DE102022211688A1 - Radarverfahren und Radarvorrichtung - Google Patents

Abstract

Bei einem Radarverfahren wird ein frequenzmoduliertes Sendesignal erzeugt, wobei das Sendesignal eine Vielzahl zeitlich ineinander verschachtelter Sequenzen von Rampen aufweist, wobei die Rampen einer jeweiligen Sequenz mit vorbestimmten Zeitintervallen zeitversetzt aufeinander folgen. Das frequenzmodulierte Sendesignals wird mittels einer Vielzahl von Sendeeinrichtungen ausgesendet, wobei eine Phase des Sendesignals für jede Sendeeinrichtung mittels einer BPSK (binary phase-shift keying)-Modulation phasenmoduliert wird. Ein Antwortsignal auf das ausgesendete phasenmodulierte Sendesignal wird empfangen. Ein Abstand und/oder eine Relativgeschwindigkeit eines Radarziels wird anhand des empfangenen Antwortsignals ermittelt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radarverfahren und eine Radarvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung Radarverfahren und Radarvorrichtungen zum Einsatz in Kraftfahrzeugen.
• Stand der Technik
• Aktuelle Radarsensoren für Kraftfahrzeuge können den relativen Abstand, die Relativgeschwindigkeit und Winkel in zwei Dimensionen vom Radarsensor relativ zu Radarzielen in der Umwelt messen, also etwa zu anderen Verkehrsteilnehmern, zur Infrastruktur und zu stationären Objekten.
• Dauerstrichradare (CW, engl.: Continuous Wave) zeichnen sich durch einen vergleichsweise kostengünstigen Aufbau des Radarfrontends aus. Um den relativen Abstand messen zu können, wird das Sendesignal bei FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave)-Verfahren derart moduliert, dass die Frequenz über der Zeit linear ansteigt. Aus der DE 10 2014 212 280 A1 ist ein Radarmessverfahren zur Bestimmung einer Relativgeschwindigkeit eines Radarziel bekannt, wobei eine FMCW-Radarmessung durchgeführt wird.
• Unter Verwendung von mehreren Sende- und Empfangskanälen (Multiple Input Multiple Output, MIMO) können weiter die Winkel in bis zu zwei Dimensionen gemessen werden.
• Es besteht stets Bedarf, die Kosten von Radarsensoren durch Verringerung der Hardwareanforderungen zu reduzieren.
• Offenbarung der Erfindung
• Die Erfindung stellt ein Radarverfahren und eine Radarvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereit.
• Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
• Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Radarverfahren. Dabei wird ein frequenzmoduliertes Sendesignal erzeugt, wobei das Sendesignal eine Vielzahl zeitlich ineinander verschachtelter Sequenzen von Rampen aufweist, wobei die Rampen einer jeweiligen Sequenz mit vorbestimmten Zeitintervallen zeitversetzt aufeinander folgen. Das frequenzmodulierte Sendesignals wird mittels einer Vielzahl von Sendeeinrichtungen ausgesendet, wobei eine Phase des Sendesignals für jede Sendeeinrichtung mittels einer BPSK (binary phase-shift keying)-Modulation phasenmoduliert wird. Ein Antwortsignal auf das ausgesendete phasenmodulierte Sendesignal wird empfangen. Ein Abstand und/oder eine Relativgeschwindigkeit eines Radarziels wird anhand des empfangenen Antwortsignals ermittelt.
• Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Radarvorrichtung. Eine Signalerzeugungseinrichtung erzeugt ein frequenzmoduliertes Sendesignal, wobei das Sendesignal eine Vielzahl zeitlich ineinander verschachtelter Sequenzen von Rampen aufweist, wobei die Rampen einer jeweiligen Sequenz mit vorbestimmten Zeitintervallen zeitversetzt aufeinander folgen. Mehrere Sendeeinrichtungen senden das frequenzmodulierte Sendesignal aus, wobei eine Phase des Sendesignals für jede Sendeeinrichtung mittels einer BPSK-Modulation phasenmoduliert wird. Mindestens eine Empfängereinrichtung empfängt ein Antwortsignal auf das ausgesendete phasenmodulierte Sendesignal. Eine Auswerteeinrichtung ermittelt einen Abstand und/oder eine Relativgeschwindigkeit eines Radarziels anhand des empfangenen Antwortsignals.
