EP3427079A1 - Device for operating a radar sensor - Google Patents

Device for operating a radar sensor

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Publication number
EP3427079A1
EP3427079A1 EP17705391.5A EP17705391A EP3427079A1 EP 3427079 A1 EP3427079 A1 EP 3427079A1 EP 17705391 A EP17705391 A EP 17705391A EP 3427079 A1 EP3427079 A1 EP 3427079A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
received signal
maximum value
radar sensor
receiving unit
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP17705391.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Steinbuch
Karin Moertlbauer
Michael Ott
Matthias Steinhauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3427079A1 publication Critical patent/EP3427079A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G01S7/354—Extracting wanted echo-signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a radar sensor.
  • the invention further relates to a radar sensor.
  • Radar sensors for environment detection make high demands on a usable dynamic range of the receiver.
  • the dynamics result from two components.
  • the first component forms a range dynamics.
  • the radar equation shows that the level of a point target decreases by about 40 dB per decade.
  • the second component is formed by the dynamics of the radar cross section (RCS). While e.g. a pedestrian reflects little power, e.g. a truck in the receiver is a much bigger achievement.
  • a target is no longer considered as a point target, but large compared to the antenna lobe, it is no longer completely illuminated by the antenna. A dependence arises between the distance to the target and the illumination and thus the backscatter cross section of the target.
  • the object is achieved according to a first aspect with a method for operating a radar sensor, comprising the steps:
  • this makes it possible to adapt the receive characteristic as a function of the "strength" of the target
  • far-off (“weak") targets are still easily recognizable when there is a strong target near the radar sensor. This is made possible by shifting the cutoff frequency upwards in response to the received signals representing an actual environment scenario.
  • the object is achieved according to a second aspect with a radar sensor comprising:
  • a maximum value detecting means for detecting a maximum value of a received signal
  • a control device to which the detected maximum value of the received signal and the received signal can be fed, wherein by means of the control device, a cut-off frequency of the high-pass filter in dependence on the determined maximum value and the received signal is controllable.
  • An advantageous development of the method provides that, depending on the evaluated received signal, a defined number of cutoff frequencies of the high-pass filter is set. In this way, a simple adaptation to an actually detected environment scenario can take place, whereby a kind of dynamic adaptation of the cutoff frequency to the respective reception situation is carried out.
  • a further advantageous development of the method is characterized in that the cut-off frequency of the high-pass filter is adjusted the higher the stronger the received signal. This supports the fact that the strong short-term goals are adequately mitigated, whereas long-range goals remain largely undetectable.
  • a further advantageous development of the method provides that a maximum value of the received signal is detected by means of a maximum value recognition device and supplied to the regulating device together with the received signal. This helps to provide a rich set of data to control the cut-off frequency, allowing for accurate matching of the
  • Limit frequency of the high-pass filter is provided to the currently detected environment scenario.
  • a further advantageous development of the method provides that the maximum value is determined from all channels of the receiving unit. In this way, a worst-case scenario is advantageously realized, resulting in a computational effort advantageously supported in the determination and regulation of the cutoff frequency, wherein the strongest receiving channel is relevant. A computational effort to determine the cutoff frequency can be advantageously minimized. Further, in this way, an analog-to-digital converter of the receiving unit can be effectively prevented from being saturated.
  • Disclosed method features are analogous to corresponding disclosed device features and vice versa. This means, in particular, that features, technical advantages and embodiments relating to the method for operating a radar sensor result analogously from corresponding embodiments, features and advantages relating to a radar sensor and vice versa.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of a receiving unit of a conventional radar sensor
  • FIG. 2 shows conventional characteristics of frequency characteristics of a high-pass filter of a receiving unit of the radar sensor
  • 3 shows courses according to the invention of frequency characteristics of a high-pass filter of the receiving unit of the radar sensor
  • FIG. 5 shows a basic block diagram of a receiving unit of a radar sensor according to the invention.
  • a basic idea of the invention is to adapt a cut-off frequency of a high-pass filter to received signals in such a way that both strong short-range targets and weak long-range targets are easily detectable.
  • a cut-off frequency of a high-pass filter is regulated, which is used for dynamic compression. If the receiver is designed so that the cut-off frequency of the high-pass filter is within the useful frequency range, shifting the cut-off frequency upwards may result in a reduction of the receive level for nearby targets, while substantially avoiding far-off targets. Since the level in the near range is very large even for small targets, but these often disappear in the noise in the far range, a performance advantage of the radar sensor can be generated by this proposed method.
  • FIG. 1 shows in principle a block diagram of a receiving unit 100 of a radar sensor.
  • Received radar signals are detected by an antenna 10 and amplified by means of an amplifier 20, then the received radar signals are down-mixed with a mixer 30 in the baseband.
  • This part of the receiving unit 100 can still meet the high dynamic requirements relatively easily.
  • a high-pass filter 40 is connected between the mixer 30 and the A / D converter 50.
  • Output data of the receiving unit 100 are output by a digital interface 60 connected to the A / D converter 50, the data being transferred from the digital interface 60 to an external microcontroller (not shown) for further processing.
  • a maximum value of the time signal over all n channels K1... Kn of the receiving unit 100 is detected or formed or provided during a sequence.
  • the data for the maximum value detection device 70 thus represent a kind of extract of the data for the digital interface 60, which can be determined in a simple manner.
