erkannt wurden, nicht innerhalb der Geschwindigkeitsgrenzen des kürzesten Sub-Frame zusammengefasst sind.
Wenn keine Mehrdeutigkeit festgestellt wird, kann das Verfahren 500 zu den nächsten drei heterogenen Sub-Frames übergehen, um das nächste Ziel zu erfassen oder die Erfassung desselben Ziels fortzusetzen. Wird eine Mehrdeutigkeit festgestellt, kann das Verfahren 500 in 508 aufweisen das Ermitteln, ob die wahre Geschwindigkeit bereits verfolgt (z.B. gespeichert) wurde. Wurde die wahre Geschwindigkeit bereits erfasst, kann das Verfahren 500 zu den nächsten drei heterogenen Sub-Frames übergehen. Falls die wahre Geschwindigkeit noch nicht verfolgt wurde, kann das Verfahren 500 aufweisen das Umschalten auf das zweite Radarerfassungsverfahren, indem ein redundanter Frame 512 ausgesendet und eine redundante digitale Signalverarbeitung durchgeführt wird, um die wahre Geschwindigkeit 514 des Ziels zu ermitteln.
Das Verfahren 500 kann dann in 516 aufweisen das Verfolgen (z.B. das Speichern) der tatsächlichen Geschwindigkeit des Ziels (z.B. in einem Verfolgungsfilter) und dann in 518 das Rekonfigurieren des Chirp-Profils gemäß der Hadamard-Kodierung, wodurch zum ersten Radarerfassungsverfahren zurückgekehrt wird.
Das Funktionsprinzip des kognitiven Radars wurde sowohl in synthetischen Szenarien als auch in einem realen Szenario validiert.
Das synthetische Szenario besteht aus zwei Zielen, die 22 und 15 Meter vom Radar entfernt sind, mit einem Winkel von +10° und -10°, die sich mit einer konstanten Radialgeschwindigkeit v1 bzw. v2 bewegen. Die Geschwindigkeit v2 hat in allen Testfällen einen festen Wert von -3,28 m/s, während die Geschwindigkeit v1 in Schritten von 0,2 m/s von -30 m/s bis +30 m/s schwankt. Jeder Geschwindigkeitssatz wird in einem separaten Versuchsdurchlauf behandelt.
Der normale Betrieb des kognitiven Radars erfolgt durch den Wechsel zwischen den heterogenen Sub-Frames. Die Mehrdeutigkeitserkennung erfolgt durch Identifizierung des Bereichs, in dem die drei gemessenen Geschwindigkeiten nicht übereinstimmen, und somit durch Aufrechterhaltung eines hohen logischen Werts am Ausgang des Mehrdeutigkeitsdetektors, wie im Abschnitt 532 des Diagramms 530 in 5B gezeigt. Die Ausgabe des Mehrdeutigkeitsdetektors ist nur dann Null, wenn sich das Objekt innerhalb der eindeutigen Grenzen des Teilbildes 1 bewegt.
Die Ausgabe des Detektors in 5B löst einen Wechsel zwischen dem HAM und dem HDM aus, dessen maximale eindeutige Geschwindigkeit um einen Faktor von N_TX erhöht wird, wie oben beschrieben. Das Diagramm 540 in 5C zeigt die wiedergefundene Geschwindigkeit im HDM gegenüber der im HAM gemessenen gefalteten Geschwindigkeit. Die 5C zeigt auch, dass die beiden gemessenen Geschwindigkeiten in den beiden Modi nur dann übereinstimmen, wenn sich das Objekt innerhalb der Grenzen des kürzesten Sub-Frames bewegt.
Das Diagramm 550 in 5D bezieht sich auf ein reales Experiment, das mit einem Roboterauto durchgeführt wurde, das sich vor dem Radargerät bewegt. Das Roboterauto beginnt mit einer negativen Geschwindigkeit, während es sich dem Radargerät nähert, und ändert seine Richtung etwa bei Frame 17. Nach diesem Frame beginnt das Ziel, sich vom Radargerät zu entfernen. Die drei Sub-Frames (A, B und C) in HAM werden verwendet, um den genauen Zeitpunkt zu bestimmen, an dem die Geschwindigkeit mehrdeutig wird. Im Gegensatz zu den synthetischen Experimenten werden die realen Aufzeichnungen durch Störungen beeinflusst, die zu Abweichungen zwischen den gemessenen Geschwindigkeiten in den drei Sub-Frames führen können. Trotz dieser Abweichungen zeigt das untere Diagramm 552 in 5D, wie der Detektor die Mehrdeutigkeit erkennt und das redundante Sub-Frame D auslöst, das die wahre Geschwindigkeit erfasst, die dem Wendemuster des Roboterautos folgt. Nach der Erkennung der Geschwindigkeit und der entsprechenden Registrierung im Tracking-Filter schaltet das System auf HAM um.
Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden, wobei das Computerprogrammprodukt Befehle aufweist, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, eines der hierin beschriebenen Verfahren (z.B. die Verfahren 200, 400, 500) durchzuführen.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf das vorangehend Beschriebene und Dargestellte beziehen (z.B. auf das Verfahren 200, 400, 500 bzw. auf die Radarvorrichtung 104).
Beispiel 1 ist ein Verfahren zum Auflösen der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit eines Ziels in einem Radarsystem, wobei das Verfahren aufweist: Verwenden eines ersten Radarerfassungsverfahrens zum Erfassen eines Ziels, wobei das erste Radarerfassungsverfahren das Senden einer ersten Mehrzahl von Sendesignalen mittels einer Mehrzahl von Sendeantennen und das Empfangen einer ersten Mehrzahl von reflektierten Signalen mittels einer Mehrzahl von Empfangsantennen aufweist, wobei das erste Radarerfassungsverfahren eine erste maximale eindeutige Geschwindigkeit hat; Ermitteln, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit; und in dem Fall, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, Verwenden eines zweiten Radarerfassungsverfahrens zum Erfassen des Ziels, wobei das zweite Radarerfassungsverfahren das Senden einer zweiten Mehrzahl von Sendesignalen mittels der Mehrzahl von Sendeantennen und das Empfangen einer zweiten Mehrzahl von reflektierten Signalen mittels der Mehrzahl von Empfangsantennen aufweist, wobei das zweite Radarerfassungsverfahren eine zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit hat, und wobei die zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit.
In Beispiel 2 kann das Verfahren gemäß Beispiel 1 optional ferner aufweisen, dass das erste Radarerfassungsverfahren eine erste Winkelauflösung hat, dass das zweite Radarerfassungsverfahren eine zweite Winkelauflösung hat, und dass die zweite Winkelauflösung kleiner ist als die erste Winkelauflösung.
In Beispiel 3 kann das Verfahren gemäß Beispiel 1 oder 2 optional ferner aufweisen, dass das Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, aufweist: Senden, mittels der Mehrzahl von Sendeantennen, einer Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen, wobei die Sätze von Sendesignalen der Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen derart eingerichtet sind, dass sie eine gleiche Geschwindigkeitsauflösung in Bezug zueinander bereitstellen und eine unterschiedliche maximale eindeutige Geschwindigkeit in Bezug zueinander bereitstellen; Ermitteln eines jeweiligen Wertes für eine gemessene Geschwindigkeit des Ziels basierend auf jeweiligen reflektierten Signalen, die den Sätzen von Sendesignalen zugeordnet sind; und Ermitteln, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit als eine Funktion der Werte der gemessenen Geschwindigkeit des Ziels.
In Beispiel 4 kann das Verfahren gemäß Beispiel 3 optional ferner aufweisen, dass das Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, aufweist: Vergleichen der ermittelten Werte für die gemessene Geschwindigkeit des Ziels miteinander; und Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs.
In Beispiel 5 kann das Verfahren gemäß Beispiel 3 oder 4 optional ferner aufweisen, dass die erste Mehrzahl von Sendesignalen, die dem ersten Radarerfassungsverfahren assoziiert ist, die Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalsätzen aufweist.
In Beispiel 6 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 3 bis 5 optional ferner aufweisen, dass das Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, aufweist: Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die maximale eindeutige Geschwindigkeit des Satzes von Sendesignalen, der die niedrigste maximale eindeutige Geschwindigkeit unter den Sätzen von Sendesignalen definiert.
In Beispiel 7 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 3 bis 6 optional ferner aufweisen, dass jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sendesignalblöcken aufweist, dass jeder Sendesignalblock eine Mehrzahl von Chirp-Signalen aufweist, wobei jedes Chirp-Signal in einem Sendesignalblock mittels einer jeweiligen Sendeantenne der Mehrzahl von Sendeantennen gesendet wird, dass die Chirp-Signale in jedem Sendesignalblock gemäß einer Vielzahl von räumlichen Codes kodiert sind, und dass eine Anzahl von Sendesignalblöcken in einem Satz von Sendesignalen in Bezug auf eine Anzahl von Sendesignalblöcken in einem anderen Satz von Sendesignalen teilerfremd ist.