• Vorteile der Erfindung
• Das Radarverfahren ist ohne große Hardwareanforderungen durchführbar. Dabei wird ein BPSK-Code auf die jeweilige Rampe aufmoduliert, um Sendemultiplexing bereitzustellen. Durch Aufmodulieren des BPSK-Codes liegt während einer einzelnen Rampe nur ein statisches Symbol über die Sendeeinrichtungen an.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarverfahrens erfolgt das Modulieren der Phase des Sendesignals für jede Sendeeinrichtung mittels eines der Sendeeinrichtung zugeordneten BPSK-Modulators. Ein BPSK-Modulator stellt lediglich Phasenverschiebungen von 0° und 180° bereit und ist dadurch besonders flächen- und energieeffizient, etwa im Vergleich zu einem aufwändigeren Phasenmodulator mit vier oder mehr Phasenstellwerten.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarverfahrens ist die Anzahl der Sendeeinrichtungen gleich einem Vielfachen von 4. Die den Sendeeinrichtungen zugeordneten BPSK-Modulatoren verwenden einen Hadamard-Code zum Modulieren der Phasen der Sendesignale für die Sendeeinrichtungen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarverfahrens ist die Anzahl der Sendeeinrichtungen ungleich einem Vielfachen von 4, wobei der BPSK-Code ein quadratisch oder rechteckig beschnittener Hadamard-Code ist. Die BPSK-Modulation kann dadurch für eine beliebige Anzahl von Sendeeinrichtungen durchgeführt werden.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarverfahrens verwenden die den Sendeeinrichtungen zugeordneten BPSK-Modulatoren einen Code zum Modulieren der Phasen der Sendesignale für die Sendeeinrichtungen, welcher bezüglich eines Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (SNR) von Nebenkeulen in einem Eindeutigkeitsdiagramm der Sendekanal-Trennfähigkeit eines solchen Codes optimiert ist.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarverfahrens wird weiter ein digitales Demultiplexing der BPSK-Modulation durchgeführt. Abweichungen der realisierten Phasenstellwerte von den nominalen 0° und 180° können direkt im Signalverarbeitungsschritt des digitalen Demultiplexing ohne zusätzlichen Rechenaufwand mit durchgeführt werden.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarverfahrens wird eine Mehrdeutigkeit der Relativgeschwindigkeit des Radarziels aufgelöst, wobei das Demultiplexing der BPSK-Modulation nach dem Auflösen der Mehrdeutigkeit der Relativgeschwindigkeit erfolgt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarverfahrens können Phasen bezüglich der detektierten und aufgelösten Relativgeschwindigkeit für die verschiedenen Code-Symbole korrigiert werden, indem eine Normierung der gemessenen Phasen auf den gleichen Zeitpunkt erfolgt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Radarverfahrens wird ein zweidimensionales Spektrum für jede Sequenz des Sendesignals durch eine zweidimensionale Fourier-Transformation von Basisbandsignalen der empfangenen Antwortsignale ermittelt. Die Transformation erfolgt in einer ersten Dimension Rampe für Rampe und in einer zweiten Dimension über einen Rampenindex, der die Rampen innerhalb der Sequenz zählt. Werte für Relativgeschwindigkeiten eines Radarziels werden ermittelt, die ausgehend von einem Peak in einem der berechneten zweidimensionalen Spektren mit einer vorbestimmten Geschwindigkeitsperiode periodisch sind. Es werden Übereinstimmungen