  • Near targets are mapped to low frequencies according to this principle known per se, distant targets to high frequencies.
  • Fig. 2 shows a conventionally used principle with which dynamic differences of radar targets are treated. In this case, a scenario is defined in advance of targets that are to be detected by the radar sensor (eg pedestrians, motor vehicles, trucks, etc.), wherein according to the defined scenario, a limit frequency of the high-pass filter 40 is set.
  • the radar sensor eg pedestrians, motor vehicles, trucks, etc.
  • FIG. 2 shows three filter characteristics or frequency characteristics A, B, C of a high-pass filter of a receiving unit of a radar sensor, wherein in each case a maximum received power P is plotted against a baseband frequency f.
  • the three filter characteristics A, B, C extend substantially parallel to a first cut-off frequency fi, and then drop parallel with a defined pitch. All three filter characteristics A, B and C correspond to cases with conventional gain control, wherein the filter characteristics B, C are shifted parallel to the filter characteristic A in parallel, which leads disadvantageously that at large baseband frequencies f and thus long distances levels of weak Radar targets (eg a distant pedestrian) disappear in the noise.
  • the conventional radar sensor thus becomes "blind" to long-range targets.
  • a proposed filter characteristic of the high-pass filter 40 is shown in principle in FIG.
  • a frequency characteristic curve of the high-pass filter 40 is shown in FIG. 3 by way of example as a filter characteristic with three limit frequencies fd, fc2, fc3, whereby a technical outlay can be kept low compared to a continuously variable control.
  • the filter order of the high pass filter 40 has been designed to just compensate for the level increase (due to the decreasing distance of the targets) towards lower frequencies. As a result, the characteristic curve bends below the limit frequencies fd, fc2, fc3 and remains at a substantially constant level towards zero.
  • the cut-off frequency fci... FG3 is changed dynamically in this manner, as a result of which a reception characteristic for the current scenario for the radar sensor is optimized, as a result of which both long-range and short-range targets are sufficiently recognizable.
  • the adjustable limit frequencies fci... FG3 are all in the useful frequency range of the receiver.
  • Near objects produce baseband frequencies in the horizontal branch of the characteristic curves, ie they are attenuated by the high-pass filter 40. Due to the higher backscatter cross section for several objects, the dynamics are sufficient despite the filter damping.
  • the filter characteristic thus causes near-range for large input levels.
  • the level planning for normal operation provides a configuration with the cut-off frequency fd.
  • the maximum of all n channels K1... Kn of the radar sensor from the preceding sequence is detected and evaluated by the maximum value recognition device 70. If this is above a defined threshold and there is a strong target in the frequency range up to fd, the system switches to the configuration with the cutoff frequency fc2.
  • the level of the target below the cut-off frequency fd which would have led to the overloading of the A / D converter 50, is thus lowered, while the levels of the objects above the cut-off frequency fc2 remain unaffected, ie not unnecessarily damped.
  • the limit frequencies fGi. , , fGn of the high-pass filter 40 to dynamically adjust or set.
  • the number three for the cutoff frequencies fGi. , , fGn is to be regarded as merely exemplary, for example, it may also be provided to increase or decrease the number of cutoff frequencies, with a number two representing a minimum.
  • a transmission of a transmission signal is performed.
  • a reception of the transmitted signal reflected at at least one target object is carried out by means of a receiving unit.
  • a step 220 an evaluation of the received signal is performed.
  • a step 230 a regulation of a cutoff frequency fGi. , , fGn performed by a high-pass filter 40 in response to the evaluated received signal.
  • FIG. 5 shows a basic block diagram of an embodiment of the receiving unit 100 according to the invention. Elements of the receiving unit 100 which have already been explained in FIG. 1 are not explained again for the sake of simplicity.
  • a control device 80 to which data of the digital interface 60 and the maximum value recognition device 70 are supplied, can now additionally be recognized. In dependence on the supplied data, the control device 80 determines and regulates a limit frequency fGi. , , fGn of the high pass filter 40 in the manner described above. As a result, a regulating feedback path is thus provided between the reception scenario of the radar sensor and the cut-off frequency of the high-pass filter 40.
  • the A / D converter 50 of the receiving unit 100 is prevented from saturating because targeting range dynamics are substantially eliminated.
  • control device 80 externally from the receiving unit 100.
  • the method for regulating the high-pass filter cut-off frequency is preferably designed as software which runs, for example, on a microcontroller (not shown) or on the control device 80.
  • the present invention proposes a method for operating a radar sensor, in which a current ambient situation of the radar sensor for dynamically setting a cutoff frequency of a high-pass filter is determined and evaluated.
  • a current ambient situation of the radar sensor for dynamically setting a cutoff frequency of a high-pass filter is determined and evaluated.

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Abstract

The invention relates to a method for operating a radar sensor, comprising the following steps: emitting an emission signal; capturing the emission signal which is reflected on the at least one target object by means of a capturing unit (100); evaluating the capturing signal; and controlling a cut-off frequency (fG1... fGn) of a high-pass filter (40) in accordance with the evaluated captured signal.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Vorrichtung zum Betreiben eines Radarsensors  Device for operating a radar sensor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors. Die Erfindung betrifft ferner einen Radarsensor. The invention relates to a method for operating a radar sensor. The invention further relates to a radar sensor.
