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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarsensoreinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung.
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Stand der Technik
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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.
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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.
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Durch die steigende Anzahl an Radarsensoren innerhalb eines Fahrzeugs, werden die Radarsensoren koordiniert betrieben, um die Interferenz der Radarsensoren von einem Fahrzeug zu reduzieren. Dafür werden die Radarsensoren hardwareseitig synchronisiert.
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In M. B. Alabd, B. Nuss, C. Winkler and T. Zwick, „Partial Chirp Modulation Technique for Chirp Sequence based Radar Communications," 2019 16th European Radar Conference (EuRAD), 2019, pp. 173-176. Wird eine Anwendung eines Modulationsverfahrens genannt.
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Die
EP 3 572 828 A1 beschreibt ein kombiniertes Radar- und Kommunikationssystem.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Radarsensoreinrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung nach Anspruch 6.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine Radarsensoreinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung anzugeben, wobei ein Betreiben des Abtastens eines Radarsensors zu bestimmten Zeiten und Signalverläufen besser gewählt werden kann. Das Abtasten bezeichnet hierbei das Empfangen, der vom Radarsensor ausgesendeten hochfrequenten Signale, die als lineare Frequenzmodulation, d.h. Frequenzrampen über der Zeit gekennzeichnet sind. Im Empfänger wird das von dem Antennensystem empfangene Signal mit dem ausgesendeten Signal in das Basisband heruntergemischt und dann mit einem Analog-Digital-Wandler abgetastet.
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Erfindungsgemäß umfasst die Radarsensoreinrichtung zumindest einen Radarsensor; und
- eine Steuereinrichtung, welche mit dem zumindest einen Radarsensor verbunden ist und dazu eingerichtet ist, ein Sendesignal an den Radarsensor anzulegen und eine Abtastsequenz an dem Radarsensor durchzuführen, wobei ein bestimmter Zeitabschnitt des Sendesignals und/oder eines Empfangssignals am Radarsensor für das Anwenden der Abtastsequenz wählbar ist.
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Erfindungsgemäß umfasst die Radarsensoreinrichtung zumindest einen Radarsensor; und eine Steuereinrichtung, welche mit dem zumindest einen Radarsensor verbunden ist und dazu eingerichtet ist, ein Erzeugen eines Sendesignals und eine Abtastung eines Empfangssignals des Radarsensors zu steuern, wobei das Sendesignal ein periodisch wiederholtes und linear frequenz-moduliertes Signal ist, und wobei eine Mittenfrequenz und/oder eine Rampensteigung und/oder eine Pulswiederholrate des Sendesignals und/oder eine Anzahl von Frequenzrampen pro Messzyklus und/oder Pausen zwischen Messzyklen einstellbar ist, und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, im abgetasteten Empfangssignal auftretende impulsartige Störungen zu detektieren und die Frequenzen der verursachenden Aussendung zu errechnen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung betrifft die verursachende Aussendung einen anderen Radarsensor und erfolgt von diesem.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung umfasst diese eine Referenzsteuereinheit und einen Referenzsensor, welcher dazu eingerichtet ist, ein Referenzsendesignal auszusenden und die Steuereinrichtung mit dem Radarsensor verbunden ist und mit welcher das Sendesignal des Radarsensors mit dem Referenzsendesignal des Referenzsensors bezüglich einem Senden und einem Abtasten durch die Steuereinrichtung synchronisierbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung umfasst das Sendesignal ein Dreieckssignal.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung befinden sich eine Referenzeinheit, welche die Referenzsteuereinheit und den Referenzsensor umfasst, sowie eine weitere Sensoreinheit, welche die Steuereinrichtung und den Radarsensor umfasst in unterschiedlichen Fahrzeugen.
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Mit der (bestimmten) Abtastsequenz kann ein empfangenes Signal vom Radarsensor bewertet werden und auf die Entfernung und eine Bewegung eines Objekts rückgeschlossen werden. Die Abtastpunkte und/oder Sendepunkte in Frequenz und Zeit können dabei vorteilhaft gewählt werden, etwa zu einer bestimmten Zeit und Frequenz des Signals, etwa auch in Anzahl und Dauer und/oder ähnliches. Bei der Veränderung der Frequenz kann es sich um eine bestimmte Art des Frequenzverlaufs an den gewählten Abtastpunkten, etwa um einen Abschnitt, an welchem eine Signalrampe in Frequenz ansteigt (etwa linear oder nichtlinear) oder abfällt, oder beides.
