WO2018041737A1 - Verfahren zum betreiben eines radarsensors in oder an einem kraftfahrzeug und kraftfahrzeug - Google Patents

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    • 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 in or on a motor vehicle, wherein by means of the radar sensor at least one transmission signal sequence is emitted, which comprises at least one transmission signal generated from a fundamental signal with a monotonically increasing or decreasing frequency.
  • Radar sensors are increasingly used in modern motor vehicles for environmental detection, including tracking around detected objects. For this purpose, a signal propagation time of a radiated transmission signal is typically determined until receiving a reflection signal arriving at the motor vehicle by reflection of the transmission signal on an object. From this signal delay, a distance of the radar sensor to the reflective object can be determined.
  • the signal delay is determined only once for a transmission signal sequence, which is repeated for example every 40 ms.
  • an approximate vehicle in the vicinity at a speed of, for example, 100 km / h already moves by about one meter to the vehicle having the radar sensor.
  • This coarse grid thus determines the spatial resolution of the radar sensor and results from limiting the repetition rate of individual measurements by means of sensor signal processing, which is typically realized on the basis of microcontrollers.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a way to improve the spatial resolution of a motor vehicle side radar sensor.
  • This object is achieved in a method of the type mentioned fact that at least one of the transmission signal is modulated in response to the transmission time of the transmission signal descriptive transmission time information, wherein receiving at least one reflected modulated transmission signal as a received signal a time of its reception descriptive receiving time information is detected and a signal propagation time is determined taking into account the reception time information and the transmission time information obtained by demodulation of the reception signal.
  • the invention is based on the consideration of generating at least a part of the transmission signals of a respective transmission signal sequence in such a way that a respective transmission time can be determined from the reflected reception signal and thus the signal propagation time with knowledge of the reception time can be determined.
  • the transmission signal is impressed by modulation of the basic signal, a transmission time information.
  • a corresponding reception time information is detected and the transmission time information is demodulated.
  • a signal propagation time for at least one of the at least one received signal, in particular for each received signal can then be determined.
  • a signal transit time can already be determined for the at least one reception signal, in particular for all the reception signals. This considerably increases the spatial resolution of the radar sensor. If, for example, a transmission signal sequence with a length of 40 ms comprises 16 modulated transmission signals, a signal propagation time and thus also a distance measurement can take place every 2.5 ms on receipt of all received signals on average. In the example of a vehicle having the radar sensor at 100 km / h approaching a distance can be determined after every 7 cm of driving distance of the vehicle.
  • the at least one transmission signal sequence can be emitted by a transmission device of the radar sensor.
  • This can have a signal generation unit, which generates the fundamental signal, which has a monotonically increasing or decreasing temporal frequency profile.
  • the basic signal has the same initial frequency for all transmit signals at the beginning of a respective transmit signal.
  • the basic signal can be modulated by the signal generation unit as a function of the transmission time information. It should be noted that the transmission time information does not necessarily have to describe an absolute transmission time.
  • the modulated transmission signals of a respective transmission signal sequence are merely indexed or numbered in other words, with the (at least relative) transmission times being derived from a temporal transmission master of the transmission signals.
  • the signal generation unit may further comprise a transmitter mixer stage, which converts the possibly modulated basic signal into a transmission band, and / or a transmitter amplifier stage.
  • a respective transmission signal provided by the signal generation unit can then be emitted by a transmission antenna unit of the transmission device.
  • the at least one received signal resulting from a reflection of a modulated transmission signal at an object in the vicinity of the motor vehicle can be received by a receiving device of the radar sensor.
  • the receiving device may comprise a receiving antenna unit and / or a receiver amplifier stage and / or a receiver mixer stage, which pre-process the at least one received signal for demodulating.
  • a receiving antenna unit and / or a receiver amplifier stage and / or a receiver mixer stage which pre-process the at least one received signal for demodulating.
  • the received signal possibly preprocessed, for demodulating the transmission time information can be demodulated.
  • the signal propagation time can be determined. From the signal propagation time, a distance information describing the distance of the reflecting object from the radar sensor to a measurement time point related to the transmission time and / or the time of reception can be determined.
  • the frequency of the basic signal rises or falls linearly over the duration of a respective transmission signal.
  • a transmission signal can also be referred to as a chirp and in particular has a sawtooth or ramp shape.
  • the use of such chirps is basically known in a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar.
  • FMCW frequency modulated continuous wave
  • the generation of a chirp is also commonly referred to as modulating.
  • modulating is basically used with reference to changing the basic signal as a function of the transmission time information.
  • the basic signal is expediently digitally modulated.
  • the basic signal is modulated by frequency shift keying (FSK).
  • the frequency shift keying is phase-continuous.
  • the basic signal can be modulated by phase shift keying (PSK). In this case, the phase position can be changed by a phase deviation at individual time intervals.
  • a respective transmission time information is coded according to a code to form a codeword which is the basis of the modulation.
  • An encoding unit of the transmission device can be used, which maps the transmission time information to a set of possible code words.
  • the code is binary.
  • the modulation can then be assigned to one or more code symbols, a transmission symbol.
  • a demodulated received signal according to the code in particular by a receiving device side decoding unit, be decoded.
  • the assignment of the transmission time information to the code word can be stored in an allocation table or be based on which the demodulated received signal is decoded to obtain the transmission time information.
  • an allocation table can also be referred to as a look-up table and permits particularly rapid access during decoding.