Stand der Technik State of the art
Radarsensoren zur Umfelderfassung stellen hohe Anforderungen an einen nutzbaren Dynamikbereich des Empfängers. Die Dynamik ergibt sich durch zwei Komponenten. Die erste Komponente bildet eine Entfernungsdynamik. Je größer die Entfernung zum Zielobjekt ist, desto geringer ist der Empfangspegel. Die Radargleichung zeigt, dass der Pegel eines Punktziels mit ca. 40 dB pro Dekade abnimmt. Die zweite Komponente wird durch die Dynamik des Rückstreu- bzw. Radarquerschnitts (engl, radar cross section, RCS) gebildet. Während z.B. ein Fußgänger nur wenig Leistung reflektiert, erzeugt z.B. ein LKW im Empfänger eine sehr viel größere Leistung. Radar sensors for environment detection make high demands on a usable dynamic range of the receiver. The dynamics result from two components. The first component forms a range dynamics. The larger the distance to the target object, the lower the reception level. The radar equation shows that the level of a point target decreases by about 40 dB per decade. The second component is formed by the dynamics of the radar cross section (RCS). While e.g. a pedestrian reflects little power, e.g. a truck in the receiver is a much bigger achievement.
Die genannten Komponenten sind untereinander nicht ohne Rückwirkungen. Ist ein Ziel nicht mehr als ein Punktziel zu betrachten, sondern groß gegenüber der Antennenkeule, wird es durch die Antenne nicht mehr vollständig ausgeleuchtet. Es entsteht eine Abhängigkeit zwischen dem Abstand zum Ziel und der Ausleuchtung und damit dem Rückstreuquerschnitt des Ziels. The components mentioned are not without mutual effects. If a target is no longer considered as a point target, but large compared to the antenna lobe, it is no longer completely illuminated by the antenna. A dependence arises between the distance to the target and the illumination and thus the backscatter cross section of the target.
Während analoge Blöcke des Radarempfängers einen sehr hohen Dynamikbereich aufweisen, wird ein Dynamikbereich des Gesamtsystems durch einen Ana- log-Digital-Wandler begrenzt. Jede Vergrößerung der Bitbreite des Wandlers und damit des Dynamikbereichs führt zu einer Vergrößerung der Chipfläche und einer Erhöhung der Verlustleistung und sollte aus Kosten- und Entwärmungsgründen sorgfältig abgewogen werden. Bekannt ist, diese Problematik durch eine Dynamikkompression zu lösen. Diese kann erreicht werden, indem man mit der Flanke eines Hochpassfilters arbeitet. Die Entfernungsdynamik für Punktziele wird in der Theorie beispielsweise durch einen Hochpassfilter zweiter Ordnung für Zielfrequenzen auf der Hochpassflanke vollständig kompensiert. While analog blocks of the radar receiver have a very high dynamic range, a dynamic range of the overall system is limited by an analog-to-digital converter. Any increase in the bit width of the transducer and thus the dynamic range leads to an increase in the chip area and an increase in power loss and should be carefully weighed for cost and Entwärmungsgründen. It is known to solve this problem by a dynamic compression. This can be achieved by working with the edge of a high pass filter. The distance dynamics for point targets is theoretically completely compensated, for example, by a second order high pass filter for target frequencies on the high pass edge.
Trotz sorgfältiger Auslegung kann es dazu kommen, dass der Empfänger durch ein Signal übersteuert wird. Dieser Fall ist nicht erwünscht, weil dadurch neue Frequenzkomponenten entstehen können, die als Ziele interpretiert werden könnten. Daher müssen Modulationen, bei denen es zur Übersteuerung kam, verworfen werden. Um wieder valide Daten zu erhalten, muss der Übersteuerung entgegengewirkt werden, auf konventionelle Weise beispielsweise mittels einer automatischen Verstärkungsregelung (engl, automatic gain control, AGC). Bei zu starken Signalen wird der Gewinn der Empfangsverstärker verringert, was den Pegel aller Empfangssignale gleichermaßen verringert. Dadurch wird die Übersteuerungssituation zwar beseitigt, es führt aber auch dazu, dass schwache Ziele nicht mehr detektiert werden können. Despite careful design, it may happen that the receiver is overridden by a signal. This case is not desirable because it can create new frequency components that could be interpreted as targets. Therefore, modulations that overdrive must be discarded. In order to obtain valid data again, the override must be counteracted, conventionally for example by means of an automatic gain control (AGC). Too strong signals reduce the gain of the receive amplifiers, reducing the level of all received signals equally. Although this eliminates the oversteer situation, it also means that weak targets can no longer be detected.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors bereitzustellen. It is an object of the present invention to provide an improved method of operating a radar sensor.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors, aufweisend die Schritte: The object is achieved according to a first aspect with a method for operating a radar sensor, comprising the steps:
- Aussenden eines Sendesignals;  - transmitting a transmission signal;
Empfangen des an wenigstens einem Zielobjekt reflektierten Sendesignals mittels einer Empfangseinheit;  Receiving the transmitted signal reflected at at least one target object by means of a receiving unit;
- Auswerten des Empfangssignals; und  - evaluating the received signal; and
Regeln einer Grenzfrequenz eines Hochpassfilters in Abhängigkeit vom ausgewerteten Empfangssignal.  Rules a cutoff frequency of a high-pass filter as a function of the evaluated received signal.