in einer Phasenbeziehung zwischen Werten der zweidimensionalen Spektren an gleichen Positionen mit zu erwartenden Phasenbeziehungen für mehrere der ermittelten Werte von Relativgeschwindigkeiten ermittelt. Ein Schätzwert für die Relativgeschwindigkeit des Radarziels wird basierend auf der identifizierten Übereinstimmung der Phasenbeziehung ausgewählt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Radarvorrichtung weiter für jede Sendeeinrichtung einen dedizierten zugeordneten BPSK-Modulator, welcher dazu ausgebildet ist, die Phase des Sendesignals der zugeordneten Sendeeinrichtung zu modulieren.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Es zeigen:
• 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Radarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
• 2 eine schematische Darstellung eines BPSK-Phasenmodulators zur Verwendung in der in 1 gezeugten Radarvorrichtung;
• 3 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Sendesignals;
• 4 einen ersten beispielhaften Code zur Verwendung in der BPSK-Modulation;
• 5 einen zweiten beispielhaften Code zur Verwendung in der BPSK-Modulation;
• 6 einen dritten beispielhaften Code zur Verwendung in der BPSK-Modulation;
• 7 einen vierten beispielhaften Code zur Verwendung in der BPSK-Modulation; und
• 8 ein Flussdiagramm eines Radarverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
• In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll im Allgemeinen keine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.
• Beschreibung der Ausführungsbeispiele
• 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Radarvorrichtung 101. Ein lokaler Oszillator (LO) 102 umfasst einen gesteuerten Oszillator 104 zum Erzeugen eines Signals, wobei das Signal mittels eines Modulators 103 frequenzmoduliert wird. Das dabei erzeugte LO-Signal 141 wird durch eine optionale Frequenzvervielfachung 105 in das gewünschte Frequenzband um die Sendefrequenz umgesetzt, wobei ein Sendesignal erzeugt wird.
• Ein erster Sendepfad 106 umfasst einen Phasenmodulator 107 und einen Hochfrequenz-Sendeverstärker 108 zur Modulation bzw. Verstärkung des Sendesignals. Das Sendesignal wird über eine erste Sendeantenne 131 ausgesendet. Analog enthält die Radarvorrichtung 101 eine Vielzahl weiterer Sendepfade 109 mit entsprechend zugeordneten Sendeantennen (Sendeeinrichtungen) 131.
• Jeder Phasenmodulator 107 umfasst einen BPSK-Modulator. Die BPSK-Modulatoren sind insgesamt dazu ausgebildet, eine BPSK-Modulation der Sendesignale durchzuführen.
• Das ausgesendete Radarsignal 133 wird an mindestens einem Radarziel reflektiert. Das reflektierte Radarsignal 134 wird von Empfangsantennen 132 empfangen. Ein erster Empfangspfad 110 umfasst einen Eingangsverstärker 111, welcher das empfangene Signal verstärkt. In einem Mischer 112 wird das verstärkte Signal mit dem LO-Signal gemischt. Nach einer Filterung durch ein Basisband-Filter 113 und einer Verstärkung durch einen Verstärker 114 wird das Signal durch einen Analog-Digital-Wandler 115 digitalisiert. Optional sind weitere Empfangspfade 116 vorgesehen, welche im Wesentlichen identisch ausgebildet sein können.
• Eine Auswerteeinrichtung 120 umfasst mindestens einen Speicher zum Speichern der Signalinformationen und mindestens eine Recheneinrichtung zu digitalen Signalverarbeitung. Die Recheneinrichtung kann einen Mikroprozessor, integrierten Schaltkreis oder dergleichen umfassen. Die Auswerteeinrichtung 120 ermittelt einen Abstand und/oder eine Relativgeschwindigkeit eines Radarziels anhand des empfangenen Antwortsignals.
