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EP4189776A2 - Radarsystem, antennenarray für ein radarsystem, fahrzeug und verfahren zum betreiben eines radarsystems - Google Patents

Radarsystem, antennenarray für ein radarsystem, fahrzeug und verfahren zum betreiben eines radarsystems

Info

Publication number
EP4189776A2
EP4189776A2 EP21749602.5A EP21749602A EP4189776A2 EP 4189776 A2 EP4189776 A2 EP 4189776A2 EP 21749602 A EP21749602 A EP 21749602A EP 4189776 A2 EP4189776 A2 EP 4189776A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transmitter
signals
antennas
radar system
array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21749602.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Waqas MALIK
Alexander Vanaev
Christian Sturm
Stefan Görner
Urs LÜBBERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP4189776A2 publication Critical patent/EP4189776A2/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/003—Bistatic radar systems; Multistatic radar systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/536—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/40—Photo, light or radio wave sensitive means, e.g. infrared sensors
    • B60W2420/408—Radar; Laser, e.g. lidar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S2013/0236—Special technical features
    • G01S2013/0245—Radar with phased array antenna
    • G01S2013/0254—Active array antenna

Definitions

  • Radar system antenna array for a radar system, vehicle and method for
  • the invention relates to a radar system for monitoring at least one surveillance area for objects, with a plurality of transmitting antennas which can be controlled with respective transmission signals and with which corresponding radar signals can be sent into at least one surveillance area, with a plurality of receiving antennas with which Echoes of transmitted radar signals can be received and converted into corresponding received signals, and with at least one control and evaluation device, which is connected to the transmitting antennas and the receiving antennas, with which transmit signals for controlling the transmitting antennas are generated and with which object information from with objects detected by the radar signals can be determined.
  • the invention relates to an antenna array for a radar system for monitoring at least one monitoring area for objects, with a plurality of transmitting antennas which can be controlled with respective transmission signals and with which corresponding radar signals can be transmitted, and with a plurality of receiving antennas with which echoes received by transmitted Ra darsignalen and can be converted into corresponding received signals.
  • the invention also relates to a vehicle with at least one radar system for monitoring at least one monitoring area for objects, the at least one radar system having a plurality of transmitting antennas that can be controlled with respective transmission signals and with which corresponding radar signals are sent into at least one monitoring area a plurality of receiving antennas, with which echoes of transmitted radar signals can be received and converted into corresponding received signals, and at least one control and evaluation device which is connected to the transmitting antennas and the receiving antennas, with which transmission signals for controlling the transmitting antennas are generated and with which object information of objects detected with the radar signals can be determined from the received signals.
  • the invention also relates to a method for operating a radar system, which is used to monitor at least one monitoring area for objects, with the method controlling a plurality of transmitting antennas with transmission signals and corresponding radar signals being sent into a monitoring area with a plurality of receiving antennas Echoes are received from the transmitted radar signals and converted into corresponding received signals and the Emp catch signals are signal-processed, from the received signals object information about objects in the surveillance area can be determined rich.
  • a method for operating a radar device and a radar device are known from DE 10 2018 118 238 A1.
  • transmission signals are transmitted into a monitoring area using at least two transmission antenna elements arranged at a distance from one another. If necessary, echo signals reflected by at least one object present in the surveillance area are received with at least one receiving array element. At least one piece of object information is determined from the echo signals.
  • the radar device is optionally operated in a range operating mode in which the same transmission signals are transmitted simultaneously with the at least two transmitting antenna elements and a distance and/or a speed of the at least one object relative to the radar device is determined from the corresponding echo signals, or in a directional operating mode in which the at least two transmitting antenna elements are used to transmit transmission signals that are distinguishable from one another, which are assigned to the transmission antenna elements in accordance with distinguishable echo signals, and at least one directional component of the object is determined.
