用于运行多输入多输出雷达的方法技术

一种用于运行MIMO雷达(100)的方法，其中，对象运动对角度估计的影响基本上被消除，其中，使用具有不同的激活时间框(A、B)的至少两个发送器(TX1、TX2)，其中，所述发送器(TX1、TX2)在其激活时间框(A、B)中不同频率地被激活，从而对于所述激活时间框(A、B)提供用于所述发送器(TX1、TX2)的一个共同的中心时刻(tM)。

【技术实现步骤摘要】
用于运行多输入多输出雷达的方法
本专利技术涉及一种用于运行MIMO(多输入多输出)雷达的方法。本专利技术还涉及MIMO雷达在机动车领域中的应用。
技术介绍
在机动车中使用雷达系统，以便确定在机动车附近的对象的距离和相对速度。所提到的雷达系统可以用于实现舒适性功能(例如自适应巡航控制(AdaptiveCruiseControl(ACC))和安全性功能(例如在危急情况下警告驾驶员或者如果不再能避免碰撞那么促使全制动)。对于这些应用，必须精确地求取对象的距离和相对速度以及所反射的雷达波的角。出于该目的应该准确地实施特别是角(directionofarrival(DOA)：到达的方向)的估计。待估计的角在此可以是方位角和/或仰角。具有多个发送天线和接收天线的MIMO雷达系统相比于传统的单输入多输出(SIMO)雷达系统提供的优点在于，在相同或更小的几何尺寸下更大的虚拟孔径。因此，借助于MIMO雷达通常可以实现所估计的DOA的更大的精度。然而，如果对象相对于雷达运动，那么在MIMO雷达中DOA估计的精度通常变小，因为该运动基于多普勒效应产生基带信号的未知的相位变化(多普勒相位)。R.Feger、C.Wagner、S.Schuster、S.Scheiblhofer、A.Stelzer所著的《A77GHzFMCWMIMORadarbasedonaSiGeSingle-ChipTransceiver》”(2009年)公开了一种MIMO雷达，其中，如此定位接收天线和发送天线，使得一个虚拟阵列的至少两个天线元件具有相同的几何位置(“冗余位置”)。基于目标运动，基带信号的未知的相位变化(多普勒相位)通过在冗余位置上的天线元件的相位差的计算来估计。所估计的多普勒相位随后用作在用于角度估计的算法中的校正。然而，仅仅在冗余位置上的天线元件用于求取未知的多普勒相位。随后，所有天线元件用于求取以下角：信号以所述角到达。因此，在冗余位置上的天线元件的噪声相比于在其余天线元件上的噪声对DOA估计具有更大的影响。根据所使用的时分复用方案以及天线的设置，这样的系统的DOA估计相比于单个发送天线的使用，可能是甚至更差的。M.Wintermantel所著的《RadarsystemwithElevationMeasuringCapability》(2010年)公开了一种具有多个发送天线和接收天线的MIMO雷达系统。发送天线发送短持续时间的多个Chirp(线性调频脉冲)序列，例如具有例如分别10μs的持续时间的512或1024个Chirp。发送器在此顺序地或同时地但是以不同的相位调制进行发送。间距、相对速度和DOA借助于三维离散傅里叶变换来估计。然而，所提出的系统可以仅仅实施不准确的角度估计并且此外完全不可以与具有长斜坡的调频连续波雷达(英语：frequencymodulatedcontinuouswave(FMCW))一起使用。除此之外，基于Chirp序列原理随着快速的频率变化，硬件必须相对复杂并且高成本地实现。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是提供一种用于运行MIMO雷达的改进的方法。所述任务按照第一方面借助一种用于运行MIMO雷达的方法来解决，其中，对象运动对角度估计的影响基本上被消除，其中，通过以下数学关系的优化求取具有MIMO雷达的发送器的发送顺序和发送时刻的时分复用方案：具有的参数：d脉冲,优化……在发送器进行发送的顺序中发送器的优化的位置d脉冲……在发送器进行发送的顺序中发送器的位置t……发送时刻VarS……样本方差CovS……样本协方差。按照第二方面，该任务借助用于运行MIMO雷达的方法来解决，其中，对象运动对角度估计的影响基本上被消除，其中，通过以下数学关系的优化求取具有MIMO雷达的发送器的发送顺序和发送时刻的时分复用方案：|CovWS(d脉冲,x,t,ρ)|＝最小|CovWS(d脉冲,y,t,ρ)|＝最小具有的参数：d脉冲,x……在发送器进行发送的顺序中发送器的x位置d脉冲,y……在发送器进行发送的顺序中发送器的y位置t……发送时刻ρ……发送能量CovWS……经加权的样本协方差。其中，有：CovWS(x,y,w):＝EWS([x-EWS(x,w)·1]⊙[y-EWS(y,w)·1],w)具有的参数：w……加权向量EWS……经加权的样本平均值⊙……逐元素乘法。