In Beispiel 8 kann das Verfahren gemäß Beispiel 7 optional ferner aufweisen, dass jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sequenzen von Chirp-Signalen aufweist, dass jede Sequenz von Chirp-Signalen mittels einer jeweiligen Sendeantenne der Mehrzahl von Sendeantennen übertragen wird, und dass die Sequenzen von Chirp-Signalen derart eingerichtet sind, dass sie in Bezug aufeinander orthogonal sind.
In Beispiel 9 kann das Verfahren gemäß Beispiel 7 oder 8 optional ferner aufweisen, dass das Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit ist, aufweist: Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die maximale eindeutige Geschwindigkeit des Satzes von Sendesignalen, der die geringste Anzahl von Sendesignalblöcken unter den Sätzen von Sendesignalen aufweist.
In Beispiel 10 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 3 bis 9 optional ferner aufweisen, dass die Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen mindestens einen ersten Satz von Sendesignalen, einen zweiten Satz von Sendesignalen und einen dritten Satz von Sendesignalen aufweist, dass der erste Satz von Sendesignalen eine erste Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist, der zweite Satz von Sendesignalen eine zweite Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist und der dritte Satz von Sendesignalen eine dritte Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist, und dass die erste Anzahl von Sendesignalblöcken, die zweite Anzahl von Sendesignalblöcken und die dritte Anzahl von Sendesignalblöcken zueinander teilerfremd sind.
In Beispiel 11 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 10 optional ferner aufweisen, dass die erste Mehrzahl von Sendesignalen eine erste Mehrzahl von Chirp-Signalen mit einem ersten Chirp-Wiederholungsintervall aufweist, dass die zweite Mehrzahl von Sendesignalen eine zweite Mehrzahl von Chirp-Signalen mit einem zweiten Chirp-Wiederholungsintervall aufweist, und dass das zweite Chirp-Wiederholungsintervall kleiner ist als das erste Chirp-Wiederholungsintervall.
In Beispiel 12 kann das Verfahren gemäß Beispiel 11 optional ferner aufweisen, dass die erste Mehrzahl von Chirp-Signalen mindestens einen ersten räumlichen Code mit einem ersten Phasenmuster und einen zweiten räumlichen Code mit einem zweiten Phasenmuster aufweist, wobei das erste Phasenmuster und das zweite Phasenmuster voneinander verschieden sind, und dass die Chirp-Signale der zweiten Mehrzahl von Chirp-Signalen ein anderes Phasenmuster im Vergleich zu dem ersten Phasenmuster und dem zweiten Phasenmuster haben, wobei das andere Phasenmuster derart eingerichtet ist, dass das zweite Chirp-Wiederholungsintervall kleiner ist als das erste Chirp-Wiederholungsintervall.
Beispiel 13 ist ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 12 auszuführen.
Beispiel 14 ist ein Verfahren zum Erkennen einer Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit einer Radarerfassung eines Ziels, wobei das Verfahren aufweist: Senden einer Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen, wobei die Sätze von Sendesignalen der Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen derart eingerichtet sind, dass sie eine gleiche Geschwindigkeitsauflösung in Bezug zueinander bereitstellen und eine unterschiedliche maximale eindeutige Geschwindigkeit in Bezug zueinander bereitstellen, Ermitteln eines jeweiligen Wertes für eine gemessene Geschwindigkeit des Ziels für jeden Satz von Sendesignalen; und Ermitteln, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als eine vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit als eine Funktion der Werte der gemessenen Geschwindigkeit des Ziels. In einigen Aspekten kann die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit die maximale Geschwindigkeit sein, die mittels der Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen eindeutig gemessen werden kann, z.B. die kleinste maximale Geschwindigkeit unten den maximalen Geschwindigkeiten, die mittels der Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen eindeutig gemessen werden können.
In Beispiel 15 kann das Verfahren gemäß Beispiel 14 optional ferner aufweisen, dass jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sendesignalblöcken aufweist, dass jeder Sendesignalblock eine Mehrzahl von Chirp-Signalen aufweist, wobei jedes Chirp-Signal in einem Sendesignalblock mittels einer jeweiligen Sendeantenne der Mehrzahl von Sendeantennen gesendet wird, dass die Chirp-Signale in jedem Sendesignalblock gemäß einer Vielzahl von räumlichen Codes kodiert sind, und dass eine Anzahl von Sendesignalblöcken in einem Satz von Sendesignalen in Bezug auf eine Anzahl von Sendesignalblöcken in einem anderen Satz von Sendesignalen teilerfremd ist.