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Es kann somit das Vorzeichen der Rampensteilheit (Rampenrichtung) beim Abtasten verändert werden, oder eine Abtastung dann erfolgen, wenn die Steigung des Signals derart ist, wie gewünscht. So kann das Abtasten auch bei Signalabschnitten innerhalb eines „Chirp Sequence“-Messzykluses gewählt werden kann. Ein besonderer Vorteil liegt in der Einfachheit des Verfahrens, wodurch dieses unmittelbar angewendet werden kann, ohne dass die anschließende Signalverarbeitung beeinflusst wird. Das gewünschte Signal kann vorgegeben werden und die Abschnitte an denen abgetastet wird, gewählt werden.
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Die Rampenrichtung innerhalb eines Messzyklusses kann beliebig gewählt werden, was verschiedene Potenziale für Radarsensoren bieten kann. So kann eine Verwendung einer Dreiecksmodulation bei nahezu gleichbleibender Signalverarbeitung erreicht werden, wodurch keine Rücksprünge in der Phasenregelschleife mehr notwendig sind und die Rampenwiederholrate erhöht werden kann. Durch das Weglassen des Rücksprungs wird die Interferenz reduziert bzw. es kann auf das Ausschalten des Sendeverstärkers verzichtet werden. Des Weiteren kann eine Synchronisation kooperativer Sensoren erfolgen, wodurch die Aussendungen auch drahtlos koordiniert werden können um Interferenz zu vermeiden. Des Weiteren können bei der Wahl der Rampenrichtung abhängig von einem Informations-Datenstrom (z.B. einer Folge von 0 und 1 Symbolen) eine Kommunikation zwischen Radarsensoren ermöglicht werden. Diese kann verwendet werden, um die kommunizierenden `Radarsensoren zu koordinieren und Informationen austauschen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung umfasst diese einen Referenzsensor, an welcher ein Referenzsendesignal aussendet und/oder ein Referenzabtastsignal verwendet; und die Steuereinrichtung, die das Referenzsende- und Referenzabtastsignal hinsichtlich Zeit, Frequenz und Rampenrichtung steuert..
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Des Weiteren kann eine Abstimmung eines Betriebs mehrerer Radarsensoren aufeinander oder eine Synchronisation des Betriebs oder Abtastens der Radarsensoren verbessert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung umfasst das vorgegebene Sendesignal ein Dreieckssignal,vorteilhaft als Funktion der Frequenz des Sendesignals über der Zeit.
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Das Sendesignal kann vorteilhaft variabel sein und daher an das Referenzsignal und/oder die Referenzabtastrate angepasst/synchronisiert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung ist ein Abtasten während einer frequenzansteigenden Signalrampe des Sendesignals und/oder des Empfangssignals und/oder während einer frequenzabsteigenden Signalrampe des Sendesignals und/oder des Empfangssignals durchführbar und/oder mittels der Steuereinrichtung ist die Steigung der Signalrampe wählbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Radarsensoreinrichtung umfasst diese eine Mehrzahl von Radarsensoren, welche im gleichen Fahrzeug oder insbesondere auch in unterschiedlichen Fahrzeugen verbaut sein können und mittels welcher das Sendesignal und die Abtastsequenz an den Radarsensoren mit dem Referenzabtastsignal und mit dem Referenzsendesignal synchronisierbar sind.
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Zusätzlich zur Synchronisation kann eine Kommunikation zwischen den Radarsensoren über die Luftschnittstelle erfolgen.
