專利名稱：雷達(dá)傳感器以及用于借助雷達(dá)傳感器檢測降水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于借助雷達(dá)傳感器檢測降水的方法，其中，所述雷達(dá)傳感器發(fā)射一個發(fā)射信號，所述發(fā)射信號的頻率周期性地在前后相繼的調(diào)制斜坡中變化，其中，根據(jù)至少兩個不同的標(biāo)準(zhǔn)分析處理由所述雷達(dá)傳感器接收到的信號。本發(fā)明還涉及一種雷達(dá)傳感器，所述雷達(dá)傳感器被設(shè)置用于執(zhí)行所述方法。
背景技術(shù)：
雷達(dá)傳感器例如在機(jī)動車中用于檢測車輛的周圍環(huán)境以及定位和確定在前行駛的車輛或相向行駛的車輛的相對速度。雷達(dá)傳感器可以用作獨(dú)立的距離警告系統(tǒng)或者駕駛輔助系統(tǒng)的一部分，例如用于基于距離的自動速度控制(ACC-Adaptive Cruise Control ACC-自適應(yīng)巡航控制)。雨水形式的降水或者由街道噴濺的水花可能反射并且吸收所發(fā)射的發(fā)射信號的一部分，這樣雷達(dá)輻射的有效距離減小并且因此可以可靠地定位物體的區(qū)域縮小。出于交通安全的原因，能夠盡可能早并且可靠地確定雷達(dá)傳感器的這種功能限制是重要的。文獻(xiàn)DE 199 45 268A1公開了一種用于確定例如由于降水而導(dǎo)致的雷達(dá)傳感器的靈敏度損失(“失明”)的方法，其中，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)來檢驗(yàn)多個參數(shù)。在此，在必要時對經(jīng)檢驗(yàn)并且根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)分析處理的參數(shù)不同程度地進(jìn)行加權(quán)。這些標(biāo)準(zhǔn)之一基于對由雷達(dá)傳感器接收的信號的平均功率的分析處理。然而，所述方法的缺點(diǎn)在于，平均功率不僅取決于諸如降水的散射損失源的存在，而且還取決于很多其他因素，其中，取決于雷達(dá)傳感器的具體特性、在安裝到車輛中時的裝配公差以及溫度與老化影響。文獻(xiàn)DE 10 2006 054 320A1描述了一種用于借助雷達(dá)傳感器來檢測降水的方法，所述方法同樣基于對接收到的雷達(dá)信號的功率特征的分析處理。所述方法適用于多射束雷達(dá)傳感器、尤其是FMCW (Frequency ModulatedContinuous Wave 調(diào)頻連續(xù)波)雷達(dá)傳感器。在所述方法中，分別單獨(dú)地對多個雷達(dá)射束的接收到的雷達(dá)信號進(jìn)行積分并且相互比較最終得到的積分。可以利用雷達(dá)傳感器根據(jù)所發(fā)射的雷達(dá)信號與由物體反射并且接收到的雷達(dá)信號之間由于多普勒效應(yīng)而產(chǎn)生的頻率偏移來確定物體的速度。附加地，為了同時獲得關(guān)于物體與雷達(dá)傳感器的距離的信息，需要關(guān)于雷達(dá)信號的傳播時間的信息。在FMCW雷達(dá)方法中，可以通過用(通常線性)變化的頻率(頻率斜坡)對所發(fā)射的雷達(dá)信號的頻率進(jìn)行頻率調(diào)制的方式來獲得這樣的傳播時間信息。所接收的雷達(dá)信號通常與所發(fā)射的信號的一部分混頻成中頻信號。通常借助于快速傅里葉變換(FFT-Fast Fourier-Transform)來分析中頻信號的頻譜。在所述頻譜中，在某個頻率處的峰值中反映出由雷達(dá)系統(tǒng)檢測到的物體，所述頻率取決于所述物體與雷達(dá)傳感器的距離和相對速度。雨滴或噴濺的水花在此意義上也是物體，其在離雷達(dá)傳感器的距離不太大時—— 通常在直到約10米的距離時，在中頻信號的頻譜中留下較弱的峰值。在降水較強(qiáng)的情況下，與以上所述的距離范圍對應(yīng)的頻率范圍中的峰值相加成背景信號——所謂的雨水雜波 (Regenclutter)。由所述的距離范圍決定地，通過雨水雜波提高了中頻信號的背景。在車輛速度較低時，雨水雜波的信號位于中頻信號的低頻信號范圍中。