專利名稱：具有對應(yīng)于不同角度范圍的、間隔開的、具有不同斜率的線性頻率斜坡的機(jī)動車fmcw雷達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種FMCW雷達(dá)定位裝置以及一種相應(yīng)的FMCW雷達(dá)定位方法?，F(xiàn)有技術(shù)雖然可以使用任意的雷達(dá)定位裝置，但在汽車中的應(yīng)用方面對本發(fā)明和本發(fā)明所 基于的問題進(jìn)行說明。分析已經(jīng)表明，通過對危險(xiǎn)的及時(shí)識別以及通過相應(yīng)的、適當(dāng)?shù)鸟{駛技巧可以避 免顯著數(shù)量的交通事故?？梢酝ㄟ^向駕駛員發(fā)出適合的報(bào)警指示或者通過車輛的自動的縱 向和/或橫向控制來實(shí)現(xiàn)所述避免。感知危險(xiǎn)情況的前提條件是適合的傳感器裝置。長久以來，在毫米波范圍中雷達(dá)系統(tǒng)被用作用于感知危險(xiǎn)的駕駛員輔助系統(tǒng)。在 此區(qū)分脈沖雷達(dá)系統(tǒng)和連續(xù)波雷達(dá)系統(tǒng)(CW)。77-GHZ-FMCW雷達(dá)系統(tǒng)例如可以在幾厘米直 至超過250米的范圍內(nèi)檢測物體。在此，同時(shí)確定物體相對本車的距離和物體相對本車的 相對速度以及在相應(yīng)的天線數(shù)量的情況下確定物體相對本車縱軸線的角度。在通常的FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)雷達(dá)系統(tǒng)中，發(fā)射一個(gè)在頻率上不斷變化的信號。為 了限定頻率范圍以及簡化分析處理，以典型的方式應(yīng)用多個(gè)線性的上升斜坡和/或下降斜 坡。圖4示出了已知的FMCW雷達(dá)定位裝置的發(fā)射頻率f的時(shí)間關(guān)系(時(shí)間t)的示意 圖。在圖4中，參考符號FS表示發(fā)射信號而FE表示相應(yīng)的回波信號。發(fā)射信號FS的 變化率的量值(斜坡斜度)在這種已知的雷達(dá)系統(tǒng)中是恒定的。如果接收到回波信號FE， 則回波信號具有傳播時(shí)間延遲并且由此具有與發(fā)射信號不同的頻率。根據(jù)頻率差df例如 可以確定到測量物體的距離。DE 10 2004 034 429 Al描述了一種雷達(dá)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多個(gè)發(fā)射元件、至 少兩個(gè)接收元件和一個(gè)用于數(shù)字地控制對接收元件的接收信號的處理的裝置，該裝置根據(jù) FMCW原理工作。

發(fā)明內(nèi)容
在權(quán)利要求1中定義的根據(jù)本發(fā)明的FMCW雷達(dá)定位裝置和根據(jù)權(quán)利要求8的相 應(yīng)的FMCW雷達(dá)定位方法與傳統(tǒng)的解決方案相比具有以下優(yōu)點(diǎn)，即它們在預(yù)先確定的較不 重要的范圍內(nèi)提供粗的分辨率而在預(yù)先確定的重要的范圍內(nèi)提供細(xì)的分辨率。因?yàn)榭梢栽贔MCW雷達(dá)定位系統(tǒng)中規(guī)定一個(gè)頻率-角度關(guān)系，所以可以通過斜坡的 不同斜率來調(diào)節(jié)相關(guān)角度范圍內(nèi)的分辨率。因此，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)選在邊緣區(qū)域內(nèi)粗而在運(yùn)動方 向上細(xì)的分辨率，也就是說，對例如護(hù)欄的粗識別以及對例如在前方行駛的車輛的細(xì)識別。本發(fā)明所基于的構(gòu)思在于，在一個(gè)FMCW雷達(dá)定位裝置中不實(shí)施具有在數(shù)值上單 一的斜率的斜坡，而是實(shí)施具有逐段不同的斜率的、不連續(xù)的斜坡。換句話說，根據(jù)可視區(qū)域改變一個(gè)斜坡期間的斜坡陡度(單位時(shí)間的頻率變化)。由此，與感興趣的區(qū)域相比，可 以更快地掃描不感興趣的區(qū)域。在從屬權(quán)利要求中說明的特征涉及本發(fā)明技術(shù)方案的有利的進(jìn)一步構(gòu)型和改進(jìn)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型，第一頻率段和/或第二頻率段對應(yīng)于總感檢測區(qū)域 的各個(gè)不同的角度范圍。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型，第一頻率段在第一方向上掃過總檢測區(qū)域，而第 二頻率段在第二方向上掃過總檢測區(qū)域，其中，第二方向與第一方向相反。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型，第一頻率段和/或第二頻率段具有對應(yīng)于不同的 回波信號分辨率的不同斜率。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型，較小的回波信號分辨率的頻率段對應(yīng)于較大的斜 率以及同時(shí)較大的角度范圍，而較大的回波信號分辨率的頻率段對應(yīng)于較小的斜率以及同 時(shí)較小的角度范圍。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型，可以通過控制裝置固定地預(yù)先確定第一頻率段和