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Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung ein Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Radarsensoreinrichtung umfassend mindestens einen Radarsensor und einen Referenzsensor; ein Detektieren der durch die Aussendung von Referenzsensor im Empfangssignal des Radarsensors erzeugten Impulsstörungen und Berechnen der Sendefrequenzen der Aussendung des Referenzsensors; ein Ansteuern des Radarsensor mittels der Steuerungseinrichtung derart, dass durch geeignete Einstellung der Modulationsparameter, insbesondere Mittenfrequenz, Rampensteigung, Zeitpunkt der Aussendung, die detektierte Frequenz der von Referenzsensor im Empfangssignal des Radarsensors erzeugten Frequenz konstant ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt weiterhin ein Synchronisieren von Aussendungen vom Radarsensor mit den Aussendungen vom Referenzsensor; ein Ansteuern des Radarsensors mittels der Steuereinrichtung mit einer Sequenz von Rampensteigungen, die geeignet ist, die Dauer der Amplituden-Impuls-Störungen und damit die Interferenz zu minimieren.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt weiterhin ein Ansteuern des Radarsensors mittels der Steuereinrichtung mit einer Sequenz von Rampensteigungen, die geeignet ist, im Empfangssignal des Referenzsensors eine Folge von Amplituden-Impulsstörungen zu erzeugen, die anhand eines festgelegten Codebuchs eine Botschaft übermittelt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt weiterhin ein Minimieren einer Interferenz der Botschaft beim Radarsensors in Verbindung mit einem Ansteuern des Radarsensors mittels der Steuereinrichtung mit einer Sequenz von Rampensteigungen, die einen geeigneten Zeitversatz zu den Aussendungen vom Radarsensor aufweist, um im Empfangssignal des Radarsensors vom Referenzsensor erzeugte Interferenz zu vermeiden oder verringern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt weiterhin ein Minimieren der Interferenz der Botschaft beim Radarsensor, insbesondere in Verbindung mit einem Ansteuern des Radarsensors mittels der Steuerungseinrichtung mit einer Sequenz von Rampensteigungen, die einen geeigneten Frequenzversatz zu den Aussendungen vom Referenzsensor aufweist, um im Empfangssignal vom Radarsensor die vom Referenzsensor erzeugte Interferenz zu vermeiden oder zu verringern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sendet der Referenzsensor nach erfolgter Synchronisation und erfolgter Übermittlung der Botschaften von mehreren Radarsensoren durch Aussendung einer geeigneten Rampensequenz Botschaften zur Koordination der Aussendungen der verschiedenen Radarsensoren aus, wobei die Steuereinrichtungen der Radarsensoren die Botschaft entsprechend eines zuvor festgelegten Codebuchs interpretieren.
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Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung ein Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Radarsensoreinrichtung; ein Ansteuern des Radarsensors mit dem Sendesignal und Durchführen der Abtastsequenz an dem Radarsensor, wobei ein bestimmter Zeitabschnitt des Sendesignals und/oder des Empfangssignals für das Anwenden der Abtastsequenz gewählt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Vorzeichen einer Rampensteigung des Sendesignals und/oder des Empfangssignals und/oder der Abtastsequenz nach einer Vorgabe gewählt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sendet der Referenzsensor das Referenzsendesignal auf das der zweite (oder ein weiterer) Radarsensor sein eigenes Sendesignal mit Hilfe der Steuereinrichtung synchronisiert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erzeugt der Referenzsensor ein Referenzsendesignal und/oder ein Referenzabtastsignal; das von einem zweiten Sensor mit dessen Steuereinrichtung das Sendesignal des zweiten Sensors mit dem Referenzsendesignal des Referenzsensors bezüglich einem Senden und einem Abtasten synchronisiert.
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Das vorgestellte Verfahren ist einfach zu implementieren und kann technisch in heutigen Radarsensoren direkt angewendet werden. Aufgrund der bestehenden Trennung zwischen Ortungsfunkdiensten und Kommunikation bei der Regulierung der heutigen Radarfrequenzbänder erscheint das Verfahren aber auch insbesondere für zukünftige Sensoren in neuen Frequenzbändern, z.B. oberhalb 100GHz geeignet. Durch den vergrößerten Geschwindigkeits-Auswertebereich bringt es Vorteile für den eigenen Sensor und durch die reduzierte Interferenz auch Vorteile für alle im Einsatz befindlichen Radarsensoren im Feld.