在速度較高時，雨水雜波的信號移至中頻信號中的較高頻率。此外，雨水雜波的頻率位置取決于所發(fā)射的雷達(dá)信號的頻率斜坡的斜率。雨水雜波的頻率范圍中的功率譜密度可用作存在降水的指示。然而，在此問題是經(jīng)常出現(xiàn)以下情形一個或多個實(shí)際物體的反射峰值同樣位于所述頻率范圍內(nèi)， 由此會錯誤地檢測降水。這樣的情況尤其是在小巷中行駛或在隧道中行駛時、在緊鄰載貨車輛行駛時出現(xiàn)，或者在另一車輛緊后面排隊(duì)時出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，說明一種用于檢測降水的方法，所述方法可靠地識別降水并且相對干擾影響是穩(wěn)健的。本發(fā)明的另一任務(wù)在于，提供一種雷達(dá)傳感器，所述雷達(dá)傳感器被設(shè)置用于實(shí)施所述的方法。根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)通過開頭部分所述類型的方法解決，所述方法的特征在于， 第一標(biāo)準(zhǔn)涉及在經(jīng)歷一個調(diào)制斜坡時所接收的信號，而第二標(biāo)準(zhǔn)涉及在經(jīng)歷至少兩個前后相繼的調(diào)制斜坡時所接收的信號的比較。本發(fā)明利用降水不僅反映在經(jīng)歷一個調(diào)制斜坡時所測量的頻譜內(nèi)的不同功率譜密度中，而且反映在在前后相繼的調(diào)制斜坡期間所記錄的不同頻譜的比較中。在此，這些標(biāo)準(zhǔn)的差異性提高了識別降水時的可靠性。此外，另一優(yōu)點(diǎn)在于，可能在這些標(biāo)準(zhǔn)之一中導(dǎo)致虛假的降水識別的易出錯的情形恰好對于另一個標(biāo)準(zhǔn)是沒有問題的。在所述方法的一個有利的構(gòu)型中，當(dāng)同時滿足這兩個標(biāo)準(zhǔn)時認(rèn)為識別到降水。特別優(yōu)選地，當(dāng)比預(yù)給定的時間段長地同時滿足這兩個標(biāo)準(zhǔn)時才認(rèn)為識別到降水。在從屬權(quán)利要求中說明本發(fā)明其他有利的構(gòu)型和進(jìn)一步構(gòu)型。


以下借助11幅附圖根據(jù)實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。附圖示出圖1 用于實(shí)施用于檢測降水的方法的雷達(dá)傳感器的框圖；圖2 用于表示發(fā)射信號中頻率的時間相關(guān)性的示圖；圖3 用于表示發(fā)射信號中發(fā)射功率的時間相關(guān)性的示圖；圖4 在物體處和在降水處反射發(fā)射信號的原理圖；圖5 在不存在降水時雷達(dá)傳感器的中頻信號的頻譜的示例；圖6 在存在降水時雷達(dá)傳感器的中頻信號的頻譜的示例；圖7 發(fā)射信號的不同發(fā)射功率的示意性中頻頻譜；圖8 在不存在降水時前后相繼的中頻頻譜中的信號功率差的示圖；圖9 在存在降水時前后相繼的中頻頻譜中的信號功率差的示圖；圖10和圖11 在圖8和圖9中示出的前后相繼的測量的信號功率差的方差的示圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中示意性地以框圖示出的雷達(dá)傳感器具有用于提供頻率調(diào)制斜坡的斜坡發(fā)生器11。斜坡發(fā)生器11控制高頻(HF)振蕩器12，所述高頻振蕩器12生成按照調(diào)制斜坡進(jìn)行頻率調(diào)制的雷達(dá)信號。所述雷達(dá)信號在HF放大器13中進(jìn)行放大并且經(jīng)由混頻器14 作為發(fā)射信號S輸送給發(fā)射與接收天線15。取代所示出的具有單基地天線方案的布置(其中，發(fā)射天線和接收天線是相同的)還可以設(shè)置雙基地方案，其中，發(fā)射天線和接收天線是分離的。如在圖1中示例性地示出的，由發(fā)射與接收天線15發(fā)射的發(fā)射信號S由與雷達(dá)傳感器的距離為R的物體21反射。反射信號由發(fā)射與接收天線15接收并且作為接收信號E 又輸送給混頻器14?；祛l器14將接收信號E與發(fā)射信號S的一部分進(jìn)行混頻并且輸出混頻結(jié)果作為中頻信號ZF。