/或第二頻率段。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型，可以通過控制裝置靈活地根據(jù)至少一個(gè)行駛參數(shù)
來構(gòu)造第一頻率段和/或第二頻率段。


在附圖中示出并且在下面的描述中詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例。附圖示出圖1 根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形式的FMCW雷達(dá)定位裝置的框圖；圖2a 根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形式的FMCW雷達(dá)定位裝置的發(fā)射頻率的時(shí)間關(guān)系 的示圖；圖2b 根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形式的FMCW雷達(dá)定位裝置的發(fā)射頻率的頻率_角 度關(guān)系的示圖；圖3 根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形式的FMCW雷達(dá)定位裝置的框圖；圖4 根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形式的FMCW雷達(dá)定位裝置的發(fā)射頻率的時(shí)間關(guān)系的 示圖。
具體實(shí)施例方式在附圖中，相同的參考標(biāo)記表示相同的或功能相同的元件。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形式的FMCW雷達(dá)定位裝置的框圖。電壓控制的振蕩器100通過控制裝置120的輸出信號VM控制或者調(diào)制，并且電壓 控制的振蕩器100的輸出信號VO輸出到循環(huán)器14上。循環(huán)器14的第一輸出信號將電壓 控制的振蕩器100的輸出信號VO基本上無衰減地提供給天線160，所述天線160輻射作為 發(fā)射信號的經(jīng)調(diào)頻的信號。所輻射的發(fā)射信號可以由一個(gè)或多個(gè)待檢測的物體反射回天線 160，并且這樣反射的回波信號VR從天線160返回到循環(huán)器14，所述循環(huán)器14將反射的回 波信號VR由它的第二輸出端提供給混頻器180的輸入端。通過耦合器20向混頻器180的 第二輸入端供給電壓控制的振蕩器100的輸出信號V0。混頻器180的輸出信號被提供給低通濾波器222，以便向信號處理裝置240提供中頻信號IF。信號處理裝置240實(shí)施中頻信 號IF的傅立葉變換，因?yàn)樵诶走_(dá)可視區(qū)域內(nèi)的任何物體的區(qū)域作為中頻信號IF中的頻率 信息存在。圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形式的FMCW雷達(dá)定位裝置的發(fā)射頻率的時(shí)間關(guān)系的示圖，而圖2b示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形式的FMCW雷達(dá)定位裝置的發(fā)射頻率的頻 率_角度關(guān)系(角度α)的相應(yīng)示圖；圖2a不僅示出傳統(tǒng)發(fā)射信號FS (虛線，參見圖4)的時(shí)間關(guān)系，而且示出根據(jù)實(shí)施 形式的發(fā)射信號的時(shí)間關(guān)系，所述根據(jù)實(shí)施形式的發(fā)射信號是逐段恒定的并且由具有不同 斜率的頻率段 FSl (tl 至 t2)、FS2 (t2 至 t3)、FS3 (t3 至 t4)、FS4 (t4 至 t5)、FS5 (t5 至 t6)、 FS6(t6 至 t7)組成。如由圖2a可以看出，頻率在時(shí)間tl與t4之間以三個(gè)不同的頻率段或者斜坡上升 并且在時(shí)間t4與t7之間以三個(gè)不同的斜坡下降。此后，上升和下降周期性地繼續(xù)重復(fù)。在此，頻率段FSl、FS3、FS4、FS6的斜坡陡度在數(shù)值上是相同的并且頻率段FS2、 FS5的斜坡陡度在數(shù)值上同樣是相同的。如同樣由圖2可以看出的，頻率段FS1、FS3、FS4、 FS6的斜坡陡度在數(shù)值上大于頻率段FS2、FS5的斜坡陡度。這與此有關(guān)，即較高的斜坡陡 度伴隨著較差的分辨率(較短的掃描)而較小的斜坡陡度伴隨著較好的分辨率(較長的掃 描)O在約-12°至+12°的掃描角度范圍中，這種根據(jù)頻率段FS2、FS5的較小的斜坡陡 度或者較好的分辨率是所期望的，相反在-12°與-30°之間或者在+12°與+30°之間的 角度范圍中較小的或者較粗的分辨率已足夠。