本發(fā)明涉及一種借助進(jìn)行角分辨的MIMO-FMCW雷達(dá)傳感器定位雷達(dá)目標(biāo)的方法，其中，將所接收的信號(hào)與所發(fā)射的信號(hào)向下混頻成基帶信號(hào)，并且根據(jù)對(duì)于所述雷達(dá)傳感器的用于發(fā)射和接收的天線元件的不同選擇獲得的基帶信號(hào)之間的振幅和/或相位關(guān)系確定所定位的雷達(dá)目標(biāo)的角度。

本發(fā)明還涉及一種尤其用于機(jī)動(dòng)車的雷達(dá)傳感器，所述雷達(dá)傳感器構(gòu)造用于實(shí)施所述方法。

背景技術(shù)：

在機(jī)動(dòng)車中使用FMCM雷達(dá)傳感器用于檢測(cè)交通環(huán)境，尤其用于定位其他車輛。可以將定位結(jié)果用于不同的輔助功能，例如用于自動(dòng)間距調(diào)節(jié)、自動(dòng)碰撞警告或也用于在嚴(yán)重碰撞危險(xiǎn)時(shí)自動(dòng)觸發(fā)緊急制動(dòng)。

在FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave/調(diào)頻連續(xù)波)雷達(dá)傳感器中使用具有經(jīng)斜坡狀調(diào)制的頻率的發(fā)射信號(hào)。在斜坡的變化過程期間連續(xù)發(fā)射該信號(hào)。由接收信號(hào)通過與發(fā)射信號(hào)混頻來產(chǎn)生基帶信號(hào)，所述基帶信號(hào)被采樣和分析處理。

基帶信號(hào)的頻率相應(yīng)于在給定時(shí)刻發(fā)射的信號(hào)與在同一時(shí)刻接收的信號(hào)之間的頻率差?；诎l(fā)射信號(hào)的頻率調(diào)制，該頻率差與信號(hào)從雷達(dá)傳感器到對(duì)象并且返回的傳播時(shí)間以及因此與對(duì)象的間距有關(guān)。然而基于多普勒效應(yīng)，頻率差也包含通過對(duì)象的相對(duì)速度決定的分量。因此，在單個(gè)斜坡上的頻率差的測(cè)量還不允許間距的和相對(duì)速度的確定，而是僅僅提供這些參量之間的線性關(guān)系。該關(guān)系可以在間距/速度圖(d-v-Diagram)中表示為直線。

已知FMCW雷達(dá)傳感器，在所述FMCW雷達(dá)傳感器中以相同的、相對(duì)短的斜坡的序列——即所謂的快速線性調(diào)頻“Rapid Chirps”)進(jìn)行工作，所述斜坡相對(duì)于其持續(xù)時(shí)間具有高的頻率偏移(Frequenzhub)并且因此如此陡峭，使得在基帶信號(hào)中，頻率移位的與間距有關(guān)的分量占主導(dǎo)，而多普勒移位通過斜坡序列被采樣。因此，為了在相對(duì)速度的測(cè)量范圍內(nèi)允許相對(duì)速度的明確確定，需要短斜坡的足夠高的重復(fù)率。彼此相繼的短斜坡之間的時(shí)間錯(cuò)位尤其必須小于多普勒頻率的半個(gè)周期持續(xù)時(shí)間。

雷達(dá)傳感器大多具有多個(gè)天線元件，所述多個(gè)天線元件相互成一間距地布置在一條線上，例如布置在水平線上，從而所定位的對(duì)象的不同方位角導(dǎo)致雷達(dá)信號(hào)從對(duì)象直至相應(yīng)天線元件要經(jīng)過的傳播長(zhǎng)度方面的差。這些傳播長(zhǎng)度差導(dǎo)致由天線元件接收并且在所屬的分析處理通道中分析處理的信號(hào)的相位方面的相應(yīng)差異。然后通過在不同通道中接收的(復(fù))振幅與天線圖中的相應(yīng)振幅進(jìn)行比較，可以確定雷達(dá)信號(hào)的入射角和因此所定位的對(duì)象的方位角。

在MIMO雷達(dá)(Multiple Input/Multiple Output/多輸入多輸出)中通過以下方式實(shí)現(xiàn)較大的角分辨能力：即不僅借助多個(gè)進(jìn)行接收的天線元件、而且借助多個(gè)進(jìn)行發(fā)射的天線元件工作，其中，分析處理進(jìn)行發(fā)射和進(jìn)行接收的天線元件的不同組合，所述不同組合導(dǎo)致所反射的信號(hào)的相應(yīng)傳播長(zhǎng)度差。