Vorteilhaft ist es dadurch möglich, dass eine Anpassung der Empfangscharakteristik in Abhängigkeit von der„Stärke" des Ziels durchgeführt wird. Insbesondere sind weit entfernte („schwache") Ziele immer noch gut erkennbar, wenn sich ein starkes Ziel in der Nähe des Radarsensors befindet. Dies wird ermöglicht durch ein Verschieben der Grenzfrequenz nach oben in Abhängigkeit von den empfangenen Signale, die ein tatsächliches Umfeldszenario repräsentieren. Die Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt gelöst mit einem Radarsensor aufweisend: Advantageously, this makes it possible to adapt the receive characteristic as a function of the "strength" of the target In particular, far-off ("weak") targets are still easily recognizable when there is a strong target near the radar sensor. This is made possible by shifting the cutoff frequency upwards in response to the received signals representing an actual environment scenario. The object is achieved according to a second aspect with a radar sensor comprising:
eine Empfangseinheit;  a receiving unit;
eine Maximalwert-Erkennungseinrichtung zum Ermitteln eines Maximal- wertes eines Empfangssignals; und  a maximum value detecting means for detecting a maximum value of a received signal; and
eine Regelungseinrichtung, der der erfasste Maximalwert des Empfangssignals und das Empfangssignal zuführbar sind, wobei mittels der Regelungseinrichtung eine Grenzfrequenz des Hochpassfilters in Abhängigkeit vom ermittelten Maximalwert und vom Empfangssignal regelbar ist.  a control device to which the detected maximum value of the received signal and the received signal can be fed, wherein by means of the control device, a cut-off frequency of the high-pass filter in dependence on the determined maximum value and the received signal is controllable.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand von Unteransprüchen. Preferred embodiments of the method according to the invention are the subject of subclaims.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass je nach ausgewer- tetem Empfangssignal eine definierte Anzahl von Grenzfrequenzen des Hochpassfilters eingestellt wird. Auf diese Weise kann ein einfaches Anpassen an ein tatsächlich erfasstes Umfeldszenario erfolgen, wobei eine Art dynamisches Anpassen der Grenzfrequenz an die jeweilige Empfangssituation durchgeführt wird. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Grenzfrequenz des Hochpassfilters umso höher eingestellt wird, je stärker das Empfangssignal ist. Dadurch ist unterstützt, dass die starke Nahziele entsprechend abgedämpft werden, Fernziele hingegen jedoch im Wesentlich un- beeinflusst erfassbar bleiben. An advantageous development of the method provides that, depending on the evaluated received signal, a defined number of cutoff frequencies of the high-pass filter is set. In this way, a simple adaptation to an actually detected environment scenario can take place, whereby a kind of dynamic adaptation of the cutoff frequency to the respective reception situation is carried out. A further advantageous development of the method is characterized in that the cut-off frequency of the high-pass filter is adjusted the higher the stronger the received signal. This supports the fact that the strong short-term goals are adequately mitigated, whereas long-range goals remain largely undetectable.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass ein Maximalwert des Empfangssignals mittels einer Maximalwert-Erkennungseinrichtung erfasst und der Regelungseinrichtung gemeinsam mit dem Empfangssignal zugeführt wird. Dadurch ist unterstützt, dass umfassendes Datenmaterial zur Rege- lung der Grenzfrequenz bereitgestellt wird, sodass eine genaue Anpassung derA further advantageous development of the method provides that a maximum value of the received signal is detected by means of a maximum value recognition device and supplied to the regulating device together with the received signal. This helps to provide a rich set of data to control the cut-off frequency, allowing for accurate matching of the
Grenzfrequenz des Hochpassfilters an das aktuell erfasste Umfeldszenario bereitgestellt wird. Limit frequency of the high-pass filter is provided to the currently detected environment scenario.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass der Maxi- malwert aus allen Kanälen der Empfangseinheit ermittelt wird. Auf diese Weise ist vorteilhaft ein Worst-Case-Szenario realisiert, wodurch ein Rechenaufwand bei der Ermittlung und Regelung der Grenzfrequenz vorteilhaft unterstützt, wobei der stärkste Empfangskanal maßgeblich ist. Ein Rechenaufwand zur Ermittlung der Grenzfrequenz kann dadurch vorteilhaft minimiert werden. Ferner kann auf diese Weise ein Analog- Digital-Wandler der Empfangseinheit effizient vor einem Sättigungszustand bewahrt werden. A further advantageous development of the method provides that the maximum value is determined from all channels of the receiving unit. In this way, a worst-case scenario is advantageously realized, resulting in a computational effort advantageously supported in the determination and regulation of the cutoff frequency, wherein the strongest receiving channel is relevant. A computational effort to determine the cutoff frequency can be advantageously minimized. Further, in this way, an analog-to-digital converter of the receiving unit can be effectively prevented from being saturated.
Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung, sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen. The invention will be described in detail below with further features and advantages with reference to several figures. All described or illustrated features, alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their combination in the claims or their dependency, and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawings.
Offenbarte Verfahrensmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Vorrichtungsmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend das Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen betreffend einen Radarsensor ergeben und umgekehrt. Disclosed method features are analogous to corresponding disclosed device features and vice versa. This means, in particular, that features, technical advantages and embodiments relating to the method for operating a radar sensor result analogously from corresponding embodiments, features and advantages relating to a radar sensor and vice versa.
