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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Selbstüberwachung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Radarsensor.
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Stand der Technik
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In
DE 10 2010 002 759 A1 ist ein Radarsensor mit einem lokalen Oszillator zur Erzeugung eines Sendesignals, einer Sende- und Empfangseinrichtung mit direkter Kopplung zwischen einem Sendepfad und einem Empfangspfad, einem Mischer zur Erzeugung eines Zwischenfrequenzsignals durch Mischen eines Teils des Sendesignals mit einem im Empfangspfad empfangenen Signal, einer Auswerteeinrichtung zur Auswertung des Zwischenfrequenzsignals und einer Selbsttesteinrichtung beschrieben. Die Selbsttesteinrichtung ist dazu ausgebildet, in den Mischer anstelle des Teils des Sendesignals ein Testsignal einzuspeisen, das eine Testfrequenz aufweist, die gegenüber dem Sendesignal um einen festen Betrag frequenzverschoben ist. Der Selbsttest wertet das Zwischenfrequenzsignal in Bezug auf die Testfrequenz aus. In einem normalen Messbetrieb bleibt das Testsignal aus.
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In
DE 10 2020 117 748 A1 ist ein Radarsystem beschrieben, bei dem ein HF-Testsignal auf ein HF-Signal aufmoduliert und einem empfangenen Antennensignal überlagert wird, um dieses mit einem Mischer in ein Basisband zu übertragen. Das Testsignal weist eine Testfrequenz auf, die außerhalb eines Nutzfrequenzbereichs für die Objekterfassung liegt.
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Zur Erhöhung der funktionalen Sicherheit des Radarsensors ist eine Selbstüberwachung zweckmäßig.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Selbstüberwachung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Dadurch kann die Selbstüberwachung gleichmäßiger und genauer erfolgen. Der Radarsensor kann zuverlässiger und intensiver überwacht werden. Vorhandene und den Nutzfrequenzbereich betreffende frequenzabhängige Störungen des Radarsensors können besser erkannt werden. Der Energieverbrauch des Radarsensors kann verringert werden und die Leistungsdichte bei der Testfrequenz kann gleichmäßiger sein. Die funktionale Sicherheit des Radarsensors wird erhöht.
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Der Radarsensor kann stationär, insbesondere an einer Verkehrsinfrastrukturanlage oder einem Fahrzeug, bevorzugt einem Straßenfahrzeug,, Schienenfahrzeug, Luftfahrzeug oder Wasserfahrzeug angeordnet sein. Der Radarsensor kann für einen teilautonomen oder autonomen Betrieb des Fahrzeugs genutzt werden. Die Objekterfassung des Objekts durch den Messvorgang kann einer Umfeldüberwachung des Fahrzeugs zugeordnet sein. Die Objekterfassung kann einem Fahrerassistenzsystem und/oder einem teilautonomen oder autonomen Fahrsystem des Fahrzeugs zugeordnet sein.
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Das Objekt kann ein Lebewesen, insbesondere eine Person, ein Gegenstand, ein Gebäude oder ein anderes Verkehrsmittel sein. Das Objekt kann eine Verkehrsinfrastruktur oder ein Teil einer Verkehrsinfrastruktur, beispielsweise ein Straßenschild, sein.
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Als Selbstüberwachung wird bevorzugt eine Überwachung einer Funktion, Zuverlässigkeit, Genauigkeit oder einer vergleichbaren Eigenschaft des Radarsensors selbst verstanden. Die Selbstüberwachung kann zur Erhöhung der funktionalen Sicherheit des Radarsensors dienen.
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Der Radarsensor kann einen Objektabstand als Abstand zwischen dem Radarsensor und dem Objekt, eine Objektgeschwindigkeit als Relativgeschwindigkeit des Objekts zu dem Radarsensor, einen Azimutwinkel und/oder einen Elevationswinkel in dem Erfassungsfeld des Radarsensors erfassen.
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Das Messsignal und/oder Testsignal kann ein Hochfrequenzsignal sein. Das Testsignal kann ein Basisbandsignal, bevorzugt entstehend aus einer Demodulation und/oder der Überlagerung von wenigstens zwei Hochfrequenzsignalen, sein.
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Der Radarsensor kann wenigstens eine Antenne zum Aussenden eines Sendesignals zur Bildung des Messignals aufweisen. Der Radarsensor kann wenigstens eine Antenne zum Empfang des von dem Objekt reflektierten Sendesignals zur Bildung des Messsignals aufweisen. Die Antenne zum Aussenden und die Antenne zum Empfang können voneinander verschieden sein oder durch das gleiche Bauteil gebildet sein.
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Das auszusendende Sendesignal kann über einen Sendepfad der Antenne zugeführt werden. Das empfangenen Empfangssignal kann ausgehend von der Antenne über einen Empfangspfad übertragen werden.