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Die Radarsensoreinrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
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Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Signalverlaufs von Frequenz über Zeit zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel und gemäß zweier Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 3 eine Darstellung eines Interferenzsignals von vollständig synchronisierter Radarsensoren und eine Abweichung davon
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Signalverlaufs zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel und gemäß zweier Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
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In der 1a wird ein Rampensignal (Sende- oder Empfangssignal) einer Frequenz f in Abhängigkeit von der Zeit t gezeigt, welche einem üblichen Chirp-Signal entspricht. Dabei kann eine Abtastung üblicherweise nur am frequenzabsteigenden Ast über die Abtastpunkte di erfolgen.
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Als Stand der Technik kann ein nach 1a skizziertes „Chirp Sequence“-Modulationsverfahrens in Sägezahnform angenommen werden. Die 1a zeigt das Modulationsschema und die angedeuteten Abtastzeitpunkte di an der steigenden Rampe der Frequenz des Signals am Radarsensor. Nach der zweidimensionalen Abtastung in Zeit- und Frequenzrichtung lassen sich Distanz (über Zeitverzögerung) und Geschwindigkeit (über Doppler-Frequenzverschiebung) von Radarzielen bestimmen (z.B. bei einer Überlagerung der Sende- und Empfangssignale).
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Die 1b und 1c verfolgen dagegen einen erfinderischen Ansatz, wonach das „Chirp Sequence“-Modulationsverfahren in angepasster Form verwendet werden kann, ohne dass die Radarsignalverarbeitung davon beeinflusst wird. Stattdessen kann die Anwendung der Modulation verbessert werden und es ergeben sich noch weitere Anwendungsmöglichkeiten, z.B. für die Synchronisation oder Kommunikation von kooperativ agierenden Radarsensoren. Ein typisches Chirp Sequence Radar nutzt das erzeugte Sendesignal (Frequenzrampen mit Frequenzabhängigkeit f(t)) gleichzeitig als Eingangssignal des Mischers im Empfangspfad (Homodyn-Prinzip). Nach dem Mischer wird das Empfangssignal durch ein Anti-Aliasing-Filter (AAF) mit Grenzfrequenz fAAF Tiefpass gefiltert. Danach erfolgt die Abtastung durch den A/D Wandler. Aufgrund des Homodyn-Prinzips wird effektiv der für den Empfang von Signalen empfindliche Frequenzbereich mit f(t) verschoben.
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Es lassen sich die Vorzeichen einzelner Rampen eines Signals am Radarsensor innerhalb eines Messzykluss verändern, mit anderen Worten kann jene Rampe (oder mehrere) gewählt werden, an welcher derer Frequenzverlauf des Radarsendesignals entsprechend einer bestimmten Sequenz mit einer positiven oder einer negativen Steigung erfolgen kann, wobei auch Pausen möglich sind.
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Soll die Rampenrichtung umgekehrt werden, ohne die Signalverarbeitung zu beeinflussen, muss die Abtastung der Frequenzrampen so angepasst werden, dass die Abtastwerte der gleichen momentanen Frequenz der Rampe entsprechen, also die gleiche zeitliche Schrittweite der Abtastpunkte aufweist, auch bei frequenzfallender Rampe, wie in der 1b gezeigt.
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In einem System aus zwei Radarsensoren (Referenzsensor oder erster Sensor und zweiter Sensor) wird nun der zweite Sensor mit einer zum ersten Sensor komplementären Sequenz betrieben. D.h. dort wo der Referenzsensor ein über die Zeit in der Frequenz ansteigendes Signal verwendet, nutzt der zweite Sensor ein über die Zeit fallendes Signal.