在MIMO雷達(dá)中，借助進(jìn)行發(fā)射的天線元件的不同選擇發(fā)射的信號(hào)必須相互正交或者在時(shí)間上可分離。這例如可以通過碼分復(fù)用、頻分復(fù)用或者時(shí)分復(fù)用來實(shí)現(xiàn)。然而碼分復(fù)用方法要求高的耗費(fèi)并且僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的有限的正交性。在頻分復(fù)用中存在以下缺點(diǎn)：相位與多普勒頻率移位與相應(yīng)的波長(zhǎng)有關(guān)。因此，在此提出的方法基于時(shí)分復(fù)用原理。然而存在以下問題：所定位的對(duì)象的相對(duì)運(yùn)動(dòng)結(jié)合在借助不同開關(guān)狀態(tài)的測(cè)量之間的時(shí)間差導(dǎo)致相位差，所述相位差使后續(xù)的角度估計(jì)變得困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種用于MIMO雷達(dá)的時(shí)分復(fù)用方法，所述時(shí)分復(fù)用方法允許較準(zhǔn)確的角度估計(jì)。

根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)通過一開始所述類型的方法來解決，在所述方法中：

(a)對(duì)所發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行斜坡狀頻率調(diào)制，并且所發(fā)射的信號(hào)具有以下調(diào)制模式：所述調(diào)制模式包括斜坡的多個(gè)序列，所述斜坡在相應(yīng)的序列內(nèi)以時(shí)間間隔時(shí)間錯(cuò)位地彼此相繼，

其中，所述序列中的至少兩個(gè)分配給不同的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)并且在時(shí)間上相互交錯(cuò)，所述發(fā)射開關(guān)狀態(tài)在用于發(fā)射的天線元件的選擇方面區(qū)別，

其中，在分配給不同發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的彼此相繼的斜坡之間在相關(guān)發(fā)射開關(guān)狀態(tài)之間進(jìn)行切換，

其中，給所述發(fā)射開關(guān)狀態(tài)中的至少一個(gè)分別分配所述序列中的在時(shí)間上相互交錯(cuò)并且相互間相對(duì)于第一序列具有分配給相應(yīng)的另一序列的時(shí)間錯(cuò)位的至少兩個(gè)序列，

(b)至少對(duì)于分配有多個(gè)序列的至少一個(gè)發(fā)射開關(guān)狀態(tài)、分開地對(duì)于這些序列中的每一個(gè)序列，由所述基帶信號(hào)通過二維傅里葉變換計(jì)算二維譜，其中，在第一維中逐個(gè)斜坡進(jìn)行變換并且在第二維中通過斜坡索引進(jìn)行變換，所述斜坡索引計(jì)數(shù)所述序列內(nèi)的斜坡，

(c)根據(jù)在所述基帶信號(hào)的至少一個(gè)二維譜中的峰的位置確定雷達(dá)目標(biāo)的相對(duì)速度的以預(yù)先確定的速度周期為周期的值，

(d)針對(duì)與在相應(yīng)的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)中對(duì)于所述相對(duì)速度的周期值中的多個(gè)周期值預(yù)期的相位關(guān)系的一致性方面檢查在分開地計(jì)算的二維譜中分別在相同位置上以及分別對(duì)于相同發(fā)射開關(guān)狀態(tài)獲得的譜值的相位關(guān)系，以及

(e)根據(jù)所述檢查的結(jié)果從所述相對(duì)速度的所確定的周期值中選擇所述雷達(dá)目標(biāo)的相對(duì)速度的估計(jì)值。

這些序列在時(shí)間上相互交錯(cuò)。也就是說，在一個(gè)序列的斜坡之間的間隙中布置有相應(yīng)的另一(另外的多個(gè))序列的斜坡。在此，術(shù)語“相互交錯(cuò)”與“相互交叉”或者“相互交織”同義地使用。

通過斜坡的相應(yīng)序列實(shí)現(xiàn)多普勒頻率移位的欠采樣，從而所獲得的關(guān)于相對(duì)速度的信息具有模糊性。相對(duì)速度的值尤其以一定的速度間隔為周期

其中，c是光速，f₀是平均發(fā)射頻率，Tr2r是在一個(gè)序列內(nèi)的斜坡之間的時(shí)間間隔。因此，由在所采樣的基帶信號(hào)的二維譜中的分配給雷達(dá)目標(biāo)的峰的位置，確定雷達(dá)目標(biāo)的相對(duì)速度的具有模糊性的值。然后通過以下方式可以解模糊性：即檢查對(duì)于相對(duì)速度的相應(yīng)值預(yù)期的在分配給同一個(gè)發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的序列的信號(hào)之間的相位關(guān)系與所測(cè)量的相位關(guān)系有多好的一致性。所預(yù)期的相位關(guān)系分別與相對(duì)速度和在相關(guān)序列之間的時(shí)間錯(cuò)位有關(guān)。

這允許在以下速度測(cè)量范圍內(nèi)明確地估計(jì)相對(duì)速度：所述速度測(cè)量范圍例如可以是借助所述斜坡序列中的僅僅一個(gè)斜坡序列的測(cè)量的明確范圍的多倍。尤其有利的是，能夠?qū)崿F(xiàn)在一個(gè)序列的斜坡之間、也就是在斜坡中點(diǎn)之間的相對(duì)大的時(shí)間間隔，從而可以降低硬件耗費(fèi)，或者在相同的硬件耗費(fèi)的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)比較準(zhǔn)確的定位。