在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器16中的數(shù)字化后，對中頻信號ZF進(jìn)行頻率分析。 為此，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器16的輸出端與頻率分析器17相連接，所述頻率分析器17例如實(shí)施快速傅里葉變換(FFT)并且在其輸出端上輸出振幅譜A(f)，即中頻信號ZF的與頻率f有關(guān)的振幅。一方面，振幅譜A(f)輸送給檢測裝置18，所述檢測裝置18實(shí)施降水檢測并且在識別到降水時輸出降水信號N，所述降水信號N例如輸送給駕駛輔助裝置并且影響其控制行為。 此外，振幅譜A (f)還被提供給分析處理單元19，所述分析處理單元19識別由雷達(dá)傳感器檢測到的物體21并且確定所述物體21相對于雷達(dá)傳感器的距離和相對速度。替換地，頻率分析器17可以取代振幅譜A(f)輸出功率譜P(f)，根據(jù)所述功率譜P(f)進(jìn)行接下來的分析處理。在圖1中示出的雷達(dá)傳感器按照FMCW方法工作。在圖2中示例性地示出了發(fā)射信號S的頻率fs的時間相關(guān)性，所述時間相關(guān)性由斜坡發(fā)生器11控制。頻率fs是斜坡狀地、以上升和下降的調(diào)制斜坡31、32、31'和32'的交替序列進(jìn)行調(diào)制的。這些調(diào)制斜坡分別具有持續(xù)時間T (這里例如為ans)和例如0. 6GHz的調(diào)制幅度(Modulationshub)。所示出的調(diào)制斜坡31和31'具有相同的調(diào)制(調(diào)制斜坡的斜率和持續(xù)時間相同)，這同樣適用于調(diào)制斜坡32和32'。在示出的示例中，調(diào)制斜坡31和32或者31'和32'的斜率的絕對值是相同的。然而，不必如此，還可以設(shè)置具有不同絕對值的斜率的調(diào)制斜坡。還可以考慮包括兩個以上不同調(diào)制斜坡的調(diào)制循環(huán)周期。在此，對于所有調(diào)制斜坡31、31'、32、32'而言，發(fā)射信號S的所發(fā)射的發(fā)射功率 Ps都是相同的。然而，在某些情形中，例如結(jié)合圖7到11所示出的，使發(fā)射功率I^s變化是有利的。為此，可以通過檢測裝置18如此控制放大器13，使得在經(jīng)歷(durchfahren)調(diào)制斜坡31'和32'期間以比在調(diào)制斜坡31和32期間更小的發(fā)射功率Ps發(fā)射所述發(fā)射信號。 這在圖3中示出，其中，將調(diào)制斜坡31和32概括成周期I，而將調(diào)制斜坡31'和32'概括成周期II。如可由線段33和33'看出的，在周期II期間，發(fā)射功率Ps相對于周期I下降了 9dB。相應(yīng)地在隨后的周期中循環(huán)地重復(fù)這種方案。在經(jīng)歷每個調(diào)制斜坡時，確定中頻信號ZF的振幅譜A(f)并且將其輸送給用于降水的檢測裝置18和分析處理單元19。根據(jù)本發(fā)明，為了檢測降水，根據(jù)兩個不同的標(biāo)準(zhǔn)來分析處理由雷達(dá)傳感器接收的信號，其中，這些標(biāo)準(zhǔn)之一涉及在經(jīng)歷一個調(diào)制斜坡期間接收到的信號，而第二標(biāo)準(zhǔn)基于在經(jīng)歷至少兩個前后相繼的調(diào)制斜坡時接收到的信號的比較。以下根據(jù)實(shí)施例來進(jìn)一步解釋這兩個標(biāo)準(zhǔn)。在此，例如可以由圖1中示出的雷達(dá)傳感器實(shí)施用于分析處理信號和用于檢驗(yàn)所述標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)方法。圖4首先示出在此示例性地表示為雨滴的降水22對由發(fā)射與接收天線15接收的雷達(dá)信號的影響。如通過箭頭象征性表示的，發(fā)射信號S不僅被物體21反射，而且還在降水22的各個水滴處被反射。這一方面導(dǎo)致大量反向散射信號，這等同于發(fā)射信號的散射， 而另一方面導(dǎo)致在物體21處反射后由發(fā)射與接收天線15接收的信號的衰弱。