WO2022268271A1

WO2022268271A1 - Verfahren zur verarbeitung von radarsignalen

Info

Publication number: WO2022268271A1
Application number: PCT/DE2022/200133
Authority: WO
Inventors: Florian Engels
Original assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2022-12-29
Also published as: DE102021206525A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Radarempfangssignalen eines MIMO-Radars zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs (F), das ein Sende- und ein Empfangsantennenarray (TX, RX) aufweist, umfassend folgende Schritte: - Aussenden von Radarsignalen durch das Sendeantennenarray (TX) (S10); - Empfangen von reflektierten Anteilen der Radarsignale durch ein Empfangsantennenarray (RX) (S11); - Verarbeiten der vom Empfangsantennenarray (RX) bereitgestellten Empfangssignale durch eine Signalverarbeitungseinheit (S), wobei die Signalverarbeitungseinheit (S) eine zweidimensionale Signalverarbeitung getrennt nach Sende- und Empfangsrichtung vollzieht, und zwar derart, dass die Signalverarbeitungseinheit (S) ein Ausgangssignal basierend auf einer ersten Phasenverschiebung des Empfangssignals aufgrund eines Sendewinkels und basierend auf einer zweiten Phasenverschiebung aufgrund eines Empfangswinkels berechnet (S12).

Description

Beschreibung

Verfahren zur Verarbeitung von Radarsignalen

Die Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zur Verarbeitung von Radarempfangssignalen eines MIMO-Radars zur Erfassung der Umgebung eines Fahrzeugs.

MIMO-Radarsysteme (MIMO: Multiple Input Multiple Output) für Fahrzeuge sind grundsätzlich bekannt. Ein MIMO-Radarsystem weist ein Sendeantennenarray und ein Empfangsantennenarray auf. Jede Sendeantenne des Sendeantennenarrays strahlt unabhängig von den anderen Sendeantennen ein beliebiges Sendesignal aus, welches von jeder Empfangsantenne des Empfangsantennenarrays empfangen werden kann, digitalisiert wird und dann einer gemeinsamen Radarsignalverarbeitung unterliegt. Aus einem Feld von Q Sendeantennen und einem Feld von N Empfangsantennen entsteht rechnerisch ein virtuelles Feld von Q N Elementen. Bei geeigneter Anordnung kann die virtuelle Apertur größer als die reale Apertur werden.

Auf diese Weise können MIMO-Radarsysteme genutzt werden, um das räumliche Auflösungsvermögen zu verbessern. Außerdem wird das Signal-Rauschverhältnis erhöht, so dass ebenfalls die Zieldetektion verbessert wird.

Bei der Signalverarbeitung von MIMO-Radarsystemen wird angenommen, dass der Ausbreitungsweg in Sende- und Empfangsrichtung gleich ist, d.h. nur ein Signalpfad existiert, auf dem sich das Radarsignal zwischen dem Senden und dem Empfang ausbreiten kann. Diese Annahme wird bei Erfassungssituationen im Umfeld eines Fahrzeugs häufig verletzt, da mehrere Ausbreitungswege möglich sind, beispielsweise aufgrund von Mehrfachreflexionen. So kann beispielsweise ein direkt vor einem Fahrzeug fahrendes weiteres Fahrzeug von einem Frontradar über einen direkten Ausbreitungsweg erfasst werden oder aber über einen indirekten Ausbreitungspfad, der sich beispielsweise durch Reflexion an einer Leitplanke bildet. Das Auftreten von Mehrfachreflexionen führt jedoch dazu, dass die Trennung der unterschiedlichen Sendesignalanteile in dem signalangepassten Empfänger des MIMO-Systems nur unzureichend funktioniert und daher Empfangsinformationen erhalten werden, die keine klar definierten Detektionen enthalten, sondern stark gestört sind und keine oder eine nur sehr eingeschränkte Umgebungserfassung möglich ist.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verarbeitung von Radarempfangssignalen eines MIMO-Radars anzugeben, das auch bei Mehrfachreflexionen eine präzise Umgebungserfassung und Ziellokalisierung ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein entsprechendes Radarsystem ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 8.

Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Verarbeitung von Radarempfangssignalen eines MIMO-Radars zur Erfassung der Umgebung eines Fahrzeugs. Das MIMO-Radar weist ein Sende- und ein Empfangsantennenarray auf. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

Zunächst werden Radarsignale durch das Sendeantennenarray ausgesendet. Beispielsweise kann an jeder Antenne des Sendeantennenarrays ein eindeutiges Sendesignal transmittiert werden, d.h. die Sendesignale der Sendeantennen können voneinander unterschieden werden.

Nach der Reflexion der Radarsignale an einem Umgebungsobjekt werden reflektierte Anteile der Radarsignale durch ein Empfangsantennenarray empfangen. Das Empfangsantennenarray weist mehrere Empfangsantennen auf, die zueinander beabstandet sind. Beispielsweise bilden das Sendeantennenarray und das Empfangsantennenarray jeweils ein gleichverteiltes lineares Antennenarray aus (sog. uniform linear array (ULA)). Die von dem Empfangsantennenarray bereitgestellten Empfangssignale werden anschließend durch eine Signalverarbeitungseinheit verarbeitet. Die Signalverarbeitungseinheit vollzieht dabei eine zweidimensionale Signalverarbeitung getrennt nach Sende- und Empfangsrichtung, und zwar derart, dass die Signalverarbeitungseinheit ein Ausgangssignal basierend auf einer ersten Phasenverschiebung des Empfangssignals aufgrund eines Sendewinkels und basierend auf einer zweiten Phasenverschiebung aufgrund eines Empfangswinkels berechnet. Die Vektoren, die die Sende- und Empfangsrichtung angeben, liegen dabei in einer Ebene. Diese Ebene kann beispielsweise eine vertikale Ebene sein, so dass die erste und zweite Phasenverschiebung für unterschiedliche Elevationswinkel der Sende- und Empfangsrichtung berechnet wird. Alternativ kann die Ebene auch beispielsweise eine horizontale Ebene sein, so dass die erste und zweite Phasenverschiebung für unterschiedliche Azimuthwinkel der Sende- und Empfangsrichtung berechnet wird.

Der technische Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein zweidimensionales Beamforming durch die Berücksichtigung unterschiedlicher Winkel für die Sende- und Empfangsrichtung erfolgt, so dass auch im Falle des Vorliegens von Mehrfachreflexionen eine exakte Zieldetektion möglich ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird durch die Signalverarbeitungseinheit ein Ausgangssignal für diskrete Werte von Sende- und Empfangswinkel berechnet, so dass sich eine zweidimensionale Verteilung des Ausgangssignals in Abhängigkeit von Sende- und Empfangswinkel ergibt. Dadurch werden unterschiedliche Ausbreitungswege für Sende- und Empfangssignal bereits in die Signalverarbeitung integriert und damit die Möglichkeit des Auftretens Mehrfachreflexionen berücksichtigt.

Insbesondere erfolgt eine phasenrichtige Addition von MIMO-demodulierten Basisbandsignalen, die aus den zur Verfügung stehenden Sendeantennen-Empfangsantennen-Kombinationen resultieren, wobei die phasenrichtige Addition die unterschiedlichen Winkel berücksichtigt, gemäß denen das Senden der Radarsignale zu dem reflektierenden Objekt und das Empfangen der reflektierten Anteile von dem Objekt erfolgen kann.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Berechnung des Ausgangssignals basierend auf einer Gesamtfensterfunktion. Dadurch kann eine Seitenkeulenunterdrückung bzw. eine örtliche Konzentration der Energie im zweidimensionalen Raum erfolgen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Gesamtfensterfunktion ein Produkt aus einer ersten Fensterfunktion, die die Sendeantennenkonfiguration berücksichtigt, und einer zweiten Fensterfunktion, die die Empfangsantennenkonfiguration berücksichtigt. Dadurch kann eine Gesamtfensterfunktion erreicht werden, die an die vorliegenden Antennenkonfiguration angepasst ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Fensterfunktion eine Chebychev-Fensterfunktion, deren Länge von der Anzahl der Sendeantennen abhängt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Fensterfunktion eine Chebychev-Fensterfunktion, deren Länge von der Anzahl der Empfangsantennen abhängt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal basierend auf folgender Formel berechnet: iv-i <3-i

wobei gilt: v_d Phasenverschiebung aufgrund des Sendewinkels; v_a. Phasenverschiebung aufgrund des Empfangswinkels; Q: Anzahl der Sendeantennen;