In den Figuren zeigt: In the figures shows:
Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild einer Empfangseinheit eines konventionellen Radarsensors; Fig. 1 is a schematic block diagram of a receiving unit of a conventional radar sensor;
Fig. 2 konventionelle Verläufe von Frequenzkennlinien eines Hochpassfilters einer Empfangseinheit des Radarsensors; FIG. 2 shows conventional characteristics of frequency characteristics of a high-pass filter of a receiving unit of the radar sensor; FIG.
Fig. 3 erfindungsgemäße Verläufe von Frequenzkennlinien eines Hoch- passfilters der Empfangseinheit des Radarsensors; 3 shows courses according to the invention of frequency characteristics of a high-pass filter of the receiving unit of the radar sensor;
Fig. 4 eine prinzipielles Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und  4 shows a basic flow diagram of an embodiment of the method according to the invention; and
Fig. 5 ein prinzipielles Blockschaltbild einer Empfangseinheit eines erfin- dungsgemäßen Radarsensors. Ausführungsformen der Erfindung 5 shows a basic block diagram of a receiving unit of a radar sensor according to the invention. Embodiments of the invention
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine Grenzfrequenz eines Hochpassfilters an Empfangssignale derart anzupassen, dass sowohl starke Nahziele als auch schwache Fernziele gut detektierbar sind. A basic idea of the invention is to adapt a cut-off frequency of a high-pass filter to received signals in such a way that both strong short-range targets and weak long-range targets are easily detectable.
Zu diesem Zweck wird statt eines Gewinns einer Empfangskette oder einer Sendeleistung eine Grenzfrequenz eines Hochpassfilters geregelt, das zu einer Dynamikkompression eingesetzt wird. Ist der Empfänger so ausgelegt, dass die Grenzfrequenz des Hoch passfilters innerhalb des Nutzfrequenzbereichs liegt, kann durch die Verschiebung der Grenzfrequenz nach oben eine Reduzierung des Empfangspegels für nahe Ziele bewirkt werden, während ferne Ziele im Wesentlichen nicht beeinträchtigt werden. Da der Pegel im Nahbereich selbst für kleine Ziele sehr groß ist, diese aber im Fernbereich häufig im Rauschen verschwinden, kann durch dieses vorgeschlagene Verfahren ein Performancevorteil des Radarsensors generiert werden. For this purpose, instead of a gain of a reception chain or a transmission power, a cut-off frequency of a high-pass filter is regulated, which is used for dynamic compression. If the receiver is designed so that the cut-off frequency of the high-pass filter is within the useful frequency range, shifting the cut-off frequency upwards may result in a reduction of the receive level for nearby targets, while substantially avoiding far-off targets. Since the level in the near range is very large even for small targets, but these often disappear in the noise in the far range, a performance advantage of the radar sensor can be generated by this proposed method.
Fig. 1 zeigt in prinzipieller Weise ein Blockschaltbild einer Empfangseinheit 100 eines Radarsensors. Empfangene Radarsignale werden von einer Antenne 10 erfasst und mittels eines Verstärkers 20 verstärkt, anschließend werden die empfangenen Radarsignale mit einem Mischer 30 ins Basisband heruntergemischt. Dieser Teil der Empfangseinheit 100 kann den hohen Dynamikanforderungen noch relativ einfach gerecht werden. Um die Dynamik für den nachfolgenden A/D-Wandler 50 zu komprimieren, ist zwischen den Mischer 30 und dem A/D- Wandler 50 ein Hochpassfilter 40 geschaltet. Ausgangsdaten der Empfangseinheit 100 werden durch ein mit dem A/D-Wandler 50 verschaltetes Digitalinterface 60 ausgegeben, wobei die Daten vom Digitalinterface 60 an einen externen Mik- rocontroller (nicht dargestellt) zur Weiterverarbeitung übergeben werden. Gleichzeitig wird mittels einer Maximalwert-Erkennungseinrichtung 70 ein Maximalwert des Zeitsignals über alle n Kanäle K1 ... Kn der Empfangseinheit 100 hinweg während einer Sequenz erkannt bzw. gebildet bzw. bereitgestellt. Die Daten für die Maximalwert-Erkennungseinrichtung 70 stellen somit ein Art Auszug der Daten für das Digitalinterface 60 dar, die auf einfache Weise ermittelbar sind. Nahe Ziele werden nach diesem an sich bekannten Prinzip auf niedrige Frequenzen abgebildet, ferne Ziele auf hohe Frequenzen. Fig. 2 zeigt ein konventionell verwendetes Prinzip, mit dem Dynamikunterschiede von Radarzielen behandelt werden. Dabei wird vorab ein Szenario von Zielen definiert, die vom Radarsensor erfasst werden sollen (z.B. Fußgänger, Kraftfahrzeuge, LKWs, usw.), wobei entsprechend dem definierten Szenario eine Grenz- frequenz des Hochpassfilters 40 eingestellt wird. Entsprechende konventionelle1 shows in principle a block diagram of a receiving unit 100 of a radar sensor. Received radar signals are detected by an antenna 10 and amplified by means of an amplifier 20, then the received radar signals are down-mixed with a mixer 30 in the baseband. This part of the receiving unit 100 can still meet the high dynamic requirements relatively easily. In order to compress the dynamics for the subsequent A / D converter 50, a high-pass filter 40 is connected between the mixer 30 and the A / D converter 50. Output data of the receiving unit 100 are output by a digital interface 60 connected to the A / D converter 50, the data being transferred from the digital interface 60 to an external microcontroller (not shown) for further processing. At the same time, by means of a maximum value detection device 70, a maximum value of the time signal over all n channels K1... Kn of the receiving unit 100 is detected or formed or provided during a sequence. The data for the maximum value detection device 70 thus represent a kind of extract of the data for the digital interface 60, which can be determined in a simple manner. Near targets are mapped to low frequencies according to this principle known per se, distant targets to high frequencies. Fig. 2 shows a conventionally used principle with which dynamic differences of radar targets are treated. In this case, a scenario is defined in advance of targets that are to be detected by the radar sensor (eg pedestrians, motor vehicles, trucks, etc.), wherein according to the defined scenario, a limit frequency of the high-pass filter 40 is set. Corresponding conventional
Filterkurven bzw. Frequenzkennlinien sind in Fig. 2 schematisch dargestellt. Filter curves or frequency characteristics are shown schematically in FIG.
Man erkennt in Fig. 2 drei Filtercharakteristika bzw. Frequenzkennlinien A, B, C eines Hochpassfilters einer Empfangseinheit eines Radarsensors, wobei jeweils eine maximale Empfangsleistung P über einer Basisbandfrequenz f aufgetragen ist. Die drei Filtercharakteristika A, B, C verlaufen bis zu einer ersten Grenzfrequenz fei im Wesentlichen parallel und fallen danach mit einer definierten Steigung parallel verlaufend ab. Alle drei Filtercharakteristika A, B und C entsprechen Fällen mit konventioneller Verstärkungsregelung, wobei die Filtercharakte- ristika B, C gegenüber der Filtercharakteristik A parallel nach unten verschoben sind, was nachteiliger weise dazu führt, dass bei großen Basisbandfrequenzen f und damit großen Entfernungen Pegel von schwachen Radarzielen (z.B. ein weit entfernter Fußgänger) im Rauschen verschwinden. Der konventionelle Radarsensor wird auf diese Weise für Fernziele gewissermaßen„blind". 2 shows three filter characteristics or frequency characteristics A, B, C of a high-pass filter of a receiving unit of a radar sensor, wherein in each case a maximum received power P is plotted against a baseband frequency f. The three filter characteristics A, B, C extend substantially parallel to a first cut-off frequency fi, and then drop parallel with a defined pitch. All three filter characteristics A, B and C correspond to cases with conventional gain control, wherein the filter characteristics B, C are shifted parallel to the filter characteristic A in parallel, which leads disadvantageously that at large baseband frequencies f and thus long distances levels of weak Radar targets (eg a distant pedestrian) disappear in the noise. The conventional radar sensor thus becomes "blind" to long-range targets.
Eine vorgeschlagene Filtercharakteristik des Hochpassfilters 40 ist prinzipiell in Fig. 3 dargestellt. Eine Frequenzkennlinie des Hochpassfilters 40 ist in Fig. 3 beispielhaft als eine Filtercharakteristik mit drei Grenzfrequenzen fd , fc2, fc3 dargestellt, womit ein technischer Aufwand gegenüber einer stufenlosen Regelung ge- ring gehalten werden kann. Die Filterordnung des Hochpassfilters 40 wurde derart ausgelegt, dass der Pegelanstieg (durch die abnehmende Entfernung der Ziele) zu niedrigeren Frequenzen hin gerade kompensiert wird. Dadurch knickt die Kennlinie unterhalb der Grenzfrequenzen fd , fc2, fc3 ab und verbleibt gegen Null hin auf im Wesentlichen konstantem Pegel. A proposed filter characteristic of the high-pass filter 40 is shown in principle in FIG. A frequency characteristic curve of the high-pass filter 40 is shown in FIG. 3 by way of example as a filter characteristic with three limit frequencies fd, fc2, fc3, whereby a technical outlay can be kept low compared to a continuously variable control. The filter order of the high pass filter 40 has been designed to just compensate for the level increase (due to the decreasing distance of the targets) towards lower frequencies. As a result, the characteristic curve bends below the limit frequencies fd, fc2, fc3 and remains at a substantially constant level towards zero.
Je nach Empfangsszenario wird auf diese Weise die Grenzfrequenz fci ... fG3 dynamisch verändert, wodurch eine Empfangscharakteristik für das aktuell vorliegende Szenario für den Radarsensor optimiert ist, wodurch sowohl Fern- als auch Nahziele ausreichend erkennbar sind. Die einstellbaren Grenzfrequenzen fci ... fG3 liegen alle im Nutzfrequenzbereich des Empfängers. Für weiter entfernte Objekte, die Basisbandfrequenzen im abfallenden Zweig der Kennlinien von Fig. 3 erzeugen, ändert sich durch die Regelung der Grenzfrequenz die Dynamik nicht, es findet keine Dämpfung statt. Nahe Objekte erzeugen Basisbandfrequenzen im waagerechten Zweig der Kennlinien, werden also durch das Hochpassfilter 40 gedämpft. Durch den höheren Rückstreuquerschnitt bei mehreren Objekten ist die Dynamik trotz der Filterdämpfung ausreichend. Die Filterkennlinie bewirkt damit im Nahbereich einen Vorhalt für große Eingangspegel. Depending on the reception scenario, the cut-off frequency fci... FG3 is changed dynamically in this manner, as a result of which a reception characteristic for the current scenario for the radar sensor is optimized, as a result of which both long-range and short-range targets are sufficiently recognizable. The adjustable limit frequencies fci... FG3 are all in the useful frequency range of the receiver. For more distant objects, which produce baseband frequencies in the falling branch of the characteristics of FIG. 3, the dynamics do not change due to the regulation of the cutoff frequency, no damping takes place. Near objects produce baseband frequencies in the horizontal branch of the characteristic curves, ie they are attenuated by the high-pass filter 40. Due to the higher backscatter cross section for several objects, the dynamics are sufficient despite the filter damping. The filter characteristic thus causes near-range for large input levels.
