用于校准机动车的MIMO雷达传感器的方法技术

一种用于对MIMO雷达传感器(8)进行相位校准的方法，所述MIMO雷达传感器具有由多个发送和接收天线元件(14)构成的阵列(10)并且具有多个高频模块(HF1

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于校准机动车的MIMO雷达传感器的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于对MIMO雷达传感器进行相位校准的方法，该MIMO雷达传感器具有由多个发送和接收天线元件构成的阵列，所述多个发送和接收天线元件在至少一个方向上相对于彼此偏移，并且该MIMO雷达传感器具有多个高频模块，所述多个高频模块分别被分配给该阵列的一部分。

技术介绍

[0002]在用于机动车的驾驶员辅助系统中，例如在用于自动距离调节的系统中或在碰撞警报系统中，通常使用雷达传感器来检测交通周围环境。除了距离和相对速度之外，所定位对象的方位角通常也很重要，因为例如在对前方行驶的车辆进行定位时，可以根据方位角来实现车道分配。所定位的对象的仰角也很重要，因为它允许对目标的重要相关性做出说明：例如，目标能够被驶越还是能够从下方行驶穿过，或者目标是否表示具有潜在碰撞风险的障碍物。
[0003]可以由天线阵列的发送和/或接收天线的幅度和/或相位差来求取目标的方位角和仰角。为了改善角度估计的准确性和可分离性，可以使用根据MIMO原理(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)工作的雷达传感器。在此，不同于借助一个发送天线和多个接收天线工作的传统SIMO雷达传感器(Single Input Multiple Output，单输入多输出)，在此使用多个发送天线元件和多个接收天线元件。为了能够在接收天线元件处分离发送天线元件的信号，发送信号必须是不相关的(正交的)。这可以通过时分复用、频分复用或码分复用来实现。
[0004]在估计角度时，将接收信号与先前测量的角度相关的天线图进行比较。如果仅定位到唯一一个目标(或多个目标，但是所述多个目标能够根据距离和相对速度彼此明确区分开)，则得出所估计的角度作为接收信号与天线方向图之间的最佳匹配的位置。对于多目标估计的一般性情况，已知特定的估计算法，所述估计算法为所有涉及的目标的定位角提供估计值。
[0005]到目前为止，在将传感器投入运行之前，在工厂方面针对每个单个的传感器测量天线图。如果将雷达传感器安装在机动车中、例如安装在保险杠后面或诸如机动车品牌标志之类的凸纹结构之后，可能会引起天线图的失真，这在角度估计中导致系统误差。尤其对于MIMO雷达传感器中的发送天线图是这种情况。
[0006]由DE 2014 208 899 A1已知一种替代方法，即使在已经将雷达传感器投入运行之后，该方法也能够对具有N
tx
个发送天线元件和N
rx
个接收天线元件的MIMO雷达传感器的天线图进行校准或再校准。
[0007]该方法包括以下步骤：
[0008]在将雷达传感器投入运行之前：
[0009]-存储天线图，该天线图为多个角度θ中的每个分配相应的控制向量a(θ)，该控制向量由发送控制向量a
tx
(θ)和接收控制向量a
rx
(θ)组成；
[0010]在投入运行之后：
[0011]-实施雷达测量以定位对象；
[0012]-检查所定位的对象是单个目标还是多个目标；
[0013]-如果是单个目标：
[0014]-借助发送天线元件中的每个实施SIMO测量；
[0015]-根据测量结果估计对象的角度θ；
[0016]-针对每个发送天线元件计算与发送控制向量a
tx
(θ)的分量相关的第一比较参量；
[0017]-针对每个发送天线元件计算与SIMO测量的结果相关的第二比较参量；
[0018]-针对每个发送天线元件，根据第一比较参量与第二比较参量之间的已知关系来修正发送控制向量a
tx
(θ)。
[0019]该方法的优点在于：可以后续地补偿如下干扰影响：所述干扰影响仅在将雷达传感器安装在车辆中时才出现，并且因此在工厂方面校准时尚无法被检测到。例如，如果在驾驶安装有雷达传感器的机动车期间，单个对象以确定的方位角θ定位，则可以根据上述方法针对该特定方位角对发送天线图进行再校准。由于随着时间的推移，单个对象在机动车的运行期间以不同的方位角θ定位，则针对整个方位角范围逐渐获得经修正的(经校准的)发送天线图。然后可以完成校准阶段。然而可选地，也可以持续地继续进行再校准或者以一定间隔重复所述再校准，以便也将天线图中的由老化导致的变化考虑在内。
[0020]在上述方法中，仅对天线图的发送部分进行校准。但是，所提及的公开文献还描述一种类似运行的方法，在该方法中，借助多个MISO测量(Multiple Input Single Output，多输入单输出)对天线图的接收部分进行校准。
[0021]最近，人们对如下雷达传感器的兴趣日益增加：所述雷达传感器为了产生雷达信号并且为了接收和预先分析处理雷达回波而具有两个或更多的基本上结构相同的高频模块。一方面，这些模块可以单独用于对性能要求不高的雷达传感器、例如驾驶员辅助系统，另一方面，这些模块可以互连以提供具有更高性能、尤其具有更高角度分离能力的雷达传感器。然而，在后一种情况下，需要使不同高频模块彼此精确地同步，以便避免由于不同高频模块的接收部分和/或发送部分中的相位差引起的误差。
[0022]已知的解决方案例如设置：分别结合信号传播路径的准确补偿来使用中央振荡器或主/从架构。但是，这些解决方案开销相对较大。
[0023]此外，对于具有多个高频模块的雷达传感器而言，存在以下问题：高频模块必须布置成相对于彼此间隔一定的空间距离，并因此可能以不同方式与相应安装环境相互作用和/或(例如由于雷达传感器中的放热)具有不同的温度。因此，由于所涉及的电子部件的温度响应，在雷达传感器运行期间的温度变化会导致出现相位差，所述相位差损害校准的准确性。在对雷达传感器进行一次性的工厂方面的校准时几乎无法预见这些因素，因此很难对其进行控制。