通過序列的由此變得容易的、在時(shí)間上的相互交錯(cuò)產(chǎn)生以下優(yōu)點(diǎn)：即幾乎同時(shí)測(cè)量用于確定角度的、以不同的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)獲得的基帶信號(hào)或者所述基帶信號(hào)的譜，從而能夠最小化和/或能夠特別準(zhǔn)確地校正由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的相位移位。

因此，盡管通過較小的時(shí)間間隔降低了硬件成本，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)改善的角度估計(jì)。

在長(zhǎng)度相應(yīng)于時(shí)間間隔Tr2r的調(diào)制模式周期內(nèi)，斜坡優(yōu)選地以不均勻的間距布置，從而調(diào)制模式盡管有規(guī)律性的時(shí)間間隔Tr2r仍然具有盡可能少的對(duì)稱性?；诮y(tǒng)一的時(shí)間間隔Tr2r，不同序列的斜坡之間的時(shí)間錯(cuò)位逐個(gè)周期地重復(fù)。

優(yōu)選地，在選擇用于雷達(dá)目標(biāo)的相對(duì)速度的估計(jì)值的步驟(e)中，在相對(duì)速度的測(cè)量范圍內(nèi)明確確定相對(duì)速度的估計(jì)值，其中，測(cè)量范圍的上最大值v_max與序列內(nèi)的斜坡中點(diǎn)的時(shí)間間距Tr2r成以下關(guān)系：

Tr2r＞c/(4f₀v_max)

其中，c是光速，f₀是平均發(fā)射頻率。這相應(yīng)于通過相應(yīng)的斜坡序列，以彼此相繼的斜坡之間的時(shí)間間距Tr2r對(duì)雷達(dá)目標(biāo)的最大可檢測(cè)的相對(duì)速度v_max進(jìn)行欠采樣。優(yōu)選地，Tr2r至少為關(guān)系式右側(cè)的所述參量的多倍。

優(yōu)選地，在選擇用于雷達(dá)目標(biāo)的相對(duì)速度的估計(jì)值的步驟(e)中，在相對(duì)速度的測(cè)量范圍內(nèi)明確確定相對(duì)速度的估計(jì)值，其中，測(cè)量范圍的上最大值v_max與相應(yīng)的另一序列的相應(yīng)時(shí)間錯(cuò)位T12成以下關(guān)系：

T12＞c/(4f₀v_max)

優(yōu)選地，T12為關(guān)系式右側(cè)的所述參量的至少多倍。通過選擇在斜坡序列之間的相對(duì)大的時(shí)間錯(cuò)位T12的方式，可以降低用于實(shí)施所述方法的硬件耗費(fèi)，因?yàn)槟軌蛟试S所測(cè)量的相位關(guān)系的最終的模糊性。因?yàn)樵谳^大的測(cè)量范圍內(nèi)仍然可以確定用于相對(duì)速度的明確估計(jì)值。

在從屬權(quán)利中說明本發(fā)明的有利的構(gòu)型。

在進(jìn)行角分辨的測(cè)量時(shí)，天線元件沿以下方向布置在不同的位置中：雷達(dá)傳感器沿所述方向有角分辨能力。例如使用多個(gè)天線元件用于接收。對(duì)于在相應(yīng)的角位置中的理想的、近似點(diǎn)狀的雷達(dá)目標(biāo)，在不同的天線元件中接收的信號(hào)之間存在獨(dú)特的相位與振幅關(guān)系。所接收的信號(hào)之間的振幅比與天線元件的方向角和靈敏度曲線有關(guān)。通過分析處理相位關(guān)系和/或分析處理振幅關(guān)系，可能的是，確定所定位的雷達(dá)對(duì)象的角位置。

對(duì)于在給定的間距處的并且具有給定的反射強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象，在天線圖中示出由天線元件發(fā)射的并且在雷達(dá)目標(biāo)上反射之后在天線元件上接收的信號(hào)的振幅和相位與所定位的雷達(dá)目標(biāo)的角位置的相互關(guān)系。例如通過比較對(duì)于同一個(gè)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行的用于發(fā)射和接收的天線元件的不同選擇而獲得的振幅和/或相位與相應(yīng)的天線圖，可以確定雷達(dá)目標(biāo)的角位置。

在相應(yīng)序列內(nèi)彼此相繼的斜坡優(yōu)選地具有相同的斜坡斜率和相同的、它們的斜坡中心頻率的差以及特別優(yōu)選地具有相同的頻率偏移，其中，所述斜坡中心頻率的差可選地不等于零，其中，在相應(yīng)的序列中有相同斜坡索引的斜坡具有相同的斜坡斜率和相同的斜坡中心頻率以及特別優(yōu)選地具有相同的頻率偏移。如果除可選地不等于零地選擇的、逐個(gè)斜坡的頻率差以外，所有序列的所有斜坡的頻率變化過程相同，則能夠特別準(zhǔn)確地測(cè)量由雷達(dá)目標(biāo)的相對(duì)速度引起的相位關(guān)系，并且簡(jiǎn)化角度確定。

如果序列之間的時(shí)間錯(cuò)位和在序列內(nèi)的斜坡的時(shí)間間距處于相同的數(shù)量級(jí)，則能夠特別好地利用可供使用的測(cè)量時(shí)間。此外，還能夠?qū)?duì)象加速度對(duì)各個(gè)序列的基帶信號(hào)之間的相位關(guān)系的影響保持得盡可能小。此外，因此還能夠?qū)τ谠谛蛄信c在序列內(nèi)的斜坡的時(shí)間間距之間的時(shí)間錯(cuò)位選擇有利的值，所述值盡可能“不可通約”，即相互間不成倍數(shù)關(guān)系。然后由解模糊性產(chǎn)生特別大的用于相對(duì)速度的測(cè)量范圍。與此相應(yīng)地，調(diào)制模式包含斜坡之間的間歇。調(diào)制模式尤其優(yōu)選地具有至少一個(gè)間歇，該間歇有規(guī)律地在一個(gè)序列的分別兩個(gè)彼此相繼的斜坡之間反復(fù)出現(xiàn)，以從間歇到間歇的時(shí)間間隔，所述時(shí)間間隔等于一個(gè)序列的斜坡之間的時(shí)間間隔。

優(yōu)選地，相應(yīng)序列的斜坡在調(diào)制模式的主要時(shí)段期間交替布置，也就是說，這些序列很大程度在時(shí)間上重疊。

在另一序列的斜坡與第一序列的相關(guān)斜坡之間的分配給相應(yīng)的另一序列的時(shí)間錯(cuò)位優(yōu)選地小于相應(yīng)序列內(nèi)的斜坡之間的時(shí)間間隔的兩倍，特別優(yōu)選地小于該時(shí)間間隔。后者等同于：在第一序列的兩個(gè)彼此相繼的斜坡之間始終發(fā)射分配給相同的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的斜坡的相應(yīng)的另一序列的相應(yīng)斜坡。

優(yōu)選地，將分開地計(jì)算的二維譜合并成基帶信號(hào)的二維譜，尤其是功率譜，在用于確定所述相對(duì)速度的值的步驟(c)中使用所述二維譜。合并例如是非相位相干的，優(yōu)選地將譜值的絕對(duì)量值平方進(jìn)行非相位相干求和得到功率譜。由此能夠改善峰的探測(cè)。因此尤其可以絕大部分均衡通過將可供使用的測(cè)量時(shí)間劃分成多個(gè)斜坡序列以及間歇而引起的、分開地計(jì)算的譜的信噪比的降低。

在檢查相位關(guān)系的時(shí)候優(yōu)選地使用根據(jù)以下等式的關(guān)系：

所述等式使另一序列的相應(yīng)的譜的譜值的相位與相同的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)m的第一序列的譜的譜值的相位之間的預(yù)期相位差與分配給所述另一序列的時(shí)間錯(cuò)位T12和所述相對(duì)速度v形成關(guān)系，其中，c是光速，f₀是平均發(fā)射頻率。一般性地，替代用于第二序列的T12和地，寫分配給發(fā)射開關(guān)狀態(tài)m的序列中的第i序列的Tli，m以及其中，i＞1。

在檢查相位關(guān)系時(shí)優(yōu)選使用與相對(duì)速度v有關(guān)的、并且可選地與發(fā)射開關(guān)狀態(tài)m有關(guān)的、根據(jù)以下等式的測(cè)量的控制向量a(v，m)

其中，m表示相應(yīng)的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)，I是計(jì)數(shù)序列的序列數(shù)目，i＝1，...，I，并且在向量的第i個(gè)分量中，對(duì)于i＞1，Tli，m是分配給第i序列的、相對(duì)于第一序列的時(shí)間錯(cuò)位，對(duì)于分配給第m發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的序列而言。序列之間的時(shí)間錯(cuò)位始終涉及分配給同一個(gè)發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的序列?？刂葡蛄縜(v)在該記號(hào)中是列向量，其分量分別描述第i序列相對(duì)于第一序列的部分測(cè)量的所預(yù)期的相位差，其中，所預(yù)期的相位差分別確定為復(fù)指數(shù)函數(shù)的相位。該向量分量的數(shù)目是I。共同的指前因子是歸一化因子并且為1，除以所使用的序列的數(shù)目I的平方根。在指數(shù)函數(shù)的指數(shù)中，只要沒有其他說明，則j表示虛單位。

優(yōu)選地，在不同的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)m中，使用相應(yīng)的另外的序列相對(duì)于相應(yīng)的第一序列的不同的時(shí)間錯(cuò)位Tli，m。換句話說，每一個(gè)對(duì)于具有多個(gè)所分配的序列的另一發(fā)射開關(guān)狀態(tài)使用的時(shí)間錯(cuò)位T1h，m(其中，m＞1且h＝1，..，H)區(qū)別于每一個(gè)對(duì)于第一發(fā)射開關(guān)狀態(tài)所使用的時(shí)間錯(cuò)位T1i，1(其中，i＝1，..，I)，其中，H是另一發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的所使用的序列的數(shù)目并且可選地區(qū)別于I。因此，控制向量a(v，m)與相應(yīng)的時(shí)間錯(cuò)位并且因此與相應(yīng)的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)有關(guān)。