  • the invention is based on the object of designing a radar system, an antenna array, a vehicle and a method of the type mentioned in which the performance of the radar system is improved with regard to the detection range of the radar system and the angular resolution when determining a direction.
  • this object is achieved in the radar system in that the respective phase centers of at least two adjacent transmitting antennas are arranged on an imaginary longitudinal axis of the transmitter, the phase center of at least one further transmitting antenna is arranged at a transverse distance from the transmitter to the longitudinal axis of the transmitter, an imaginary one
  • the transverse axis of the transmitter which runs perpendicular to the longitudinal axis of the transmitter through the phase center of the at least one further transmitting antenna, is at a base distance from an imaginary transverse axis of the transmitter, which runs perpendicular to the longitudinal axis of the transmitter through the phase center of one of the at least two transmitting antennas on the transmitter -Longitudinal axis runs, and a transmitter longitudinal distance between the respective imaginary transmitter transverse axes of the at least two adjacent transmitting antennas on the transmitter longitudinal axis is greater than the base distance.
  • At least two transmitting antennas are arranged along a longitudinal axis of the transmitter. At least one further transmitting antenna is arranged next to the longitudinal axis of the transmitter. The at least one transmitting antenna, which is arranged next to the longitudinal axis of the transmitter, is also located at the base distance next to the corresponding transverse axis of the transmitter of at least one of the two other transmitting antennas.
  • the transmission antenna arrangement according to the invention can be operated both in a directional operating mode in which the transmitting antennas can be controlled with different transmission signals and in a range operating mode in which the transmitting antennas can be controlled with the same transmission signal.
  • the longitudinal transmitter spacing can be an integer multiple of the base spacing, in particular plus or minus a tolerance, and/or the transverse transmitter spacing can be greater than the base spacing and/or the transverse transmitter spacing can be smaller than the longitudinal transmitter spacing.
  • a particularly compact transmission antenna arrangement can be implemented in this way.
  • the transmitter transverse axis of the at least one further transmitting antenna can be arranged between the transmitter transverse axes of the at least two transmitting antennas adjacent to the transmitter longitudinal axis. In this way, the transmitting antenna arrangement can be made even more compact.
  • At least some of the transmitting antennas can be controlled at least temporarily with the same transmission signal and/or at least some of the transmitting antennas can be controlled at least temporarily with different transmission signals in such a way that the respective radar signals transmitted are at least on the side of the receiving antennas are at least temporarily distinguishable and/or at least some of the transmitting antennas can be controllable in a switchable manner with the same transmission signal or with different transmission signals.
  • the corresponding transmitting antennas can emit the same radar signals simultaneously.
  • the radar signals from the individual transmitting antennas can thus be combined to form a common radar signal with greater signal strength. In this way, the detection range can be increased.
  • the operating mode of the radar system in which at least some of the transmitting antennas are controlled with the same transmission signal, can be referred to as a range operating mode. be drawn.
  • At least two adjacent transmission antennas can advantageously be operated using a beamforming method.
  • the same radar signal with defined phase offsets can be transmitted coherently from a plurality of transmission channels via adjacent transmission antennas, which are arranged in particular at the base distance.
  • the ability to distinguish between the radar signals enables the corresponding echoes of the radar signals, which are received with the receiving antennas, to be assigned to the corresponding transmitting antennas. In this way, a wall on transmitting antennas for a direction determination can be reduced.
  • the operating mode of the radar system in which at least two of the transmitting antennas are controlled in such a way that the transmitted radar signals can be distinguished at least temporarily, at least on the receiving antenna side, can be referred to as the directional operating mode.
  • At least two of the transmitting antennas can advantageously be operated using a MIMO method.
  • respective radar signals are sent from the transmitting antennas, which antennas can be distinguished, at least temporarily, at least on the receiving antenna side. In this way, the angular resolution can be improved when determining the direction.
  • the fact that at least some of the transmission antennas can be controlled in a switchable manner with the same transmission signal or different transmission signals means that the radar system can be switched between the directional operating mode and the range operating mode.
