【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及一种用于汽车应用的雷达系统，其能够检测和定位对象并且监视街道状况。
技术介绍
1、现代的汽车通常包括电磁传感器，所述电磁传感器例如是高级驾驶员辅助系统(adas)的一部分，所述高级驾驶员辅助系统例如是自适应巡航控制、变道辅助、交叉路口辅助。这种电磁传感器的例子是雷达(无线电探测和测距)传感器，其用于探测和定位诸如汽车、行人、障碍物等的对象。雷达传感器发射电磁信号，通常作为定向波束，具有诸如77ghz的特定频率。信号被对象反射，反射信号(有时称为“回波”)被雷达传感器接收和检测，并被进一步处理以引起相应的动作。
2、特别是在自主驾驶的情况下，关于自主驾驶车辆的周围环境的详细信息是非常重要的，例如车辆正行驶在的街道的状况。这包括街道的表面材料(例如沥青、混凝土、沙子等)和可能的降水(例如雨、雪、冰等)。专用雷达系统可用于这种街道状况监视(scm)应用。例如，同一申请人的欧洲专利申请no.21197464.7公开了一种用于确定例如车辆环境中的道路状况的方法和雷达系统。该方法需要专用的雷达系统，该雷达系统可以安装在车辆处并且包括雷达发射器单元和雷达接收单元，该雷达发射器单元和雷达接收单元被配置为分别发射和接收具有至少两种不同极化的雷达波。
3、本专利技术的目的是提供一种用于汽车应用的雷达系统，其能够检测和定位对象并且同时允许街道状况监视。
技术实现思路
1、所提出的雷达系统被配置成安装在车辆处并且包括至少一个主发射天线，所述至少一个主发射天线被配
2、主天线被用于对象检测和定位，并且基本上平行于道路进行辐射和接收。在本专利技术的上下文中，基本上平行意味着天线的增益方向图的主瓣的纵轴或多或少地平行于街道(假设平坦的道路)，例如在±5°内。scm天线被用于街道状况监视，并且基本上指向道路，这意味着它们的增益方向图的主瓣的纵轴是倾斜的并且指向道路。scm天线是极化天线(polarimetric antenna)，这意味着这些天线被配置成以特定极化进行发射和接收。这种极化的例子包括水平和垂直线性极化以及左旋和右旋圆极化。scm天线包括至少一对具有第一极化的发射和接收天线以及另一对具有不同于第一极化的第二极化的发射和接收天线。这允许通过测量共极化和交叉极化反向散射系数来监视街道状况，即确定街道表面和降水，如欧洲专利申请no.21197464.7中所述的。
3、因此，本专利技术提供一种用于汽车应用的集成雷达系统，该集成雷达系统同时能够进行目标检测和定位以及街道状况监视。这满足了需要关于车辆周围环境的可靠和详细信息的自主驾驶应用的要求。重要的是，通过仅提供单个雷达系统，简化了到车辆中的集成并且显着地降低了成本，因为附加的雷达系统将需要附加的空间、到车辆的控制系统的单独接口以及在原始设备制造商(oem)处的附加的线路末端测试。
4、至少一个主发射天线和第一scm发射天线可以是同一发射天线，和/或至少一个主接收天线和第一scm接收天线可以是同一接收天线。这样，可以减少天线的数量和传感器系统的整体形状因数。组合(主天线和scm)天线可以被配置为通过切换天线的调制方案在对象检测和位置与街道状况监视之间进行选择。在一个示例中，组合天线可以被配置为使得其增益方向图的主瓣的方向是频率相关的。因此，根据组合天线被操作的频率，组合天线可以在基本上平行于道路的方向上或在基本上朝向道路的方向上被操纵。
5、scm发射和接收天线的波束图的主瓣可以相对于主发射和接收天线的波束图的主瓣倾斜。如上所述，这允许scm天线通过将极化雷达波束发射到街道上并通过在至少两个不同极化上测量其反向散射系数来执行街道状况监视。同时，主天线能够检测和定位高于道路平面的任何对象，例如行人、车辆或道路边界。
6、当雷达系统被安装在车辆上时，scm天线可以被配置成覆盖-75°至0°的高度角，优选地覆盖-40°至-5°的高度角，更优选地覆盖-12°至-8°的高度角并且最优选为-10°的高度角。-90°至0°之间的角度允许scm天线测量道路状况，而主天线执行对象检测和定位。当安装在离地面0.5m的典型高度时，-12°至-8°，特别是约-10°的角度有利地在距雷达系统约3m的距离照射道路。该距离足够接近车辆以便提供关于道路的紧邻周围路段的信息。另一方面，它导致相对于道路的足够尖的入射角。
7、scm接收天线可以具有比至少一个主接收天线高的动态距离。高动态距离允许检测所有种类的街道状况。由于从街道反向散射的雷达波的幅度与从如汽车的对象反射的雷达波相比由于平入射角而相当低，因此scm天线的高动态距离允许即使在这种情况下也能对街道状况进行可靠的分类。通常，使用具有高动态距离的天线允许以合理的信噪比来检测弱信号。