• 2 zeigt eine schematische Darstellung eines BPSK-Phasenmodulators 107 zur Verwendung in der in 1 gezeigten Radarvorrichtung 101. Der BPSK-Phasenmodulator 107 empfängt ein Differenz-Eingangssignal in_p, in_n und gibt ein Differenz-Ausgangssignal out_p, out_n aus. Das Funktionsprinzip basiert darauf, dass bereits 0°- und 180°-Signalphasen aufgrund der differenziellen Signalführung vorhanden sind. Zwei Verstärker 201 und 202 sind gegenphasig verbunden, es wird stets nur einer der beiden Verstärker 201, 202 aktiviert. Durch Wechsel des aktiven Verstärkers 201, 202 kann die Phase des Ausgangssignals um 180° gedreht werden.
• 3 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Sendesignal, welches durch die Radarvorrichtung 101 erzeugt und ausgesendet werden kann.
• Das Sendesignal umfasst eine Vielzahl von N_slow zeitlich ineinander verschachtelter Sequenzen 301a-304a, 301b von Rampen. Eine erste Rampensequenz 301a von N_seq Rampen wird mit einer Rampenwiederholdauer T_r2r wiederholt (d.h. man erhält eine weitere Rampe 301b nach T_r2r, usw.). In der in 3 gezeigten Ausführungsformen werden vier derartige Rampensequenzen 301a, 302a, 303a, 304a zu gleich verteilten Code-Zeitpunkten t_CDM erzeugt, welche sich jeweils mit der Rampenwiederholdauer T_r2r wiederholen. Die sich wiederholenden Rampensequenzen 301a, 302a, 303a, 304a bilden jeweils einen Block. Bei jeder Wiederholung (für einen gegebenen Block an Rampensequenzen 301a, 302a, 303a, 304a, 301b) steigt optional die Sendefrequenz linear an (oder fällt in anderen Ausführungsformen linear ab), mit einer Steigung s_slow. Zwischen Rampen einer Rampensequenz 301a, 302a, 303a, 304a, 301b können Pausen auftreten.
• Die Rampensequenzen 301a, 302a, 303a, 304a, 301b sind jeweils mit der darauffolgenden und der nachfolgenden Rampensequenz 301a, 302a, 303a, 304a, 301b zeitlich ineinander verschachtelt. Während einer Modulation mit Zeitdauer t_slow werden insgesamt N_ramps = N_seq·N_slow Rampen ausgesendet.
• Für eine bestimmte Rampensequenz 301a, 302a, 303a, 304a, 301b werden zu Sequenz-Zeitpunkten t_seq Rampen erzeugt, wobei die Sequenz-Zeitpunkte t_seq nicht gleich verteilt sind. Dadurch lassen sich Mehrdeutigkeiten in der Relativgeschwindigkeit von Radarzielen auflösen.
• Einzelne Rampen haben einen Frequenzhub von F_fast (schneller Frequenzhub), während der gesamte Frequenzhub der Mittenfrequenzen der Rampen während einer Modulation F_slow (langsamer Frequenzhub) beträgt.
• In der obigen Beschreibung sind N_slow, N_seq, N_ramps ganze positive Zahlen.
• Zu jedem Code-Zeitpunkt t_CDM senden alle Sendeantennen 131 gleichzeitig das Sendesignal aus, wobei das Sendesignal für jede Sendeantenne 131 mit einer Phase von 0° oder 180° phasenmoduliert wird. Dabei wird ein BPSK-Code verwendet, wie in 3 oben angedeutet. Bei dieser Ausführungsform sind N_TX = 4 Sendeantennen 131 vorhanden. Die Sendesymbole für die vier sich wiederholenden Rampensequenzen 301a, 302a, 303a, 304a (Blöcke) sind in dieser Ausführungsform (0°, 0°, 0°, 0°); (180°, 0°, 180°, 0°); (180°, 180°, 0°, 0°) und (0°, 180°, 180°, 0°). Jedem der vier Blöcke von Rampensequenzen 301a, 302a, 303a, 304a ist somit dasselbe Codewort (Sendesymbol) zugeordnet, dem ersten Block von Rampensequenzen 301a, 301b,... etwa das Codewort (0°, 0°, 0°, 0°).
• Eine allgemeine Codematrix von Codewörtern lässt sich wie folgt schreiben: $${\underset{\_}{\text{C}}}^{\left[N_{\text{symbol}}\times N_{\text{Tx}}\right]}=\left[\begin{array}{ccc}{e}^{j{\phi }_{\mathrm{1,1}}}& \dots & e^{j{\phi }_{\mathrm{1,}{N}_{\text{Tx}}}}\\ ⋮& \ddots & ⋮\\ e^{j{\phi }_{N_{\text{symbol}}\mathrm{,1}}}& \dots & e^{j{\phi }_{N_{\text{symbol}},N_{\text{Tx}}}}\end{array}\right]$$