  • at least some of the transmission antennas can be switched over automatically and/or as required.
  • the radar system in particular at least one control and evaluation device of the radar system, can have at least one switching device with which the radar system can be switched between an operating mode in which at least some of the transmitting antennas can be controlled with the same transmitting signal, in particular a range operating mode or beamforming mode, and an operating mode in which at least part of the transmission antennas can be controlled with different transmission signals, in particular a direction mode or MIMO mode, can be switched over.
  • the respective phase centers of at least four receiving antennas can be arranged on an imaginary receiver longitudinal axis, with the respective phase centers of at least two adjacent receiving antennas being able to be arranged at a base distance from one another and the respective phase centers of at least two adjacent receiving antennas in a respective receiver Longitudinal distance can be arranged from one another, which is greater than the base distance.
  • four receiving antennas can be arranged side by side along an imaginary longitudinal axis of the receiver. At least two receiving antennas can be arranged at a base distance. In this way, unambiguous direction determinations can be made with the receiving antennas. At least two receiving antennas can be arranged at a greater distance. In this way, the receiving antenna arrangement can be made larger overall. In this way, the aperture of the radar system can be enlarged.
  • the receiving antenna arrangement according to the invention can be used both for the use of the radar system in a directional operating mode, in which the transmitting antennas are controlled with different transmission signals, and in a range operating mode, in which the transmitting antennas are controlled with the same transmission signal will.
  • At least one receiver longitudinal distance can advantageously be an integer multiple of the base distance, in particular plus or minus a tolerance. In this way, the expansion of the receiving antenna arrangement in Direction of the receiver longitudinal axis can be increased.
  • a correspondingly large virtual reception antenna array which is formed from the transmitter arrangement and the receiver arrangement, can enable a correspondingly large aperture.
  • the phase centers of two receiving antennas located on the outside of the longitudinal axis of the receiver can be arranged at the base distance.
  • a corresponding virtual receiving antenna array can be implemented in the directional operating mode of the radar system, which enables better angular resolution.
  • the phase centers of at least two mutually adjacent receiving antennas can be arranged on the same side of the phase centers of two receiving antennas arranged at the base distance, with a receiver longitudinal distance between the phase center of the receiving antenna that is closest to the two receiving antennas arranged at the base distance , and the phase center of the closest of the two base-spaced receiving antennas may be smaller than a receiver longitudinal distance between the phase center of the receiving antenna closest to the two base-spaced receiving antennas and the phase center of the receiving antenna closest to the two im base-spaced receiving antennas away, or a receiver longitudinal distance between the phase center of the receiving antenna closest to the two base-spaced receiving antennas and the phase center of the closest one en of the two base-spaced receive antennas may be greater than a receiver longitudinal distance between the phase center of the receive antenna nearest to the two base-spaced receive antennas and the phase center of the receive antenna remote from the two base-spaced receive antennas is.
  • a virtual receiving antenna array can be implemented in the directional operating mode of the radar system, which combines a large aperture with a large angular resolution. If the receiver longitudinal spacing of the nearest receiving antenna is smaller than the receiver longitudinal spacing of the remote receiving antenna, the receiving antenna arrangement can be made more compact.
  • the base distance and the two longitudinal distances can advantageously be arranged according to the markings on a Golomb ruler.
  • a correspondingly expanded virtual receiving antenna array can be implemented in the directional operating mode of the radar system, with which a correspondingly large angular resolution is made possible. In this case, a larger aperture can be made possible in the range operating mode of the radar system.
  • a quotient of a larger of two receiver longitudinal distances between three adjacent receiving antennas and a smaller of the two receiver longitudinal distances can be 1.5 or an integer multiple of 1.5. In this way, the clarity of the angle measurement can be improved.
  • a quotient of a larger of two receiver longitudinal distances between three adjacent receiving antennas and a smaller of the two receiver longitudinal distances can be twice 1.5, ie three.
  • the baseline spacing can correspond to half the wavelength of the radar signals transmitted with the transmitting antennas, in particular plus or minus a tolerance. In this way, in a directional operating mode of the radar system, clearly directed radar signals can be implemented on the transmitter side. In addition, in the direction mode of operation, unambiguous angle measurements can be carried out.
  • At least one transmitting antenna can advantageously have a plurality of antenna elements. In this way, the transmission properties of the at least one transmission antenna can be improved.
  • at least one receiving antenna can advantageously have a plurality of antenna elements. To this Way, the reception properties of the at least one receiving antenna can be improved.
  • the phase centers of the transmission antennas can advantageously be arranged in a transmission antenna plane. In this way, the positions of the phase centers can be defined more easily. In this way, more precise radar measurements can be carried out.
  • the main radiation directions of the transmission antennas can run perpendicular to the plane of the transmission antenna. In this way, the main jet directions can be defined more easily.
  • the phase centers of the reception antennas can advantageously be arranged in a reception antenna plane. In this way, the positions of the phase centers can be defined more easily. In this way, more precise radar measurements can be carried out.
  • the main receiving directions of the receiving antennas can advantageously be perpendicular to the receiving antenna plane. In this way, the main reception directions can be defined more easily.
  • phase centers of the transmitting antennas and the phase centers of the receiving antennas can advantageously be arranged in a common antenna plane. In this way, the positions of the phase centers can be arranged more precisely.
  • At least some of the transmitting antennas can be realized as an antenna array.
  • the transmitting antennas can be manufactured and assembled together.
  • At least part of the receiving antennas can advantageously be implemented as an antenna array.
  • the receiving antennas can be manufactured and assembled together.
  • At least part of the transmitting antenna and at least part of the receiving antenna can advantageously be implemented as a common antenna array.
  • the transmitting antenna and the receiving antennas can be manufactured and assembled together. Due to the special inventive combination of the transmitting antenna arrangement and the receiving antenna arrangement, a virtual receiving antenna array can be implemented when operating the radar system in a directional operating mode, in particular a MIMO mode, which has a large aperture with a large angular resolution combined.
  • Object information in particular distances, directions and/or speeds of objects, in particular object targets, can be determined relative to the radar system with the radar system.
  • Object targets are areas of objects where there is a reflection of radar signals, which antennas can be received as echoes with the receiving antennas.
  • Direction determination The determination of the direction in which a target is relative to the radar system.
  • the direction can be specified as an angle relative to a reference axis of the radar system, in particular a main beam direction of the transmitting antennas.
  • the longitudinal axis of the transmitter and/or the longitudinal axis of the receiver, as well as the main beam directions of the transmitting antennae can be spatially aligned horizontally.
  • a horizontally extending surveillance area can be monitored with angular resolution.
  • the direction can be determined as an azimuth.
  • the radar system can advantageously have means for controlling the transmission antennas, in particular for generating transmission signals. Furthermore, the radar system can have means for processing the received signals.
  • the means for controlling and/or processing can be implemented with a common control and evaluation device using software and/or hardware.
  • the control and evaluation device can have corresponding transmission channels for the transmission signals and/or reception channels for the reception signals.
  • the transmission signals and/or the reception signals can be electrical signals. In this way, electronic means for control and/or evaluation can be used.
  • the invention can be used in a radar system of a vehicle, particularly a motor vehicle.
  • the invention can advantageously be used in a land vehicle, in particular a passenger car, a truck, a bus, a motorcycle or the like, an aircraft and/or a watercraft.
  • the invention can also be used in vehicles that can be operated autonomously or at least partially autonomously. However, the invention is not limited to vehicles. It can also be used in radar systems in stationary operation.
  • the radar system can advantageously be connected to at least one electronic control device of the vehicle, in particular a driver assistance system and/or chassis control and/or a driver information device and/or a parking assistance system and/or gesture recognition or the like, or be part of such.
  • the vehicle can be operated autonomously or semi-autonomously.
  • the radar system can be used to detect stationary or moving objects, in particular vehicles, people, animals, plants, obstacles, bumps in the road, in particular potholes or stones, road boundaries, traffic signs, open spaces, in particular parking spaces, precipitation or the like.
  • a virtual receiving antenna array can be implemented in a directional operating mode of the radar system with the arrangement of the transmitting antennas and the receiving antennas, in which at least two adjacent virtual receiving array elements can be arranged on at least one imaginary array longitudinal axis , wherein at least two adjacent virtual reception array elements can be arranged at a base distance from one another and/or wherein at least two adjacent virtual reception array elements can be arranged at a distance that is greater than the base distance and/or wherein at least two adjacent virtual reception array elements can be arranged at a distance that corresponds to an integer multiple of the base distance.
  • the virtual reception array elements which are arranged at a base distance from one another, a clear determination of the direction can be implemented.
  • a larger virtual receiving antenna array can be realized overall with the aid of the virtual receiving array elements at distances that are greater than the base distance.
  • a larger aperture can be realized with a larger virtual receiving antenna array. In this way, the direction of target objects can be determined clearly and more precisely with the radar system in a correspondingly large angular range.
  • a virtual receiving antenna array with a large number of virtual receiving array elements can be achieved by geometric folding of the positions of the phase centers of transmitting antennas and the positions of the phase centers of the receiving antennas.
  • the virtual receiving array elements can be arranged distributed on at least two imaginary array longitudinal axes in the virtual receiving antenna array, with at least two virtual receiving array elements, which are arranged on different array longitudinal axes, in the direction of the array -Viewed longitudinal axes can be arranged at the same height and/or wherein at least two virtual reception array elements, which are arranged on different array longitudinal axes, can be arranged offset to one another viewed in the direction of the array longitudinal axes and/or wherein at least two virtual reception Array elements, which are arranged on different array longitudinal axes, viewed in the direction of the array longitudinal axis can be arranged offset from one another at the base distance.
  • the object is achieved according to the invention with the antenna array in that the respective phase centers of at least two adjacent transmitting antennas are arranged on an imaginary transmitter longitudinal axis, the phase center of at least one further transmitting antenna is arranged at a transmitter transverse distance from the transmitter longitudinal axis, a imaginary transverse axis of the transmitter, which runs perpendicular to the longitudinal axis of the transmitter through the phase center of the at least one further transmitting antenna, is at a base distance from an imaginary transverse axis of the transmitter, which runs perpendicular to the longitudinal axis of the transmitter through the phase center of one of the at least two transmitting antennas on the Transmitter longitudinal axis runs, and a transmitter longitudinal distance between the respective imaginary transmitter transverse axes of the at least two adjacent transmitting antennas on the transmitter longitudinal axis is greater than the base distance.
  • the object is achieved according to the invention in the vehicle in that the vehicle has at least one radar system according to the invention.
  • the vehicle has at least one radar system with which the surroundings of the vehicle can be monitored for objects.
  • Object information which is determined with the at least one radar system, can be used with a driver assistance system to control the operation of the vehicle. In this way, the vehicle can be operated autonomously or semi-autonomously.
  • the object is achieved according to the invention in the method in that there is a switch between at least two radar measurements between a range operating mode in which at least some of the transmitting antennas are at least temporarily controlled with the same transmission signal, and a directional operating mode in which at least some of the transmission antennas are controlled at least temporarily with different transmission signals in such a way that the respectively transmitted radar signals are at least temporarily distinguishable at least on the receiving antenna side.
  • the radar system is operated alternately in the range operating mode to achieve large detection ranges and in the directional operating mode to increase the angular resolution when determining the direction.
  • the reflected radar signals i.e. the echoes
  • the reflected radar signals can be assigned to the respective transmitting antennas on the receiving antenna side.
  • differently coded radar signals can be transmitted with at least two transmitting antennas.
  • the radar signals can be distinguished from one another at least temporarily on the receiving antenna side.
  • the transmission signals can be encoded in relation to one another in order to generate the distinguishable radar signals, in particular by means of phase modulations.
  • an at least temporary orthogonality in terms of signaling technology can be achieved between the transmission signals and the reception signals.
  • the radar signals and the corresponding echoes can be distinguished from one another.
  • the received signals can be processed on the receiver side by appropriate evaluation, in particular with the help of Fourier transformations.
  • Means for carrying out the evaluation can advantageously be realized in the form of software and/or hardware, in particular in the at least one control and evaluation device.
  • FIG. 1 shows a front view of a motor vehicle with a driver assistance system and a radar system for monitoring a monitoring area in front of the motor vehicle in the direction of travel;
  • FIG. 2 shows a plan view of the motor vehicle from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a side view of the motor vehicle from FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 shows a front view of an antenna array of the radar system with transmitting antennas and receiving antennas according to a first exemplary embodiment, which can be used in the motor vehicle from FIGS. 1 to 3;
  • FIG. 5 shows a virtual receiving antenna array which is implemented when operating the radar system in a directional operating mode with the antenna array from FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a range-direction diagram of the antenna array from FIG. 4, in which the detection range of the radar system is shown as a function of the direction when the radar system is operated in a range operating mode and in a directional operating mode;
  • FIG. 7 shows a received signal direction diagram of the antenna array from FIG. 4 when detecting a target object, with the radar system being operated in the directional operating mode;
  • FIG. 8 shows a reception signal direction diagram with a large number of measurement curves of the antenna array from FIG. 4 when two target objects are detected, with the radar system being operated in the direction operating mode;
  • FIG. 9 shows a received signal direction diagram of the antenna array from FIG. 4 when detecting the two target objects from FIG. 8, the radar system being operated in the range operating mode;
  • FIG. 10 shows a front view of an array with transmitting antennas and receiving antennas of a radar system according to a second exemplary embodiment, which can be used in the motor vehicle from FIGS. 1 to 3;
  • FIG. 11 shows a virtual receiving antenna array which is implemented when operating the radar system in a directional operating mode with the antenna array from FIG. 10;
  • FIG. 12 shows a range-direction diagram of the antenna array from FIG. 10, in which the detection range is shown as a function of the direction when the radar system is operated in the range operating mode and in the directional operating mode;
  • FIG. 13 shows a received signal direction diagram of the antenna array from FIG. 10 when detecting a target object, with the radar system being operated in the directional operating mode;
  • FIG. 14 shows a reception signal direction diagram with a large number of measurement curves of the antenna array from FIG. 10 when two target objects are detected, with the radar system being operated in the direction operating mode;
  • FIG. 15 shows a received signal direction diagram of the radar system with the antenna array from FIG. 10 when detecting the two target objects from FIG. 14, the radar system being operated in the range operating mode.
  • FIG. 1 shows a front view of a motor vehicle 10 in the form of a passenger car.
  • FIG. 2 shows motor vehicle 10 in a plan view.
  • the motor vehicle 10 is shown in a side view.
  • the motor vehicle 10 has a radar system 12.
  • the radar system 12 is arranged in the front bumper of the motor vehicle 10 by way of example. With the Ra darsystem 12, a monitoring area 14 in the direction of travel 16 in front of the motor vehicle 10 can be monitored for objects 18.
  • the radar system 12 can also be arranged elsewhere on the motor vehicle 10 and oriented differently.
  • the radar system 12 can be used to determine object information, for example distances r and directions, for example in the form of the azimuth cp and the elevation Q, of object targets of objects 18 relative to the motor vehicle 10 or to the radar system 12.
  • speeds of object targets relative to motor vehicle 10 can also be determined.
  • Object targets of an object 18 are parts of the object 18 on which radar beams can be reflected and sent back as echoes.