  • a different code word is used for each modulated transmit signal of a respective transmit signal sequence.
  • the usable codewords may be identical to one another for a plurality of transmission signal sequences.
  • a code is used whose code word length at least equal to the number of modulated transmission signals of a respective transmission signal sequence and / or its Hamming distance at least half the number of modulated transmission signals corresponds to a respective transmission signal sequence.
  • an orthogonal code is used.
  • Such a code may be generated such that a respective codeword has a maximum Hamming distance to its previous codeword. This enables the maximum recognition of two consecutive code words, that is to say in particular two bit sequences when using a binary code.
  • a transmission signal sequence comprising a power of two of modulated transmission signals, in particular 4, 16, 32, 64, 128 or 512.
  • the higher the number of modulated transmission signals of a transmission signal sequence the greater the improvement of the spatial resolution for the same length of the transmission signal sequence.
  • a spatial resolution of approximately 3.5 cm can be achieved, since a signal propagation time can be determined every 2.5 ms.
  • only a part of the transmission signals of a transmission signal sequence can be modulated, for example one-sixteenth or one-fourth of the transmission signals.
  • a transmission signal sequence comprising 512 transmission signals
  • 128 transmission signals can thus be modulated.
  • the number of transmission symbols can be kept low and yet a sufficiently high spatial resolution can be realized.
  • an additional signal propagation time derived from the phase shift of at least part of its transmission signals is determined. Consequently, in addition to the at least one signal propagation time determined on the basis of a transmission time information and a reception time information, it is also possible to determine an additional signal propagation time in a conventional manner.
  • Known radar sensors can therefore be expanded with little effort to carry out the method according to the invention.
  • the ratio of demodulated and / or decodable received signals to the modulated transmit signals is determined and evaluated with regard to an object probability.
  • the radar sensor often sporadic reflections caused by atmospheric inhomogeneities and / or particles in the air (eg insects or dirt) are produced.
  • Such objects in the vicinity of the radar sensor or of the motor vehicle are distinguished by the fact that they reflect only a relatively small number of transmission signals of a transmission signal sequence and are practically irrelevant to object detection, in particular tracking.
  • the ratio can be compared with the evaluation, for example, with a predetermined threshold.
  • the object underlying the invention is further achieved according to the invention by a radar sensor for a motor vehicle, which is operable according to the inventive method.
  • the radar sensor according to the invention can be designed and / or set up to carry out the steps of the method according to the invention.
  • the object on which the invention is based is achieved by a motor vehicle, comprising at least one radar sensor according to the invention, which is designed for field detection.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention with a radar sensor according to the invention
  • Fig. 2 is a block diagram of the radar sensor
  • FIG. 3 shows temporal frequency profiles of a basic signal and of a further signal
  • FIG. 5 shows a movement path of an object approaching the motor vehicle over time.
  • 1 shows a schematic diagram of a motor vehicle 1 with a radar sensor 2 arranged to detect the apron. Its sensor data are evaluated by a vehicle system 3 to provide a driver assistance function and / or an environment model.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the radar sensor 2. The latter radiates by means of a transmitting device 4 cyclically several sensor sequences comprising transmission signals which are at least partially reflected by an object 5 located outside the motor vehicle 1 and received by a receiver 6.
  • the transmitting device 4 has a signal generating unit 9, which generates a fundamental signal 10 shown in FIG. 3 as a course of the frequency f over the time t.
  • the basic signal 10 rises at a respective starting time 11a-11c of the transmission signals indicated by a curly bracket 12.
  • recorded transmission signal sequence from a lower frequency 13a linearly up to an upper frequency 13b and drops at the initial time point 1 1 b of the following transmission signal back to the lower frequency 13a.
  • the basic signal 10 can be referred to as a ramp-like, sawtooth signal or as a result of chirps.
  • To the shown transmission signal sequence includes another transmission signal sequence with an identical number of transmission signals to the initial time 1 1 d of the first transmission signal of the further transmission signal sequence directly.
  • the signal generation unit further modulates the basic signal 10 as a function of a transmission time information describing a respective transmission time of the transmission signals.
  • indices which are assigned to a respective transmission time are used.
  • the transmission signals of a respective transmission signal sequence are numbered.
  • the modulation is based on a codeword encoding a respective airtime information.
  • the transmitting device 4 has an encoding unit 14 which binary-codes the respective transmission time information according to an orthogonal code to form a code word.
  • the code word can thus be described as a bit sequence.
  • the code word length corresponds to the number k of the transmission signals of the transmission signal sequence, resulting in a Hamming distance of k / 2.
  • the coding unit 14 stores the respective assignment of the codewords to the airtime information in a memory unit 15 of the radar sensor as a look-up table.
  • the assignment can also be permanently described in such an allocation table and stored in the memory unit 15. In this case, the allocation is retrieved by the encoding unit 14.
  • the signal generation unit 9 For modulation of the transmission signals, the signal generation unit 9 generates a further signal 16, which is shown in FIG. 3 by dashed lines and offset from the basic signal 10, for example by means of a delay element, by a period of time 17 and accordingly at least at times a frequency difference 18 to the basic signal 10 having.
  • the modulation now takes place by switching between the basic signal 10 and the further signal 16 according to the bit sequence, wherein, for example, in the case of a bit with the value 1, the basic signal 10 and, in the case of a bit with the value 0, the signal 16 is switched through.
