-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarsensoreinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung.
-
Stand der Technik
-
Radarsensoren können für einen zunehmenden Grad an Automatisierung von Fahrzeugen eine wichtige Rolle spielen und die Anzahl an Radarsensoren pro Fahrzeug wird voraussichtlich weiter steigen. In üblichen Anwendungen kann bereits eine Vielzahl an Fahrzeugen mit Fahrerassistenzfunktonen ausgestattet sein, die mithilfe von Radarsensoren realisiert sind. Ein Radarsensor sendet jeweils eine modulierte elektromagnetische Welle aus und bestimmt aus der empfangenen Reflexion, die verzögert und Doppler-frequenzverschoben ist, die Distanzen und Relativgeschwindigkeiten verschiedener Reflexpunkte im Umfeld des fahrenden Fahrzeugs.
-
Die derzeitigen Seriensensoren verschiedener Fahrzeuge verwenden voneinander unabhängige Modulationen und sind in der Regel nicht miteinander abgestimmt, wodurch gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit zunimmt, dass die Signale der Radarsensoren durch eine Überlagerung der elektromagnetischen Wellen interferieren und die Signalqualität reduziert wird.
-
Durch die steigende Anzahl an Radarsensoren innerhalb eines Fahrzeugs, werden die Radarsensoren koordiniert betrieben, um die Interferenz der Radarsensoren von einem Fahrzeug zu reduzieren.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung schafft eine Radarsensoreinrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung nach Anspruch 7.
-
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine Radarsensoreinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung anzugeben, wobei eine Antenne für das Abstrahlen und Empfangen genutzt werden kann.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Radarsensoreinrichtung eine Mehrzahl von Radarkanälen, welche jeweils eine Antenne, einen Sendepfad, einen Empfangspfad, und einen Signalerzeuger umfassen, wobei der Sendepfad einen Sendeschalter umfasst, mit welchem der Signalerzeuger mit der Antenne verbindbar und von dieser trennbar ist und mit dem Sendepfad über die Antenne ein Radarsendesignal an ein Objekt abstrahlbar ist, und der Empfangspfad einen Empfangsschalter umfasst, mit welchem ein Ausgangskanal des Empfangspfad mit der Antenne verbindbar und von dieser trennbar ist und mit dem Empfangspfad ein Radarempfangssignal von dem Objekt empfangbar ist und ein Signal vom Signalerzeuger in dem Empfangspfad mit dem Radarempfangssignal mischbar ist und ein derart gemischtes Signal über den Ausgangskanal ausgebbar ist, eine Steuereinrichtung, welche mit dem Sendeschalter und mit dem Empfangsschalter zumindest eines Radarkanals verbunden ist und dazu eingerichtet ist, den Sendeschalter oder den Empfangsschalter zu betätigen und dadurch den Sendepfad oder den Empfangspfad mit der Antenne zu verbinden und/oder zu trennen, und eine Auswerteeinrichtung, mit welcher das gemischte Signal am Ausgangskanal auswertbar ist.
-
Es kann ein Gesamtsignalerzeuger vorhanden sein, mit welchem jeder oder manche Signalerzeuger der Radarkanäle verbunden sein können, etwa ein Oszillator, wobei das Signal des Gesamtsignalerzeugers an die Signalerzeuger der jeweiligen Radarkanäle weitergegeben werden kann und erhalten oder in diesen (oder bei der Weitergabe) kontrolliert modifiziert werden kann.
-
Der Ausgangskanal kann ein Bereich des Empfangspfads sein, der einen Ausgang zu einer weiteren Vorrichtung bilden kann. Mit dem Empfangsschalter kann dann dieser Ausgangskanal mit der Antenne verbunden werden.
-
Der Radarkanal kann einen Mischer aufweisen, vorteilhaft im Empfangspfad, mit welchem das Signal des Signalerzeugers mit dem Empfangssignal von der Antenne mischbar sein kann. Vor oder nach dem Mischen kann das Empfangssignal durch einen Signalverstärker verstärkt werden.
-
Die Radarsensoreinrichtung kann vorteilhaft einen Fahrzeugradarsensor darstellen, bei welchem mehrere Kanäle oder Sende- und Empfangspfade eine Antenne teilen können.