按照第三方面该任务借助用于运行MIMO雷达的方法解决，其中，对象运动对角度估计的影响基本上被消除，其中，使用具有不同的激活时间框的至少两个发送器，其中，所述发送器在其不同的激活时间框中不同频率地被激活，从而对于所述激活时间框提供用于所述发送器的一个共同的中心时刻。有利地按照本专利技术可以实施用于MIMO雷达的改进的角度估计。例如，上述数学关系的各个参数越不相关，那么可以越准确地实施该估计。基于该事实——即发送时刻对于多普勒效应和发送天线的位置对于角度估计是重要的，所提到的参量如果不相关，那么它们可以不相互影响。结果，人么可以有利地正如同目标或对象没有运动时那样准确地实施角度估计。有利地，按照本专利技术的切换方案可以按照第一和第二方面用于平面天线，按照第三方面可以用于不同的天线类型和天线拓扑(例如用于平面天线、透镜天线、天线阵列等等)。按照本专利技术的方法的优选实施方式是从属权利要求的主题。按照本专利技术的方法的优选实施方式规定，实施以下数学关系的优化：CovWS(d脉冲,x,t,ρ)＝0CovWS(d脉冲,y,t,ρ)＝0通过这种方式可以在考虑发送器的发送能量的情况下实现最优的切换方案，其中，目标相对于雷达的运动保持完全不影响角度估计。按照本专利技术的方法的另一有利的改进方案规定，所述发送器中的一个分别与另一发送器时间错开地被激活，其中，分别稍后激活的发送器在其激活时间框的边缘范围中比所述另一发送器少至少一次地被激活，其中，所述发送器分别在其激活时间框的开始和结束时相同频率地不被激活。由此有利地实现了，两个发送器具有相同的观察时刻。因此，在这些发送时刻等距的情况下能够应用傅里叶变换，这能够实现非常高效的分析处理算法。如此调节发送器在其时间框内的激活的不对称性，使得实现相同的中心时刻。按照本专利技术的方法的另一优选实施方式规定，实施离散傅里叶变换用于信号分析处理，其中，借助于补零(Zero-Padding)根据所述发送器的采样值的数量补充所述发送器的采样值，其中，校正在所述发送器的采样信号中的相位差，其中，借助于幅度系数调整所述发送器的采样信号。由此，有利地提供用于傅里叶变换的随后的实施的缺少的测量值。通过这种方式有利地实现了具有相同的频率窗口(Frequenzbin)的待有效计算的傅里叶变换。有利地可以通过这种方式优化用于分析处理算法的计算效率和成本。按照本专利技术的方法的另一优选实施方式规定，使用基于发送斜坡的雷达调制用于所述发送器的信号。由此，合适的调制方法可以用于按照本专利技术的切换方案，所述合适的调制方法可以通过有效的方式确定距离和相对速度。按照本专利技术的方法的另一优选实施方式规定，设有两个发送器或分别设有多对发送器。有利地，按照本专利技术的切换方案特别高效地在偶数个发送器的情况下是可实现的，因为由此能够特别简单地叠加有效的观察时刻。附图说明以下借助于其他的特征和优点根据多个附图详细地阐述本专利技术。在此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于运行MIMO雷达(100)的方法，其中，对象运动对角度估计的影响基本上被消除，其中，使用具有不同的激活时间框(A、B)的至少两个发送器(TX1、TX2)，其中，所述发送器(TX1、TX2)在其激活时间框(A、B)中不同频率地被激活，从而对于所述激活时间框(A、B)提供用于所述发送器(TX1、TX2)的一个共同的中心时刻(tM)。

【技术特征摘要】
2013.05.24 DE 102013209708.51.一种用于运行MIMO雷达(100)的方法，其中，对象运动对角度估计的影响基本上被消除，其中，使用具有不同的激活时间框(A、B)的至少两个发送器(TX1、TX2)，其中，所述发送器(TX1、TX2)在其激活时间框(A、B)中不同频率地被激活，从而对于所述激活时间框(A、B)提供用于所述发送器(TX1、TX2)的一个共同的中心时刻(tM)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发送器中的一个(TX2)分别与另一发送器(TX1)时间错开地被激活，其中，分别稍后激活的发送器(TX2)在其激活时间框(B)的边缘范围中比所述另一发送器(TX1)少至少一次地被激活，其中，所述发送器(TX2)分别在其激活时间框(B)的开始和结束时相同频率地不被激活。3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，实施离散傅里叶变换用于信号分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·朔尔，G·屈恩勒，K·兰巴赫，B·勒施，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE