用于确定雷达目标的相对速度的雷达传感器和方法技术

本发明专利技术涉及借助具有多个发送天线的雷达传感器对对象进行速度估计。借助多个发送天线来发送彼此交错的多个序列的斜坡。在此，对于每个发送天线，借助谐波码进行单独的相位编码。为了估计所述对象的速度，必须基于码分复用来解决多义性。

Radar Sensor and Method for Determining Relative Velocity of Radar Target

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定雷达目标的相对速度的雷达传感器和方法
本专利技术涉及用于确定雷达目标的相对速度的一种雷达传感器和一种方法。
技术介绍
出版文献DE102014212280A1公开一种具有FMCW(英语：FrequencyModulatedContiniousWave：频率调制连续波)雷达传感器的雷达测量方法。尤其提出，发送具有彼此交错的多个序列的频率斜坡的雷达信号。出版文献DE102014212284A1公开一种多输入/多输出(MIMO)FMCW雷达传感器。各个发送天线的雷达信号以时分复用方法发送。在汽车领域中对雷达传感器的要求持续地增加。在角度确定中尤其要求越来越高的精度和分辨率。在此，MIMO原理允许改进，因为在此多个发送器和接收器共同地用于角度估计。然而，发送器必须以多路复用方法来运行。为此，时分复用、码分复用或频分复用是可能的。这允许：分离发送器并且在进行合适的分配的情况下改进精度和分辨率。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有权利要求1的特征的用于确定雷达目标的相对速度的方法和一种具有权利要求7的特征的用于确定雷达目标的相对速度的雷达传感器。因此，设置：一种用于确定雷达目标的相对速度的方法。该方法包括以下步骤：借助多个发送天线元件发送经相位调制的发送信号。为此，产生经斜坡状地频率调制的发送信号，所述发送信号具有时间上彼此交错的多个序列的斜坡。在相应的序列内的斜坡以预先确定的时间间隔时间错开地彼此相继。对于每个发送天线元件，以谐波码(harmonischeCodes)对所产生的经斜坡状地频率调制的发送信号的相位进行相位调制。接收对所发送的经相位调制的发送信号的响应信号。通过所接收的响应信号的基带信号的二维傅里叶变换来计算发送信号的每个序列的二维谱。逐斜坡地进行第一维度中的变换。在第二维度中通过斜坡索引进行变换，该斜坡索引对该序列内的斜坡进行计数。求取雷达目标的相对速度值，所述相对速度值从所计算的二维谱的一个中的峰出发以预先确定的速度周期呈周期性。辨识在相同的位置处二维谱的值之间的相位关系与相对速度的所求取的值中的多个的可预期的相位关系的一致性。基于相位关系的所辨识出的一致性来选择雷达目标的相对速度的估计值。此外还设置：一种用于确定雷达目标的相对速度的雷达传感器。该雷达传感器包括多个发送天线和一个信号发生设备。信号发生设备设计用于产生经斜坡状地频率调制的发送信号并且将所述发送信号提供给发送天线。发送信号具有在时间上彼此交错的多个序列的斜坡。相应的序列内的斜坡以预先确定的时间间隔时间错开地彼此相继。对于每个发送天线元件，以谐波码对所产生的经斜坡状地频率调制的发送信号的相位进行相位调制。此外，雷达传感器还包括接收天线和分析处理单元，该接收天线设计用于接收对所发送的经相位调制的发送信号的响应信号。该分析处理单元设计用于基于所接收的响应信号求取雷达目标的相对速度值，所述相对速度值从所计算出的二维谱的一个中的峰出发以预先确定的速度周期呈周期性，辨识在相同的位置处二维谱的值之间的相位关系与相对速度的所求取的值中的多个的可预期的相位关系的一致性；以及基于相位关系的所辨识出的一致性来选择雷达目标的相对速度的估计值。本专利技术的优点本专利技术的构思是借助码分复用对联合采样FMCW雷达的各个发送路径的发送信号的相位进行编码。为此尤其使用谐波码。借助谐波码的相位调制导致要估计的速度的附加的多义性。同样也可以解决这些多义性。这允许在同时分离发送器用于雷达目标的角度估计的情况下进行雷达目标的速度估计。码分复用相对于时分复用具有以下优点：在发送器之间不发生时间偏移。因此，对象运动不导致必须附加地校正的相位偏移。根据一种实施方式，该方法包括以下步骤：将响应信号分配给多个发送天线中的一个。基于该分配可以进行所探测到的雷达对象的角度估计。根据一种实施方式，在一个序列的斜坡内，斜坡具有相同的斜坡斜率并且具有斜坡中心频率的相同的差。具有相同的斜坡索引的斜坡在彼此交错的斜坡中分别具有相同的斜坡斜率和相同的斜坡中心频率。斜坡中心频率尤其可以不等于零。根据一种实施方式，对于各个发送天线，根据发送天线的数目匹配用于发送信号的相位调制的谐波码。例如可以在各个要编码的信道之间设置等距的相位偏移。根据一种实施方式，在使用以下速度偏移Δv的情况下形成预先确定的速度周期：在此，f0是平均发送频率，c是光速，Tr2e是一个序列的两个彼此相继的斜坡之间的时间间隔，NTX是发送天线的数目，s_快是斜坡的斜坡斜率，并且，s_慢是斜坡序列的斜坡中心频率的斜率。根据雷达传感器的一种实施方式，接收天线包括在空间上分离的多个天线元件。因此，雷达传感器形成具有多个发送和接收信道的所谓的MIMO(多输入多输出)系统。上述的构型和扩展方案可以——只要有意义——任意地彼此组合。本专利技术的另外的构型、扩展方案和实现也包括本专利技术的先前或以下关于实施例描述的特征的未明确提及的组合。在此，本领域技术人员也将添加各个方面作为对本专利技术的相应的基本形式的改进或补充。附图说明以下根据在附图的示意图中说明的实施例进一步阐述本专利技术。