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Sowohl erster als auch zweiter Sensor detektieren im Empfangssignal die Abtastwerte, die von Interferenz durch andere Sensoren betroffen sind. Interferenz entsteht durch den Empfang der hochfrequenten Signale, die von anderen Sensoren ausgesendet wurden. Die Interferenz zeigt sich als Amplituden-Impulsstörung im abgetasteten Empfangssignal. Diese Impulsstörung wird im Empfänger einer bestimmten Frequenz zugeordnet ( 3)
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Insbesondere detektiert der zweite Sensor die Abtastwerte, die durch das Signal des ersten Sensors als Amplituden Impuls-Störung gestört (interferiert) wurden. Die Abtastwerte der Interferenz des Signals des ersten Sensors bei einem vollständig synchronisierten zweiten Sensor (mit einer zum ersten Sensor komplementären Sequenz bzgl. der Rampensteigungen) beim „Chirp Sequence“-Verfahren der 1a liegen vorteilhaft bei jedem Chirp auf derselben Frequenz in der Mitte der von der von der Frequenzrampe überstrichenen Frequenzspanne. In diesem Fall sind die Startzeiten der Frequenzrampen von erstem Sensor und zweitem Sensor synchron.
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Es kann der Radarkanal, d.h. die von den Objekten reflektierten Signale für die Dauer der Rampen (Teilabschnitte etwa für eine ansteigende oder fallende Rampe) als zeitlich konstant bzgl. ihrer Frequenz im Basisband angenommen werden, muss bei den Rampen mit umgekehrter Richtung lediglich die Reihenfolge der Abtastwerte umgekehrt werden. Auf die anschließende Signalverarbeitung hat das Verfahren keinen Einfluss.
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Durch den fehlenden Rücksprung zum Anfang einer steigenden Rampe, wie dies in der 1a der Fall ist (neue Abtastreihe startet erst wieder bei der steigenden Rampe und die Abtastwerte der Frequenz springen bei bekannten Verfahren auf den kleinsten Wert der Abtastung zurück, bei Verfahrensschritten gemäß der Erfindung allerdings kann ein solcher Rücksprung ausbleiben) kann erstens die Rampenwiederholrate erhöht werden, wodurch sich die eindeutig messbare Geschwindigkeit erhöht. Zweitens wird dadurch auch das Interferenzpotenzial reduziert bzw. kann auf das Ausschalten der Sendeverstärker beim Rampenrücksprung verzichtet werden.
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Des Weiteren können nach der 1c unterschiedliche Folgen steigender, fallender oder ruhender Bereiche des Signals genutzt werden und einander nachfolgen, wobei bei dieser Änderung der Rampenrichtung als binäre Kodierung aufgefasst werden kann (z.B. eine steigende Rampe entspricht einer 1, eine fallende Rampe entspricht einer 0, vgl. der 1c mit dem Code 1101. Mit der diesem Code zugeordneten Bedeutung kann gezielt Information übertragen werden. Hierbei ist zu beachten, dass die Zeit für den Rücksprung berücksichtigen soll, dass dann eine konstante Rampenwiederholrate vorliegt.
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Eine Kodierung der Rampenrichtung in dieser Weise kann somit auch für die Übertragung von Daten zwischen den Radarsensoren verwendet werden. So kann nach der erfolgten Synchronisation zwischen einem ersten und einem zweiten Sensor anhand der zeitlichen Lage der pulsförmigen Interferenz erkannt werden, ob es sich bei dem empfangenen Störsignal um eine steigende oder eine fallende Rampe handelt. Die pulsförmige Interferenz im Empfangssignal entsteht dadurch, dass das Sendesignal des ersten Sensors mit Frequenzabhängigkeit fS1(t) den für den Empfang empfindlichen Frequenzbereich des zweiten Sensors mit den Grenzfrequenzen fS2(t)±fAAF,2 kreuzt. Dieses Signal ist dann als impulsförmige Störung im abgetasteten Basisbandsignal sichtbar. Die tatsächliche Frequenz der Interferenz ist aus der zeitlichen Lage der gestörten Abtastwerte und fS2(t) errechenbar.
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In weiterer Folge kann eine Dekodierung erfolgen und auf der Empfängerseite einer einfachen Interferenzdetektion entsprechen.
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Es kann eine durch diese Kommunikation eingebrachte pulsförmige Interferenz auf wenige Abtastwerte der Abtastsequenz beschränkt sein und kann nach der Dekodierung mit konventionellen Verfahren entsprechend durch eine geeignete Filterung bzw. durch Ersetzen der gestörten Abtastwerte durch geschätzte Werte korrigiert werden.