  • the modulation is thus realized digitally by a two-valued frequency shift keying (2-FSK).
  • the frequency keying can also be of higher value, eg a 4-FSK or 16-FSK.
  • 4 shows a profile of the frequency f of an exemplary basic signal 19 over the time t, which is coded with the bit sequence "001 1001 1".
  • the aforementioned embodiments for the modulation of the basic signal 10 can also be transferred to further embodiments of the radar sensor 2, in which a phase shift keying is used instead of or in addition to a frequency shift keying.
  • a QPSK, an n-PSK or an n-FPSK is then implemented, where n describes the number of modulation symbols used.
  • the modulated fundamental signal 19 is fed to a transmitter mixer stage 20, which converts it into a higher frequency band, for example the 24 GHz or 76 GHz radar band, and amplifies it by a downstream transmitter amplifier stage 21.
  • the modulated transmission signals thus generated when then radiated by a transmitting antenna unit 22 and may optionally be reflected on the object 5.
  • the receiving device 6 receives the modulated reflected transmission signals as received signals by means of a receiving antenna unit 23 and conditions them by means of a receiver amplifier stage 24 and a receiver mixer stage 25 for further processing by a demodulator unit 26.
  • This performs a complementary to the frequency Umtastung or Phasenumtastung demodulation from which emerge the codewords of each transmit signal.
  • the demodulator unit 26 detects a reception time information describing the reception time of a respective transmission signal and provides it to a signal processing unit 27 of the radar sensor 2.
  • the codewords are decoded by means of a decoding unit 27 with access to the allocation table stored in the storage unit 15, the obtained airtime information also being provided to the signal processing unit 28.
  • the signal generation unit 28 determines in conventional ways from a phase shift of the transmission signals relative to the reception signals a further signal propagation time of a respective transmission signal sequence. From all the signal propagation times, the signal generating device 28 determines a distance information describing the distance of the object 5 from the radar sensor 2 and provides this to the vehicle system 3. Depending on the transmission time information, the signal processing unit 28 further determines the ratio of the number of decodable and demodulated received signals to the number of radiated modulated transmission signals.
  • This ratio evaluates the signal processing unit by a threshold value check and, depending on the evaluation result, determines an object probability information describing the object probability of the object 5, which is provided to the vehicle system 3. From this it can be deduced whether the received signals are based solely on a sporadic reflection of particles such as insects or dirt or the article 5 is an object relevant for environmental detection, for example another road user.
  • FIG. 5 shows a movement path 29 of an object 5 approaching the motor vehicle 1, for example of another vehicle, over the time t.
  • a distance measurement would only take place at the times 30, which respectively mark the beginning and the end of a transmission signal sequence.
  • the duration of a transmission signal sequence is, for example, 40 ms.
  • the number of transmission signals of the transmission signal sequence is preferably a power of two.
  • the transmit signal sequence may include, for example, 4, 8, 16, 32, 64, 128 or 512 transmit signals.
  • every transmission signal is modulated but only a part of the transmission signal sequence, for example only every second, every fourth or every eighth transmission signal.
  • the transmission signal sequence may then comprise an even greater number of transmission signals.
  • 128 transmission signals of 512 transmission signals of a transmission signal sequence are modulated.

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Radarsensorsin oder an einem Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors (2) in oder an einem Kraftfahrzeug (1), wobei mittels des Radarsensors wenigstens eine Sendesignalfolge abgestrahlt wird, welche wenigstens ein aus einem Grundsignal (10) mit einer monoton steigenden oder fallenden Frequenz erzeugtes Sendesignal umfasst, wobeiwenigstens ein des wenigstens einen Sendesignals in Abhängigkeit einer den Sendezeitpunkt des Sendesignals beschreibenden Sendezeitinformation moduliert wird, wobei beim Empfangen wenigstens eines reflektierten modulierten Sendesignals als Empfangssignal eine seinen Empfangszeitpunkt beschreibende Empfangszeitinformation erfasst und eine Signallaufzeit unter Berücksichtigung der Empfangszeitinformation und der mittels Demodulation des Empfangssignals gewonnenen Sendezeitinformation ermittelt wird.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors in oder an einem Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors in oder an einem Kraftfahrzeug, wobei mittels des Radarsensors wenigstens eine Sendesignalfolge abgestrahlt wird, welche wenigstens ein aus einem Grundsignal mit einer monoton steigenden oder fallenden Frequenz erzeugtes Sendesignal umfasst. Radarsensoren werden in modernen Kraftfahrzeugen zunehmend für die Umfelddetektion, einschließlich der Nachverfolgung im Umfeld detektierter Objekte, eingesetzt. Dazu wird typischerweise eine Signallaufzeit eines abgestrahlten Sendesignals bis zum Empfangen eines durch Reflexion des Sendesignals an einem Gegenstand erneut zum Kraftfahrzeug gelangenden Reflexionssignals ermittelt. Aus dieser Signallaufzeit ist eine Entfernung des Radarsensors zum reflektierenden Gegenstand ermittelbar.