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Das Testsignal kann dem auszusendenden Sendesignal überlagert sein. Das Testsignal kann getrennt von dem auszusendenden Sendesignal sein. Das Testsignal kann dem empfangenen Empfangssignal überlagert sein. Das Testsignal kann getrennt von dem empfangenen Empfangssignal sein.
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Das Verfahren zur Selbstüberwachung kann eine Überwachung des Sendepfads und/oder des Empfangspfads umsetzen. Das Testsignal kann auf einem Hochfrequenzsignal oder einem Basisbandsignal aufbauen.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Messsignal einen Frequenzfilter, aufweisend einen Durchlassfrequenzbereich und einen Sperrfrequenzbereich durchläuft. Der Frequenzfilter kann der das Empfangssignal empfangenen Antenne unmittelbar nachgeschaltet sein.
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Das Testsignal kann zusätzlich auch außerhalb des Nutzfrequenzbereichs des Messsignals liegen.
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Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Frequenzfilter ein Tiefpassfilter ist und in der Frequenzdimension der Durchlassfrequenzbereich unterhalb des Sperrfrequenzbereichs liegt. Dadurch kann der hochfrequente Signalanteil in dem Messsignal herausgefiltert werden.
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Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Testfrequenz in dem Sperrfrequenzbereich und/oder dem Durchlassfrequenzbereich liegt. Der Nutzfrequenzbereich liegt bevorzugt vollständig innerhalb des Durchlassfrequenzbereichs.
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Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn jeweils bei der Testfrequenz eine Amplitude des Testsignals größer als die größte zu erwartende Amplitude des Messsignals ist. Dadurch kann das Testsignal auch bei einem Messsignal mit gleicher Frequenz zuverlässig aufgelöst werden. Die Amplitude des Testsignals kann derart eingestellt werden, dass eine vorgegebene Messgenauigkeit erreicht wird. Die Messgenauigkeit kann als Error Vector Magnitude (EVM) ausgedrückt werden.
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Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Testfrequenz in einer oberen Hälfte des Nutzfrequenzbereichs liegt. Die Lage des Testsignals kann abhängig von der Hardware in Bezug auf die maximale Testsignalamplitude gewählt werden.
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Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn bei der Selbstüberwachung eine Amplitude des Testsignals und/oder eine Phase des Testsignals ausgewertet wird. Bei der Selbstüberwachung kann der Frequenzgang des Testsignals auswertbar sein.
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Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Testsignal kodiert ist. Dadurch kann das Testsignal gegenüber Interferenzsignalen abgegrenzt werden. Auch kann die Amplitude des Testsignals verringert werden und dennoch eine zuverlässige Abgrenzung gegenüber einem Messsignal bei gleicher Frequenz erfolgen.
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Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn das Messsignal wenigstens eine Rampensequenz mit mehreren zeitlich periodischen Frequenzrampen aufweist. Die Frequenzrampe kann eine sich bevorzugt linear ändernde Frequenz aufweisen. Eine Dopplerverschiebung kann durch Abtastung der Rampensequenz erfasst werden. Ein Zeitversatz zwischen zeitlich aufeinander folgenden Frequenzrampen ist bevorzugt kleiner als eine halbe Periodendauer der Dopplerfrequenz.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Radarsensor mit den Merkmalen nach Anspruch 10 vorgeschlagen. Der Radarsensor kann ein MIMO-(Multiple Input Multiple Output)-Radarsensor sein. Der Radarsensor kann ein FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)-Radarsensor sein, bei dem das Sendesignal mit der Rampensequenz frequenzmoduliert und kontinuierlich ist.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenbeschreibung
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Ein Verfahren zur Selbstüberwachung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Ein Verfahren zur Selbstüberwachung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 3: Ein Verfahren zur Selbstüberwachung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 4: Ein frequenzabhängiges Amplitudendiagramm eines Radarsensors in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 5: Ein frequenzabhängiges Amplitudendiagramm eines Radarsensors in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt ein Verfahren zur Selbstüberwachung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren zur Selbstüberwachung 10 eines Radarsensors wird insbesondere zur Überwachung einer Funktion, Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Radarsensors durchgeführt. Der Radarsensor ermöglicht eine Erfassung eines Objekts 12 durch einen Messvorgang 14 und umfasst einen Sendepfad 16 zum Aussenden eines Sendesignals 18 über eine Antenne 20 und wenigstens einen Empfangspfad 22 zum Empfang des ausgesendeten und von dem Objekt 12 zurückgeworfenen Sendesignals 18 als Empfangssignal 24 über die Antenne oder eine weitere Antenne 26.
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Das Sendesignal 18 und das Empfangssignal 24 bilden ein Messsignal 28 zur Objekterfassung. Das Sendesignal 18 wird durch einen Signalgenerator 30 erzeugt, der ein Hochfrequenzsignal 32 mit einer Frequenz von beispielsweise 77 GHz ausgibt.