In Beispiel 16 kann das Verfahren gemäß Beispiel 15 optional ferner aufweisen, dass das Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer als die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit ist, aufweist: Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die maximale eindeutige Geschwindigkeit des Satzes von Sendesignalen, der die geringste Anzahl von Sendesignalblöcken unter den Sätzen von Sendesignalen aufweist.
In Beispiel 17 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 14 bis 16 optional ferner aufweisen, dass jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sequenzen von Chirp-Signalen aufweist, dass jede Sequenz von Chirp-Signalen mittels einer jeweiligen Sendeantenne einer Mehrzahl von Sendeantennen übertragen wird, und dass die Sequenzen von Chirp-Signalen derart eingerichtet sind, dass sie in Bezug aufeinander orthogonal sind.
In Beispiel 18 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 14 bis 17 optional ferner aufweisen, dass die Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen mindestens einen ersten Satz von Sendesignalen, einen zweiten Satz von Sendesignalen und einen dritten Satz von Sendesignalen aufweist, dass der erste Satz von Sendesignalen eine erste Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist, der zweite Satz von Sendesignalen eine zweite Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist und der dritte Satz von Sendesignalen eine dritte Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist, und dass die erste Anzahl von Sendesignalblöcken, die zweite Anzahl von Sendesignalblöcken und die dritte Anzahl von Sendesignalblöcken zueinander teilerfremd sind.
In Beispiel 19 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 14 bis 18 optional ferner aufweisen, dass das Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit, aufweist: Vergleichen der ermittelten Werte für die gemessene Geschwindigkeit des Ziels miteinander; und Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit, basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs.
In Beispiel 20 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 14 bis 19 optional ferner aufweisen, dass das Senden der Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen aufweist: Senden der Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen mittels einer Mehrzahl von Sendeantennen.
In Beispiel 21 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 14 bis 20 optional ferner aufweisen, dass das Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit, aufweist: Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die maximale eindeutige Geschwindigkeit des Satzes von Sendesignalen, der die niedrigste maximale eindeutige Geschwindigkeit unter den Sätzen von Sendesignalen definiert. Anschaulich kann die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit die maximale eindeutige Geschwindigkeit des Satzes von Sendesignalen sein, der die niedrigste maximale eindeutige Geschwindigkeit unter den Sätzen von Sendesignalen definiert.
Beispiel 22 ist ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß einem der Beispiele 14 bis 21 auszuführen.
Beispiel 23 ist eine Radarvorrichtung zum Auflösen der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit eines Ziels in einem Radarsystem, wobei die Radarvorrichtung aufweist: eine Mehrzahl von Sendeanschlüssen, die eingerichtet sind, mit einer Mehrzahl von Sendeantennen gekoppelt zu werden;
eine Mehrzahl von Empfangsanschlüssen, die eingerichtet sind, mit einer Mehrzahl von Empfangsantennen gekoppelt zu werden; und eine Verarbeitungsschaltung, die eingerichtet ist zum: Steuern eines Sendens einer ersten Mehrzahl von Sendesignalen mittels der Mehrzahl von Sendeanschlüssen, um ein erstes Radarerfassungsverfahren für ein Ziel bereitzustellen, wobei die erste Mehrzahl von Sendesignalen eingerichtet ist, eine erste maximale eindeutige Geschwindigkeit bereitzustellen; Ermitteln, basierend auf einer Mehrzahl von reflektierten Signalen, die an der Mehrzahl von Empfangsanschlüssen empfangen werden, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit; und in dem Fall, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale
eindeutige Geschwindigkeit, dynamisches Steuern eines Sendens einer zweiten Mehrzahl von Sendesignalen mittels der Mehrzahl von Sendeanschlüssen, um ein zweites Radarerfassungsverfahren des Ziels bereitzustellen, wobei die zweite Mehrzahl von Sendesignalen eingerichtet ist, um eine zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit bereitzustellen; wobei die zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit.
