用于驻车辅助雷达的天线配置制造技术

在用雷达设备估计障碍物(302)的位置的方法的所描述的示例中，对该障碍物的方位频率(wx)、仰角频率(wz)以及范围进行估计以生成该障碍物的估计的方位频率(wx_est)、估计的仰角频率(wz_est)以及估计的范围。根据该障碍物的估计的方位频率(wx_est)、估计的仰角频率(wz_est)以及估计的范围中的一个或多个而估计量度(ξ)。量度(ξ)与阈值进行比较以检测估计的方位频率(wx_est)和估计的仰角频率(wz_est)中的至少一个的误差。在检测到误差时，使该估计的方位频率(wx_est)和该估计的仰角频率(wz_est)中的至少一个的符号反转以分别生成真实估计的方位频率和真实估计的仰角频率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请总体涉及通信天线，并且更具体涉及辅助车辆驻车的雷达中的天线单元。
技术介绍
车辆具有驻车传感器以检测车辆后方的障碍物。当倒车时这些驻车传感器使用超声信号确定车辆距障碍物的距离。驻车传感器以超声频率运行。驻车传感器输出超声检测信号以检测车辆后部的后面是否存在任何障碍物，并且接收作为从障碍物的答复的超声信号。车辆通常要求多个驻车传感器以覆盖车辆的整个后部，这使其是成本昂贵的方案。同样，超声驻车传感器使用每个传感器在限定时隙中发送和接收超声检测信号的时分障碍物检测方法。因此，使用超声传感器检测障碍物的过程是耗时的，这在车辆高速移动中是不安全的。超声驻车传感器要求测量并在车辆的保险杠中钻孔以安装换能器。风险与钻孔相关联并将换能器安装到保险杠中。超声传感器的性能对温度和大气条件(如雪和雨)灵敏。当传感器被雪覆盖时，超声传感器的性能极大地劣化。同样，超声传感器运行的范围是有限的。在汽车应用中雷达的使用正在迅速发展。雷达不具有以上在超声传感器背景下讨论的缺点。在与车辆相关联的许多应用(如碰撞警告、盲区警告、车道变更辅助、驻车辅助以及后部碰撞警告)中发现使用雷达。在这样的应用中主要使用脉冲雷达和FMCW(频率调制连续波)雷达。在脉冲雷达中，雷达以固定的间隔发射脉冲形状的信号。障碍物对所发射的脉冲进行散射。经散射的脉冲被雷达接收，并且该脉冲的发射与接收经散射的脉冲之间的时间与该雷达距目标的距离是成比例的。为了实现更好的分辨率，使用了在脉冲雷达中使用的ADC(模数转换器)需要高采样速率的较窄脉冲。同样，脉冲雷达的灵敏度与功率成正比，这使脉冲雷达的设计过程复杂化。在FMCW雷达中，发射信号经频率调制以生成发射线性调频脉冲(chirp)。障碍物使该发射线性调频脉冲散射。经散射的线性调频脉冲被FMCW雷达接收。通过混合发射的线性调频脉冲和接收的散射线性调频脉冲而获得的信号被称作差拍信号(beat signal)。差拍信号的频率与从FMCW雷达到障碍物的距离成比例。差拍信号由模数转换器(ADC)采样。ADC的采样速率与差拍信号的最大频率成比例，并且差拍信号的最大频率与可以由FMCW雷达检测到的最远障碍物的范围成比例。因此，不像在脉冲雷达中，FMCW雷达中的ADC的采样速率独立于范围分辨率。在FMCW雷达的至少一个示例中，多个线性调频脉冲以帧为单位发射。针对障碍物的范围和相对速度估计，对在帧上接收的采样的差拍信号数据执行二维(2D)FFT。收集器(bin)是对应于障碍物的范围和相对速度估计的2D FFT网格。在特定收集器中检测到的信号表示存在具有预定范围和相对速度的障碍物。当多个接收天线被用于接收经散射的线性调频脉冲时，FMCW雷达估计障碍物的仰角和障碍物的方位角。在每个帧中，使用从每个接收天线接收的数据来计算2D FFT。因此，2D FFT的数量等于接收天线的数量。当在2D FFT网格的特定网格中检测到障碍物时，对应于每个接收天线的特定网格的数值被用于估计障碍物的方位角和仰角。FMCW雷达在范围、相对速度和角度的维度上解析障碍物。为了准确地估计障碍物的位置，在这些维度中的任何一个维度中解析障碍物。因此，如果多个障碍物位于距FMCW雷达相同的距离处并且以相同的相对速度行进，那么FMCW雷达被要求在角度维度上解析这些障碍物。因此，在确定FMCW雷达的性能中，角度估计和角度分辨率是重要因素。角度估计的分辨率和精确度与FMCW雷达中的天线数量成正比。随着FMCW雷达在范围广泛的应用中使用，其设计变得更加成本敏感。为了接收经散射的线性调频脉冲，每个天线具有不同的接收器路径(其包括放大器、混合器、ADC和滤波器)。因此，在FMCW雷达中使用的天线的数目是确定FMCW雷达的总成本的关键因素。因此，使FMCW雷达中的天线的数目最小化并且同时保持最佳性能水平和准确性是重要的。