N: Anzahl der Empfangsantennen; w(q,n): Gesamtfensterfunktion; x(q, n): MIMO-demoduliertes Basisbandsignal für Sendeantenne q und Empfangsantenne n.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Radarsystem für ein Fahrzeug umfassend ein MIMO-Radar, das ein Sende- und ein Empfangsantennenarray aufweist. Das Radarsystem ist dazu konfiguriert, durch das Sendeantennenarray Radarsignale auszusenden und durch das Empfangsantennenarray reflektierte Anteile der Radarsignale zu empfangen. Dabei ist eine Signalverarbeitungseinheit vorgesehen, die dazu konfiguriert ist, die vom Empfangsantennenarray bereitgestellten Empfangssignale zu verarbeiten. Die Signalverarbeitungseinheit ist ferner dazu ausgebildet, eine zweidimensionale Signalverarbeitung getrennt nach Sende- und Empfangsrichtung zu vollziehen, und zwar derart, dass die Signalverarbeitungseinheit ein Ausgangssignal basierend auf einer ersten Phasenverschiebung des Empfangssignals aufgrund eines Sendewinkels und basierend auf einer zweiten Phasenverschiebung aufgrund eines Empfangswinkels berechnet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Radarsystems ist die Signalverarbeitungseinheit dazu konfiguriert, ein Ausgangssignal für diskrete Werte von Sende- und Empfangswinkel zu berechnen, so dass sich eine zweidimensionale Verteilung des Ausgangssignals in Abhängigkeit von Sende- und Empfangswinkel ergibt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Radarsystems ist die Signalverarbeitungseinheit dazu konfiguriert, eine Berechnung des Ausgangssignals basierend auf einer Gesamtfensterfunktion zu vollziehen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Radarsystems ist die Gesamtfensterfunktion ein Produkt aus einer ersten Fensterfunktion, die die Sendeantennenkonfiguration berücksichtigt, und einer zweiten Fensterfunktion, die die Empfangsantennenkonfiguration berücksichtigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Radarsystems ist die erste Fensterfunktion eine Chebychev-Fensterfunktion, deren Länge von der Anzahl der Sendeantennen abhängt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Radarsystems ist die zweite Fensterfunktion eine Chebychev-Fensterfunktion, deren Länge von der Anzahl der Empfangsantennen abhängt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Radarsystems ist die Signalverarbeitungseinheit dazu konfiguriert, das Ausgangssignal basierend auf vorstehender Formel 1 zu berechnen.

Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 beispielhaft eine schematische Darstellung einer Erfassungssituation im Umgebungsbereich eines Fahrzeugs bei auftretender Mehrfachreflexion;

Fig. 2 beispielhaft eine schematische Darstellung eines Sendeantennen- und

Empfangsantennenarrays und das sich daraus ergebende virtuelle Array; Fig. 3 beispielhaft mehrere Diagramme, die die Empfängerausgangsleistung über dem Sende-Empfangswinkel bei Anwendung eines nicht erfindungsgemäßen, eindimensionalen Signalverarbeitungsverfahren angeben, wobei sich das linke Diagramm auf eine Erfassungssituation ohne Mehrfachreflexionen und das mittlere und rechte Diagramm sich auf Erfassungssituationen mit Mehrfachreflexionen beziehen.

Fig. 4 beispielhaft mehrere Diagramme, die die Empfängerausgangsleistung über dem Sendewinkel und dem Empfangswinkel bei Anwendung des erfindungsgemäßen, zweidimensionalen Signalverarbeitungsverfahren angeben, wobei sich das linke Diagramm auf eine Erfassungssituation ohne Mehrfachreflexionen und das mittlere und rechte Diagramm sich auf Erfassungssituationen mit Mehrfachreflexionen beziehen; und

Fig. 5 beispielhaft ein Blockdiagramm, das die Verfahrensschritte eines Verfahrens zur zweidimensionalen Signalverarbeitung von Radarempfangssignalen eines MIMO-Radars verdeutlicht.