In Beispiel 24 kann die Radarvorrichtung gemäß Beispiel 23 optional ferner aufweisen, dass die Verarbeitungsschaltung einen ersten Verarbeitungsweg aufweist, der mit dem ersten Radarerfassungsverfahren assoziiert ist, und einen zweiten Verarbeitungsweg, der mit dem zweiten Radarerfassungsverfahren assoziiert ist, und wobei die Verarbeitungsschaltung ein Schaltelement aufweist, das eingerichtet ist zum Ermöglichen der Verarbeitung entlang des ersten Verarbeitungsweges oder des zweiten Verarbeitungsweges, in Abhängigkeit davon, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit.
In Beispiel 25 kann die Radarvorrichtung gemäß Beispiel 23 oder 24 optional ein oder mehrere Merkmale des Verfahrens gemäß einem der Beispiele 1 bis 12 oder 14 bis 21 aufweisen.
Beispiel 26 ist ein Verfahren zum Auflösen der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit eines Ziels in einem Radarsystem bereitgestellt werden, wobei das Verfahren aufweist: Senden von mindestens drei Sätzen von Sendesignalen mittels einer Mehrzahl von Sendeantennen, wobei die mindestens drei Sätze von Sendesignalen derart eingerichtet sind, dass sie eine gleiche Geschwindigkeitsauflösung in Bezug zueinander und eine unterschiedliche maximale eindeutige Geschwindigkeit in Bezug zueinander haben, wobei jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sendesignalblöcken aufweist, wobei jeder Block von Sendesignalen eine Mehrzahl von Chirp-Signalen aufweist, wobei jedes Chirp-Signal in einem Block mittels einer jeweiligen Sendeantenne der Mehrzahl von Sendeantennen ausgesendet wird, wobei die Chirp-Signale in jedem Block gemäß einer Vielzahl von räumlichen Codes kodiert sind, und wobei eine Anzahl von Blöcken von Sendesignalen in einem Satz von Sendesignalen teilerfremd ist in Bezug auf eine Anzahl von Blöcken von Sendesignalen in einem anderen Satz von Sendesignalen; Ermitteln eines jeweiligen Wertes für eine gemessene Geschwindigkeit des Ziels für jeden Satz von Sendesignalen; Ermitteln, als eine Funktion der Werte der gemessenen Geschwindigkeit des Ziels, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die maximale eindeutige Geschwindigkeit des Satzes von Sendesignalen, der die kleinste maximale eindeutige Geschwindigkeit unter den mindestens drei Sätzen von Sendesignalen definiert; und für den Fall, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer als eine solche maximale eindeutige Geschwindigkeit ist, Senden einer zweiten Mehrzahl von Sendesignalen mittels der Mehrzahl von Sendeantennen, wobei die Sendesignale der zweiten Mehrzahl von Sendesignalen eine zweite Mehrzahl von Chirp-Signalen aufweisen und wobei die Chirp-Signale der zweiten Mehrzahl von Chirp-Signalen eine gleiche Phase in Bezug aufeinander haben.
In Beispiel 27 kann das Verfahren gemäß Beispiel 26 optional ein oder mehrere Merkmale des Verfahrens gemäß einem der Beispiele 1 bis 12 oder 14 bis 21 aufweisen.
Beispiel 28 ist ein Verfahren zum Auflösen der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit eines Ziels in einem Radarsystem bereitgestellt werden, wobei das Verfahren aufweist: Senden von mindestens drei Sätzen von Sendesignalen mittels einer Mehrzahl von Sendeantennen, wobei die mindestens drei Sätze von Sendesignalen derart eingerichtet sind, dass sie eine gleiche Geschwindigkeitsauflösung in Bezug zueinander und eine unterschiedliche maximale eindeutige Geschwindigkeit in Bezug zueinander haben, wobei jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sendesignalblöcken aufweist, wobei jeder Block von Sendesignalen eine Mehrzahl von Chirp-Signalen aufweist, wobei jedes Chirp-Signal in einem Block mittels einer jeweiligen Sendeantenne der Mehrzahl von Sendeantennen ausgesendet wird, wobei die Chirp-Signale in jedem Block gemäß einer Vielzahl von räumlichen Codes kodiert sind, und wobei eine Anzahl von Blöcken von Sendesignalen in einem Satz von Sendesignalen teilerfremd ist in Bezug auf eine Anzahl von Blöcken von Sendesignalen in einem anderen Satz von Sendesignalen; Ermitteln eines jeweiligen Wertes für eine gemessene Geschwindigkeit des Ziels für jeden Satz von Sendesignalen; Ermitteln, als eine Funktion der Werte der gemessenen Geschwindigkeit des Ziels, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die maximale eindeutige Geschwindigkeit des Satzes von Sendesignalen, der die kleinste maximale eindeutige Geschwindigkeit unter den mindestens drei Sätzen von Sendesignalen definiert; und für den Fall, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer als eine solche maximale eindeutige Geschwindigkeit ist, Senden einer zweiten Mehrzahl von Sendesignalen mittels der Mehrzahl von Sendeantennen, wobei die Sendesignale der zweiten Mehrzahl von Sendesignalen eine zweite Mehrzahl von Chirp-Signalen aufweisen und wobei die Chirp-Signale der zweiten Mehrzahl von Chirp-Signalen eine gleiche Phase in Bezug aufeinander haben.