Dabei wird die Signallaufzeit jedoch nur einmal für eine Sendesignalfolge bestimmt, die beispielsweise alle 40 ms wiederholt wird. Währenddessen bewegt sich ein annäherndes Fahrzeug in der Umgebung mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 100 km/h jedoch bereits um ca. einen Meter auf das den Radarsensor aufweisende Kraftfahrzeug zu. Dieses grobe Raster bestimmt mithin das örtliche Auflösungsvermögen des Radarsensors und resultiert aus einer Limitierung der Wiederholrate einzelner Messungen mittels einer Sensorsignalverarbeitung, die typischerweise auf Basis von Mik- rocontrollern realisiert wird.
Dies führt dazu, dass insbesondere beschleunigte oder verzögerte Bewegungen des erfassten Fahrzeugs in der Umgebung nur verhältnismäßig un- genau erfassbar sind. Vielfach kann die Bewegung des Fahrzeugs im Rah- men der Signalverarbeitung nur angenähert als gleichförmig angenommen werden. Gerade schnelle Bewegungen in der Nähe des Kraftfahrzeugs sind daher mit einer herkömmlichen Detektion der Signallaufzeit nur ungenau erfassbar, so dass beispielsweise ein plötzliches Bremsen eines vorausfahren- den Fahrzeugs nicht als verzögerte Bewegung erkannt wird und Fehlauslösungen in Abhängigkeit der Messungen des Radarsensors angesteuerter Sicherheitssysteme auftreten.
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Ver- besserung der Ortsauflösung eines kraftfahrzeugseitigen Radarsensors anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass wenigstens eines des wenigstens einen Sendesignals in Abhängigkeit einer den Sendezeitpunkt des Sendesignals beschreibenden Sendezeitinformation moduliert wird, wobei beim Empfangen wenigstens eines reflektierten modulierten Sendesignals als Empfangssignal eine seinen Empfangszeitpunkt beschreibende Empfangszeitinformation erfasst und eine Signallaufzeit unter Berücksichtigung der Empfangs- Zeitinformation und der mittels Demodulation des Empfangssignals gewonnenen Sendezeitinformation ermittelt wird.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, zumindest einen Teil der Sendesignale einer jeweiligen Sendesignalfolge derart zu erzeugen, dass ein jewei- liger Sendezeitpunkt aus dem reflektierten Empfangssignal ermittelbar und so die Signallaufzeit in Kenntnis des Empfangszeitpunkts bestimmbar ist. Dazu wird dem Sendesignal durch Modulation des Grundsignals eine Sendezeitinformation aufgeprägt. Beim Empfangen wird eine entsprechende Empfangszeitinformation erfasst und die Sendezeitinformation demoduliert. In Abhängigkeit beider Informationen, beispielsweise durch einen Vergleich, kann dann eine Signallaufzeit für wenigstens eines des wenigstens einen Empfangssignals, insbesondere für jedes Empfangssignal, ermittelt werden. Wurde bei herkömmlichen Radarsensoren bislang eine vollständige Sende- signalfolge mit den ihr zugehörigen Empfangssignalen verglichen, kann nun bereits für das wenigstens eine Empfangssignal, insbesondere für alle Empfangssignale jeweils, eine Signallaufzeit ermittelt werden. Dies erhöht die Ortsauflösung des Radarsensors erheblich. Umfasst eine Sendesignalfolge mit einer Länge von 40 ms beispielsweise 16 modulierte Sendesignale, kann bei einem Empfang sämtlicher Empfangssignale im Mittel alle 2,5 ms eine Signallaufzeit und damit auch eine Entfernungsmessung erfolgen. Im Beispiel eines sich dem den Radarsensor aufweisenden Kraftfahrzeug mit 100 km/h annähernden Fahrzeugs kann so nach jeweils 7 cm Fahrstrecke des Fahrzeugs eine Entfernung bestimmt werden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die wenigstens eine Sendesignalfolge durch eine Sendeeinrichtung des Radarsensors abge- strahlt werden. Diese kann eine Signalerzeugungseinheit aufweisen, welche das Grundsignal, das einen monoton steigenden oder fallenden zeitlichen Frequenzverlauf aufweist, erzeugt. Typischerweise weist das Grundsignal für alle Sendesignale zum Beginn eines jeweiligen Sendesignals die gleiche Anfangsfrequenz auf. Zur Erzeugung des Sendesignals oder zumindest eines Teils der Sendesignale kann das Grundsignal durch die Signalerzeugungseinheit in Abhängigkeit der Sendezeitinformation moduliert werden. Dabei ist zu beachten, dass die Sendezeitinformation nicht notwendigerweise eine absolute Sendezeit beschreiben muss. Im einfachsten und bevorzugten Fall werden die modulierten Sendesignale einer jeweiligen Sendesignalfolge le- diglich indiziert oder mit anderen Worten nummeriert, wobei die (zumindest relativen) Sendezeitpunkte aus einem zeitlichen Senderaster der Sendesignale abgeleitet werden. Die Signalerzeugungseinheit kann ferner eine Sendermischerstufe, welche das gegebenenfalls modulierte Grundsignal in ein Sendeband umsetzt, und/oder eine Senderverstärkerstufe umfassen. Ein jeweiliges von der Signalerzeugungseinheit bereitgestelltes Sendesignal kann dann von einer Sendeantenneneinheit der Sendeeinrichtung abgestrahlt werden. Das wenigstens eine aus einer Reflexion eines modulierten Sendesignals an einem Gegenstand in der Umgebung des Kraftfahrzeugs resultierende Empfangssignal kann von einer Empfangseinrichtung des Radarsensors empfangen werden. Die Empfangseinrichtung kann eine Empfangsantenneneinheit und/oder eine Empfängerverstärkerstufe und/oder eine Empfängermischerstufe aufweisen, welche das wenigstens eine Empfangssignal für das Demodulieren vorverarbeiten. Beim Empfangen eines, bevorzugt eines jeweiligen, Empfangsignals kann dessen Empfangszeitpunkt erfasst werden. Danach kann mittels einer Demodulatoreinheit das, gegebenenfalls vorverarbeitete, Empfangssignal zum Gewinnen der Sendezeitinformation demoduliert werden. In einem anschließenden Schritt kann unter Berücksichtigung der Empfangszeitinformation und der gewonnenen Sendezeitinformation mittels einer Signalverarbeitungseinrichtung die Signallaufzeit ermittelt werden. Aus der Signallaufzeit kann eine die Entfernung des reflektierenden Gegenstands zum Radarsensor zu einem auf den Sendezeitpunkt und/oder den Empfangszeitpunkt bezogenen Messzeitpunkt beschreibende Entfernungsinformation ermittelt werden.