優(yōu)選地，給所述發(fā)射開關(guān)狀態(tài)中的第一和第二發(fā)射開關(guān)狀態(tài)分別分配所述序列中的在時(shí)間上相互交錯(cuò)并且相互間相對(duì)于相應(yīng)的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的第一序列具有分配給所述發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的相應(yīng)的另一序列的時(shí)間錯(cuò)位的至少兩個(gè)序列，其中，在不同的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)中使用另外的序列的不同的時(shí)間錯(cuò)位。

優(yōu)選地，對(duì)用于確定角度的基帶信號(hào)進(jìn)行相位校正，所述相位校正補(bǔ)償對(duì)于相對(duì)速度的估計(jì)值預(yù)期的相位移位。

優(yōu)選地，在相應(yīng)序列中的分別具有相同斜坡索引的斜坡中在調(diào)制模式中將分別分配有斜坡的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的順序混合。換句話說，順序不同于一般順序，在所述一般順序中發(fā)射開關(guān)狀態(tài)依次以其相應(yīng)的所分配的斜坡出現(xiàn)。由此能夠減小相對(duì)速度的估計(jì)誤差對(duì)角度確定的影響。尤其優(yōu)選地，在具有相同斜坡索引的第一或者第二發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的一個(gè)序列的兩個(gè)斜坡之間始終發(fā)射具有相同斜坡索引的分別另一發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的一個(gè)序列的至少一個(gè)斜坡。

對(duì)控制向量a(v，m)的認(rèn)識(shí)允許：在峰的位置處建立雷達(dá)目標(biāo)的相對(duì)速度v與所接收的復(fù)譜值之間的(在合適條件下明確的)關(guān)系并且由所接收的信號(hào)的相位關(guān)系推斷出雷達(dá)目標(biāo)的相對(duì)速度v。然而，因?yàn)閷?shí)際上所接收的信號(hào)或多或少有噪聲，所以不能夠精確計(jì)算速度，而是只能估計(jì)，例如借助極大似然估計(jì)。

例如對(duì)于接收通道n，將測(cè)量向量定義為

其中，i＝1，...，I，在向量X_i(n，m)的第i個(gè)分量中表示接收通道n的和發(fā)射開關(guān)狀態(tài)m的斜坡的第i序列的所采樣的基帶信號(hào)的二維譜的位置k，l處的復(fù)譜值。例如n計(jì)數(shù)接收通道，其中，在N個(gè)接收通道的情況下n＝1，...，N，并且m計(jì)數(shù)發(fā)射開關(guān)狀態(tài)，其中，在M個(gè)發(fā)射開關(guān)狀態(tài)的情況下，m＝1，...，M。

附圖說明

以下根據(jù)附圖詳細(xì)闡述實(shí)施例。

示出：

附圖1示出具有兩個(gè)發(fā)射天線元件和四個(gè)接收天線元件的MIMO-FMCW雷達(dá)傳感器的圖；

附圖2示出具有時(shí)間錯(cuò)位地發(fā)射的同類斜坡的四個(gè)序列的調(diào)制模式；

附圖3示出速度/間距圖，其具有雷達(dá)目標(biāo)的以預(yù)先確定的間隔為周期的相對(duì)速度值；

附圖4示出MIMO-FMCW雷達(dá)傳感器的分析處理裝置的詳細(xì)框圖；以及

附圖5示出調(diào)制模式的另一個(gè)示例。

具體實(shí)施方式

附圖1示出(MIMO)FMCW雷達(dá)傳感器10的一個(gè)非常簡(jiǎn)單的示例的圖，所述(MIMO)FMCW雷達(dá)傳感器在該示例中僅僅具有兩個(gè)發(fā)射天線元件12和四個(gè)接收天線元件14。實(shí)際上，更大數(shù)目的天線元件是可能的。發(fā)射天線元件12由控制與分析處理單元16饋電并且發(fā)射雷達(dá)信號(hào)，所述雷達(dá)信號(hào)在對(duì)象18上反射并且由接收天線元件14中的每一個(gè)接收。發(fā)射天線元件12和接收天線元件14分別同類地構(gòu)造并且因此具有一致的視距。發(fā)射和接收天線元件可以分別由貼片天線陣列組成。

所接收的信號(hào)被向下混頻成基帶信號(hào)并且在控制與分析處理單元16中被分析處理。雷達(dá)傳感器10例如在前面安裝在車輛中并且用于測(cè)量對(duì)象18——例如在前面行駛的車輛——的間距d、角度和相對(duì)速度v。在雷達(dá)測(cè)量?jī)?nèi)借助上升的或者下降的斜坡的序列調(diào)制發(fā)射信號(hào)的頻率。

僅僅出于概覽性原因，在此示出一種雙基天線系統(tǒng)，在所述雙基天線系統(tǒng)中，發(fā)射天線元件12不同于接收天線元件14。實(shí)際上也可以使用單基天線方案，在所述單基天線方案中，對(duì)于發(fā)射和接收使用相同的天線元件。

天線元件12、14沿以下方向布置在不同的位置中：在雷達(dá)傳感器10沿所述方向有角分辨能力。在該示例中，接收電線單元14以均勻的間距布置在一條直線上(ULA；Uniform Linear Array：均勻線性陣列)。同樣的也適用于發(fā)射天線元件12，其中，發(fā)射與接收天線元件不是必須必然布置在同一直線上。如果要使用雷達(dá)傳感器來測(cè)量對(duì)象的方位角，則以下直線水平延伸：天線元件布置在所述直線上。相反，在用于測(cè)量俯仰角的傳感器中，天線元件布置在垂直的直線上。也可以考慮二維天線陣列，借助所述二維天線陣列不僅能夠測(cè)量方位角、而且能夠測(cè)量俯仰角。

在所示示例中，以時(shí)分復(fù)用方法運(yùn)行雷達(dá)傳感器10。在每一個(gè)時(shí)刻，M＝2個(gè)發(fā)射天線元件12中的最多一個(gè)活動(dòng)并且發(fā)射所述發(fā)射信號(hào)。各個(gè)天線元件12的活動(dòng)期相互周期性地交替。在附圖1示出以下情況：在所述情況中，兩個(gè)發(fā)射天線元件12中的僅僅下面的天線元件活動(dòng)。

附圖2在時(shí)間t上繪出發(fā)射信號(hào)20的發(fā)射頻率f。在測(cè)量時(shí)借助每個(gè)發(fā)射天線元件12發(fā)射在時(shí)間上相互交錯(cuò)的具有相同的斜坡參數(shù)的斜坡的兩個(gè)序列。在附圖2中以粗實(shí)線或細(xì)實(shí)線表示分配給第一發(fā)射天線元件12的斜坡24的第一序列22和斜坡28的第二序列26。在附圖2中以粗虛線或細(xì)虛線表示分配給第二發(fā)射天線元件12的斜坡34的第一序列32和斜坡38的第二序列36。說明斜坡所屬的序列的編號(hào)i、在序列內(nèi)的斜坡的相應(yīng)斜坡索引j以及相應(yīng)的天線元件12的編號(hào)m。

給每一個(gè)發(fā)射天線元件m分配一個(gè)時(shí)間錯(cuò)位T12，m，m＝1，...，M，相應(yīng)的第二序列26、36的斜坡28、38相對(duì)于相應(yīng)的第二序列22、32的具有相同的斜坡索引j的斜坡24、34以所述時(shí)間錯(cuò)位移位。時(shí)間錯(cuò)位T12，1和T12，2優(yōu)選地不一樣大。

在每個(gè)序列內(nèi)，彼此相繼的斜坡以時(shí)間間距Tr2r相互移位。時(shí)間間距Tr2r對(duì)于所有發(fā)射天線元件12的所有序列都相同。此外，分別在一個(gè)序列的兩個(gè)彼此相繼的斜坡之間存在至少一個(gè)共同的間歇P。

在附圖2所示的示例中，在一個(gè)序列內(nèi)彼此相繼的斜坡的斜坡中心頻率的差等于零。因此，所有斜坡都有同一頻率變化過程。斜坡中心頻率在此相應(yīng)于平均發(fā)射頻率f₀。

附圖4示意性地示出由控制與分析處理單元16實(shí)施的用于確定相對(duì)速度v、間距d和對(duì)象角度的操作的詳細(xì)框圖。為了簡(jiǎn)化示意圖，僅僅對(duì)于一個(gè)接收通道n示出所述處理。

對(duì)于發(fā)射天線元件m的每個(gè)序列i，對(duì)所接收的經(jīng)采樣的基帶信號(hào)bi，m分別進(jìn)行二維傅里葉變換(2D-FFT)。第一維相應(yīng)于對(duì)于各個(gè)斜坡獲得的基帶信號(hào)的變換。第二維相應(yīng)于通過斜坡的序列、也就是通過斜坡索引j的變換。因此，對(duì)于發(fā)射天線元件m的每個(gè)序列i獲得二維譜X_i(n，m)。相應(yīng)變換的參量的、也就是窗口(bin)(采樣點(diǎn)或節(jié)點(diǎn))的相應(yīng)數(shù)目?jī)?yōu)選地對(duì)于第一維來說對(duì)于所有譜是統(tǒng)一的，并且對(duì)于第二維來說對(duì)于所有譜是統(tǒng)一的。

基于雷達(dá)目標(biāo)18的相對(duì)速度v以及借助發(fā)射天線元件m進(jìn)行的相應(yīng)于各個(gè)斜坡序列的部分測(cè)量之間的時(shí)間錯(cuò)位T12，m，在所述兩個(gè)部分測(cè)量之間出現(xiàn)相位差。相位差示例性地在等式(2)中說明。所述相位差作為在兩個(gè)二維譜中在相同位置(k，l)處出現(xiàn)的峰X₁(n，m)(k，l)、X₂(n，m)(k，l)的復(fù)振幅(譜值)之間的相位差來獲得。然而，基于相應(yīng)的兩個(gè)序列的相互相應(yīng)的斜坡之間的相對(duì)大的時(shí)間錯(cuò)位T12，m，在借助同一發(fā)射天線元件m進(jìn)行的兩個(gè)部分測(cè)量之間的相位差的確定不允許直接推斷出相對(duì)速度v。因?yàn)榛谙辔坏闹芷谛?，?duì)于單個(gè)相位差產(chǎn)生相對(duì)速度v的與此有關(guān)的值的模糊性。