  

  wobei die Phasenmodulatorwerte φ_i,j entweder 0° oder 180° sind.
• Es lassen sich wie folgt Vektoren von komplexen Amplituden definieren: $${\underset{\_}{x}}^{\left[N_{\text{symbol}}\right]}=\left[\begin{array}{c}{\underset{\_}{x}}_1\\ ⋮\\ {\underset{\_}{x}}_{N_{\text{symbol}}}\end{array}\right]$$

  
• Dann ist die digitale CDM (Code-Division-Multiplex)-Demodulation die Matrix-Vector Multiplikation: $$\underset{\_}{y}={\underset{\_}{\text{C}}}^{+}\underset{\_}{x},$$

  

  in der C⁺ die Moore-Pseude-Inverse von C darstellt und $${\underset{\_}{y}}^{\left[N_{\text{Tx}}\right]}$$

  

  die demultiplexten, komplexen Amplituden der Sendekanäle bezeichnen.
• 4 zeigt einen ersten beispielhaften Code zur Verwendung in der BPSK-Modulation, wobei für jeden Empfänger TX das entsprechende Symbol s angegeben ist. Hier entspricht „1“ einer Phasenverschiebung von 0° und „-1“ einer Phasenverschiebung von 180°. Der Code ist in diesem Beispiel (d.h. N_Tx = N_Symbol = 4) die folgende Hadamard-Matrix der Größe 4: $$\underset{\_}{\text{C}}=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right]$$

  

  und für die Inverse gilt: $${\underset{\_}{\text{C}}}^{-1}=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right]$$

  
• Dieser Code wird auch in dem in 3 illustrierten Beispiel verwendet.
• Hadamard-Matrizen sind quadratisch, es muss also die Anzahl N_symbol der Symbole gleich der Anzahl der Sendeeinrichtungen N_TX sein.
• Da für Hadamard-Codes C⁺C = 1 (Einheitsmatrix) gilt, hat der Code optimale Korrelationseigenschaften, und da die Zeilensummen des Betrages von C⁺ jeweils eins ergeben, tritt für diese Code-Matrix kein SNR-Verlust auf.
• Soll nun eine beliebige Anzahl an Sendekanälen mit BPSK im Multiplex arbeiten, kann eine nächstgrößere Hadamard-Matrix auf N_Tx= N_symbol beschnitten werden.
• 5 zeigt einen zweiten beispielhaften Code zur Verwendung in der BPSK-Modulation, nämlich einen beschnittenen Hadamard-Code für sechs Sendekanäle (Sendeantennen 131). Die Pseudo-Inverse ist hier: $${\underset{\_}{\text{C}}}^{-1}=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{ccc}\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 0\end{array}& \begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}& \begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\\ \begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}& \begin{array}{cc}-1& -1\\ -1& 1\end{array}& \begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 0\end{array}\\ \begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}& \begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 0\end{array}& \begin{array}{cc}-1& -1\\ -1& 1\end{array}\end{array}\right]$$

  
• Die Zeilensummen der Beträge ergeben nicht 1 und der Code wird daher (numerisch ermittelt) einen SNR Verlust von etwa 1,8 dB aufweisen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein frei optimierter Code berechnet. Während der Optimierung kann darauf geachtet werden, dass ein Mindestmaß an Korrelationseigenschaften erreicht wird, also das Verhältnis aus kleinstem Diagonaleintrag und größtem Nicht-Diagonaleintrag von |C^-1C| einen vorher definierten Faktor nicht unterschreitet und zudem die Zeilensummen von |C^-1| im geometrischen Mittel möglichst nahe an dem Wert 1 liegen.
• 6 zeigt einen dritten beispielhaften Code zur Verwendung in der BPSK-Modulation, nämlich einen optimierten BPSK-Code für sechs Sendekanäle. Der SNR Verlust beträgt nun nur noch etwa 0,8 dB, eine Verbesserung um 1 dB gegenüber dem beschnitten Hadamard-Code für sechs Sendekanäle.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform bei einer Anzahl an Sendekanälen, für die Hadamard-Codes nicht direkt anwendbar sind, wird der nächstgrößere Hadamard-Code nur hinsichtlich der Sendekanäle beschnitten.
• 7 zeigt einen vierten beispielhaften Code zur Verwendung in der BPSK-Modulation, nämlich einen beschnittenen Hadamard-Code für drei Sendekanäle, bei dem die Anzahl an Code-Symbolen unterschiedlich von der Anzahl an Sendekanälen ist. Solche BPSK-Codes weisen perfekte Korrelationseigenschaften auf, d.h. C⁺C = 1 und es tritt kein SNR-Verlust auf, da die Zeilensummen von |C+| hier 1 ergeben, wie an $${\underset{\_}{\text{C}}}^{+}=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\end{array}\right]$$