8、scm天线可以包括缝隙衬底集成波导(siw)阵列或缝隙空气波导(awg)阵列。与损耗更大的贴片阵列相比，衬底集成波导siw或空气波导awg中的缝隙天线具有更高的极化纯度，即，共极化雷达波与交叉极化雷达波之间的高隔离。由于共极化和交叉极化反向散射系数的确定对于街道状况监视是很重要的，因此scm发射和接收天线的高极化纯度对于道路状况的可靠分类是重要的。
9、scm天线可以包括至少22.4db，优选地至少27.3db，更优选地至少32.3db并且最优选地至少37.3db的单向共极化与交叉极化隔离。本文中的单向隔离被理解为单个发射或接收天线的隔离。高的共极化与交叉极化隔离对于可靠地分类街道状况是重要的，因为它依赖于共极化和交叉极化反向散射系数的精确确定。因此，由于极化杂质，天线对这些系数的贡献应该尽可能低。
10、scm天线的增益方向图可以具有至多45°，优选地至多35°，更优选地至多25°并且最优选地至多14.5°的半功率波束宽度。半功率波束宽度也被称为天线增益下降到3db以下的角度。波束宽度被以这种方式设计成仅照射汽车前方的街道，而不接收来自人行道或街道以外的其它目标的任何能量。例如，在最优选的14.5°的波束宽度、地面上方0.5m的天线高度以及-10°的高度角，天线将覆盖具有大约77cm的直径的区域，其中，该区域的正中央将在距天线约3m的距离处。
11、雷达系统还可以包括处理设备，其中，主天线和scm天线通信地联接到处理设备。处理设备可以包括多个发射输出和多个接收输入。发射本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种雷达系统(1)，所述雷达系统(1)被配置成安装在车辆处，所述雷达系统(1)包括：
2.根据权利要求1所述的雷达系统(1)，其中，所述至少一个主发射天线(TX11、TX12、TX13、TX21、TX22、TX23)和所述第一SCM发射天线(2)是同一发射天线，和/或其中，所述至少一个主接收天线(RX11、RX12、RX13、RX14、RX21、RX22、RX23、RX24)和所述第一SCM接收天线(4)是同一接收天线。
3.根据权利要求1或2所述的雷达系统(1)，其中，所述第一SCM发射天线(2)、所述第二SCM发射天线(5)、所述第一SCM接收天线(4)和所述第二SCM接收天线(3)的波束方向图的主瓣相对于所述至少一个主发射天线(TX11、TX12、TX13、TX21、TX22、TX23)和所述至少一个主接收天线(RX11、RX12、RX13、RX14、RX21、RX22、RX23、RX24)的波束方向图的主瓣倾斜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述第一SCM发射天线(2)、所述第二SCM发射天线(5)、所
5.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述第一SCM接收天线(4)和所述第二SCM接收天线(3)具有比所述至少一个主接收天线(RX11、RX12、RX13、RX14、RX21、RX22、RX23、RX24)高的动态距离。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述第一SCM发射天线(2)、所述第二SCM发射天线(5)、所述第一SCM接收天线(4)和所述第二SCM接收天线(3)包括缝隙衬底集成波导SIW阵列或缝隙空气波导AWG阵列。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述第一SCM发射天线(2)、所述第二SCM发射天线(5)、所述第一SCM接收天线(4)和所述第二SCM接收天线(3)包括至少22.4dB，优选地至少27.3dB，更优选地至少32.3dB并且最优选地至少37.3dB的单向共极化与交叉极化隔离。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述第一SCM发射天线(2)、所述第二SCM发射天线(5)、所述第一SCM接收天线(4)和所述第二SCM接收天线(3)的增益方向图具有至多45°，优选地至多35°，更优选地至多25°并且最优选地至多14.5°的半功率波束宽度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的雷达系统(1)，所述雷达系统还包括处理设备(6、7)，其中，所述至少一个主发射天线(TX11、TX12、TX13、TX21、TX22、TX23)、所述至少一个主接收天线(RX11、RX12、RX13、RX14、RX21、RX22、RX23、RX24)、所述第一SCM发射天线(2)、所述第二SCM发射天线(5)、所述第一SCM接收天线(4)和所述第二SCM接收天线(3)通信地联接到所述处理设备(6、7)。