Figur 1 zeigt beispielhaft und schematisch ein Fahrzeug F, das mit einem MIMO-Radarsystem ausgestattet ist. Das Fahrzeug F weist ein Sendeantennenarray TX und ein Empfangsantennenarray RX auf, wie es in der Figur 2 dargestellt ist. Das Sendeantennenarray TX ist beispielsweise über dem Empfangsantennenarray RX angeordnet.

Das Sendeantennenarray weist im gezeigten Ausführungsbeispiel sechs Sendeantennen auf, die durch die Kreise angedeutet sind. Das Empfangsantennenarray weist im gezeigten Ausführungsbeispiel acht Empfangsantennen auf, die durch die Kreuze angedeutet sind. Der Abstand zwischen den benachbarten Sendeantennen ist unterschiedlich zu dem Abstand zwischen den benachbarten Empfangsantennen gewählt. Insbesondere ist der Abstand der Empfangsantennen kleiner als der Abstand der Sendeantennen. MIMO-Radarsysteme für Fahrzeuge implementieren eine gemeinsame MIMO-Radarsignalverarbeitung, um eine hinreichend gute Winkelauflösung und ein gutes Signal-zu Rausch-Verhältnis mit einer begrenzten Anzahl von Empfangsantennen zu erreichen. Ein MIMO-Radarsystem sendet an jeder Sendeantenne jeweils ein für diese Sendeantenne eindeutiges Sendesignal und nutzt signalangepasste Empfänger, um die an den Empfangsantennen empfangenen überlagerten, reflektierten Sendesignalanteile zu trennen. Auf diese Weise können alle Kombinationen von Sende- und Empfangsantennen zum Beamforming und zur parametrierten Signalverarbeitung herangezogen werden. Dadurch entsteht ein virtuelles Antennenfeld mit einer Vielzahl von virtuellen Antennen, wie sie in Fig. 2 durch die Dreiecke angedeutet sind.

Wie zuvor bereits ausgeführt, wird bei MIMO-Radarsystemen üblicherweise davon ausgegangen, dass die Sende- und Empfangsrichtung gleich ist, d.h. sämtliche Komponenten des Empfangssignals werden aus der gleichen Richtung empfangen, in der auch das Aussenden des Sendesignals erfolgt ist.

Bei dieser Annahme kann das Empfängerausgangssignal X(a) wie folgt berechnet werden:

wobei gilt: p_n: Empfangsantennenposition (Vektor); p_q: Sendeantennenposition (Vektor); a^T: Empfangs- und Senderichtung (Vektor);

Q: Anzahl der Sendeantennen;

N: Anzahl der Empfangsantennen; w(q,n): Gesamtfensterfunktion; x(q, n): MIMO-demoduliertes Basisbandsignal für Sendeantenne q und Empfangsantenne n. Da diese Annahme bei der Erfassung des Umgebungsbereichs eines Fahrzeugs häufig nicht zutrifft, da häufig Mehrfachreflexionen auftreten, wird nachfolgend eine erweiterte Signalverarbeitung vorgeschlagen, das ein zweidimensionales Beamforming vollzieht, und zwar sowohl getrennt nach Sende- und Empfangsrichtung, d.h. es wird nicht nur ein einziger Winkel parametriert, der sich auf den angenommenen gemeinsamen Sende- und Empfangswinkel bezieht, sondern es wird eine Parametrierung mit getrennten Sende- und Empfangswinkeln vorgenommen. Dadurch wird eine Konzentration der Energie nach dem Beamforming erreicht.