技术实现思路
在所描述的示例中，一种雷达设备估计多个障碍物中的一个障碍物的位置。该雷达设备包括天线单元。信号处理单元被耦接至天线单元。信号处理单元估计障碍物的方位频率、仰角频率以及范围。信号处理单元生成该障碍物的估计的方位频率、估计的仰角频率以及估计的范围。掠射角检测模块被耦接至信号处理单元并且根据障碍物的估计的方位频率、估计的仰角频率以及估计的范围中的一个或多个而估计量度。该量度与阈值进行比较以检测该估计的方位频率和估计的仰角频率中的至少一个的误差。掠射角误差校正模块被耦接至该掠射角检测模块并且在检测到误差时使估计的方位频率和估计的仰角频率中的至少一个的符号反转。在用雷达设备估计多个障碍物中的一个障碍物的位置的方法的所描述的其他示例中，该方法提供了对该障碍物的方位频率、仰角频率以及范围进行估计以生成该障碍物的估计的方位频率、估计的仰角频率以及估计的范围。根据该障碍物的估计的方位频率、估计的仰角频率以及估计的范围中的一个或多个估计量度。该量度与阈值进行比较以检测该估计的方位频率和该估计的仰角频率中的至少一个的误差。在检测到误差时，使该估计的方位频率和该估计的仰角频率中的至少一个的符号反转以分别生成真实估计的方位频率和真实估计的仰角频率。在进一步描述的示例中，一种雷达设备包括天线单元，该天线单元将出站无线电频率(RF)信号发射到(多个障碍物中的)一个障碍物并且从该障碍物接收入站RF信号。发射机被耦接至天线单元并且生成出站RF信号。接收机被耦接至天线单元并且从该天线单元接收该入站RF信号。该出站RF信号被障碍物散射以生成入站RF信号。混合器被耦接至接收机和发射机并且解调入站RF信号以生成解调的信号。模数转换器(ADC)被耦接至该混合器并且响应于从混合器接收的解调的信号而生成数字信号。FFT(快速傅里叶变换)模块将该数字信号从时域变换到频域。数字信号处理器被耦接至该FFT模块并且处理该数字信号。该数字信号处理器包括信号处理单元，该信号处理单元估计该障碍物的方位频率、仰角频率以及范围；以及生成该障碍物的估计的方位频率、估计的仰角频率以及估计的范围。掠射角检测模块被耦接至信号处理单元并且根据该障碍物的所述估计的方位频率、估计的仰角频率以及估计的范围中的一个或多个而估计量度。该量度与阈值进行比较以检测该估计的方位频率和该估计的仰角频率中的至少一个的误差。掠射角误差校正模块被耦接至该掠射角检测模块并且被配置成在检测到误差时使估计的方位频率和估计的仰角频率中的至少一个的符号反转。附图说明图1(a)说明了雷达设备中的天线单元。图1(b)说明了天线单元对障碍物的响应。图1(c)说明了用于天线单元的掠射角模糊区域。图2(a)说明了雷达设备中的天线单元。图2(b)说明了与天线单元相关联的掠射角模糊区域。图3(a)说明了根据一个实施例的雷达设备中的天线单元。图3(b)是根据一个实施例的用天线单元估计障碍物的位置的方法的流程图。图4说明了根据一个实施例的第一和第二天线单元的图解比较。图5(a)说明了放置在车辆的保险杠上的天线单元。图5(b)说明了根据一个实施例的放置在车辆的保险杠上的天线单元。图6(a)说明了根据一个实施例的雷达设备。图6(b)是根据一个实施例的用雷达设备估计障碍物的位置的方法的流程图。图6(c)是根据一个实施例的用雷达设备估计障碍物的位置的方法的流程图。图6(d)是根据一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计多个障碍物中的一个障碍物的位置的雷达设备，该雷达设备包括：天线单元；信号处理单元，该信号处理单元被耦接至所述天线单元，所述信号处理单元被配置成估计所述障碍物的方位频率、仰角频率以及范围并且被配置成生成所述障碍物的估计的方位频率、估计的仰角频率以及估计的范围；掠射角检测模块，该掠射角检测模块被耦接至所述信号处理单元并且被配置成根据所述障碍物的所述估计的方位频率、估计的仰角频率以及估计的范围中的一个或多个来估计量度，其中所述量度与阈值进行比较以检测所述估计的方位频率和所述估计的仰角频率中的至少一个的误差；以及掠射角误差校正模块，该掠射角误差校正模块被耦接至所述掠射角检测模块并且被配置成在检测到误差时使所述估计的方位频率和所述估计的仰角频率中的至少一个的符号反转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.04 IN 1801/CHE/2014;2014.06.30 US 14/319,21.