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Bei der Selbstüberwachung wird ein Testsignal 34 durch einen Testsignalgenerator 36 erzeugt und zusammen mit dem nach dem Sendepfad 16 abgezweigten Sendesignal 18 einem Testsignalmodulator 38 übermittelt. Dieser moduliert das Testsignal 34 auf das unmittelbar vor der Antenne 20 abgezweigte Sendesignal 18. Das modulierte Testsignal 34` wird dem empfangenen Empfangssignal 24 überlagert und durch einen Demodulator 40 von dem Trägersignal getrennt und einer Signalauswertung 42 übermittelt, die das modulierte Testsignal 34` auswertet.
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Die Selbstüberwachung läuft gleichzeitig mit dem Messvorgang 14 ab. Eine Frequenz des Messsignals 28 zur Objekterfassung liegt in einem Nutzfrequenzbereich. Das Testsignal 34 weist eine vorgegebene Testfrequenz auf, die in dem Nutzfrequenzbereich liegt. Dadurch können vorhandene und den Nutzfrequenzbereich betreffende frequenzabhängige Störungen des Radarsensors besser erkannt werden.
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Die Selbstüberwachung ermöglicht eine Überwachung des Sendepfads 16 und des Empfangspfads 22 und der Frequenzumsetzung durch den Demodulator 40.
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2 zeigt ein Verfahren zur Selbstüberwachung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren zur Selbstüberwachung 10 nutzt ein getrennt von dem Sendesignal 18 durch den Testsignalgenerator 36 erzeugtes Testsignal 34, das auf dem Hochfrequenzsignal 32 des Signalgenerators 30 durch den Testsignalmodulator 38 aufmoduliert ist. Das modulierte Testsignal 34 wird dem empfangenen Empfangssignal 24 überlagert und noch vor dem Empfangspfad 22 durch den Demodulator 40 demoduliert und über den Empfangspfad 22 an die Signalauswertung 42 zur Auswertung übertragen.
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Die Selbstüberwachung ermöglicht eine Überwachung des Empfangspfads 22.
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3 zeigt ein Verfahren zur Selbstüberwachung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren zur Selbstüberwachung 10 nutzt ein Testsignal 34 im Basisband, das dem Empfangssignal 24 überlagert wird und über den Empfangspfad 22 der Signalauswertung 42 übermittelt wird.
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Die Selbstüberwachung ermöglicht eine Überwachung des Empfangspfads 22 im Basisband.
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4 zeigt ein frequenzabhängiges Amplitudendiagramm eines Radarsensors in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die doppellogarithmische Darstellung des Amplitudendiagramms veranschaulicht einerseits eine Übertragungsfunktion 44 eines das Messsignal 28 verarbeitenden Frequenzfilters und einen frequenzabhängigen Amplitudenverlauf 46 einer maximalen Amplitude des Messsignals 28 bei der Objekterfassung. Die maximale Amplitude des Messsignals 28 nimmt mit zunehmender Frequenz ab.
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Der Frequenzfilter ist als Tiefpassfilter ausgeführt und der Durchlassfrequenzbereich 48 liegt unterhalb des Sperrfrequenzbereichs 50. Die Testfrequenz 52 des Testsignals 34 liegt innerhalb des Durchlassfrequenzbereichs 48 und des Nutzfrequenzbereichs 53. Der Nutzfrequenzbereich 53 liegt bevorzugt vollständig innerhalb des Durchlassfrequenzbereichs 48. Dadurch können vorhandene und den Nutzfrequenzbereich 53 betreffende frequenzabhängige Störungen des Radarsensors besser erkannt werden. Bei der Testfrequenz 52 ist eine Amplitude A1 des Testsignals 34 um einen Amplitudenabstand 54 größer als die größte zu erwartende Amplitude A2 des Messsignals 28.
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Durch das während der Objekterfassung vorhandene Testsignal 34 entstehen gegebenenfalls Intermodulationsamplituden 56 beidseitig von der Testfrequenz 52. Diese Intermodulationsamplituden 56 weisen üblicherweise eine geringere Amplitude als das Messsignal 28 bei der gleichen Frequenz auf.
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5 zeigt ein frequenzabhängiges Amplitudendiagramm eines Radarsensors in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Testsignal 34 ist aus mehreren gleichzeitigen einzelnen Testsignalen 34 mit jeweils verschiedenen Testfrequenzen 52 aufgebaut.
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Die verschiedenen Testfrequenzen 52 liegen mit dem Messsignal 28 ebenfalls in dem Durchlassfrequenzbereich 48 und optional zusätzlich in dem Sperrfrequenzbereich des Frequenzfilters. Um die Darstellung übersichtlicher zu machen, wurden mögliche Intermodulationsamplituden ausgelassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010002759 A1 [0002]
- DE 102020117748 A1 [0003]