-
Durch das Teilen der Antenne(n) kann vorteilhaft die Zahl der Antennen und der nötige Bauraum und Kosten dafür verringert werden. Die Radarsensoreinrichtung kann beispielsweise als ein Fahrzeugradar zum Einsatz kommen, beispielsweise bei 77 GHz und auf CMOS-Technologie basieren.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung ist mit dem Signalerzeuger ein Dreieckssignal erzeugbar.
-
Das Dreieckssignal kann einem FMCW-Signal entsprechen (frequency modulated continuous-wave). Dabei kann das empfangene Signal mit dem Signal des Signalerzeugers gemischt werden und nach einer Faltung (im Frequenz- und/oder Zeitraum) eine Verschiebung des überlagerten und danach gemischten Signals durch das Empfangen des Empfangssignals vom Objekt ermittelt werden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, zumindest an einem ersten Radarkanal einen ersten Sendeschalter über eine erste vorbestimmte Zeit zu betätigen und dadurch ein erstes Sendesignal vom ersten Signalerzeuger des ersten Radarkanals als erstes Radarsendesignal an die erste Antenne des ersten Radarkanals abgebbar und von dieser abstrahlbar ist und gleichzeitig oder um eine bestimmte Zeitverschiebung zeitversetzt zumindest an einem zweiten Radarkanal einen zweiten Empfangsschalter über eine zweite vorbestimmte Zeit zu betätigen und dadurch ein zweites Radarempfangssignal über die zweite Antenne in den zweiten Empfangspfad empfangbar ist und als ein zweites gemischtes Signal über den Ausgangskanal an die Auswerteeinrichtung ausgebbar ist.
-
Das zweite Empfangssignal kann mit dem zweiten Signal vom zweiten Signalerzeuger (des zweiten Radarkanals) gemischt werden. Die erste und die zweite vorbestimmte Zeit können gleich oder verschieden sein.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung umfasst der Empfangspfad einen Signalverstärker und der Sendepfad umfasst einen Leistungsverstärker.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung ist ein erster Signalerzeuger eines ersten Radarkanals dazu eingerichtet, ein erstes Signal zu erzeugen und ein zweiter Signalerzeuger eines zweiten Radarkanals ist dazu eingerichtet, ein zweites Signal zu erzeugen, wobei sich das erste Signal und das zweite Signal um einen vorbestimmten Frequenzunterschied und/oder um einen vorbestimmten Phasenunterschied und/oder um einen vorbestimmten Zeitunterschied in deren Signalverlauf voneinander unterscheiden oder gleich sind.
-
In der gleichen Art und Weise können auch mehrere Radarkanäle zum Senden und Empfangen genutzt werden. Dabei können die jeweiligen Signale von den Signalerzeugern zueinander gleich sein oder verschieden sein, betreffend eine der genannten Eigenschaften aus einem vorbestimmten Frequenzunterschied und/oder einen vorbestimmten Phasenunterschied und/oder einen vorbestimmten Zeitunterschied.
-
Werden mit mehreren Radarkanälen mehrere Sendesignale erzeugt, die sich in einer bekannten Weise unterscheiden, so kann beim Empfangen der reflektierten Empfangssignale (aus diesen Sendesignalen) beim Auswerten des jeweiligen Empfangssignals dieser jeweilige Unterschied berücksichtigt werden und eine entsprechende Aussage über den Einfluss auf die Reflexion getroffen werden, wenn ein Unterschied in einem der Eigenschaften aus vorbestimmten Frequenzunterschied und/oder einen vorbestimmten Phasenunterschied und/oder einen vorbestimmten Zeitunterschied ermittelt werden kann. Es kann dazu vorteilhaft gewählt werden, in welchem Empfangskanal welches Signal der Signalerzeuger eingemischt wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet über eine vorbestimmte Zeit bei einer ersten Gruppe von Radarkanälen jeweils den Sendepfad mit der jeweiligen Antenne über den jeweiligen Sendeschalter zu verbinden und über die vorbestimmte Zeit oder dazu zeitverschoben bei einer zweiten Gruppe von Radarkanälen jeweils den Empfangspfad mit der jeweiligen Antenne über den jeweiligen Empfangsschalter zu verbinden.
