阅读说明：本技术 雷达传感器系统和用于运行雷达传感器系统的方法 (Radar sensor system and method for operating a radar sensor system ) 是由 M·迈尔 K·鲍尔 M·朔尔 于 2019-01-12 设计创作，主要内容包括：一种雷达传感器系统(100),所述雷达传感器系统具有：限定数量的高频构件(10a…10d),其中,高频构件(10a…10d)中的每个分别具有用于发送和/或接收雷达波的至少一个天线以及用于运行所述至少一个天线的至少一个天线控制器；同步网络(20),所述同步网络与所有高频构件(10a…10d)连接,并且通过所述同步网络能够由高频构件中的至少一个同步所有高频构件(10a…10d)的运行频率。(A radar sensor system (100) having: a defined number of high-frequency components (10a … 10d), wherein each of the high-frequency components (10a … 10d) has at least one antenna for transmitting and/or receiving radar waves and at least one antenna controller for operating the at least one antenna, respectively; a synchronization network (20) which is connected to all high-frequency components (10a … 10d) and by means of which the operating frequencies of all high-frequency components (10a … 10d) can be synchronized by at least one of the high-frequency components.)

雷达传感器系统和用于运行雷达传感器系统的方法

技术领域

本发明涉及一种雷达传感器系统。本发明还涉及一种用于运行雷达传感器系统的方法。本发明还涉及一种计算机程序产品。

背景技术

驾驶员辅助系统的市场当前正处于变革中。虽然在过去几年中主要是价格有利的传感装置受到重视，但是当前示出对传感装置具有高得多要求的高度自主驾驶的趋势。在具有高度驾驶员辅助功能或自动化驾驶功能的车辆中安装越来越多的传感器以控制和调节功能。安装在车辆中的传感器例如可以是雷达传感器或LIDAR传感器，并且必须具有尽可能高的准确度。通过使用精确的传感器，可以确保自主或部分自主的驾驶功能的功能安全性和可靠性。

发明内容

本发明的任务在于提供一种具有改善的运行特性(尤其是提高的雷达分辨率)的雷达传感器系统。

根据第一方面，该任务借助一种雷达传感器系统来解决，所述雷达传感器系统具有：

-限定数量的高频构件；

-其中，高频构件中的每个分别具有用于发送和/或接收雷达波的至少一个天线以及用于运行所述至少一个天线的至少一个天线控制器；

-同步网络，该同步网络与所有高频构件连接，并且通过该同步网络能够由至少一个高频构件同步所有高频构件的运行频率。

以这种方式，有利地在所有高频构件之间提供高的相干性或同步性，其中，高频构件中的一个充当主构件，其中，所有高频构件通过同步网络彼此连接。结果，由此以高的距离分辨率和角度分辨率的形式支持雷达传感器系统的改善的运行特性。有利地，例如还可以提供雷达传感器系统的紧急功能。

根据第二方面，该任务借助一种用于运行雷达传感器系统的方法来解决，所述方法具有以下步骤：

-借助限定数量的高频构件、分别借助至少一个天线来发送和/或接收雷达波；

-借助与限定数量的高频构件连接的同步网络来同步高频构件的运行频率，其中，限定的高频构件充当同步的主构件。

雷达传感器系统的有利的扩展方案是从属权利要求的主题。

雷达传感器系统的一种有利的扩展方案的特征在于，同步网络具有相对于雷达分辨率而言短的导线长度。以这种方式，降低长的导线的呈损耗形式的不利效应。例如，由此可以将信号的传播时间保持得低，该信号由此仅须在很小程度上纳入距离分辨率并且因此有利地仅须在很小程度上进行补偿。

雷达传感器系统的另一有利的扩展方案设置，在传导线长度与区间宽度(Binbreite)之间建立限定的关系。由此，以限定的方式将用于高频构件信号的补偿开销保持得低。

雷达传感器系统的另一有利的扩展方案的特征在于，传导线的长度是这样的，使得借助雷达传感器系统提供十分之一的区间宽度的改变。以这种方式，实现区间宽度与传导线长度之间的切实可行的比例。

雷达传感器系统的另一有利的扩展方案的特征在于，高频构件彼此间如此布置，使得限定的高频构件组以限定的方式彼此具有窄小的间距，其中，限定的高频构件组借助同步导线连接。有利地由此实现，彼此具有窄小间距的高频构件不需要补偿。在此，在如此形成的组之间存在限定的同步网络导线长度，其中，然后，在总共四个高频构件的情况下，仅须相对于第二对高频构件补偿第一对高频构件。

雷达传感器系统的另一有利的扩展方案的特征在于，高频构件彼此间如此布置，使得限定的高频构件组以限定的方式彼此具有窄小的间距，其中，另一高频构件具有与高频构件组的传导线如此不同长度的同步网络传导线，使得在雷达传感器系统的运行中所述另一高频构件的混频时刻与高频构件组的混频时刻错开。以这种方式，由一个组提供基本相同的信号传播时间，这通过以下方式简化信号处理：仅须对具有不同传导线长度的充当主构件的高频构件进行补偿。

雷达传感器系统的另一有利的扩展方案的特征在于，每个高频构件都可以充当同步的主构件。以这种方式，支持选择主构件时的高的灵活性。

雷达传感器系统的另外的有利扩展方案的特征在于，高频构件在符合规定的安装位置中彼此成大约45度旋转地布置。由此使得导线长度最小化，并且简化信号的输送。

附图说明

以下根据高度简化的示意图进一步阐述根据本发明的雷达传感器系统的优选实施例。在此示出：

图1示出所提出的雷达传感器系统的第一实施方式的示意图；

图2示出图1中所提出的雷达传感器系统的更详细的示意图；

图3示出所提出的雷达传感器系统的另一实施方式的示意图；

图4示出所提出的用于运行雷达传感器系统的方法的基本流程图。

在附图中，相同的结构元件分别具有相同的附图标记。

具体实施方式

当前的雷达传感器通常具有用于产生和用于接收雷达波的许多高频通道。在此，在正常运行中，所有高频模块可以同时运行。在对称的构型中，这种雷达传感器可以细分为多个子传感器。每个子传感器因此可以具有雷达传感器的高频模块或高频通道的一个相应部分。因此，例如，在可能的紧急运行中，雷达传感器的子传感器可以实现车辆在受限速度下的自主行驶。即使当其他子传感器的部件不再能够正常工作时，也能够实现这一点。

雷达传感器系统的结构例如可以由已知的、成本有利的基本部件组成。通过多个相同类型的构件的并行，能够实现改善雷达传感器系统的性能和准确度。此外，通过使用相同类型的多个构件，能够实现冗余以提供装置的可靠功能。由此可以在技术上简单地实现雷达传感器系统的紧急运行。但是，为此，除了高频部件和微控制器之外，还必须在时钟产生方面存在冗余。高频部件例如可以是以MMICs(英：monolithic microwave integratedCircuit，单片微波集成电路)形式构建的天线控制器或放大器。

由于所有高频部件由具有有效频率或基本频率的公共时钟发生器馈给，雷达传感器系统具有高的相干性。尤其可以以相同的运行频率运行不同的高频构件，由此能够实现多个高频构件的冗余的且相干的时钟供给。

优选地，可以给在雷达传感器系统中所使用的高频构件的至少一部分供给时钟或有效频率。在正常运行中，可以由至少一个时钟发生器给雷达传感器系统的所有高频构件或天线控制器供给相同的时钟，并且因此所有数据可以相互计算(verrechnet)。

在雷达传感器系统的正常运行中，通过至少一个时钟发生器实现所有天线控制器的或高频构件的同时的时钟供给。通过来自一个源的时钟供给可以实现高的相干性。替代地或附加地，时钟供给可以由并行运行的多个时钟发生器构建。例如，如果一个时钟发生器具有缺陷，则可以通过控制单元激活或接通至少一个另外的时钟发生器用于产生频率。

图1示出所提出的雷达传感器系统100的第一实施方式的示意图。雷达传感器系统100具有四个构造为MMICs的高频构件10a...10d。在此，数字四仅是示例性的，所提出的雷达传感器系统100也可以具有少于或多于四个的高频构件。还可看到同步网络20，所有高频构件10a...10d在功能上连接到该同步网络上(例如导电地、不导电地)，并且该同步网络用于同步所有高频构件10a...10d的运行频率或者说LO频率，其中，在同步过程中，一个高频构件10a...10d充当同步主构件，而其他高频构件充当从高频构件。

此外，雷达传感器系统100具有高频构件10a...10d的天线控制器。为了简单起见，在附图中未示出高频构件10a...10d的用于发送和用于接收雷达波所需的其他部件，例如天线、放大器、振荡器等。

每两个高频构件之间的同步网络20的导线的几何长度相对于雷达传感器系统100的雷达分辨率有利地是短的，由此，信号在同步网络20内的传播时间匹配于雷达传感器系统100的雷达分辨率。

由此得出由各两个高频构件10a-10c和10b-10d组成的组，所述各两个高频构件不必相互补偿，因为它们“在组内部”以短的导线连接。结果由此得出，仅需要使近距离的高频构件组相互补偿，在图1的布置的情况下，这相当于所参与的所有高频构件(10a...10d)的50％补偿。

有利地，所提出的概念也可以应用在其他数量的高频构件10a...10n上。如此，根据所提出的原理，例如可以将总共六个高频部件布置成2×3或3×2以限定的方式彼此具有窄小间距的高频构件(未在附图中示出)。

提出如下：在雷达传感器系统100的运行时间期间，同步高频主构件构件充当同步信号的源(“主构件”)，其中，所有高频构件通过同步网络20在功能上彼此连接。

通常，在雷达传感器系统中，将承担高频产生的“主构件”的角色分配给一个高频构件，其他高频构件由该高频构件供给高频同步信号。需要高频同步信号，以便提供高频构件10a...10d的高的相干性，由此可以实现雷达传感器系统100的高的角度分辨率。为此将本身已知的、专用的模块用于产生高频并且用于进一步的信号处理。

然而，在高频模块开发的成本不断提高的情况下(例如在较小节点尺寸的掩模成本更高的情况下)显示出：即使真正的硅面积较大，使用相同类型的多个模块也可以带来成本优势。以这种方式，借助本发明得出以下有利的可能性：实现成本有利且冗余的雷达传感器系统。

借助本发明提出，一个高频构件10a…10d承担所提及的对剩余高频构件10a…10d进行同步的任务，其中，同步主构件通过同步网络20与所有高频构件连接。

图2以更高的详细程度示出图1的雷达传感器系统100的布置，其中，可看到，高频构件10a…10d在符合规定的安装位置中(例如在电路板上)相对于彼此以限定的角度(例如以45度)布置，以便以这种方式实现同步网络20的较短的电导线长度，由此可以优化雷达传感器系统100的探测准确度。

通过如此扭转地布置高频构件10a...10d，有利地实现尽可能短的同步导线21。结果，由此实现信号在同步导线21上的短的传播时间，其中，对于高频构件10a...10d仍然存在足够的空间用于发送通道和接收通道传送信号。

在本文中，“短”意味着相对于区间宽度较小，该区间宽度在原则上代表雷达传感器系统100的距离分辨率，并且在1GHz行程(Hub)的情况下该区间宽度相当于15cm的值。例如，如果将1/10的区间宽度视为可接受的，则同步导线21的电学长度不应大于3cm。在此，因子“二”源自雷达的两个路径(去程和返程)。

除同步导线21以外，还将T分配器22用于分配功率，因为该T分配器具有从T分配器22的馈送导线到T分配器22的臂(反之亦然)的良好的传输值。在此，在图2的表现方式中，“馈送导线”应理解为中间的、水平的区段，其中，臂垂直于馈送导线布置。

从具有高频构件10a、10c的左侧到具有高频构件10b、10d的右侧，信号在导线21的长度l上经历衰减，该衰减例如可以假设为每厘米1dB。因此，该路径在T分配器上不具有不必要高的衰减。

相反地，高频构件10a、10c的端口之间的长度或与高频构件10b、10d的端口之间的长度非常短，从而在该路径上能够接受更高的耦合衰减。因此，总的来说可以使用典型的T分配器22，因为因此实现输出功率与所需输入功率之间的比例。在此，典型的衰减值为：

臂到传导线：-3.5dB

臂到臂：-7dB

在本文中，“臂”应理解为T分配器22的从输出端到输出端的连接。

如在图3中所示，除了图1和2的优选实施方式之外，还可以借助本发明实现雷达传感器系统100的另一实施方式。然而，在这种情况下并未得出具有相同混频时刻的两对高频构件10a、10c和10b、10d，而是限定的单个高频构件(例如高频构件10a)具有以下混频时刻：在雷达传感器系统100的操作运行中，该混频时刻与雷达传感器系统100的每个其他构件(例如高频构件10b…10d)的混频时刻错开。

在此考虑：混频器使用相同的LO频率在不同的时刻进行混频，因为波需要一定的时间以走过导线上的路段。该传播时间差异以距离估计中的差异表现出来，因为距离估计基本上实现以下换算：通过波的传播速度，将雷达波从发送器到目标以及返回的所估计的传播时间换算成距离。

因此，所提及的混频时刻的“重点”离高频构件10b…10d比离高频构件10a更近，该高频构件10a优选地数字地被补偿。这由此实现：三个高频构件(例如高频构件10b…10d)具有基本上相同的同步网络20传导线长度，其中，第四高频构件(例如高频构件10a)具有与上述长度不同的同步网络20传导线长度。

如果考察根据图3的高频构件10a、10c之间的门(Tor)，则在使用两个T分配器22的情况下在同步网络20中得出几乎最佳的功率分布。

图1、2或3的上述两个方案的共同点是以下可能性：将不同的高频构件10a…10d用作用于产生本地振荡器频率的主构件，并且因此用在具有紧急功能的雷达传感器系统100中。

在根据图1、2的有利实施方式中，由于彼此间小的间隔，高频构件10a和高频构件10c均可以用作主构件，而不必(例如在数字补偿中)进行另外的匹配。

如果，高频构件10a、10b的高频通道相对于高频构件对10c、10d彼此相距很远，则根据图3的第二个提及的方案是优选的，因此可以实现大的孔径，而不会由于高频传导线而产生太大的损耗。

有利地，所提出的方法不仅可以在雷达传感器系统中使用，而且可以在具有多个高频构件的任何产品中使用。优选地，所提出的雷达传感器系统用于汽车领域。

图4示出用于运行雷达传感器系统100的方法的基本流程图。

在步骤200中，借助限定数量的高频构件10a…10n，分别借助至少一个天线执行发送和/或接收雷达波。

在步骤210中，借助同步网络20执行使高频构件10a…10n的运行频率同步，该同步网络与限定数量的高频构件10a…10d连接，其中，限定的高频构件10a…10n充当同步的主构件。

有利地，所提出的方法可以实现为在雷达传感器系统100的控制器(未示出)中运行的软件。有利地，以这种方式支持该方法的简单的可改变性。

因此，在不偏离本发明的核心的情况下，本领域技术人员可以实现以上还未描述的或仅部分描述的实施方式。