將所獲得的二維譜X_i(n，m)提供給第一功能塊54，該功能塊根據(jù)復(fù)譜通過形成相應(yīng)譜值的絕對(duì)量值的平方來分別計(jì)算功率譜，并且通過求和或者求平均來將功率譜逐點(diǎn)合并成積分的二維功率譜56。

在功率譜56中的相應(yīng)于雷達(dá)目標(biāo)18的峰的位置——所述位置在此作為窗口k，l給出——相應(yīng)于各個(gè)譜X_i(n，m)中的峰的位置。根據(jù)FMCW等式k＝2/c(dF+f₀vT)，由第一維、相應(yīng)于峰的位置的窗口k地獲得雷達(dá)目標(biāo)的相對(duì)速度v與間距d之間的線性關(guān)系。在此，c是光速，F(xiàn)是斜坡偏移，T是單個(gè)斜坡的斜坡持續(xù)時(shí)間，f₀是平均發(fā)射頻率。如果一個(gè)序列的彼此相繼的斜坡的頻率差等于零，則第二維I中的峰位置僅僅包含關(guān)于雷達(dá)目標(biāo)的相對(duì)速度v的信息。

附圖3示意性地示出一個(gè)圖，在其中在間距d上繪出相對(duì)速度v。v和d之間的線性關(guān)系作為直線繪出。在該示例中，由多普勒頻率采樣獲得的關(guān)于雷達(dá)目標(biāo)的相對(duì)速度的信息根據(jù)等式(1)具有根據(jù)預(yù)先確定的間隔的模糊性，因?yàn)槎嗥绽疹l率通過相對(duì)大的時(shí)間間隔Tr2r沒有明確地被采樣。對(duì)于根據(jù)頻率窗口k得出的v-d直線附加地，還通過虛線表示由頻率窗口I確定的、相對(duì)速度v的周期值。標(biāo)出與v-d直線的交點(diǎn)。所述交點(diǎn)相應(yīng)于雷達(dá)目標(biāo)18的相對(duì)速度的和間距的可能值對(duì)(v，d)。其速度應(yīng)被確定的實(shí)際目標(biāo)通過叉號(hào)X來標(biāo)記。

現(xiàn)在如以下闡述的那樣解所求取的速度v的模糊性。將關(guān)于相對(duì)速度v的可考慮的周期值的信息v*交給第二個(gè)功能塊58，該功能塊此外還獲得部分測(cè)量的二維復(fù)譜X_i(n，m)。

為了分析處理所測(cè)量的相位差，根據(jù)等式(3)根據(jù)相對(duì)速度v計(jì)算理想測(cè)量的控制向量a(v)，所述公式在此對(duì)于I＝2個(gè)序列是：

相應(yīng)地定義測(cè)量向量a_k，l(n，m)，其中，替代所預(yù)期的與速度有關(guān)的復(fù)值地，使用部分測(cè)量的所計(jì)算的二維譜的峰的位置k，l處的復(fù)振幅(譜值)作為向量的分量，如在等式(4)中說明的那樣；在似然函數(shù)的以下定義中進(jìn)行歸一化。

根據(jù)測(cè)量向量和控制向量，將相對(duì)速度譜S(v)形式的歸一化似然函數(shù)定義為：

在此，表示測(cè)量向量a_k，l(n，m)的埃爾米特伴隨向量，也即行向量，其中，各個(gè)分量與向量a_k，l(n，m)的分量復(fù)共軛。因此，似然函數(shù)相應(yīng)于測(cè)量向量與傳輸通道的控制向量之間的(復(fù))內(nèi)積的量值平方的歸一化和，其中，在不同的傳輸通道上進(jìn)行求和，其中，一個(gè)傳輸通道分別表示接收通道n和發(fā)射開關(guān)狀態(tài)m的組合。

相對(duì)速度譜S(v)一般來說相應(yīng)于相對(duì)速度v的周期函數(shù)的疊加。似然函數(shù)的最大值相應(yīng)于參數(shù)v的最可能的值。自身通常假定，相對(duì)速度譜S(v)是模糊的。最大值分別相應(yīng)于對(duì)于v的相關(guān)值得出的理想的相位移位與根據(jù)測(cè)量向量的所測(cè)量的相位移位的平均最佳一致性。然而僅僅在與從根據(jù)窗口(k，I)中的峰的位置的分析處理獲得的、相對(duì)速度v的周期值相應(yīng)的部位處需要分析處理函數(shù)S(v)。在該示例中應(yīng)假設(shè)，在實(shí)際的相對(duì)速度v＝0m/s時(shí)產(chǎn)生最大一致性，在那，函數(shù)S(v)具有所預(yù)期的最大值1。