-
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung ein Bereitstellen S1 einer erfindungsgemäßen Radarsensoreinrichtung; ein Erzeugen S2 eines Signals durch den Signalerzeuger; ein Verbinden S3a des Signalerzeugers mit der Antenne über den Sendeschalter und Abstrahlen S3b eines Radarsendesignals über die Antenne an ein Objekt und dazu Trennen S3c des Empfangspfads über einen Empfangsschalter von der Antenne und nachfolgend Trennen S4a der Sendepfads von der Antenne über den Sendeschalter und Verbinden S4b eines Ausgangskanals des Empfangspfads mit der Antenne über den Empfangsschalter und Empfangen S4c mit dem Empfangspfad eines Radarempfangssignals von dem Objekt und Mischen S4d des Signals vom Signalerzeuger in dem Empfangspfad mit dem Radarempfangssignal und Ausgeben S4e eines derart gemischten Signals über den Ausgangskanal an die Auswerteeinrichtung und Auswerten S5 des gemischten Signals.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird an einem ersten Signalerzeuger eines ersten Radarkanals ein erstes Signal erzeugt und an einem zweiten Signalerzeuger eines zweiten Radarkanals ein zweites Signal erzeugt, wobei sich das erste Signal und das zweite Signal um einen vorbestimmten Frequenzunterschied und/oder um einen vorbestimmten Phasenunterschied und/oder um einen vorbestimmten Zeitunterschied in deren Signalverlauf voneinander unterscheiden oder gleich sind und am ersten Radarkanal ein erstes Radarsendesignal in einer vorbestimmten Zeit abgestrahlt wird und am zweiten Radarkanal in der vorbestimmten Zeit oder zeitlich versetzt dazu ein zweites Radarempfangssignal empfangen und ausgewertet wird.
-
Das zweite Radarempfangssignal kann dazu mit einem zweiten Signal von einem zweiten Signalerzeuger des zweiten Radarkanals oder eines anderen Radarkanals gemischt werden. Dieses Mischverhalten kann auch für andere Radarkanäle gelten. Das Mischen kann mit einem (des jeweiligen Radarkanals) eigenen Signalerzeuger gemischt werden, oder von jenem eines anderen Radarkanals.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird über eine vorbestimmte Zeit bei einer ersten Gruppe von Radarkanälen jeweils der Sendepfad mit der jeweiligen Antenne über den jeweiligen Sendeschalter verbunden und ein jeweiliges Radarsendesignal am jeweiligen Radarkanal abgestrahlt, welches vom jeweiligen Signalerzeuger erzeugt wird und über die vorbestimmte Zeit oder dazu zeitverschoben bei einer zweiten Gruppe von Radarkanälen jeweils der Empfangspfad mit der jeweiligen Antenne über den jeweiligen Empfangsschalter verbunden wird und ein jeweiliges Radarempfangssignal am jeweiligen Radarkanal empfangen wird, welches mit dem Signal des jeweiligen Signalerzeuger gemischt wird und die Gruppe von derart erzeugten gemischten Signalen an die Auswerteeinrichtung weitergegeben und dort ausgewertet wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Signal des Signalerzeugers um eine bestimmte Zeit und/oder Phase und/oder Frequenz verschoben und dadurch das erste Signal des ersten Signalerzeugers erzeugt und das erste Signal des ersten Signalerzeugers um eine bestimmte Zeit und/oder Phase und/oder Frequenz verschoben und dadurch das zweite Signal des zweiten Signalerzeugers erzeugt.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sendet in einem ersten Zeitabschnitt eine erste Gruppe von Radarkanälen und eine zweite Gruppe von Radarkanälen empfängt und in einem zweiten Zeitabschnitt empfängt die erste Gruppe von Radarkanälen und die zweite oder eine dritte Gruppe von Radarkanälen sendet.