Es wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, wenn die Fre- quenz des Grundsignals linear über die Zeitdauer eines jeweiligen Sendesignals steigt oder fällt. Ein solches Sendesignal kann auch als Chirp bezeichnet werden und hat insbesondere Sägezahn- oder Rampenform. Die Verwendung solcher Chirps ist bei einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar (FMCW) grundsätzlich bekannt. Dabei wird auch die Erzeugung eines Chirps üblicherweise auch als Modulieren bezeichnet. Der Begriff Modulieren wird im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch grundsätzlich mit Bezug zum Verändern des Grundsignals in Abhängigkeit der Sendezeitinformation verwendet. Zweckmäßigerweise wird das Grundsignal digital moduliert. Besonders bevorzugt wird das Grundsignal durch Frequenzumtastung (frequency shift keying - FSK) moduliert. Es kann mithin vorgesehen sein, dass zu einzelnen, insbesondere gleich langen, Zeitabschnitten des Sendesignals eine Veränderung der momentanen Frequenz des Grundsignals um einen Fre- quenzhub erfolgt. Insbesondere erfolgt die Frequenzumtastung phasenkontinuierlich. Alternativ oder zusätzlich kann das Grundsignal durch Phasenum- tastung (phase shift keying - PSK) moduliert werden. Dabei kann die Phasenlage zu einzelnen Zeitabschnitten um einen Phasenhub verändert wer- den.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ferner von Vorteil, wenn eine jeweilige Sendezeitinformation gemäß einem Code zu einem Codewort codiert wird, welches der Modulation zugrundliegt. Es kann eine Codiereinheit der Sendeeinrichtung verwendet werden, welche die Sendezeitinformationen auf eine Menge möglicher Codewörter abbildet. Bevorzugt ist der Code binär. Durch die Modulation kann dann einem oder mehreren Codesymbolen ein Sendesymbol zugeordnet werden. Selbstverständlich kann auch ein demoduliertes Empfangssignal gemäß dem Code, insbesondere durch eine empfangseinrichtungsseitige Decodiereinheit, decodiert werden.
Die Zuordnung der Sendezeitinformation zum Codewort kann in einer Zuordnungstabelle gespeichert werden oder sein, anhand welcher das demodulierte Empfangssignal zur Gewinnung der Sendezeitinformation decodiert wird. Eine solche Zuordnungstabelle kann auch als Look-Up-Tabelle bezeichnet werden und ermöglicht einen besonders schnellen Zugriff bei der Decodie- rung.
Zweckmäßigerweise wird für jedes modulierte Sendesignal einer jeweiligen Sendesignalfolge ein unterschiedliches Codewort verwendet. Die verwendbaren Codewörter können jedoch für mehrere Sendesignalfolgen untereinander identisch sein.