同樣由圖2可以看出在每兩個(gè)頻率段的過渡 位置上的跳躍式的偏移OF。所述偏移有利于簡化信號處理以及更好地識別所接收的回波， 但這不是絕對必需的。圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形式的FMCW雷達(dá)定位裝置的框圖。在第一實(shí)施形式中頻率段FSl至FS6的斜坡陡度由控制裝置120固定地預(yù)先給 定，而在第二實(shí)施形式的控制裝置120'中用于所需分辨率的并且因此用于頻率段的陡度 的信息由傳感器S1、S2的信號獲得并且以此為基礎(chǔ)通過確定裝置115根據(jù)預(yù)先給定的標(biāo)準(zhǔn) 確定。這些信息可由不同的傳感器源獲得，例如，導(dǎo)航、經(jīng)驗(yàn)、車輛_車輛_通信、行駛狀態(tài) (速度、加速度……)、其它環(huán)境傳感機(jī)構(gòu)、環(huán)境。在預(yù)先給定的例子中，Sl表示速度傳感 器而S2表示加速度傳感器。換句話說，頻率段FSl至FS6在第一實(shí)施形式中是固定地預(yù)先給定的而在第二實(shí) 施形式中是根據(jù)至少一個(gè)行駛參數(shù)靈活地構(gòu)造的。盡管以上已根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例描述本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，而是 可被以多種方式改變?？梢愿鶕?jù)行駛情況或行駛環(huán)境或具體的信號檢測及分析處理完全不同地設(shè)計(jì)頻 率段的陡度。這樣例如可以更好地照亮彎道，即更細(xì)地分辨較大的角度，這在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)是 有意義的。原則上，分辨率的變化也可通過采樣頻率范圍的動態(tài)或不連續(xù)的變化實(shí)現(xiàn)，例如 從tl至t2以及從t3至t4的低的采樣頻率以及從t2至t3的高的采樣頻率。采樣頻率的 變化也可以通過抽取濾波器實(shí)現(xiàn)。起始頻率和終止頻率的斜坡可以相交。
權(quán)利要求
FMCW雷達(dá)定位裝置，具有一用于發(fā)射一發(fā)射信號(VO)的發(fā)射裝置(100，14，160)，所述發(fā)射裝置具有一可控的發(fā)射信號產(chǎn)生裝置(100)，所述發(fā)射信號產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生具有對應(yīng)于一被輸入的控制信號(VM)的頻率(f)的所述發(fā)射信號(VO)；一與所述發(fā)射信號產(chǎn)生裝置(100)連接的控制裝置(120；120′)，用于產(chǎn)生所述控制信號(VM)；其中，所述控制裝置(120)被如此構(gòu)造，使得所述控制裝置產(chǎn)生一這樣類型的控制信號(VM)，使得所述發(fā)射信號(VO)周期性地在第一頻率段(FS1-FS3)中不連續(xù)地線性上升地和/或在第二頻率段(FS3-FS6)中不連續(xù)地線性下降地變化；以及一接收裝置(160，14，180，222，240)，用于接收一由一物體反射的回波信號(VR)以及用于實(shí)施所述物體的、基于所述回波信號的定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FMCW雷達(dá)定位裝置，其特征在于，這些第一頻率段 (FS1-FS3)和/或這些第二頻率段(FS4-FS6)對應(yīng)于一總檢測區(qū)域的各個(gè)不同的角度范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的FMCW雷達(dá)定位裝置，其特征在于，這些第一頻率段 (FS1-FS3)在一第一方向上掃過所述總檢測區(qū)域，而這些第二頻率段(FS3-FS6)在一第二 方向上掃過所述總檢測區(qū)域，其中，所述第二方向與所述第一方向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FMCW雷達(dá)定位裝置，其特征在于，這些第一頻率段 (FS1-FS3)和/或這些第二頻率段(FS4-FS6)具有對應(yīng)于不同的回波信號分辨率的不同斜 率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的FMCW雷達(dá)定位裝置，其特征在于，較小的回波信號分辨率的 頻率段(FS1，F(xiàn)S3，F(xiàn)S4，F(xiàn)S6)對應(yīng)于較大的斜率以及同時(shí)較大的角度范圍，而較大的回波信 號分辨率的頻率段(FS2，F(xiàn)S5)對應(yīng)于較小的斜率以及同時(shí)較小的角度范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FMCW雷達(dá)定位裝置，其特征在于，這些第一頻率段 (FS1-FS3)和/或這些第二頻率段(FS4-FS6)可由所述控制裝置(120)固定地預(yù)先給定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FMCW雷達(dá)定位裝置，其特征在于，這些第一頻率段 (FS1-FS3)和/或這些第二頻率段(FS4-FS6)可由所述控制裝置(120')靈活地根據(jù)至少 一個(gè)行駛參數(shù)來構(gòu)造。