  

  zu sehen ist.
• Zur Verringerung von Ungenauigkeiten kann eine digitale Kompensation durchgeführt werden, die Übersprechen minimiert. Diese Kompensation kann zusammen mit einem digitalen CDM-Demultiplexing durchgeführt werden.
• Dazu werden die realen Phasenwerte ermittelt. Deren Bestimmung hängt maßgeblich vom realen Verhalten der Schaltung des BPSK-Modulators ab. So können diese für jeden Sendekanal individuell sein. Die realen Phasenwerte können z.B. aus Simulationen, der Charakterisierung von Prototypen im Labor, einer End-Of-Line Messung am individuellen Produkt aus der Produktion oder aber online (während des Betriebs) erfolgen.
• Sind die Phasenmodulator-Werte nicht optimal: $$\begin{array}{c}{\phi }_{0°,\text{TX1}}=0°+\mathrm{\Delta }{\phi }_{0°,\text{TX1}},\\ {\phi }_{180°,\text{TX1}}=180°+\mathrm{\Delta }{\phi }_{180°,\text{TX1}},\\ {\phi }_{0°,\text{TX2}}=0°+\mathrm{\Delta }{\phi }_{0°,\text{TX2}},\\ \dots \\ {\phi }_{180°,\text{TX4}}=180°+\mathrm{\Delta }{\phi }_{180°,\text{TX4}},\end{array}$$

  

  also allgemein ausgedrückt: $${\phi }_{{\phi }_{\text{nom},\text{BPSK}},\text{TX}i}={\phi }_{\text{nom},\text{BPSK}}+\mathrm{\Delta }{\phi }_{{\phi }_{\text{nom},\text{BPSK}},\text{TX}i}\text{ mit }{\phi }_{\text{nom},\text{BPSK}}\in \left\{0°\mathrm{,180}°\right\}$$

  

  dann werden die idealen Phasenwerte $${\phi }_{i_{\text{Symbol}},j_{\text{TX}}}$$

  

  in der Code-Matrix $${\underset{\_}{\text{C}}}^{\left[N_{\text{symbol}}\times N_{\text{Tx}}\right]}=\left[\begin{array}{ccc}{e}^{j{\phi }_{\mathrm{1,1}}}& \dots & e^{j{\phi }_{\mathrm{1,}{N}_{\text{Tx}}}}\\ ⋮& \ddots & ⋮\\ e^{j{\phi }_{N_{\text{symnol}}\mathrm{,1}}}& \dots & e^{j{\phi }_{N_{\text{symnol}},N_{\text{Tx}}}}\end{array}\right]$$

  

  durch die realen Werte ersetzt werden, also $${\phi }_{i_{\text{Symbol}},j_{\text{TX}}}={\phi }_{{\phi }_{\text{nom},\text{BPSK}},\text{TX}i}\text{ mit }\{\begin{array}{c}{\phi }_{\text{nom},\text{BPSK}}=0°\text{ wenn }{\phi }_{i_{\text{Symbol}},j_{\text{TX}}}=0°\\ {\phi }_{\text{nom},\text{BPSK}}=180°\text{ wenn }{\phi }_{i_{\text{Symbol}},j_{\text{TX}}}=180°\end{array}$$