因此，可以通過相位關(guān)系中的附加信息解由峰的位置產(chǎn)生的模糊性。根據(jù)線性關(guān)系確定屬于相對(duì)速度v的所選擇的估計(jì)值的、間距d的估計(jì)值。

功能塊58將相對(duì)速度v的和間距d的所求取的估計(jì)值以及峰的復(fù)振幅X輸出給角度估計(jì)器60。例如可以將所估計(jì)的相對(duì)速度v用于補(bǔ)償通過相對(duì)速度v引起的、各個(gè)序列的譜值相對(duì)于參考序列的相位移位。附加地或者替代基帶信號(hào)的譜X地，也可以將基帶信號(hào)b直接輸出給角度估計(jì)器60，或者可以單獨(dú)將由基帶信號(hào)b計(jì)算的譜輸出給角度估計(jì)器。

因此，首先單獨(dú)地處理相應(yīng)于斜坡的不同序列的時(shí)間信號(hào)(基帶信號(hào))。然后，在通過非相干積分獲得的功率譜56中探測(cè)雷達(dá)目標(biāo)18。然后，基于所述探測(cè)和在峰的位置處的復(fù)振幅來解速度v的模糊性。

優(yōu)選地，如所描述的那樣，共同對(duì)于所有接收通道和所有發(fā)射天線元件將譜非相干合并成功率譜56。這改善了峰探測(cè)。

附圖5示意性地示出發(fā)射信號(hào)20’的另一個(gè)示例，其中，相對(duì)于與附圖2的示例，序列以混合的順序交錯(cuò)。在具有發(fā)射開關(guān)狀態(tài)m＝1的兩個(gè)序列22、26的相同斜坡索引j的兩個(gè)斜坡24、28之間布置具有另一發(fā)射開關(guān)狀態(tài)m＝2的相同斜坡索引j的至少一個(gè)斜坡(在此：兩個(gè)斜坡34、38)。如上所述那樣進(jìn)行分析處理。由此，在確定相對(duì)速度的估計(jì)值v時(shí)出現(xiàn)的可能的估計(jì)誤差Δv對(duì)對(duì)于發(fā)射開關(guān)狀態(tài)m的各個(gè)序列獲得的信號(hào)的相位校正的影響可以至少部分地相互均衡。

可以修改根據(jù)示例描述的方法，其方式是，對(duì)于至少一個(gè)發(fā)射開關(guān)狀態(tài)在時(shí)間上交錯(cuò)地發(fā)射斜坡的第一序列i＝1和斜坡的至少兩個(gè)另外的序列i＝2、i＝3。在此，所述斜坡的另外的序列具有與第一序列不同的時(shí)間錯(cuò)位。例如，第三序列的斜坡與第一序列的相應(yīng)斜坡之間的時(shí)間錯(cuò)位T13，m區(qū)別于時(shí)間錯(cuò)位T12，m。由此還可以更好地抑制模糊性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)較大的時(shí)間間距Tr2r。

在個(gè)別情況下可能會(huì)發(fā)生：具有不同間距和不同速度的兩個(gè)雷達(dá)目標(biāo)在譜56中具有同一峰位置(k，I)。所測(cè)量的相位關(guān)系然后不能夠分配給雷達(dá)目標(biāo)的唯一的相對(duì)速度。分析裝置16可以設(shè)置用于根據(jù)最大一致性的超過閾值的偏差、也就是根據(jù)相對(duì)速度譜S(v)的可考慮的值中的最大值與預(yù)期最大值1的超過閾值的偏差識(shí)別這樣的測(cè)量干擾。然后，分析裝置16可以輸出干擾信號(hào)。但是也可以根據(jù)以下來識(shí)別在譜56中的峰的暫時(shí)出現(xiàn)的多重占用(belegung)，即分析裝置16在根據(jù)雷達(dá)目標(biāo)18的v和d的估計(jì)值實(shí)施的對(duì)所探測(cè)的對(duì)象的跟蹤時(shí)在多個(gè)測(cè)量周期上識(shí)別出誤探測(cè)。

優(yōu)選地，對(duì)于用于多個(gè)依次執(zhí)行的雷達(dá)測(cè)量使用斜坡的不同的調(diào)制參數(shù)，例如使用不同的中心頻率、斜坡斜率、時(shí)間間距Tr2r和/或時(shí)間錯(cuò)位T12，m。由此能夠?qū)⒎逦恢玫呐既坏亩嘀卣加孟拗频絺€(gè)別情況上。

替代將各個(gè)譜非相干合并成功率譜56地，也可以考慮，借助數(shù)字波束成形(beam forming)將接收通道n合并成一個(gè)接收通道。在此，例如對(duì)于相應(yīng)的發(fā)射開關(guān)狀態(tài)m，借助相應(yīng)的加權(quán)因子將N個(gè)接收通道的譜或測(cè)量向量相干地——也即在考慮相位的情況下——相加。然后，相應(yīng)地在S(v)的關(guān)系式中省去在n上求和。