Durch die separate Berücksichtigung von Sende- und Empfangsrichtung wird die Formel 2 wie folgt erweitert:

wobei gilt: p_n: Empfangsantennenposition (Vektor); p_q: Sendeantennenposition (Vektor); a^T: Empfangsrichtung (Vektor); d^T: Senderichtung (Vektor);

Q: Anzahl der Sendeantennen;

Unter der Berücksichtigung der Antennenkonfiguration gemäß Fig. 2 kann das Empfängerausgangssignal X{v_d,v_a) durch eine 2D-Fouriertransformation wie in Formel 1 berechnet werden. In einer praktischen Umsetzung werden für v_d diskrete Werte von Sendewinkeln und für v_a diskrete Werte von Empfangswinkeln verwendet, die von der jeweiligen Sende- und Empfangsantennenkonfiguration abhängen. Insbesondere gilt v_d = {0, . «? - 1) f } und v_a = {0,^ . (JV - 1) - ²§}.

Fig. 3 zeigt die empfangene Signalleistung über dem Empfangswinkel bei einem konventionellen, eindimensionalen Beamforming, d.h. es wird davon ausgegangen, dass der Empfangswinkel gleich dem Sendewinkel ist. Das linke Diagramm in Fig. 3 zeigt die empfangene Signalleistung über dem Empfangswinkel bei einer Reflexion an einem einzigen Objekt und einer Empfangssituation ohne Mehrfachreflexionen, d.h. der Sendewinkel gibt auch den Winkel an, mit dem das am Umgebungsobjekt reflektierte Signal wieder empfangen wird. In diesem Fall bildet sich ein eindeutiger Peak bei dem Winkel aus, der dem Sende- und Empfangswinkel entspricht.

Das mittlere und rechte Diagramm in Fig. 3 zeigt die empfangene Signalleistung über dem Empfangswinkel bei einer Reflexion an einem einzigen Objekt und einer Empfangssituation mit Mehrfachreflexionen, d.h. es existiert ein direkter Reflexionspfad, bei dem der Sendewinkel und Empfangswinkel gleich sind, aber es existiert auch zumindest ein weiterer Pfad, bei dem Sende- und Empfangswinkel nicht mehr gleich sind. In diesem Fall bilden sich keine eindeutigen Peaks an den Winkeln aus, die den Empfangswinkeln entsprechen, die sich aufgrund der mehreren Empfangspfade bilden.

Das mittlere Diagramm in Fig. 3 zeigt eine Sende-Empfangssituation bei einer Mehrfachreflexion mit zwei Ausbreitungswegen, bei der sämtliche Sendeweg-Empfangsweg-Kombinationen zu dem Empfangsergebnis beitragen, d.h. Senden und Empfang auf dem direkten Weg zwischen dem Radarsensor und dem Objekt, Senden auf direktem Weg aber Empfang über den indirekten Weg, Senden auf indirektem Weg aber Empfang am direkten Weg und Senden und Empfang auf dem indirekten Weg.

Abhängig von der Möglichkeit der Auflösung von Abstand und Geschwindigkeit kann es Vorkommen, dass nicht alle dieser vier genannten Möglichkeiten von Ausbreitungswegen auftreten. Es kann auch die Situation eintreten, dass lediglich die Ausbreitungswege Senden auf direktem Weg aber Empfang über den indirekten Weg und Senden auf indirektem Weg aber Empfang am direkten Weg auftreten. Dieser Fall ist in der rechten Darstellung von Fig. 3 gezeigt. Auch hier zeigt sich aufgrund des Auseinanderfallens von Sende- und Empfangswinkel ein sehr verrauschter Leistungsverlauf über dem Winkel v. Die Vielzahl von nicht zutreffenden Peaks in den Empfangsinformationen wirkt sich nachteilig auf die Zielerkennung aus, die basierend auf den Empfangsinformationen vollzogen wird.

Im Vergleich hierzu zeigen die Darstellungen gemäß Fig. 4 das Ergebnis des vorgeschlagenen 2D- Beamforming, wobei jeweils die linken, mittleren und rechten Darstellungen der Figuren 3 und 4 miteinander korrelieren und auf gleichen Sende- und Empfangskonstellationen beruhen.

Für den Fall einer Einfachreflexion (linke Darstellung) zeigt sich ein einziger 2D-Peak, und zwar bei dem Sendewinkel vd und dem Empfangswinkel v_a, wobei gilt

Vd = Va.