Um eine möglichst gute Decodierbarkeit und insbesondere eine Fehlerer- kennung und/oder Fehlerkorrektur zu ermöglichen, wird ein Code verwendet, dessen Codewortlänge wenigstens der Anzahl der modulierten Sendesignale einer jeweiligen Sendesignalfolge entspricht und/oder dessen Hamming- Distanz wenigstens der Hälfte der Anzahl der modulierten Sendesignale einer jeweiligen Sendesignalfolge entspricht. Besonders bevorzugt wird ein orthogonaler Code verwendet. Ein solcher Code kann derart generiert werden, dass ein jeweiliges Codewort eine maximale Hamming-Distanz zu seinem vorangehenden Codewort aufweist. Dies ermöglicht die maximale Wiedererkennung zweier aufeinanderfolgender Codewörter, also insbesondere zweier Bitfolgen bei der Verwendung eines binären Codes.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorteilhafterweise eine eine Zweierpotenz von modulierten Sendesignalen, insbesondere 4, 16, 32, 64,128 oder 512 modulierte Sendesignale, umfassende Sendesignalfolge verwendet. Je höher die Anzahl der modulierten Sendesignale einer Sendesignalfolge ist, desto größer ist die Verbesserung der Ortsauflösung bei gleicher Länge der Sendesignalfolge. So kann in dem eingangs beschriebenen Beispiel mit einer Länge der Sendesignalfolge von 40 ms und einer Annäherungsgeschwindigkeit von 100 km/h bei 32 modulierten Sendesignalen eine Ortsauflösung von rund 3,5 cm erzielt werden, da alle 2,5 ms eine Signallaufzeit ermittelt werden kann. Außerdem kann nur ein Teil der Sendesignale einer Sendesignalfolge moduliert werden, beispielsweise ein Sechzehntel oder ein Viertel der Sendesignale. Bei einer 512 Sendesignale umfassenden Sendesignalfolge können mithin 128 Sendesignale moduliert werden. Dadurch kann die Anzahl der Sendesymbole gering gehalten und dennoch eine hinreichend hohe Ortsauflösung realisiert werden. Daneben kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, für eine jeweilige Sendesignalfolge zusätzlich eine aus der Phasenverschiebung wenigstens eines Teils ihrer Sendesignale abgeleitete zusätzliche Signallaufzeit ermittelt wird. Es kann mithin neben der wenigstens einen auf Basis einer Sendezeitinformation und einer Empfangszeitinformation ermittelten Signallaufzeit auch eine zusätzliche Signallaufzeit auf herkömmliche Weise ermittelt werden. Bekannte Radarsensoren können mithin aufwandsarm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erweitert werden. Schließlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders vorteilhaft, wenn für wenigstens eine der wenigstens einen Sendesignalfolge das Verhältnis von demodulierbaren und/oder decodierbaren Empfangssignalen zu den modulierten Sendesignalen ermittelt und hinsichtlich einer Objekt- Wahrscheinlichkeit ausgewertet wird. Bei der Verwendung des Radarsensors entstehen häufig sporadische Reflexionen, die durch atmosphärische Inhomogenitäten und/oder Partikel in der Luft (z.B. Insekten oder Schmutz) hervorgerufen werden. Solche Gegenstände in der Umgebung des Radarsensors bzw. des Kraftfahrzeugs zeichnen sich dadurch aus, dass sie nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Sendesignalen einer Sendesignalfolge reflektieren und für eine Objektdetektion, insbesondere eine Nachverfolgung, praktisch irrelevant sind. Wird ermittelt, dass nur ein geringer Anteil von modulierten Sendesignalen in Form von demodulierbaren und/oder decodierbaren Empfangssignalen vom Radarsensor empfangen wird, so kann daraus geschlossen werden, dass nur mit einer geringen Wahrscheinlichkeit ein für die Objektdetektion relevanter Gegenstand erfasst wurde und eine entsprechende Objektwahrscheinlichkeitsinformation ausgegeben werden. Das Verhältnis kann zur Auswertung beispielsweise mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß durch einen Radarsensor für ein Kraftfahrzeug gelöst, welcher gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist. Der erfindungsgemäße Radarsensor kann dazu ausgebildet und/oder eingerichtet sein, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
Außerdem wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeug gelöst, umfassend wenigstens einen zur Um- felddetektion eingerichteten erfindungsgemäßen Radarsensor.
Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf den erfindungsgemäßen Radarsensor und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, so dass auch mit diesen die zuvor genannten Vorteile erzielt werden können. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Radarsensor;
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Radarsensors;
Fig. 3 zeitliche Frequenzverläufe eines Grundsignals und eines weiteren Signals;
Fig. 4 einen zeitlichen Frequenzverlauf eines modulierten Grundsig- nals; und
Fig. 5 einen Bewegungsweg eines sich dem Kraftfahrzeug annähernden Gegenstands über die Zeit. Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem zur Erfassung des Vorfelds angeordneten Radarsensor 2. Dessen Sensordaten werden von einem Fahrzeugsystem 3 zur Bereitstellung einer Fahrerassistenzfunktion und/oder eines Umfeldmodells ausgewertet. Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Radarsensors 2. Dieser strahlt mittels einer Sendeeinrichtung 4 zyklisch mehrere Sendesignale umfassende Sen- designalfolgen ab, welche zumindest teilweise von einem außerhalb des Kraftfahrzeugs 1 befindlichen Gegenstand 5 reflektiert und von einer Empfangseinrichtung 6 empfangen werden.
Die Sendeeinrichtung 4 weist eine Signalerzeugungseinheit 9 auf, welche ein in Fig. 3 als Verlauf der Frequenz f über die Zeit t gezeigtes Grundsignal 10 erzeugt. Das Grundsignal 10 steigt zu einem jeweiligen Anfangszeitpunkt 1 1 a-1 1 c der Sendesignale der durch eine geschweifte Klammer 12 gekenn- zeichneten Sendesignalfolge von einer unteren Frequenz 13a linear bis zu einer oberen Frequenz 13b an und fällt zum Anfangszeitpunkt 1 1 b des folgenden Sendesignals wieder auf die untere Frequenz 13a ab. Das Grundsignal 10 kann insofern als rampenartig, Sägezahnsignal oder als Fol- ge von Chirps bezeichnet werden. An die gezeigte Sendesignalfolge schließt eine weitere Sendesignalfolge mit einer identischen Anzahl von Sendesignalen zum Anfangszeitpunkt 1 1 d des ersten Sendesignals der weiteren Sendesignalfolge unmittelbar an. Die Signalerzeugungseinheit moduliert ferner das Grundsignal 10 in Abhängigkeit von einen jeweiligen Sendezeitpunkt der Sendesignale beschreibenden Sendezeitinformationen. Zur Beschreibung der Sendezeitpunkte werden Indizes, welche einem jeweiligen Sendezeitpunkt zugeordnet sind, verwendet. Mit anderen Worten werden die Sendesignale einer jeweiligen Sende- signalfolge nummeriert. Der Modulation liegt dabei ein eine jeweilige Sendezeitinformation codierendes Codewort zugrunde. Dazu weist die Sendeeinrichtung 4 eine Codiereinheit 14 auf, welche die jeweilige Sendezeitinformation gemäß einem orthogonalen Code zu einem Codewort binär kodiert. Das Codewort kann mithin als eine Bitfolge beschrieben werden. Die Codewort- länge entspricht dabei der Anzahl k der Sendesignale der Sendesignalfolge, wobei sich eine Hamming-Distanz von k/2 ergibt. Die Codiereinheit 14 speichert die jeweilige Zuordnung der Codewörter zu den Sendezeitinformationen in einer Speichereinheit 15 des Radarsensors als eine Zuordnungstabelle (Look-Up-Tabelle). Alternativ kann die Zuordnung auch fest in einer sol- chen Zuordnungstabelle beschrieben und in der Speichereinheit 15 abgespeichert sein. In diesem Fall wird die Zuordnung durch die Codiereinheit 14 abgerufen.