Für die Kennlinien von Fig. 3 wurde beispielhaft angenommen, dass die Pegelplanung für den Normalbetrieb eine Konfiguration mit der Grenzfrequenz fd vorsieht. Vor Beginn einer neuen Modulationssequenz wird das Maximum aller n Kanäle K1... Kn des Radarsensors aus der vorangegangenen Sequenz mit der Maximalwert-Erkennungseinrichtung 70 erfasst und bewertet. Liegt dieses über einem definierten Schwellwert und ist im Frequenzbereich bis fd ein starkes Ziel vorhanden, wird auf die Konfiguration mit der Grenzfrequenz fc2 geschaltet. Der Pegel des Zielobjekts unterhalb der Grenzfrequenz fd , der zur Übersteuerung des A/D-Wandlers 50 geführt hätte, wird somit abgesenkt, während die Pegel der Objekte oberhalb der Grenzfrequenz fc2 unbeeinflusst bleiben, also nicht unnötig bedämpft werden. Vorteilhaft ist es auf diese Art und Weise möglich, die Grenzfrequenzen fGi . . . fGn des Hochpassfilter 40 dynamisch zu regeln bzw. einzustellen. For the characteristics of FIG. 3, it has been assumed by way of example that the level planning for normal operation provides a configuration with the cut-off frequency fd. Before the start of a new modulation sequence, the maximum of all n channels K1... Kn of the radar sensor from the preceding sequence is detected and evaluated by the maximum value recognition device 70. If this is above a defined threshold and there is a strong target in the frequency range up to fd, the system switches to the configuration with the cutoff frequency fc2. The level of the target below the cut-off frequency fd, which would have led to the overloading of the A / D converter 50, is thus lowered, while the levels of the objects above the cut-off frequency fc2 remain unaffected, ie not unnecessarily damped. Advantageously, it is possible in this way, the limit frequencies fGi. , , fGn of the high-pass filter 40 to dynamically adjust or set.
Die Anzahl drei für die Grenzfrequenzen fGi . . . fGn ist als lediglich beispielhaft an- zusehen, es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, die Anzahl der Grenzfrequenzen zu erhöhen oder zu verringern, wobei eine Anzahl zwei ein Mindestmaß darstellt. The number three for the cutoff frequencies fGi. , , fGn is to be regarded as merely exemplary, for example, it may also be provided to increase or decrease the number of cutoff frequencies, with a number two representing a minimum.
Fig. 4 zeigt einen prinzipiellen Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Verfahrens: 4 shows a basic sequence of an embodiment of the method according to the invention:
In einem Schritt 200 wird ein Aussenden eines Sendesignals durchgeführt. In a step 200, a transmission of a transmission signal is performed.
In einem Schritt 210 wird ein Empfangen des an wenigstens einem Zielobjekt reflektierten Sendesignals mittels einer Empfangseinheit durchgeführt. In a step 210, a reception of the transmitted signal reflected at at least one target object is carried out by means of a receiving unit.
In einem Schritt 220 wird ein Auswerten des Empfangssignals durchgeführt. In einem Schritt 230 wird ein Regeln einer Grenzfrequenz fGi . . . fGn eines Hochpassfilters 40 in Abhängigkeit vom ausgewerteten Empfangssignal durchgeführt. In a step 220, an evaluation of the received signal is performed. In a step 230, a regulation of a cutoff frequency fGi. , , fGn performed by a high-pass filter 40 in response to the evaluated received signal.
Fig. 5 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Empfangseinheit 100. Elemente der Empfangseinheit 100, die in Fig. 1 bereits erläutert wurden, werden der Einfachheit halber nicht nochmals erläutert. Man erkennt jetzt zusätzlich eine Regelungseinrichtung 80, an die Daten des Digitalinterfaces 60 und der Maximalwert-Erkennungseinrichtung 70 zugeführt werden. In Abhängigkeit von den zugeführten Daten ermittelt und regelt die Regelungseinrichtung 80 eine Grenzfrequenz fGi . . . fGn des Hochpassfilters 40 in der oben beschriebenen Art und Weise. Im Ergebnis wird damit ein regelnder Rückkopplungspfad zwischen dem Empfangsszenario des Radarsensors und der Grenzfrequenz des Hochpassfilters 40 bereitgestellt. Vorteilhaft wird auf diese Art und Weise der A/D-Wandler 50 der Empfangseinheit 100 vor einem Sättigungszustand bewahrt, weil eine Entfernungsdynamik für Ziele im Wesentlichen eliminiert ist. 5 shows a basic block diagram of an embodiment of the receiving unit 100 according to the invention. Elements of the receiving unit 100 which have already been explained in FIG. 1 are not explained again for the sake of simplicity. A control device 80, to which data of the digital interface 60 and the maximum value recognition device 70 are supplied, can now additionally be recognized. In dependence on the supplied data, the control device 80 determines and regulates a limit frequency fGi. , , fGn of the high pass filter 40 in the manner described above. As a result, a regulating feedback path is thus provided between the reception scenario of the radar sensor and the cut-off frequency of the high-pass filter 40. Advantageously, in this manner, the A / D converter 50 of the receiving unit 100 is prevented from saturating because targeting range dynamics are substantially eliminated.