技术实现思路

[0024]本专利技术的任务在于说明一种方法，该方法允许“在线地”、即在雷达传感器的持续运行时对雷达传感器的多个高频模块进行再校准。
[0025]根据本专利技术，借助在独立权利要求中说明的特征来解决该任务。
[0026]该解决方案的核心构思在于：将发送和接收天线的阵列如此划分为发送子阵列和接收子阵列，使得每个子阵列都被分配给高频模块中的恰好一个，并且至少两个接收子阵列在一个方向上相对于彼此偏移并且在垂直于该方向的方向上彼此对齐，然后将一开始描述的用于校准天线图的方法类似地用于子阵列的平面，其中，像对一个单个的天线元件那样处理子阵列。对于属于不同高频模块的子阵列而言，随后通过校准自动地修正由模块的异步所引起的相位误差。
[0027]在从属权利要求中说明本专利技术的有利的扩展方案和构型。
[0028]该方法不仅可以用于方位角的角度估计而且也可以用于仰角的角度估计。如果属于不同高频模块的两个或更多的子阵列在水平方向上相对于彼此偏移，则可以借助方位角方面的角度估计来校准所属的高频模块。相反，如果属于不同高频模块的两个或更多的子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对MIMO雷达传感器(8)进行相位校准的方法，所述MIMO雷达传感器具有由多个发送和接收天线元件(14)构成的阵列(10)并且具有多个高频模块(HF1-HF4)，所述多个发送和接收天线元件在至少一个方向(y，z)上相对于彼此偏移，所述多个高频模块被分别分配给所述阵列810)的一部分(D1-D4)，其特征在于，将所述阵列(10)如此划分为发送子阵列(TX1-TX8)和接收子阵列(RS1-RS4)，使得每个子阵列都被分配给所述高频模块中的恰好一个，并且使得属于不同高频模块的至少两个接收子阵列(RS1，RS2；RS3，RS4)在所述至少一个方向(y，z)上相对于彼此偏移并且在垂直于所述方向的方向(z，y)上彼此对齐，并且所述方法包括具有以下步骤的至少一种校准程序：在将所述雷达传感器投入运行之前：
·
存储天线图，所述天线图为多个角度θ中的每个分配相应的控制向量a
s
(θ)，所述控制向量由发送控制向量a
stx
(θ)和接收控制向量a
srx
(θ)组成，其中，所述控制向量针对每个子阵列分别具有至少一个分量，在投入运行之后：
·
实施雷达测量以定位对象(18)，
·
检查所定位的对象是单个目标还是多个目标，
·
如果是单个目标：о借助所述至少两个接收子阵列(RS1，RS2；RS3，RS4)中的每个实施MISO测量，о根据测量结果估计所述对象的角度θ，о针对所述至少两个接收子阵列(RS1，RS2；RS3，RS4)中的每个计算与所述接收控制向量a
srx
(θ)的分量相关的第一比较参量，о针对所述至少两个接收子阵列(RS1，RS2；RS3，RS4)中的每个计算与所述MISO测量的结果相关的第二比较参量，о针对所涉及的接收子阵列(RS1，RS2；RS3，RS4)，根据所述第一比较参量与所述第二比较参量之间的已知关系来修正所述接收控制向量a
srx
(θ)。2.根据权利要求1的前序部分或根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述阵列如此划分为发送子阵列(TX1-TX8)和接收子阵列(RE1-RS4)，使得每个子阵列都被分配给所述高频模块(HF1-HF4)中的恰好一个，并且使得属于不同高频模块的至少两个发送子阵列(TX1，TX2；TX3，TX4)在所述至少一个方向(y，z)上相对于彼此偏移并且在垂直于所述方向的方向(z，y)上彼此...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：