Im Falle von Mehrfachreflexionen zeigen sich mehrere Peaks, die aber örtlich sehr begrenzt und genau den Sendewinkeln vd und den Empfangswinkeln v_a zuzuordnen sind, gemäß denen die Mehrfachreflexion erfolgt. So zeigen sich in der mittleren Darstellung der Fig. 4 vier Peaks, die den vier möglichen Sendeweg-Empfangsweg-Kombinationen entsprechen, d.h. Senden und Empfang auf dem direkten Weg zwischen dem Radarsensor und dem Objekt, Senden auf direktem Weg aber Empfang über den indirekten Weg, Senden auf indirektem Weg aber Empfang am direkten Weg und Senden und Empfang auf dem indirekten Weg.

Die rechte Darstellung in Fig. 4 entspricht der Erfassungssituation der rechten Darstellung aus Fig. 3, d.h. es treten lediglich die Ausbreitungswege Senden auf direktem Weg aber Empfang über den indirekten Weg und Senden auf indirektem Weg aber Empfang am direkten Weg auf. Es zeigen sich daher lediglich zwei dedizierte Peaks entlang der Diagonalen (kleiner Sendewinkel/großer Empfangswinkel & großer Sendewinkel/kleiner Empfangswinkel). Basierend auf diesen Empfangsinformationen können direkt die jeweiligen Sende- und Empfangswinkel geschätzt werden. Insbesondere kann eine genauere Zielerkennung vollzogen werden, und zwar dadurch, dass die symmetrische Anordnung der Peaks erkannt und einem einzigen Ziel zugeordnet wird.

Vorzugsweise kann die Gesamtfensterfunktion w(q,n) durch das Produkt von separierbaren Fensterfunktionen für die Sende- und die Empfangsantennen gebildet werden, d.h. w(q,n) = w(q) w(n). Die Fensterfunktionen können beispielsweise Chebychev-Fensterfunktionen sein, die an die Länge des Sende- bzw. Empfangsantennenarrays angepasst sind, d.h. die Fensterfunktion für das Sendeantennenarray weist eine Länge von sechs und die Fensterfunktion für das Empfangsantennenarray weist eine Länge von acht auf. Die Nebenkeulendämpfung kann beispielsweise 20dB betragen.

Fig. 5 veranschaulicht die Schritte des Verfahrens zur Verarbeitung von Radarempfangssignalen eines MIMO-Radars zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs.

Zunächst werden Radarsignale durch das Sendeantennenarray ausgesendet (S10).

Nach dem Senden werden reflektierte Anteile der Radarsignale durch ein Empfangsantennenarray empfangen (S11 ).

Anschließend erfolgt ein Verarbeiten der vom Empfangsantennenarray bereitgestellten Empfangssignale durch eine Signalverarbeitungseinheit, wobei die Signalverarbeitungseinheit eine zweidimensionale Signalverarbeitung getrennt nach Sende- und Empfangsrichtung vollzieht, und zwar derart, dass die Signalverarbeitungseinheit ein Ausgangssignal basierend auf einer ersten Phasenverschiebung des Empfangssignals aufgrund eines Sendewinkels und basierend auf einer zweiten Phasenverschiebung aufgrund eines Empfangswinkels berechnet (S12). Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.

Bezugszeichenliste

F Fahrzeug

RX Empfangsantennenarray

S Signalverarbeitungseinheit

TX Empfangsantennenarray

Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zur Verarbeitung von Radarempfangssignalen eines MIMO-Radars zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs (F), das ein Sende- und ein Empfangsantennenarray (TX, RX) aufweist, umfassend folgende Schritte:

- Aussenden von Radarsignalen durch das Sendeantennenarray (TX) (S10);

- Empfangen von reflektierten Anteilen der Radarsignale durch ein Empfangsantennenarray (RX) (S11);

- Verarbeiten der vom Empfangsantennenarray (RX) bereitgestellten Empfangssignale durch eine Signalverarbeitungseinheit (S), wobei die Signalverarbeitungseinheit (S) eine zweidimensionale Signalverarbeitung getrennt nach Sende- und Empfangsrichtung vollzieht, und zwar derart, dass die Signalverarbeitungseinheit (S) ein Ausgangssignal basierend auf einer ersten Phasenverschiebung des Empfangssignals aufgrund eines Sendewinkels und basierend auf einer zweiten Phasenverschiebung aufgrund eines Empfangswinkels berechnet (S12).