Alternativ und nicht in einer Figur dargestellt ist es auch möglich, die Regelungseinrichtung 80 extern von der Empfangseinheit 100 anzuordnen. Alternatively and not shown in a figure, it is also possible to arrange the control device 80 externally from the receiving unit 100.
Vorzugsweise ist das Verfahren zum regelnden Einstellen der Hochpassfilter- Grenzfrequenz als eine Software ausgebildet, die beispielsweise auf einem Mik- rocontroller (nicht dargestellt) oder auf der Regelungseinrichtung 80 abläuft. The method for regulating the high-pass filter cut-off frequency is preferably designed as software which runs, for example, on a microcontroller (not shown) or on the control device 80.
Zusammenfassend wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors vorgeschlagen, bei dem eine aktuelle Umgebungssituation des Radarsensors zum dynamischen Einstellen einer Grenzfrequenz eines Hochpassfilters ermittelt und ausgewertet wird. Auf diese Weise ist sowohl im Nahbereich als auch im Fernbereich leistungsfähiger Radarsensor für große Dynamikunterschiede der Ziele realisierbar. In summary, the present invention proposes a method for operating a radar sensor, in which a current ambient situation of the radar sensor for dynamically setting a cutoff frequency of a high-pass filter is determined and evaluated. In this way, powerful radar sensor for large dynamic differences of objectives can be realized both in the near range and in the far range.
Für den Fachmann ist es selbstverständlich, dass die beschriebenen Merkmale der Erfindung geeignet abgewandelt und miteinander kombiniert werden können, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.  It will be understood by those skilled in the art that the described features of the invention can be appropriately modified and combined with one another without departing from the gist of the invention.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors, aufweisend die Schritte: Method for operating a radar sensor, comprising the steps:
- Aussenden eines Sendesignals; - transmitting a transmission signal;
Empfangen des an wenigstens einem Zielobjekt reflektierten Sendesignals mittels einer Empfangseinheit (100);  Receiving the transmitted signal reflected at at least one target object by means of a receiving unit (100);
- Auswerten des Empfangssignals; und  - evaluating the received signal; and
Regeln einer Grenzfrequenz (fGi . . . fGn) eines Hochpassfilters (40) in Abhängigkeit vom ausgewerteten Empfangssignal.  Controlling a cut-off frequency (fGi ... fGn) of a high-pass filter (40) as a function of the received signal received.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei je nach ausgewertetem Empfangssignal eine definierte Anzahl von Grenzfrequenzen des Hochpassfilters (40) eingestellt wird. The method of claim 1, wherein depending on the evaluated received signal, a defined number of cut-off frequencies of the high-pass filter (40) is set.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Grenzfrequenz des Hochpassfilters (40) umso höher eingestellt wird, je Stärker das Empfangssignal ist. The method of claim 1, wherein the cutoff frequency of the high pass filter (40) is set higher the stronger the receive signal.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Maximalwert des Empfangssignals mittels einer Maximalwert-Erkennungseinrichtung (70) erfasst und der Regelungseinrichtung (80) gemeinsam mit dem Empfangssignal zugeführt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein a maximum value of the received signal is detected by means of a maximum value detection device (70) and the control device (80) is supplied together with the received signal.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Maximalwert aus allen Kanälen der Empfangseinheit (100) ermittelt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the maximum value from all channels of the receiving unit (100) is determined.
Radarsensor, aufweisend: Radar sensor, comprising:
eine Empfangseinheit (100);  a receiving unit (100);
eine Maximalwert-Erkennungseinrichtung (70) zum Ermitteln eines Maximalwertes eines Empfangssignals; und  a maximum value detecting means (70) for detecting a maximum value of a received signal; and
eine Regelungseinrichtung (80), der der erfasste Maximalwert des Empfangssignals und das Empfangssignal zuführbar sind, wobei mittels der Regelungseinrichtung (80) eine Grenzfrequenz (fGi . . . fGn) des Hochpass- filters (40) in Abhängigkeit vom ermittelten Maximalwert und vom Empfangssignal regelbar ist. a control device (80), to which the detected maximum value of the received signal and the received signal can be supplied, wherein a limiting frequency (fGi. filters (40) in dependence on the determined maximum value and the received signal is controllable.
7. Radarsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (80) innerhalb der Empfangseinheit (100) ausgebildet ist. 7. Radar sensor according to claim 6, characterized in that the control device (80) is formed within the receiving unit (100).
8. Radarsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (80) extern von der Empfangseinheit (100) ausgebildet ist. 8. Radar sensor according to claim 6, characterized in that the control device (80) is formed externally of the receiving unit (100).
9. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wenn es auf einer elektronischen Regelungseinrichtung (80) abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist. 9. Computer program product with program code means for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, when it runs on an electronic control device (80) or is stored on a computer-readable medium.
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