-
Die Radarsensoreinrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
-
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Radarsensoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung einer Erzeugung verschiedener Signale von Signalerzeugern;
- 3 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 4 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
-
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Radarsensoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
Die Radarsensoreinrichtung 10 nach der 1 umfasst eine Mehrzahl von Radarkanälen (RK1, ..., RKn), welche jeweils eine Antenne AN, einen Sendepfad SP, einen Empfangspfad EP, und einen Signalerzeuger SR umfassen, wobei der Sendepfad SP einen Sendeschalter ST umfasst, mit welchem der Signalerzeuger SR mit der Antenne AN verbindbar und von dieser trennbar ist und mit dem Sendepfad SP über die Antenne AN ein Radarsendesignal an ein Objekt abstrahlbar ist, und der Empfangspfad EP einen Empfangsschalter ET umfasst, mit welchem ein Ausgangskanal AK des Empfangspfad EP mit der Antenne AN verbindbar und von dieser trennbar ist und mit dem Empfangspfad EP ein Radarempfangssignal von dem Objekt empfangbar ist und ein Signal vom Signalerzeuger SR in dem Empfangspfad EP mit dem Radarempfangssignal mischbar ist und ein derart gemischtes Signal über den Ausgangskanal AK ausgebbar ist, eine Steuereinrichtung SE, welche mit dem Sendeschalter ST und mit dem Empfangsschalter ET zumindest eines Radarkanals verbunden ist und dazu eingerichtet ist, den Sendeschalter ST oder den Empfangsschalter ET zu betätigen und dadurch den Sendepfad SP oder den Empfangspfad EP mit der Antenne AN zu verbinden, und eine Auswerteeinrichtung AE, mit welcher das gemischte Signal am Ausgangskanal AK auswertbar ist.
-
Es kann die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet sein, zumindest an einem ersten Radarkanal RK1 einen ersten Sendeschalter ST1 über eine erste vorbestimmte Zeit zu betätigen und dadurch ein erstes Sendesignal vom ersten Signalerzeuger SR1 des ersten Radarkanals RK1 als erstes Radarsendesignal an die erste Antenne AN des ersten Radarkanals RN1 abgebbar und von dieser abstrahlbar ist und gleichzeitig oder um eine bestimmte Zeitverschiebung zeitversetzt zumindest an einem n-ten Radarkanal RKn einen n-ten Empfangsschalter ETn über eine n-te vorbestimmte Zeit zu betätigen und dadurch ein n-tes Radarempfangssignal über die n-te Antenne ANn in den n-ten Empfangspfad empfangbar ist und als ein n-tes gemischtes Signal über den Ausgangskanal AKn an die Auswerteeinrichtung AE ausgebbar ist.
-
Der erste Empfangspfad EP1 kann einen ersten Signalverstärker EV1 (kann ein sogenannter low noise Verstärker sein) und der erste Sendepfad SP1 einen ersten Leistungsverstärker LV1 umfassen. Der n-te Empfangspfad EPn kann einen n-ten Signalverstärker EVn und der n-te Sendepfad SPn einen n-ten Leistungsverstärker LVn umfassen. Es kann über einen ersten Mischer M1 ein erstes Signal (LO1) von einem ersten Signalerzeuger SR1 in den ersten Empfangspfad eingemischt werden.
-
Es kann über einen n-ten Mischer Mn ein n-tes Signal (LOn) von einem n-ten Signalerzeuger SRn in den n-ten Empfangspfad eingemischt werden. Nach der 1 sind alle Schalter symbolisch als „offen“ gezeigt, es sollen jedoch mache Radarkanäle zum Senden geschaltet sein und andere zum Empfangen. Die „offene“ Darstellung soll nur eine allgemeine Darstellung verkörpern, die ausdrückt, dass jeder Schalter betätigt sein kann, wie gerade benötigt.
-
In jedem Radarkanal kann im Sendepfad ein Signal vom Signalerzeuger durch den Leistungsverstärker LV verstärkt und an der Antenne AN abgestrahlt werden. Die Auswerteeinrichtung AE kann eine digitale Signalverarbeitungseinheit umfassen. Diese kann eine FFT (Fast Fourier Transformation durchführen).
-
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Erzeugung verschiedener Signale von Signalerzeugern.
-
Die 2a zeigt einen Vorgang zur Erzeugung verschiedener Sendesignale durch Signalerzeuger. Alle Signalerzeuger SR1 bis SRn können ein Grundsignal LO erhalten, oder selbst erzeugen, welches anfangs für alle Signalerzeuger synchronisiert sein kann. Dies ist auch für die 2b und 2c der Fall.