在相對于雷達(dá)傳感器的相對速度為0時，與雷達(dá)傳感器間隔小于最小距離Rmin的物體由于在所述物體處反射的信號的傳播時間較短而不能由雷達(dá)傳感器檢測到——在中頻信號ZF中所述信號在其頻率方面與發(fā)射信號S的區(qū)別太小并且不能與所述發(fā)射信號S區(qū)分開來。然而，在考慮物體相對于雷達(dá)傳感器的相對速度不為0的情況下，最小距離Rmin可以根據(jù)相對速度減小直至值0。此外，對于如同降水22的水滴那樣小的并且相應(yīng)地具有較小的反向散射的物體而言，存在最大的檢測距離I^lim，其通常在十米到幾十米的范圍內(nèi)。在圖4中示例性地示出了這些檢測極限。僅在??？^與！^·之間的距離范圍中，由于降水水滴處的信號反向散射導(dǎo)致的雨水雜波高于雷達(dá)傳感器的噪聲背景。圖5以曲線41示出對于不存在降水的情形振幅譜A(f)的典型變化過程。在所示的示例中，從噪聲背景42顯著突出的峰值43表示經(jīng)定位的物體21。在假定雨滴相對于背景的水平速度是可忽略的并且因此由車輛速度得出相對于雷達(dá)傳感器的水平相對速度的情況下，用于檢測降水的檢測極限Rmin和Rim可以轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率f (Rmin)和f (Rliffl)，所述頻率f (Rmin)和f (Rlim)繪制在圖5中的橫坐標(biāo)上。在此，經(jīng)定位的物體21仍位于降水的檢測極限內(nèi)。不考慮峰值43，對于所有剩余的頻率(并且因此距離)，通過噪聲背景42的水平給出曲線41的平均高度，所述水平近似地在整個距離范圍上是恒定的。與之對比，圖6示出在存在降水22時振幅譜A(f)的曲線41η的變化過程。在此， 峰值43η同樣表示物體21——例如車輛，其距離在此大于極限距離I lim。不考慮物體21在圖5和6中示出的情況下的不同距離，峰值43η的較低高度也可以歸因于由于水滴處的反射和通過降水22的水滴的吸收而導(dǎo)致的雷達(dá)信號的衰弱。另一方面，這些水滴處的反射引起所提及的雨水雜波，可以在圖6中在峰值43η之外看到背景信號45的形式的所述雨水雜波，所述背景信號45高于噪聲背景42。從極限距離Iilim起，不再可以區(qū)分雨水雜波的背景信號45與噪聲背景42并且因此不再可檢測出雨水雜波的背景信號45?，F(xiàn)在，在第一標(biāo)準(zhǔn)的一個構(gòu)型中通過如下方式實(shí)現(xiàn)降水的檢測在與位于最小距離Rmin與極限距離Rlim之間的距離間隔INTl對應(yīng)的第一頻率間隔51上對振幅譜A(f)或者作為振幅譜的平方的功率密度譜(A(f))2進(jìn)行積分。因?yàn)樵肼暠尘?2對于給定類型的雷達(dá)定位裝置而言是已知的，所以在無降水情形中對于所述積分可以預(yù)期的值是已知的。如果所述積分的當(dāng)前值顯著較大，則這指出存在降水。然而，影響雷達(dá)定位裝置的靈敏度的干擾影響一一尤其是溫度效應(yīng)和老化效應(yīng)，以及雷達(dá)傳感器的特定安裝條件都可能影響噪聲背景42的高度。為了實(shí)現(xiàn)相對于這種干擾影響的較大獨(dú)立性，在用于降水檢測的第一標(biāo)準(zhǔn)的另一個構(gòu)型中，可以不僅在位于極限距離Rlim以下、即可能出現(xiàn)雨水雜波的區(qū)域內(nèi)的間隔INTl 上進(jìn)行積分，而且在與位于極限距離I^lim以上、即物體峰值以外的功率密度僅由噪聲背景 42確定的區(qū)域內(nèi)的第二距離范圍INT2對應(yīng)的第二頻率范圍52上進(jìn)行積分。第二距離范圍INT2的寬度可以等于第一距離間隔INTl的寬度。為了檢測降水，不僅考慮積分INT1，而且還考慮積分INTl與積分INT2的比值。然而，如果如在圖5中示出的情形中那樣至少一個物體21 (峰值43)位于距離間隔INTl中(在降水檢測時應(yīng)當(dāng)在所述距離間隔INTl上進(jìn)行積分)，則在無降水情形中峰值43也會導(dǎo)致積分INTl的值相對于積分INT2的值增大并且它們的比值改變。不能確定間隔INTl上的積分的增大是僅僅由物體引起的還是附加地也由降水引起的。