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Es kann durch die oben beschriebene Zuordnung eine Bedeutung zu dem vom ersten Sensor verwendeten codierten Abfolge von steigenden und fallenden Rampen eine Übertragung optionaler Informationen erfolgen, anhand derer sich die Koordination der Radarsensoren verbessern lässt. Denkbar sind hier beispielsweise eine ID (Identifikation) für die Funktion, die der Radarsensor erledigt oder eine Priorisierung bezüglich der Frequenzbänder, auch die Übertragung einer Sensor - Typ-Kennung, die verwendete Mittenfrequenz und Bandbreite usw.sind möglich.
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Während der Kommunikation, also der Übertragung von Daten zwischen den Radarsensoren, kann die Synchronisation der Frequenzrampen-Folgen beider Sensoren nachgeregelt (korrigiert oder verbessert bzw. angeglichen) werden, indem der Zeitpunkt des erwarteten Interferenzpulses mit dem tatsächlichen Zeitpunkt des Interferenzpulses verglichen wird und die Differenz als Regelgröße auf eine digitale Steuerung der Signalausgabe für die Rampenfolge wirken kann.
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2 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Radarsensoreinrichtung erfolgt ein Bereitstellen S1 einer erfindungsgemäßen Radarsensoreinrichtung; ein Ansteuern S2 des Radarsensors mit dem Sendesignal und Durchführen der Abtastsequenz an dem Radarsensor, wobei ein bestimmter Zeitabschnitt des Sendesignals und/oder Empfangssignals für das Anwenden der Abtastsequenz gewählt wird.
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3 zeigt eine Darstellung eines Interferenzsignals von vollständig synchronisierter Radarsensoren und eine Abweichung davon.
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Das Verfahren kann für die Synchronisation kooperativer Radarsensoren verwendet werden. Dabei kann „kooperativ“ ausdrücken, dass die Radarsensoren in irgendeiner Weise miteinander verbunden sind und/oder deren Funktionsweise aneinander abgestimmt ist. Hierfür können im Vorfeld ein Referenzsensor und eine feste Bit-Reihenfolge der Sende- und/oder Abtastsignale bestimmt werden, wobei der Referenzsensor mit dieser allen anderen Sensoren bekannten Reihenfolge sendet und misst. Der zu synchronisierende Radarsensor verwendet den invertierten Code, etwa für den Fall nach der 1c als 0100.
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Für den Fall, dass die Messzyklen perfekt synchronisiert sind, kann in der Mitte aller Rampen bzw. Basisbandsignale eine pulsförmige Interferenz Int auftreten, was in der 3a dargestellt ist. Die frequenz-konstante Linie Int zeigt, dass die Pulsförmige Interferenz bei allen Rampen des zweiten Sensors an der selben Stelle (Zeit, bzw. Frequenz verbunden durch die Rampenfunktion) auftreten. Diese „selbe Stelle“ ist vorteilhaft in der Mitte der eigenen Rampen des zweiten Signals. Dann ist eine vollständige Synchronisation in Zeit und Frequenz erfolgt. Die Rampen des ersten Sensors und des zweiten Senders als Inkrement zueinander schneiden sich vorteilhaft orthogonal, was der vollständigen Synchronisation entspricht. Bei einer Abweichung (wie in 3b zu sehen, also einer Neigung der Rampen vom orthogonalen Verlauf zueinander hinweg), kann eine Korrektur der Rampen stattfinden und daher synchronisiert werden.