-
Es kann ein Gesamtsignalerzeuger vorhanden sein, mit welchem die Signalerzeuger SR1 bis SRn verbunden sein können.
-
Das Grundsignal kann von einem lokalen Oszillator (Gesamtsignalerzeuger) LO erzeugt werden.
-
Die erzeugten Signale können sich um einen vorbestimmten Frequenzunterschied und/oder um einen vorbestimmten Phasenunterschied und/oder um einen vorbestimmten Zeitunterschied in deren Signalverlauf voneinander unterscheiden, wobei ein erster Zeitunterschied ΔT1 zum Grundsignal vom ersten Signalerzeuger SR1 erzeugt werden kann (LO1). Des Weiteren kann ein n-ter Zeitunterschied ΔTn zum Grundsignal vom n-ten Signalerzeuger SRn erzeugt werden (LOn). Die modifizierten Signale der Signalerzeuger können im jeweiligen Empfangssignal mit dem empfangenen Signal von der Antenne gemischt werden und diese Mischung ausgewertet werden.
-
Die 2b und 2b betreffen ein ähnliches Verfahren, um für ein Grundsignal LO an den jeweiligen Signalerzeugern eine bestimmte Verschiebung im Phasenwinkel ΔΦ1 bis ΔΦn (2b) und eine bestimmte Verschiebung in der Frequenz Δf1 bis Δfn (2c) zu erzeugen.
-
Durch das unterschiedliche Kodieren (Verschieben) der Signale kann durch die Auswertung das Senden und Empfangen verschiedener Antennen (Radarkanäle) unterschieden werden (und separat betrachtet werden) und beispielsweise ein Winkel des ankommenden Ziels erkannt werden.
-
3 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
In einem ersten Schritt A kann eine erfindungsgemäße Radarsensoreinrichtung bereitgestellt werden. In einem weiteren Schritt B kann ein Grundsignal LO kodiert oder moduliert werden und in den Sendepfad eingespeist werden.
-
In einem weiteren Schritt C können bestimmte Empfangspfade und bestimmte Sendepfade mehrerer Radarkanäle inaktiv geschaltet werden.
-
In einem weiteren Schritt D kann der Sendepfad eines oder mehrerer Radarkanäle aktiviert werden (mit der Antenne verbunden).
-
In einem weiteren Schritt E kann der Empfangspfad eines oder mehrerer (anderer) Radarkanäle aktiviert werden (mit der Antenne verbunden).
-
In einem weiteren Schritt F kann ein Ausgabesignal des Empfangspfads (oder mehrerer Empfangspfade) ausgegeben und ausgewertet werden.
-
Danach kann der Schritt C und die nachfolgenden Schritte wiederholt werden und dabei andere Radarkanäle als vorher zum Senden und/oder andere Radarkanäle zum Empfangen genutzt werden (mit gleichen oder anderen Signalen von Signalerzeugern). Zur Auswertung mit der Auswerteeinrichtung (Schritt F) können dann die empfangenen Signale am Ausgangskanal mit vorherigen (Ausgangs)Signalen kombiniert werden.
-
4 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung erfolgt ein Bereitstellen S1 einer erfindungsgemäßen Radarsensoreinrichtung; ein Erzeugen S2 eines Signals durch den Signalerzeuger; ein Verbinden S3a des Signalerzeugers mit der Antenne über den Sendeschalter und Abstrahlen S3b eines Radarsendesignals über die Antenne an ein Objekt und dazu Trennen S3c des Empfangspfads über einen Empfangsschalter von der Antenne und nachfolgend Trennen S4a der Sendepfads von der Antenne über den Sendeschalter und Verbinden S4b eines Ausgangskanals des Empfangspfads mit der Antenne über den Empfangsschalter und Empfangen S4c mit dem Empfangspfad eines Radarempfangssignals von dem Objekt und Mischen S4d des Signals vom Signalerzeuger in dem Empfangspfad mit dem Radarempfangssignal und Ausgeben S4e eines derart gemischten Signals über den Ausgangskanal an die Auswerteeinrichtung und Auswerten S5 des gemischten Signals.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