因此，為了確定積分，優(yōu)選不直接對振幅譜A(f)進(jìn)行積分，而是首先使振幅譜 A(f)經(jīng)歷濾波過程，所述濾波過程使單個峰值不予考慮。在圖5和6中作為曲線44或44η 繪出了這種濾波過程的結(jié)果。曲線44和4 遵循曲線41或41η的經(jīng)平滑的變化過程，然而其中由物體引起的峰值43或43η在一定程度上是“隱沒”的。現(xiàn)在，通過曲線44和4 的積分而不是通過曲線41和41η的積分來確定間隔INTl和ΙΝΤ2上的積分，從而所獲得的值盡可能與在間隔INTl中是否存在物體無關(guān)。在雷達(dá)傳感器中經(jīng)常根據(jù)噪聲估計(jì)來確定每個頻率值或距離值的檢測閾值，由物體引起的峰值43、43η必須至少超過所述檢測閾值，以便能夠可靠地檢測相應(yīng)的物體。曲線44和4 基本上平行于這樣的檢測閾值并且可以通過模擬的方式獲得或者由這樣的檢測閾值來確定曲線44和44η，其中，為了確定間隔INTl和ΙΝΤ2上的積分在所述曲線44和 44η上進(jìn)行積分。為了檢驗(yàn)第一標(biāo)準(zhǔn)，在圖1中示出的檢測裝置18具有比較級，所述比較級用于相互比較在第一和第二間隔范圍INTl和ΙΝΤ2上形成的積分并且例如確定這兩個積分彼此的比值。所述比值直接提供降水強(qiáng)度的度量，其中，接近1的比值表示無降水的狀態(tài)。如果所述比值超過大于1的預(yù)給定值，則滿足了降水檢測的第一標(biāo)準(zhǔn)。此外，可以定義第一距離范圍INTl中積分的最小值，在認(rèn)為滿足了第一標(biāo)準(zhǔn)之前必須與這兩個積分的比值無關(guān)地超過所述最小值(最小雨水反向散射功率)。然而，在第一距離范圍INTl中存在多個物體時， 盡管所描述的濾波過程隱沒物體峰值，但仍可能在不存在降水的情況下錯誤地滿足第一標(biāo)準(zhǔn)。在此，有問題的行駛情況例如是在隧道中行駛或在小巷中行駛。第二標(biāo)準(zhǔn)涉及中頻信號ZF的至少兩個振幅譜A(f)的比較，所述至少兩個振幅譜 A(f)在至少兩個前后相繼經(jīng)歷的調(diào)制斜坡期間獲得。圖7示例性地示出所接收的功率譜密度的示意性功率譜P (f) = (A(f))2，所述功率譜在具有相同調(diào)制的兩個前后相繼的調(diào)制斜坡——例如調(diào)制斜坡31和31'中獲得。作為示例再次假定，單個物體21位于定位范圍內(nèi)，所述單個物體21在頻譜中可分別識別為峰值43或43'。這兩個頻譜的區(qū)別在于所發(fā)射的發(fā)射信號的發(fā)射功率，所述發(fā)射信號根據(jù)在圖3中示出的示圖變化。在周期1(圖7中的左側(cè))中，峰值43在峰值頻率處具有最大信號功率Pp與之相反，在周期11(圖7中的右側(cè))中，峰值43'由于發(fā)射功率的下降而僅僅具有較小的最大信號功率P2。當(dāng)不存在降水和任何其他散射損失時，如果在多個前后相繼的循環(huán)周期上或者更確切地說在具有交替地較高和較低的發(fā)射功率的循環(huán)周期對上跟蹤所涉及的物體21， 則信號功率P1與P2之間的差ΔP應(yīng)當(dāng)僅僅取決于功率下降并且因此保持一個基本上恒定的值。所述假設(shè)是合理的，因?yàn)樵趯?shí)踐中單個循環(huán)周期的持續(xù)時間例如僅僅-S并且實(shí)際物體(例如在前行駛的車輛)具有相對較小的動態(tài)性，從而在幾毫秒或幾十毫秒的時間段內(nèi)峰值43的峰值高度實(shí)際上不會改變。相反，在降水時則表現(xiàn)不同。如在圖4中示出的那樣，降水22的雨滴中的每一個的效果如同較小的反射目標(biāo)或者在根據(jù)圖7的頻譜中留下小峰值的物體。這些峰值分散在寬的頻帶上并且如以上所述作為所謂的雨水雜波貢獻(xiàn)于圖7中的頻譜的背景。如果觀察信號功率差A(yù)PJU ΔΡ在不存在降水時應(yīng)當(dāng)是基本上恒定的。然而，降水22的雨滴在近區(qū)中垂直方向上較高的相對動態(tài)性也會在位于調(diào)制斜坡31與31 ‘之間的^is時間間隔中導(dǎo)致信號功率差ΔΡ的顯著的統(tǒng)計(jì)波動。因此，信號功率差ΔΡ的分散 (Streuung)或方差是存在降水的合適度量。