在此示出：图1示出根据一种实施方式的一种用于确定雷达目标的相对速度的系统的示意图；图2示出一种实施方式所基于的发送信号的时间/频率图的示意图；以及图3示出根据一种实施方式的方法所基于的流程图的示意图。具体实施方式图1示出一种具有FMCW雷达传感器10的系统的示意图，所述FMCW雷达传感器在该示例中仅仅具有两个发送天线元件12-1、12-2和两个接收天线元件14-1、14-2。在实际情况中，更多数目的天线元件是可能的。尤其多于两个发送天线元件12-1、12-2和/或一个或多个接收天线元件14-1、14-2是可能的。雷达传感器10可以例如在机动车中安装在前面并且设置用于测量对象18的间距d、角度和相对速度v。为了更简单地理解，在此示出一种双基天线系统，在所述双基天线系统中，发送天线元件12-1、12-2与接收天线元件14-1、14-2不同。在实际情况中，也可以使用单基天线方案，在所述单基天线方案中，对于发送和接收使用相同的天线元件。发送天线元件12-1、12-2由信号发生设备11馈电。在该信号发生装置11中产生发送信号，该发生信号在下面还将进一步阐述。在将发送信号输送给发送天线元件12-1、12-2之前，可以对于每个发送天线元件12-1、12-2单独地调制发送信号的相位。为了能够在进一步处理中将发送信号分配给发送天线元件12-1、12-2，例如类噪声的或谐波的码是可能的。在在此示出的实施例中，将谐波码用于发送信号的相位调制。在此，“谐波”意味着，相位调制描述离散的谐波振荡。作为谐波码例如谐波地实现，例如1，1，1，...；1，-1，1，-1，...；或1，j，-1，-j，1，...或另外的谐波频率。将经相位调制的发送信号输送给相应的发送天线元件12-1、12-2，从而由每个发送天线元件12-1、12-2发送相应的雷达信号。所发送的雷达信号在对象18上反射并且接下来由接收天线元件14-1、14-2接收。发送天线元件12-1、12-2和接收天线元件14-1、14-2可以分别类似地构造并且在这种情况下具有一致的视域。发送和接收天线元件12-1、12-2、14-1、14-2例如可以分别由贴片(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定雷达目标(18)的相对速度的方法，所述方法具有以下步骤：借助多个发送天线元件(12‑1，12‑2)发送(S1)经相位调制的发送信号，其中，产生经斜坡状地频率调制的发送信号，所述发送信号具有在时间上彼此交错的多个序列(31，32)的斜坡，其中，相应的序列内的斜坡以预先确定的时间间隔时间错开地彼此相继，其中，对于每个发送天线元件(12‑1，12‑2)，以谐波码对所产生的经斜坡状地频率调制的发送信号的相位进行相位调制；接收(S2)对所发送的经相位调制的发送信号的响应信号；通过所接收的响应信号的基带信号的二维傅里叶变换来计算(S3)所述发送信号的每个序列的二维谱，其中，所述变换在第一维度中逐斜坡地进行并且在第二维度中通过斜坡索引进行，所述斜坡索引对所述序列内的斜坡进行计数；求取(S4)雷达目标的相对速度值，所述相对速度值从所计算出的二维谱的一个中的峰出发以预先确定的速度周期呈周期性；辨识(S5)在相同的位置处二维谱的值之间的相位关系与相对速度的所求取的值中的多个的可预期的相位关系的一致性；以及基于所述相位关系的所辨识出的一致性来选择(S6)所述雷达目标的相对速度的估计值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.11 DE 102017200317.01.一种用于确定雷达目标(18)的相对速度的方法，所述方法具有以下步骤：借助多个发送天线元件(12-1，12-2)发送(S1)经相位调制的发送信号，其中，产生经斜坡状地频率调制的发送信号，所述发送信号具有在时间上彼此交错的多个序列(31，32)的斜坡，其中，相应的序列内的斜坡以预先确定的时间间隔时间错开地彼此相继，其中，对于每个发送天线元件(12-1，12-2)，以谐波码对所产生的经斜坡状地频率调制的发送信号的相位进行相位调制；接收(S2)对所发送的经相位调制的发送信号的响应信号；通过所接收的响应信号的基带信号的二维傅里叶变换来计算(S3)所述发送信号的每个序列的二维谱，其中，所述变换在第一维度中逐斜坡地进行并且在第二维度中通过斜坡索引进行，所述斜坡索引对所述序列内的斜坡进行计数；求取(S4)雷达目标的相对速度值，所述相对速度值从所计算出的二维谱的一个中的峰出发以预先确定的速度周期呈周期性；辨识(S5)在相同的位置处二维谱的值之间的相位关系与相对速度的所求取的值中的多个的可预期的相位关系的一致性；以及基于所述相位关系的所辨识出的一致性来选择(S6)所述雷达目标的相对速度的估计值。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法具有以下步骤(S7)：将响应信号分配给所述多个发送天线(12-1，12-2)中的一个。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在斜坡的一个序列(31，32)内，所述斜坡具有相同的斜坡斜率(s_快)和斜坡中心频率的相同的差，其中，具有相同的斜坡索引的斜坡在彼此交错的斜坡中分别具有相同的斜坡斜率和相同的斜坡中心频率。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述斜坡中心频率不等于零。...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·朔尔，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