一种用于估计多个障碍物中的一个障碍物的位置的雷达设备，该雷达设备包括：天线单元；信号处理单元，该信号处理单元被耦接至所述天线单元，所述信号处理单元被配置成估计所述障碍物的方位频率、仰角频率以及范围并且被配置成生成所述障碍物的估计的方位频率、估计的仰角频率以及估计的范围；掠射角检测模块，该掠射角检测模块被耦接至所述信号处理单元并且被配置成根据所述障碍物的所述估计的方位频率、估计的仰角频率以及估计的范围中的一个或多个来估计量度，其中所述量度与阈值进行比较以检测所述估计的方位频率和所述估计的仰角频率中的至少一个的误差；以及掠射角误差校正模块，该掠射角误差校正模块被耦接至所述掠射角检测模块并且被配置成在检测到误差时使所述估计的方位频率和所述估计的仰角频率中的至少一个的符号反转。2.如权利要求1所述的雷达设备，其中所述天线单元进一步包括：天线的线性阵列，该天线的线性阵列被配置成估计与所述障碍物相关联的方位频率以生成所述估计的方位频率；以及附加天线，该附加天线与所述天线的线性阵列中的至少一个天线相距预定偏置，其中所述仰角频率根据所述预定偏置、所述估计的方位频率以及在所述附加天线处从所述障碍物接收到的信号的相位而被估计，以生成所述估计的仰角频率。3.如权利要求2所述的雷达设备，其中在所述天线的线性矩阵中的相邻天线之间限定了间距。4.如权利要求2所述的雷达设备，其中所述预定偏置是所述天线单元的工作波长的一半的倍数，并且所述天线的线性矩阵中的相邻天线之间的所述间距是所述天线单元的所述工作波长的一半的倍数。5.如权利要求2所述的雷达设备，其中所述掠射角检测模块被配置成根据所述估计的方位频率和所述估计的仰角频率来估计所述量度，其中所述量度是方位角的正弦函数的估计值。6.如权利要求5所述的雷达设备，其中所述掠射角误差校正模块被配置成当所述量度高于所述阈值时使所述估计的方位频率的符号反转以生成真实估计的方位频率，并且其中，当所述量度低于所述阈值时，所述估计的方位频率为所述真实估计的方位频率。7.如权利要求6所述的雷达设备，其中所述仰角频率被配置成根据所述真实估计的方位频率被重新估计以生成真实估计的仰角频率，并且其中仰角和所述方位角被配置成根据所述真实估计的方位频率和所述真实估计的仰角频率而被估计。8.如权利要求1所述的雷达设备，进一步包括使所述天线单元旋转预定角度，以使得与所述天线单元相关联的一个或多个掠射角模糊区域位于感兴趣区域之外。9.如权利要求8所述的雷达设备，其中所述掠射角检测模块被配置成估计：所述估计的方位频率与所述一个或多个掠射角模糊区域中的每个掠射角模糊区域的方位频率之间的第一差值；以及所述估计的仰角频率与所述一个或多个掠射角模糊区域中的每个掠射角模糊区域的仰角频率之间的第二差值，其中所述量度根据针对每个掠射角模糊区域的所述第一差值的绝对值和所述第二差值的绝对值的总和而被估计。10.如权利要求9所述的雷达设备，其中：所述掠射角误差校正模块被配置成当所述量度低于所述阈值时，使所述估计的方位频率和所述估计的仰角频率中的至少一个的符号反转以分别生成所述真实估计的方位频率和真实估计的仰角频率；并且当所述量度高于所述阈值时，所述估计的方位频率和所述估计的仰角频率分别为所述真实估计的方位频率和所述真实估计的仰角频率。11.如权利要求10所述的雷达设备，其中所述仰角和所述方位角根据所述真实估计的方位频率和所述真实估计的仰角频率而被重新估计。12.一种用雷达设备估计多个障碍物中的一个障碍物的位置的方法，所述方法包括：估计所述障碍物的方位频率、仰角频率以及范围以生成所述障碍物的估计的方位频率、估计的仰角频率以及估计的范围；根据所述障碍物的所述估计的方位频率、所述估计的仰角频率以及所述估计的范围中的一个或多个而估计量度，其中所述量度与阈值进行比较以检测所述估计的方位频率和所述估计的仰角频率中的至少一个的误差；并且在检测到误差时使所述估计的方位频率和所述估计的仰角频率中的至少一个的符号反转以分别生成真实估计的方位频率和真实估计的仰角频率。13.如权利要求12所述的方法，其中所述雷达设备包括天线单元，并且所述天线单元进一步包括：天线的线性阵列，该天线的线性阵列被配置成估计与所述障碍物相关联的所述方位频率以生成所述估计的方位频率；以及附加天线，该附加天线与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉奥，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US