In Beispiel 29 kann das Verfahren gemäß Beispiel 28 optional ein oder mehrere Merkmale des Verfahrens gemäß einem der Beispiele 1 bis 12 oder 14 bis 21 aufweisen.
Die vorstehende Beschreibung wurde nur als Beispiel gegeben, und der Fachmann wird verstehen, dass Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom breiteren Umfang der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen dargelegt ist, abzuweichen. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind daher eher in anschaulichem Sinne als in einschränkendem Sinne zu verstehen.
Es ist verstanden, dass die Implementierungen der hierin detailliert beschriebenen Verfahren demonstrativen Charakter haben und sind daher als geeignet verstanden, in einer entsprechenden Vorrichtung implementiert werden zu können. Ebenso ist verstanden, dass Implementierungen von hierin detailliert beschriebenen Vorrichtungen als geeignet verstanden sind, als ein entsprechendes Verfahren implementiert werden zu können. Es versteht sich somit, dass eine Vorrichtung, die einem hierin detailliert beschriebenen Verfahren entspricht, eine oder mehrere Komponenten aufweisen kann, die eingerichtet sind zum Durchführen jedes Aspekts des zugehörigen Verfahrens.
Alle in der obigen Beschreibung definierten Akronyme gelten auch für alle hierin enthaltenen Patentansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2019/0011547 A1 [0054]
US 10775489 B2 [0054]
EP 3339880 A1 [0054]
KR 101993855 [0054]

Claims

Verfahren (200) zum Auflösen der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit eines Ziels in einem Radarsystem, wobei das Verfahren (200) aufweist: Verwenden (210) eines ersten Radarerfassungsverfahrens zum Erfassen eines Ziels, wobei das erste Radarerfassungsverfahren das Senden einer ersten Mehrzahl von Sendesignalen mittels einer Mehrzahl von Sendeantennen und das Empfangen einer ersten Mehrzahl von reflektierten Signalen mittels einer Mehrzahl von Empfangsantennen aufweist, wobei das erste Radarerfassungsverfahren eine erste maximale eindeutige Geschwindigkeit hat; Ermitteln (220), ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit; und in dem Fall, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, Verwenden (230) eines zweiten Radarerfassungsverfahrens zum Erfassen des Ziels, wobei das zweite Radarerfassungsverfahren das Senden einer zweiten Mehrzahl von Sendesignalen mittels der Mehrzahl von Sendeantennen und das Empfangen einer zweiten Mehrzahl von reflektierten Signalen mittels der Mehrzahl von Empfangsantennen aufweist, wobei das zweite Radarerfassungsverfahren eine zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit hat, und wobei die zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 1, wobei das erste Radarerfassungsverfahren eine erste Winkelauflösung hat, wobei das zweite Radarerfassungsverfahren eine zweite Winkelauflösung hat, und wobei die zweite Winkelauflösung kleiner ist als die erste Winkelauflösung.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Ermitteln (220), ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, aufweist: Senden, mittels der Mehrzahl von Sendeantennen, einer Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen, wobei die Sätze von Sendesignalen der Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen derart eingerichtet sind, dass sie eine gleiche Geschwindigkeitsauflösung in Bezug zueinander bereitstellen und eine unterschiedliche maximale eindeutige Geschwindigkeit in Bezug zueinander bereitstellen; Ermitteln eines jeweiligen Wertes für eine gemessene Geschwindigkeit des Ziels basierend auf jeweiligen reflektierten Signalen, die den Sätzen von Sendesignalen zugeordnet sind; und Ermitteln, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit als eine Funktion der Werte der gemessenen Geschwindigkeit des Ziels.