圖8到11示出說明這種效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測量的結(jié)果。這些實(shí)驗(yàn)測量分別在約10分鐘的時間段上進(jìn)行。在圖8中，相對時間t繪制了所述時間段內(nèi)對信號功率差ΔΡ的一些單獨(dú)測量的結(jié)果。在此根據(jù)預(yù)給定的信號頻譜范圍內(nèi)經(jīng)積分的信號功率而不是如在圖7中示出的那樣根據(jù)物體峰值的高度來確定信號功率差 ΔΡ。通過測量點(diǎn)53表示對信號功率差ΔP的每個單獨(dú)確定，所述測量點(diǎn)53說明兩個前后相繼的循環(huán)周期之間的信號功率差ΔΡ。圖8中的曲線M說明通過單獨(dú)測量的(具有合適的時間常數(shù)的)低通濾波形成的平均值。在圖8中示出的結(jié)果是在干燥測量中記錄的，也就是說，僅僅檢測到物體21而不存在降水。與之相反，圖9示出相應(yīng)的測量點(diǎn)53'和存在降水時測量的平均曲線?？梢钥闯?，降水實(shí)際上對平均的信號功率差(曲線)沒有影響，但是會導(dǎo)致由測量點(diǎn)53' 象征性表示的單獨(dú)測量的顯著較強(qiáng)的分散。所述分散或方差因此形成檢測降水的第二標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)并且此外還形成定量地確定降水強(qiáng)度的基礎(chǔ)。如果觀察一系列前后相繼的單獨(dú)測量，其中，k說明單獨(dú)測量的索引，則例如可以根據(jù)以下公式確定方差ok2 = a( Δ Pk-AVE (APk) )2+(l-a) · Oh2(1)其中σ k2單獨(dú)測量k的信號功率差的估計(jì)方差，a濾波器系數(shù)，APk當(dāng)前的單獨(dú)測量的結(jié)果，并且AVE ( Δ Pk)單獨(dú)測量k的信號功率差的(估計(jì))平均值。可以使用經(jīng)低通濾波的值作為估計(jì)平均值A(chǔ)VE(APk),所述經(jīng)低通濾波的值通過圖8和9中的曲線M和M‘說明。對于濾波器系數(shù)a，合適的值例如為0.05。圖10和11示出對于根據(jù)圖8的干燥測量或者根據(jù)圖9的降水時的測量根據(jù)公式 (1)的方差Ok2的時間變化。在根據(jù)圖11的降水測量中，方差非?？焖俚卦陲@著高于根據(jù)圖10的干燥測量的方差的水平上擺動。為了檢驗(yàn)第二標(biāo)準(zhǔn)，在圖1中示出的檢測裝置18因此具有用于確定方差σ k2的分析處理單元和將方差Ok2與合適的閾值進(jìn)行比較的比較級。如果超過所述閾值，則認(rèn)為滿足了第二標(biāo)準(zhǔn)。在此所述的結(jié)合第二標(biāo)準(zhǔn)的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，可以實(shí)現(xiàn)在尤其是存在物體 21——例如在前行駛的車輛等等時檢測降水。對第一標(biāo)準(zhǔn)的可靠性起負(fù)作用的高物體密度也不會限制所述方法的可用性。
在這里所述的第二標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施例中，發(fā)射信號的功率周期性地進(jìn)行變化。為了識別靈敏度損失，以峰值43選擇振幅譜或功率頻譜中靈敏地響應(yīng)發(fā)射功率變化的特征。由借助快速相繼出現(xiàn)的調(diào)制斜坡進(jìn)行相對測量決定地，所述測量對干擾因素——如雷達(dá)傳感器的溫度或老化等等的響應(yīng)不靈敏。優(yōu)選地，應(yīng)當(dāng)針對其中發(fā)射功率不同但在時間上盡可能少地彼此分開的調(diào)制斜坡進(jìn)行這些特征的振幅(或功率)的分析處理，使得經(jīng)定位的物體的動態(tài)性實(shí)際上不會影響這些特征。如果例如一個測量循環(huán)周期包括兩個或更多個不同的調(diào)制斜坡，則符合目的地在每個測量循環(huán)周期之后改變發(fā)射功率。雖然根據(jù)圖3僅僅在兩個發(fā)射功率水平之間進(jìn)行變換，但通常也可以在三個或更多個發(fā)射功率水平之間進(jìn)行變換。