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Verteilt sich die Interferenz in Richtung oberer und unterer Rand (also zu größeren und kleineren Frequenzwerten), dann liegt keine Synchronisation mehr vor, was in 3b
dargestellt ist und mithilfe konventioneller Detektionsverfahren für Interferenz detektiert werden kann. Eine Länge der abweichenden Pulse aus dem Interferenzsignal kann symbolisch sein für ein arbiträres Verhalten abhängig von dem Fehler (Verschiebung in der Zeit des Signals fS2(t) oder Streckung in der Zeit des Signals fS2(t)), welches die Synchronisation modifiziert. Ein verschobener Balken im Signal Int kann die Frequenzlage der aufgetretenen pulsförmigen Interferenz darstellen, die in diesem Fall nicht synchronisiert ist. Es kann die Breite der einzelnen Interferenzimpulse ein Maß für die Rampensteigung des interferierenden Signals sein. Auch dieses Merkmal kann zur Klassifikation der erwünschten Impulsfolge des zu synchronisierenden Sensors herangezogen werden, wobei die Abfolge von steigenden und fallenden Rampen des ersten Sensors hieraus geschätzt werden kann. Wenn die Abweichungen der Interferenzmaxima als Regeldifferenz (wenn die Balken Int aus der waagrechten Mitte verschoben sind) erkannt wird, so wird aus der Synchronisation eine einfache Regelungsaufgabe. Treten nur sporadisch Interferenzen auf, dann liegen die Messzyklen noch nicht übereinander und grobe Synchronisation muss z.B. durch eine Verzögerung wiederhergestellt werden.
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Zur Synchronisation wechselt der zu synchronisierende Sensor auf den ursprünglichen, d.h. für die eigene Funktion optimalen, Code (vom zweiten Sensor) und berücksichtigt eine zusätzliche Verzögerung, insbesondere eine vorbestimmte Abweichung vom ermittelten Referenzsignal, dazu können dann die Sensoren immer in den gegenseitigen Pausen senden und sich nicht stören. Nach erfolgter Synchronisation kann der zweite Sensor (etwa dessen Steuereinrichtung) wissen, wann der erste Sensor nicht sendet und setzt sich gezielt in diese Pause, dort kann er die Abfolge von steigenden und fallenden Rampen so wählen, dass es für seine Messaufgabe optimal ist.
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Es kann beispielsweise für einen Fall von zwei Sensoren die Sägezahn-Modulation für die Synchronisation verwendet werden (1111 und 0000). Durch das Auseinanderdriften der zeitlichen Interferenz-Pulse (Kreuzungen der Signale im Zeit-Frequenz-Diagramm, wenn diese übereinander gelegt werden) können bei wechselnden Rampenrichtungen Abweichungen besser detektiert werden. Die Angleichung des Rampentaktes zwischen dem Referenzsensor und dem Radarsensor kann durch das Einfügen von zusätzlichen Pausen in der Rampensequenz erfolgen. Darüber hinaus können für die Synchronisation mehrerer Sensoren unterschiedliche Codes für die zu synchronisierenden Sensoren verwendet werden.
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Es kann eine Robustheit der beschriebenen Methode erhöht werden, indem Interferenzsignale ausgeblendet werden, die nicht von dem zu synchronisierenden Sensor stammen.
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Es kann eine Zuordnung der Interferenzsignale zu einzelnen Sensoren erfolgen mittels einer Ermittlung dieser und entsprechender Einordnung nach Signalstärke. Hierzu werden vorteilhaft jeweils nur Interferenzsignale hinreichend ähnlicher Amplituden herangezogen.
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Für eine Signalfilterung kann eine Korrelation der Interferenz-Impulsfolge mit dem erwarteten (z.B. Durch Vorwissen aus einem sog. Code-Book, das die verwendeten Codes der kommunizierenden / kooperierenden Sensoren vorschreibt) Code dazu dienen, nur die zur Synchronisation erwünschten Impulse herauszufiltern.
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Die Breite der einzelnen Interferenzimpulse kann aufgrund des Homodyn-Prinzips ein Maß für die Rampensteigung des interferierenden Signals sein, da eine Frequenzrampe des ersten Sensors bei dem zweiten Sensor um so breitere Störimpulse erzeugt, je ähnlicher dessen Rampensteigung der des ersten Sensors ist. Es kann vorteilhaft dieses Merkmal zur Klassifikation der erwünschten Impulsfolge des zu synchronisierenden Sensors herangezogen werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- M. B. Alabd, B. Nuss, C. Winkler and T. Zwick, „Partial Chirp Modulation Technique for Chirp Sequence based Radar Communications,“ 2019 16th European Radar Conference (EuRAD), 2019, pp. 173-176 [0005]