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 3, wobei das Ermitteln (220), ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, aufweist: Vergleichen der ermittelten Werte für die gemessene Geschwindigkeit des Ziels miteinander; und Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die erste Mehrzahl von Sendesignalen, die dem ersten Radarerfassungsverfahren assoziiert ist, die Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalsätzen aufweist.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Ermitteln (220), ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, aufweist: Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die maximale eindeutige Geschwindigkeit des Satzes von Sendesignalen, der die niedrigste maximale eindeutige Geschwindigkeit unter den Sätzen von Sendesignalen definiert.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sendesignalblöcken aufweist, wobei jeder Sendesignalblock eine Mehrzahl von Chirp-Signalen aufweist, wobei jedes Chirp-Signal in einem Sendesignalblock mittels einer jeweiligen Sendeantenne der Mehrzahl von Sendeantennen gesendet wird, wobei die Chirp-Signale in jedem Sendesignalblock gemäß einer Vielzahl von räumlichen Codes kodiert sind, und wobei eine Anzahl von Sendesignalblöcken in einem Satz von Sendesignalen in Bezug auf eine Anzahl von Sendesignalblöcken in einem anderen Satz von Sendesignalen teilerfremd ist.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 7, wobei jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sequenzen von Chirp-Signalen aufweist, wobei jede Sequenz von Chirp-Signalen mittels einer jeweiligen Sendeantenne der Mehrzahl von Sendeantennen übertragen wird, und wobei die Sequenzen von Chirp-Signalen derart eingerichtet sind, dass sie in Bezug aufeinander orthogonal sind.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das Ermitteln (220), ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit ist, aufweist: Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die maximale eindeutige Geschwindigkeit des Satzes von Sendesignalen, der die geringste Anzahl von Sendesignalblöcken unter den Sätzen von Sendesignalen aufweist.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen mindestens einen ersten Satz von Sendesignalen, einen zweiten Satz von Sendesignalen und einen dritten Satz von Sendesignalen aufweist, wobei der erste Satz von Sendesignalen eine erste Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist, der zweite Satz von Sendesignalen eine zweite Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist und der dritte Satz von Sendesignalen eine dritte Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist, und wobei die erste Anzahl von Sendesignalblöcken, die zweite Anzahl von Sendesignalblöcken und die dritte Anzahl von Sendesignalblöcken zueinander teilerfremd sind.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die erste Mehrzahl von Sendesignalen eine erste Mehrzahl von Chirp-Signalen mit einem ersten Chirp-Wiederholungsintervall aufweist, wobei die zweite Mehrzahl von Sendesignalen eine zweite Mehrzahl von Chirp-Signalen mit einem zweiten Chirp-Wiederholungsintervall aufweist, und wobei das zweite Chirp-Wiederholungsintervall kleiner ist als das erste Chirp-Wiederholungsintervall.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 11, wobei die erste Mehrzahl von Chirp-Signalen mindestens einen ersten räumlichen Code mit einem ersten Phasenmuster und einen zweiten räumlichen Code mit einem zweiten Phasenmuster aufweist, wobei das erste Phasenmuster und das zweite Phasenmuster voneinander verschieden sind, und wobei die Chirp-Signale der zweiten Mehrzahl von Chirp-Signalen ein anderes Phasenmuster im Vergleich zu dem ersten Phasenmuster und dem zweiten Phasenmuster haben, wobei das andere Phasenmuster derart eingerichtet ist, dass das zweite Chirp-Wiederholungsintervall kleiner ist als das erste Chirp-Wiederholungsintervall.