  
• Für den Schritt des digitalen Demultiplexing kann dann wieder, je nach gewähltem BPSK-Code, die Inverse C^-1, bzw. die Moore-Penrose-Pseudoinverse C⁺, wie bereits beschrieben, verwendet werden.
• 8 zeigt ein Flussdiagramm eines Radarverfahrens, welches insbesondere mit einer oben beschriebenen Radarvorrichtung 101 ausgeführt werden kann.
• Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt S1 ein frequenzmoduliertes Sendesignal erzeugt, wobei das Sendesignal eine Vielzahl zeitlich ineinander verschachtelter Sequenzen von Rampen aufweist, wobei die Rampen einer jeweiligen Sequenz mit vorbestimmten Zeitintervallen zeitversetzt aufeinander folgen.
• Das frequenzmodulierte Sendesignals wird in einem Verfahrensschritt S2 mittels einer Vielzahl von Sendeeinrichtungen ausgesendet, wobei eine Phase des Sendesignals für jede Sendeeinrichtung mittels einer BPSK-Modulation phasenmoduliert wird. Ein beispielhaftes Sendesignal mit BPSK-Modulation ist in 3 illustriert und oben beschrieben worden.
• Ein Antwortsignal auf das ausgesendete phasenmodulierte Sendesignal wird in einem Verfahrensschritt S3 empfangen. Ein Abstand und/oder eine Relativgeschwindigkeit eines Radarziels wird in einem Verfahrensschritt S4 anhand des empfangenen Antwortsignals ermittelt. Weiter kann auch mindestens ein Winkel ermittelt werden.
• Dabei wird in einem Verfahrensschritt S5 ein zweidimensionales Spektrum für jede Sequenz des Sendesignals durch eine zweidimensionale Fourier-Transformation von Basisbandsignalen der empfangenen Antwortsignale berechnet, wobei die Transformation in einer ersten Dimension (K-Dimension) Rampe für Rampe erfolgt und in einer zweiten Dimension (L-Dimension) über einen Rampenindex erfolgt, der die Rampen innerhalb der Sequenz zählt. Im komplexen Spektrum werden Peaks identifiziert, welche Radarzielen zugeordnet sind (ggf. mit Mehrdeutigkeiten).
• Es werden in einem Schritt S6 werden Werte für Relativgeschwindigkeiten eines Radarziels ermittelt, die ausgehend von einem Peak in einem der berechneten zweidimensionalen Spektren mit einer vorbestimmten Geschwindigkeitsperiode periodisch sind.
• In einem Verfahrensschritt S7 werden Übereinstimmungen in Phasenbeziehungen zwischen Werten der zweidimensionalen Spektren an gleichen Positionen mit zu erwartenden Phasenbeziehungen für mehrere der ermittelten Werte von Relativgeschwindigkeiten identifiziert.
• In einem Schritt S8 wird ein Schätzwert für die Relativgeschwindigkeit des Radarziels basierend auf der identifizierten Übereinstimmung der Phasenbeziehung ausgewählt.
• In den Schritten S7 und S8 erfolgt somit eine Dopplerkorrektur. Weiter erfolgt eine Symbolzuweisung.
• In einem Schritt S9 erfolgt ein digitales CDM-Demultiplexing und in einem Schritt S10 schließlich optional eine Winkelschätzung, etwa bei Verwendung einer MIMO-Radarvorrichtung.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• 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.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102014212280 A1 [0003]

Claims (10)