Zur Modulation der Sendesignale erzeugt die Signalerzeugungseinheit 9 ein weiteres Signal 16, welches in Fig. 3 durch gestrichelte Linien dargestellt ist und gegenüber dem Grundsignal 10, beispielsweise mittels eines Verzögerungsglieds, um eine Zeitspanne 17 versetzt ist und dementsprechend zumindest zeitweise eine Frequenzdifferenz 18 zum Grundsignal 10 aufweist. Die Modulation erfolgt nun durch Umschalten zwischen dem Grundsignal 10 und dem weiteren Signal 16 gemäß der Bitfolge, wobei beispielsweise bei einem Bit mit dem Wert 1 das Grundsignal 10 und bei einem Bit mit dem Wert 0 das Signal 16 durchgeschaltet wird. Die Modulation wird mithin digital durch eine zweiwertige Frequenzumtastung (2-FSK) realisiert. Die Frequen- zumtastung kann auch höherwertig, z.B. eine 4-FSK oder 16-FSK sein. Fig. 4 zeigt einen Verlauf der Frequenz f eines exemplarischen Grundsignals 19 über die Zeit t, das mit der Bitfolge„001 1001 1 " codiert ist.
Die vorgenannten Ausführungen zur Modulation des Grundsignals 10 lassen sich auch auf weitere Ausführungsbeispiele des Radarsensors 2 übertragen, in dem anstelle oder zusätzlich zu einer Frequenzumtastung eine Phasen- umtastung verwendet wird. Es wird dann eine QPSK, eine n-PSK bzw. eine n-FPSK realisiert, wobei n die Anzahl der verwendeten Modulationssymbole beschreibt.
Das modulierte Grundsignal 19 wird einer Sendermischerstufe 20 zugeführt, welche es in ein höheres Frequenzband, beispielsweise das 24-GHz- oder 76-GHz-Radarband, umsetzt, und von einer nachgeschalteten Senderverstärkerstufe 21 verstärkt. Die so erzeugten modulierten Sendesignale wenn dann mittels einer Sendeantenneneinheit 22 abgestrahlt und können gegebenenfalls am Gegenstand 5 reflektiert werden.
Die Empfangseinrichtung 6 empfängt die modulierten reflektierten Sendesignale als Empfangssignale mittels einer Empfangsantenneneinheit 23 und konditioniert sie mittels einer Empfängerverstärkerstufe 24 und einer Empfängermischerstufe 25, um von einer Demodulatoreinheit 26 weiterverarbeitet zu werden. Diese führt eine zur vorgenommenen Frequenzumtastung bzw. Phasenumtastung komplementäre Demodulation durch, aus welcher die Codewörter eines jeweiligen Sendesignals hervorgehen. Daneben erfasst die Demodulatoreinheit 26 eine den Empfangszeitpunkt eines jeweiligen Sendesignals beschreibende Empfangszeitinformation und stellt sie einer Signalverarbeitungseinheit 27 des Radarsensors 2 bereit. Die Codewörter werden mittels einer Decodiereinheit 27 unter Zugriff auf die in der Speichereinheit 15 gespeicherte Zuordnungstabelle decodiert, wobei die gewonnenen Sendezeitinformationen ebenfalls der Signalverarbeitungseinheit 28 bereitgestellt werden. Diese ermittelt nun für jedes Empfangssig- nal durch Vergleich der decodierten Sendezeitinformation und der erfassten Empfangszeitinformation die Signallaufzeit eines jeweiligen modulierten Sendesignals. Zusätzlich dazu ermittelt die Signalerzeugungseinheit 28 auf herkömmlichen Wege aus einer Phasenverschiebung der Sendesignale gegenüber den Empfangssignalen eine weitere Signallaufzeit einer jeweiligen Sendesignalfolge. Aus sämtlichen Signallaufzeiten ermittelt die Signalerzeugungseinrichtung 28 eine die Entfernung des Gegenstands 5 zum Radarsensor 2 beschreibende Entfernungsinformation und stellt diese dem Fahrzeugsystem 3 bereit. In Abhängigkeit der Sendezeitinformationen ermittelt die Signalverarbeitungseinheit 28 ferner das Verhältnis der Anzahl der decodierbaren und de- modulierbaren Empfangssignale zur Anzahl der abgestrahlten modulierten Sendesignale. Dieses Verhältnis wertet die Signalverarbeitungseinheit durch eine Schwellwertüberprüfung aus und ermittelt in Abhängigkeit des Auswer- tungsergebnisses eine die Objektwahrscheinlichkeit des Gegenstands 5 beschreibende Objektwahrscheinlichkeitsinformation, welche dem Fahrzeugsystem 3 bereitgestellt wird. Aus dieser kann abgeleitet werden, ob die Empfangssignale lediglich auf einer sporadischen Reflexion an Partikeln wie Insekten oder Schmutz beruht oder der Gegenstand 5 ein für die Umfelddetek- tion relevantes Objekt, beispielsweise ein weiterer Verkehrsteilnehmer, ist.