Verfahren (400) zum Erkennen einer Mehrdeutigkeit einer Radarerfassung eines Ziels, wobei das Verfahren aufweist: Senden (410) einer Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen, wobei die Sätze von Sendesignalen der Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen derart eingerichtet sind, dass sie eine gleiche Geschwindigkeitsauflösung in Bezug zueinander bereitstellen und eine unterschiedliche maximale eindeutige Geschwindigkeit in Bezug zueinander bereitstellen, Ermitteln (420) eines jeweiligen Wertes für eine gemessene Geschwindigkeit des Ziels für jeden Satz von Sendesignalen; und Ermitteln (430), ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als eine vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit als eine Funktion der Werte der gemessenen Geschwindigkeit des Ziels.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 13, wobei jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sendesignalblöcken aufweist, wobei jeder Sendesignalblock eine Mehrzahl von Chirp-Signalen aufweist, wobei jedes Chirp-Signal in einem Sendesignalblock mittels einer jeweiligen Sendeantenne der Mehrzahl von Sendeantennen gesendet wird, wobei die Chirp-Signale in jedem Sendesignalblock gemäß einer Vielzahl von räumlichen Codes kodiert sind, und wobei eine Anzahl von Sendesignalblöcken in einem Satz von Sendesignalen in Bezug auf eine Anzahl von Sendesignalblöcken in einem anderen Satz von Sendesignalen teilerfremd ist.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 14, wobei das Ermitteln (220), ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer als die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit ist, aufweist: Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die maximale eindeutige Geschwindigkeit des Satzes von Sendesignalen, der die geringste Anzahl von Sendesignalblöcken unter den Sätzen von Sendesignalen aufweist.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei jeder Satz von Sendesignalen eine Mehrzahl von Sequenzen von Chirp-Signalen aufweist, wobei jede Sequenz von Chirp-Signalen mittels einer jeweiligen Sendeantenne einer Mehrzahl von Sendeantennen übertragen wird, und wobei die Sequenzen von Chirp-Signalen derart eingerichtet sind, dass sie in Bezug aufeinander orthogonal sind.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Mehrzahl von Sätzen von Sendesignalen mindestens einen ersten Satz von Sendesignalen, einen zweiten Satz von Sendesignalen und einen dritten Satz von Sendesignalen aufweist, wobei der erste Satz von Sendesignalen eine erste Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist, der zweite Satz von Sendesignalen eine zweite Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist und der dritte Satz von Sendesignalen eine dritte Anzahl von Sendesignalblöcken aufweist, und wobei die erste Anzahl von Sendesignalblöcken, die zweite Anzahl von Sendesignalblöcken und die dritte Anzahl von Sendesignalblöcken zueinander teilerfremd sind.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Ermitteln (430), ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit, aufweist: Vergleichen der ermittelten Werte für die gemessene Geschwindigkeit des Ziels miteinander; und Ermitteln, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels größer ist als die vorbestimmte maximale eindeutige Geschwindigkeit, basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs.
Radarvorrichtung (104) zum Auflösen der Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit eines Ziels in einem Radarsystem, wobei die Radarvorrichtung (104) aufweist: eine Mehrzahl von Sendeanschlüssen (124), die eingerichtet sind, mit einer Mehrzahl von Sendeantennen (106) gekoppelt zu werden; eine Mehrzahl von Empfangsanschlüssen (126), die eingerichtet sind, mit einer Mehrzahl von Empfangsantennen (108) gekoppelt zu werden; und eine Verarbeitungsschaltung (122, 300), die eingerichtet ist zum: Steuern eines Sendens einer ersten Mehrzahl von Sendesignalen (110, 240) mittels der Mehrzahl von Sendeanschlüssen (124), um ein erstes Radarerfassungsverfahren für ein Ziel (114) bereitzustellen, wobei die erste Mehrzahl von Sendesignalen (110, 240) eingerichtet ist, eine erste maximale eindeutige Geschwindigkeit bereitzustellen; Ermitteln, basierend auf einer Mehrzahl von reflektierten Signalen (112), die an der Mehrzahl von Empfangsanschlüssen (126) empfangen werden, ob eine tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels (114) größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit; und in dem Fall, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels (114) größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit, dynamisches Steuern eines Sendens einer zweiten Mehrzahl von Sendesignalen (110, 250) mittels der Mehrzahl von Sendeanschlüssen (124), um ein zweites Radarerfassungsverfahren des Ziels (114) bereitzustellen, wobei die zweite Mehrzahl von Sendesignalen (250) eingerichtet ist, um eine zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit bereitzustellen; wobei die zweite maximale eindeutige Geschwindigkeit größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit.
Radarvorrichtung (104)gemäß Anspruch 19, wobei die Verarbeitungsschaltung (122, 300) einen ersten Verarbeitungsweg (313a) aufweist, der mit dem ersten Radarerfassungsverfahren assoziiert ist, und einen zweiten Verarbeitungsweg (313b), der mit dem zweiten Radarerfassungsverfahren assoziiert ist, und wobei die Verarbeitungsschaltung (122, 300) ein Schaltelement (318) aufweist, das eingerichtet ist zum Ermöglichen der Verarbeitung entlang des ersten Verarbeitungsweges (313a) oder des zweiten Verarbeitungsweges (313b), in Abhängigkeit davon, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Ziels (114) größer ist als die erste maximale eindeutige Geschwindigkeit.