8.FMCW雷達(dá)定位方法，具有以下步驟借助一可控的發(fā)射信號產(chǎn)生裝置(100)發(fā)射一發(fā)射信號(V0)，所述發(fā)射信號產(chǎn)生裝置 用于產(chǎn)生具有對應(yīng)于一被輸入的控制信號(VM)的頻率(f)的所述發(fā)射信號(V0)，其中，所 述控制信號(VM)被如此構(gòu)造，使得所述發(fā)射信號(V0)周期性地在第一頻率段(FS1-FS3) 中不連續(xù)地線性上升地和/或在第二頻率段(FS3-FS6)中不連續(xù)地線性下降地變化；以及 接收一由一物體反射的回波信號(VR)并且實(shí)施所述物體的、基于所述回波信號的定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的FMCW雷達(dá)定位方法，其特征在于，這些第一頻率段 (FS1-FS3)和/或這些第二頻率段(FS4-FS6)對應(yīng)于一總檢測區(qū)域的各個(gè)不同的角度范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的FMCW雷達(dá)定位方法，其特征在于，這些第一頻率段 (FS1-FS3)在一第一方向上掃過所述總檢測區(qū)域，而這些第二頻率段(FS3-FS6)在一第二 方向上掃過所述總檢測區(qū)域，其中，所述第二方向與所述第一方向相反。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的FMCW雷達(dá)定位方法，其特征在于，這些第一頻率段 (FS1-FS3)和/或這些第二頻率段(FS4-FS6)具有對應(yīng)于不同的回波信號分辨率的不同斜率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的FMCW雷達(dá)定位方法，其特征在于，較小的回波信號分辨率 的頻率段(FS1，F(xiàn)S3，F(xiàn)S4，F(xiàn)S6)對應(yīng)于較大的斜率以及同時(shí)較大的角度范圍，而較大的回波 信號分辨率的頻率段(FS2，F(xiàn)S5)對應(yīng)于較小的斜率以及同時(shí)較小的角度范圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的FMCW雷達(dá)定位方法，其特征在于，由所述控制裝置(120)固 定地預(yù)先給定這些第一頻率段(FS1-FS3)和/或這些第二頻率段(FS4-FS6)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的FMCW雷達(dá)定位方法，其特征在于，由所述控制裝置(120') 靈活地根據(jù)至少一個(gè)行駛參數(shù)來構(gòu)造這些第一頻率段(FS1-FS3)和/或這些第二頻率段 (FS4-FS6)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種FMCW雷達(dá)定位裝置和一種相應(yīng)的FMCW雷達(dá)定位方法。所述FMCW雷達(dá)定位裝置包括用于發(fā)射發(fā)射信號(VO)的發(fā)射裝置(100，14，160)，所述發(fā)射裝置具有可控的發(fā)射信號產(chǎn)生裝置(100)，所述發(fā)射信號產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生具有對應(yīng)于輸入的控制信號(VM)的頻率(f)的發(fā)射信號(VO)；與所述發(fā)射信號產(chǎn)生裝置(100)連接的控制裝置(120；120′)，用于產(chǎn)生所述控制信號(VM)；其中，控制裝置(120)被如此構(gòu)型造，使得所述控制裝置產(chǎn)生一個(gè)這樣的控制信號(VM)，使得所述發(fā)射信號(VO)周期性地在第一頻率段(FS1-FS3)中不連續(xù)地線性上升地和/或在第二頻率段(FS3-FS6)中不連續(xù)地線性下降地變化；以及接收裝置(160，14，180，222，240)，用于接收由一個(gè)物體反射的回波信號(VR)并且實(shí)施所述物體的、基于所述回波信號的定位。
文檔編號G01S13/93GK101802644SQ200880106845
公開日2010年8月11日 申請日期2008年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日
發(fā)明者A·岑德爾, J·希爾西貝歇爾, T·漢森, T·?？? T·舍貝爾 申請人:羅伯特·博世有限公司