1. Radarverfahren, mit den Schritten: Erzeugen (S1) eines frequenzmodulierten Sendesignals, wobei das Sendesignal eine Vielzahl zeitlich ineinander verschachtelter Sequenzen von Rampen aufweist, wobei die Rampen einer jeweiligen Sequenz mit vorbestimmten Zeitintervallen zeitversetzt aufeinander folgen; Aussenden (S2) des frequenzmodulierten Sendesignals mittels einer Vielzahl von Sendeeinrichtungen (131), wobei eine Phase des Sendesignals für jede Sendeeinrichtung (131) mittels einer BPSK-Modulation phasenmoduliert wird; Empfangen (S3) eines Antwortsignals auf das ausgesendete phasenmodulierte Sendesignal; und Ermitteln (S4) eines Abstandes und/oder einer Relativgeschwindigkeit eines Radarziels anhand des empfangenen Antwortsignals.
2. Radarverfahren nach Anspruch 1, wobei das Modulieren der Phase des Sendesignals für jede Sendeeinrichtung (131) mittels eines der Sendeeinrichtung (131) zugeordneten BPSK-Modulators erfolgt.
3. Radarverfahren nach Anspruch 2, wobei die Anzahl der Sendeeinrichtungen (131) gleich einem Vielfachen von 4 ist, und wobei die den Sendeeinrichtungen (131) zugeordneten BPSK-Modulatoren einen Hadamard-Code zum Modulieren der Phasen der Sendesignale für die Sendeeinrichtung (131) verwenden.
4. Radarverfahren nach Anspruch 2, wobei die Anzahl der Sendeeinrichtungen (131) ungleich einem Vielfachen von 4 ist, wobei die den Sendeeinrichtungen (131) zugeordneten BPSK-Modulatoren einen quadratisch oder rechteckig beschnittenen Hadamard-Code zum Modulieren der Phasen der Sendesignale für die Sendeeinrichtung (131) verwenden.
5. Radarverfahren nach Anspruch 2, wobei die den Sendeeinrichtungen (131) zugeordneten BPSK-Modulatoren einen Code zum Modulieren der Phasen der Sendesignale für die Sendeeinrichtungen (131) verwenden, welcher bezüglich eines Signal-zu-Rausch-Verhältnisses von Nebenkeulen optimiert ist.
6. Radarverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei weiter ein Demultiplexing der BPSK-Modulation durchgeführt wird.
7. Radarverfahren nach Anspruch 6, wobei eine Mehrdeutigkeit der Relativgeschwindigkeit des Radarziels aufgelöst wird, und wobei das Demultiplexing der BPSK-Modulation nach dem Auflösen der Mehrdeutigkeit der Relativgeschwindigkeit erfolgt.
8. Radarverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter mit den Schritten: Berechnen (S5) eines zweidimensionalen Spektrums für jede Sequenz des Sendesignals durch eine zweidimensionale Fourier-Transformation von Basisbandsignalen der empfangenen Antwortsignale, wobei die Transformation in einer ersten Dimension Rampe für Rampe erfolgt und in einer zweiten Dimension über einen Rampenindex erfolgt, der die Rampen innerhalb der Sequenz zählt; Ermitteln (S6) von Werten für Relativgeschwindigkeiten eines Radarziels, die ausgehend von einem Peak in einem der berechneten zweidimensionalen Spektren mit einer vorbestimmten Geschwindigkeitsperiode periodisch sind; Identifizieren (S7) von Übereinstimmungen in Phasenbeziehungen zwischen Werten der zweidimensionalen Spektren an gleichen Positionen mit zu erwartenden Phasenbeziehungen für mehrere der ermittelten Werte von Relativgeschwindigkeiten; und Auswählen (S8) eines Schätzwertes für die Relativgeschwindigkeit des Radarziels basierend auf der identifizierten Übereinstimmung der Phasenbeziehung.
9. Radarvorrichtung (101), mit: einer Signalerzeugungseinrichtung (106), welche dazu ausgebildet ist, ein frequenzmoduliertes Sendesignal zu erzeugen, wobei das Sendesignal eine Vielzahl zeitlich ineinander verschachtelter Sequenzen von Rampen aufweist, wobei die Rampen einer jeweiligen Sequenz mit vorbestimmten Zeitintervallen zeitversetzt aufeinander folgen; einer Vielzahl von Sendeeinrichtungen (131), welche dazu ausgebildet sind, das frequenzmodulierte Sendesignal auszusenden, wobei eine Phase des Sendesignals für jede Sendeeinrichtung (131) mittels einer BPSK-Modulation phasenmoduliert wird; mindestens einer Empfängereinrichtung (132), welche dazu ausgebildet ist, ein Antwortsignal auf das ausgesendete phasenmodulierte Sendesignal zu empfangen; und einer Auswerteeinrichtung (120), welche dazu ausgebildet ist, einen Abstand und/oder eine Relativgeschwindigkeit eines Radarziels anhand des empfangenen Antwortsignals zu ermitteln.
10. Radarvorrichtung (101) nach Anspruch 9, weiter mit einem BPSK-Modulator für jede der Sendeeinrichtungen (131), welcher jeweils dazu ausgebildet ist, die Phase des Sendesignals der zugeordneten Sendeeinrichtung (131) zu modulieren.

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