10.根据权利要求9所述的雷达系统(1)，其中，所述第一SCM发射天线(2)、所述第二SCM发射天线(5)、所述第一SCM接收天线(4)和所述第二SCM接收天线(3)经由频率选择元件(F1、F2、F3、F4)通信地联接到所述处理设备(6、7)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述至少一个主发射天线(TX11、TX12、TX13、TX21、TX22、TX23)和所述至少一个主接收天线(RX11、RX12、RX13、RX14、RX21、RX22、RX23、RX24)被配置为在第一中心频率工作，并且所述第一SCM发射天线(2)、所述第二SCM发射天线(5)、所述第一SCM接收天线(4)和所述第二SCM接收天线(3)被配置为在不同于所述第一中心频率的第二中心频率工作。
12.根据从属于权利要求10时的权利要求11所述的雷达系统(1)，其中，所述频率选择元件(F1、F2、F3、F4)是基本上将第一频率与第二频率分离开的高通滤波器。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述频率选择元件(F1、F2、F3、F4)是阶梯阻抗滤波器、连接到滤波器的频率选择功率分配器、双谐振滤波器或双工器。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述第一SCM发射天线(2)、所述第二SCM发射天线(5)、...
【技术特征摘要】
1.一种雷达系统(1)，所述雷达系统(1)被配置成安装在车辆处，所述雷达系统(1)包括：
2.根据权利要求1所述的雷达系统(1)，其中，所述至少一个主发射天线(tx11、tx12、tx13、tx21、tx22、tx23)和所述第一scm发射天线(2)是同一发射天线，和/或其中，所述至少一个主接收天线(rx11、rx12、rx13、rx14、rx21、rx22、rx23、rx24)和所述第一scm接收天线(4)是同一接收天线。
3.根据权利要求1或2所述的雷达系统(1)，其中，所述第一scm发射天线(2)、所述第二scm发射天线(5)、所述第一scm接收天线(4)和所述第二scm接收天线(3)的波束方向图的主瓣相对于所述至少一个主发射天线(tx11、tx12、tx13、tx21、tx22、tx23)和所述至少一个主接收天线(rx11、rx12、rx13、rx14、rx21、rx22、rx23、rx24)的波束方向图的主瓣倾斜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述第一scm发射天线(2)、所述第二scm发射天线(5)、所述第一scm接收天线(4)和所述第二scm接收天线(3)被配置为在所述雷达系统(1)被安装在车辆上时覆盖-75°至0°，优选地-40°至-5°，更优选地-12°至-8°，最优选地-10°的高度角。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述第一scm接收天线(4)和所述第二scm接收天线(3)具有比所述至少一个主接收天线(rx11、rx12、rx13、rx14、rx21、rx22、rx23、rx24)高的动态距离。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述第一scm发射天线(2)、所述第二scm发射天线(5)、所述第一scm接收天线(4)和所述第二scm接收天线(3)包括缝隙衬底集成波导siw阵列或缝隙空气波导awg阵列。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述第一scm发射天线(2)、所述第二scm发射天线(5)、所述第一scm接收天线(4)和所述第二scm接收天线(3)包括至少22.4db，优选地至少27.3db，更优选地至少32.3db并且最优选地至少37.3db的单向共极化与交叉极化隔离。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的雷达系统(1)，其中，所述第一scm发射天线(2)、所述第二scm发射天线(...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·沃尔巴拉克，S·H·卡齐米，S·瓦尔玛，
申请(专利权)人：APTIV技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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