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Signalverarbeitungseinheit (S) ein Ausgangssignal für diskrete Werte von Sende- und Empfangswinkel berechnet wird, so dass sich eine zweidimensionale Verteilung des Ausgangssignals in Abhängigkeit von Sende- und Empfangswinkel ergibt.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Ausgangssignals basierend auf einer Gesamtfensterfunktion erfolgt.

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfensterfunktion ein Produkt aus einer ersten Fensterfunktion, die die Sendeantennenkonfiguration berücksichtigt, und einer zweiten Fensterfunktion, die die Empfangsantennenkonfiguration berücksichtigt, ist. 5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fensterfunktion eine Chebychev-Fensterfunktion ist, deren Länge von der Anzahl der Sendeantennen abhängt.

6) Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fensterfunktion eine Chebychev-Fensterfunktion ist, deren Länge von der Anzahl der Empfangsantennen abhängt.

7) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal basierend auf folgender Formel berechnet wird:

wobei gilt: p_n: Empfangsantennenposition; p_q: Sendeantennenposition; a^T: Empfangsrichtung; d^T: Senderichtung;

Q: Anzahl der Sendeantennen;

N: Anzahl der Empfangsantennen; w(q,n): Gesamtfensterfunktion; x(q, n): MIMO-demoduliertes Basisbandsignal für Sendeantenne q und

Empfangsantenne n.

8) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal basierend auf folgender Formel berechnet wird:

wobei gilt: v_d Sendewinkel; v_a. Empfangswinkel;

Q: Anzahl der Sendeantennen;

9) Radarsystem für ein Fahrzeug (F) umfassend ein MIMO-Radar, das ein Sende- und ein Empfangsantennenarray (TX, RX) aufweist, wobei das Radarsystem dazu konfiguriert ist, durch das Sendeantennenarray (TX) Radarsignale auszusenden und durch das Empfangsantennenarray (RX) reflektierte Anteile der Radarsignale zu empfangen, wobei eine Signalverarbeitungseinheit vorgesehen ist, die dazu konfiguriert ist, die vom Empfangsantennenarray (RX) bereitgestellten Empfangssignale zu verarbeiten, wobei die Signalverarbeitungseinheit (S) dazu ausgebildet ist, eine zweidimensionale Signalverarbeitung getrennt nach Sende- und Empfangsrichtung zu vollziehen, und zwar derart, dass die Signalverarbeitungseinheit (S) ein Ausgangssignal basierend auf einer ersten Phasenverschiebung des Empfangssignals aufgrund eines Sendewinkels und basierend auf einer zweiten Phasenverschiebung aufgrund eines Empfangswinkels berechnet.

10) System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (S) dazu konfiguriert ist, ein Ausgangssignal für diskrete Werte von Sende- und Empfangswinkel zu berechnen, so dass sich eine zweidimensionale Verteilung des Ausgangssignals in Abhängigkeit von Sende- und Empfangswinkel ergibt.

11 ) System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (S) dazu konfiguriert ist, eine Berechnung des Ausgangssignals basierend auf einer Gesamtfensterfunktion zu vollziehen. 12) System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfensterfunktion ein Produkt aus einer ersten Fensterfunktion, die die Sendeantennenkonfiguration berücksichtigt, und einer zweiten Fensterfunktion, die die Empfangsantennenkonfiguration berücksichtigt, ist.

13) System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fensterfunktion eine Chebychev-Fensterfunktion ist, deren Länge von der Anzahl der Sendeantennen abhängt und/oder dass die zweite Fensterfunktion eine Chebychev-Fensterfunktion ist, deren Länge von der Anzahl der Empfangsantennen abhängt.

14) System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (S) dazu konfiguriert ist, das Ausgangssignal basierend auf folgender Formel zu berechnen:

Q: Anzahl der Sendeantennen;

15) System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (S) dazu konfiguriert ist, das Ausgangssignal basierend auf folgender Formel zu berechnen:

wobei gilt: v_d. Sendewinkel; v_a. Empfangswinkel;

Q: Anzahl der Sendeantennen;