另一方面，不一定在每個測量循環(huán)循環(huán)周期之后進(jìn)行發(fā)射功率的變換。例如，在具有恒定發(fā)射功率的多個測量循環(huán)周期之后插入一個發(fā)射功率下降的測量循環(huán)周期便足夠了。同樣可以暫時關(guān)閉檢測裝置18并且僅僅在某些間隔中激活檢測裝置18，其中，檢測裝置18隨后如此控制放大器13，使得系統(tǒng)過渡到特定的失明模式中，在所述失明模式中發(fā)射信號的調(diào)制和功率下降在失明識別或散射損失源的識別方面是最優(yōu)的。替換地，還可以在發(fā)射功率恒定的情況下實(shí)施結(jié)合第二標(biāo)準(zhǔn)描述的方法。同樣，可以在存在降水時觀察到諸如峰值的特征的振幅(或功率)中的增大的方差。然而，所述差異可能不那么顯著。如已經(jīng)提及的，第二標(biāo)準(zhǔn)相對第一標(biāo)準(zhǔn)的不同在于，高物體密度——例如在小巷中行駛或在隧道中行駛時也不會導(dǎo)致降水的錯誤識別。相反其他影響卻可能會錯誤地導(dǎo)致第二標(biāo)準(zhǔn)的滿足，如以下所述的那樣。如在公式⑴中所說明的，為了確定信號功率差的方差ok2，需要單獨(dú)測量k的信號功率差的平均值A(chǔ)VE(APk)。借助于低通濾波由多個前后相繼的測量確定所述平均值(平滑的平均值)。然而，在信號功率差快速變化時低通濾波器的時間常數(shù)會導(dǎo)致平均值的錯誤的值(濾波器的延遲(Nachlaufen))，由此錯誤地并且尤其過大地確定方差σ k2。信號功率差的快速變化可能由雷達(dá)傳感器突然失明導(dǎo)致，例如是由于噴到其發(fā)射與接收天線上或者其雷達(dá)透鏡或雷達(dá)護(hù)板(罩)上的融雪。作為過大地確定的方差Qk2的結(jié)果，可能錯誤地滿足第二標(biāo)準(zhǔn)。然而，突然的失明不會影響第一標(biāo)準(zhǔn)，其中，比較頻譜的同樣遭遇失明的不同頻率范圍?？傮w上接收到較少反向散射的功率的情況，例如在下過雪的但空閑的鄉(xiāng)村道路上行駛時(在識別區(qū)域中沒有任何其他車輛)，在第二標(biāo)準(zhǔn)的錯誤滿足方面也是有問題的，因?yàn)樯⑸渫ǔＳ捎谳^小的接收功率而增多。然而所述情況對于第一標(biāo)準(zhǔn)而言是沒有問題的， 因?yàn)樵诜聪蛏⑸涞慕邮展β试诳傮w上較小時也不會超過干燥時的最小降雨反向散射功率并且因此不會滿足第一標(biāo)準(zhǔn)?？赡茉谶@些標(biāo)準(zhǔn)之一中導(dǎo)致虛假的降水識別的分別易于出錯的情況對于另一個標(biāo)準(zhǔn)而言恰好是沒有問題的。因此，檢測裝置18被如此設(shè)置，使得其僅僅在同時滿足了第一標(biāo)準(zhǔn)和第二標(biāo)準(zhǔn)時才認(rèn)為檢測到降水并且在其輸出端上輸出降水信號N。此外可以提出僅僅在比預(yù)給定的時間段長地同時滿足這兩個標(biāo)準(zhǔn)時才認(rèn)為確定了降水。在以上所描述的示例中，根據(jù)中頻信號ZF的振幅譜A(f)進(jìn)行所接收的雷達(dá)信號的分析處理。然而，在一個經(jīng)修改的構(gòu)型方案中，也可以直接分析處理中頻頻譜ZF的、在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器16中獲得的時間信號。
權(quán)利要求
1.用于借助雷達(dá)傳感器檢測降水的方法，所述雷達(dá)傳感器發(fā)射一個發(fā)射信號(S)，使所述發(fā)射信號的頻率(fs)周期性地在前后相繼的調(diào)制斜坡(31，32)中變化，其中，根據(jù)兩個不同的標(biāo)準(zhǔn)來分析處理由所述雷達(dá)傳感器接收的信號，其特征在于，第一標(biāo)準(zhǔn)涉及在經(jīng)歷一個調(diào)制斜坡(31，32)時接收到的信號；以及第二標(biāo)準(zhǔn)涉及在經(jīng)歷至少兩個前后相繼的調(diào)制斜坡(31，31' ,32,32')時接收到的信號的比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在同時滿足了兩個標(biāo)準(zhǔn)時才認(rèn)為識別到降水(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在比預(yù)給定的時間段長地同時滿足兩個標(biāo)準(zhǔn)時才認(rèn)為識別到降水02)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了分析處理所述第一標(biāo)準(zhǔn)，在對應(yīng)于第一距離間隔(INTl)的第一頻率范圍(51)上對所接收的信號進(jìn)行積分，所述第一距離間隔小于用于檢測降水02)的極限距離(Rlim)；以及根據(jù)在所述第一距離間隔(INTl)上的積分的值認(rèn)為滿足了所述第一標(biāo)準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了分析處理所述第一標(biāo)準(zhǔn)，在對應(yīng)于第一距離間隔(INTl)的第一頻率范圍(51)上對所接收的信號進(jìn)行積分，所述第一距離間隔小于用于檢測降水02)的極限距離(Rlim)；在對應(yīng)于第二距離間隔(IND)的第二頻率范圍(5 上對所接收的信號進(jìn)行積分，所述第二距離間隔大于所述極限距離(Rlim)；以及根據(jù)在所述第一距離間隔和所述第二距離間隔(INT1，INT2)上的積分的比值認(rèn)為滿足了所述第一標(biāo)準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述積分之前對所述信號進(jìn)行濾波，所述濾波抑制由經(jīng)定位的物體導(dǎo)致的峰值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了分析處理所述第二標(biāo)準(zhǔn)，在經(jīng)歷至少兩個前后相繼的調(diào)制斜坡(31，31' ,32,32')時由預(yù)給定的頻率范圍中的信號的功率(P)確定信號功率差(ΔΡ)；以及根據(jù)所述信號功率差(ΔΡ)的方差(σ2)的大小認(rèn)為滿足了所述第二標(biāo)準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，對于所述至少兩個前后相繼的調(diào)制斜坡 (31,31' ,32,32')，所述發(fā)射信號的發(fā)射功率(Ps)是不同的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所接收的信號與所述發(fā)射信號(S)的一部分混頻成中頻信號(ZF)并且對所述中頻信號(ZF)進(jìn)行分析處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，對所述中頻信號(ZF)進(jìn)行頻譜分析，并且對振幅譜(A(f))或功率密度譜(P(f))進(jìn)行分析處理。
11.雷達(dá)傳感器，尤其是用于車輛的雷達(dá)傳感器，所述雷達(dá)傳感器按照通過前后相繼的調(diào)制斜坡(31,3 周期性地頻率調(diào)制發(fā)射信號( 的FMCW方法工作，所述雷達(dá)傳感器被設(shè)置用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于借助雷達(dá)傳感器檢測降水的方法，所述雷達(dá)傳感器發(fā)射一個發(fā)射信號(S)，使所述發(fā)射信號的頻率(fs)周期性地在前后相繼的調(diào)制斜坡(31，32)中變化。為了確定降水，根據(jù)兩個不同的標(biāo)準(zhǔn)來分析處理由所述雷達(dá)傳感器接收的信號。所述方法的特征在于，第一標(biāo)準(zhǔn)涉及在經(jīng)歷一個調(diào)制斜坡(31，32)時接收到的信號；以及第二標(biāo)準(zhǔn)涉及在經(jīng)歷至少兩個前后相繼的調(diào)制斜坡(31，31′，32，32′)時接收到的信號的比較。
文檔編號G01S13/95GK102353955SQ20111015412
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者D·貝希勒 申請人:羅伯特·博世有限公司