Fig. 5 zeigt einen Bewegungsweg 29 eines sich dem Kraftfahrzeug 1 annähernden Gegenstands 5, beispielsweise eines weiteren Fahrzeugs, über die Zeit t. Bei einer herkömmlichen Detektion würde eine Entfernungsmessung lediglich zu den Zeitpunkten 30 erfolgen, welche jeweils den Beginn bzw. das Ende einer Sendesignalfolge kennzeichnen. Durch die Ermittlung der Signallaufzeit auf Basis der modulierten Sendesignale zu den Zeitpunkten 31 ist jedoch eine wesentlich feinere Ortsauflösung möglich, so dass auch Be- schleunigungs- und Verzögerungsbewegungen zuverlässig detektiert werden können. Mit anderen Worten werden der Entfernungsdetektion zusätzliche Stützstellen hinzugefügt.
Bei den zuvor genannten Ausführungsbeispielen beträgt die Dauer einer Sendesignalfolge beispielsweise 40 ms. Die Anzahl Sendesignale der Sendesignalfolge ist bevorzugt eine Zweierpotenz. Die Sendesignalfolge kann beispielsweise 4, 8, 16, 32, 64, 128 oder 512 Sendesignale enthalten.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird nicht jedes Sendesignal moduliert sondern lediglich ein Teil der Sendesignalfolge, beispielsweise nur jedes zweite, jedes vierte oder jedes achte Sendesignal. Die Sendesignalfolge kann dann eine noch größere Anzahl von Sendesignalen umfassen. So ist ein Ausführungsbeispiel möglich, bei dem von 512 Sendesignalen einer Sendesignalfolge 128 Sendesignale moduliert werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Verfahren zum Betreiben eines Radarsensors (2) in oder an einem Kraftfahrzeug (1 ), wobei mittels des Radarsensors wenigstens eine Sendesignalfolge abgestrahlt wird, welche wenigstens ein aus einem Grundsignal (10) mit einer monoton steigenden oder fallenden Frequenz erzeugtes Sendesignal umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein des wenigstens einen Sendesignals in Abhängigkeit einer den Sendezeitpunkt des Sendesignals beschreibenden Sendezeitinformation moduliert wird, wobei beim Empfangen wenigstens eines reflektierten modulierten Sendesignals als Empfangssignal eine seinen Empfangszeitpunkt beschreibende Empfangszeitinformation er- fasst und eine Signallaufzeit unter Berücksichtigung der Empfangszeitinformation und der mittels Demodulation des Empfangssignals gewonnenen Sendezeitinformation ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Frequenz des Grundsignals (10) linear über die Zeitdauer eines jeweiligen Sendesignals steigt oder fällt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
Figure imgf000015_0001
dadurch gekennzeichnet,
dass das Grundsignal (10) durch Frequenzumtastung und/oder Pha- senumtastung moduliert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
Figure imgf000015_0002
dadurch gekennzeichnet,
dass eine jeweilige Sendezeitinformation gemäß einem Code zu einem Codewort codiert wird, welches der Modulation zugrundliegt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Zuordnung der Sendezeitinfornnation zum Codewort in einer Zuordnungstabelle gespeichert wird oder ist, anhand welcher das demodulierte Empfangssignal zur Gewinnung der Sendezeitinformation decodiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass für jedes modulierte Sendesignal einer jeweiligen Sendesignalfolge ein unterschiedliches Codewort verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Code verwendet wird, dessen Codewortlänge wenigstens der Anzahl der modulierten Sendesignale einer jeweiligen Sendesignalfolge entspricht und/oder dessen Hamming-Distanz wenigstens der Hälfte der Anzahl der modulierten Sendesignale einer jeweiligen Sendesignalfolge entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein orthogonaler Code verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
das eine eine Zweierpotenz von modulierten Sendesignalen, insbesondere 4, 16, 32, 128 oder 512 modulierte Sendesignale, umfassende Sendesignalfolge verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass für eine jeweilige Sendesignalfolge zusätzlich eine aus der Phasenverschiebung wenigstens eines Teil ihrer Sendesignale gegenüber den Empfangssignalen abgeleitete zusätzliche Signallaufzeit ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass für wenigstens eine der wenigstens einen Sendesignalfolge das Verhältnis von demodulierbaren und/oder decodierbaren Empfangssignalen zu den modulierten Sendesignalen ermittelt und hinsichtlich einer Objektwahrscheinlichkeit ausgewertet wird.
Radarsensor für ein Kraftfahrzeug (1 ), welcher gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche betreibbar ist.
13. Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens einen zur Umfelddetektion eingerichteten Radarsensor (2) nach Anspruch 12.
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