  • the objects 18 can be stationary or moving objects, for example other vehicles, people, animals, plants, debris, bumps in the road, for example potholes or stones, road boundaries, traffic signs, open spaces, for example parking spaces, precipitation or the like.
  • the corresponding coordinate axes of a Cartesian x-y-z coordinate system are shown in FIGS. 1 to 5, 10 and 11.
  • the x-axis extends in the direction of a vehicle longitudinal axis of motor vehicle 10
  • the y-axis extends along a vehicle transverse axis
  • the z-axis extends spatially upwards perpendicular to the x-y plane.
  • the motor vehicle 10 is operational on a horizontal roadway
  • the x-axis and y-axis extend horizontally in space and the z-axis extends vertically in space.
  • the radar system 12 is designed as a frequency-modulated continuous wave radar. Frequency-modulated continuous wave radars are also referred to in technical circles as FMCW (frequency modulated continuous wave) radars.
  • the radar system 12 can be used to detect objects 18 at large distances r with large angular resolutions in terms of azimuth Q and elevation cp.
  • the radar system 12 is connected to a driver assistance system 20 .
  • Motor vehicle 10 can be operated autonomously or partially autonomously with driver assistance system 20 .
  • the radar system 12 includes an antenna array 22 and a control and evaluation device 24.
  • FIG. 4 shows an antenna array 22 according to a first exemplary embodiment.
  • FIG. 10 shows an antenna array according to a second exemplary embodiment
  • the radar system 12 in connection with the antenna array 22 according to the first exemplary embodiment in connection with FIGS. 4 to 9 is first described below.
  • the antenna array 22 has, for example, three transmitting antennas 26 and four receiving antennas 28.
  • the receiving antennas 28 are arranged spatially below the transmitting antennas 26.
  • the receiving antennas 28 can also be arranged above, next to or at least partially on the same level, for example between the transmitting antennas 26 .
  • Each transmit antenna 26 is connected to a corresponding transmit channel.
  • the respective transmission antennas 26 can be controlled with corresponding electrical transmission signals via the transmission channels.
  • each receiving antenna 28 is connected to a corresponding receiving channel. Electric reception signals can be transmitted from the reception antennas 28 via the reception channels.
  • the transmission channels and the reception channels can be integrated in the control and evaluation device 24, for example.
  • Corresponding radar signals 30 can be sent with the transmitting antennas 26 by activation with the electrical transmission signals.
  • each transmit antenna 26 is defined by its respective phase center 32 .
  • the respective phase centers 32 of two of the transmitting antennas 26 are arranged adjacent on an imaginary longitudinal axis 34 of the transmitter.
  • the transmitter longitudinal axis 34 for example, extends parallel to the y-axis.
  • the phase center 32 of the third transmitting antenna 26 is arranged next to, in FIG. 4 below, the longitudinal axis 34 of the transmitter.
  • the third transmitting antenna 26 is located at a transmitter transverse distance 36 from the transmitter longitudinal axis 34.
  • a corresponding imaginary transmitter transverse axis 38 runs through the phase centers 32 of the three transmission antennas 26.
  • the transmitter transverse axes 38 extend perpendicularly to the transmitter longitudinal axis 34, for example parallel to the z-axis.
  • the transmitter transverse axis 38 of the individual transmission antenna 26 is arranged between the transmitter transverse axes 38 of the two transmission antennas 26 adjacent to the transmitter longitudinal axis 34 .
  • the transmitter transverse axis 38 of the individual transmitting antenna 26 runs at a base distance 40 from the transmitter transverse axis 38 of the right-hand transmitting antenna 26 in Figure 4 on the transmitter longitudinal axis 34.
  • the base distance 40 corresponds, for example, to half the wavelength l of the transmitting antennas 26 transmitted radar signals 30, optionally plus or minus a tolerance.
  • a transmitter longitudinal spacing 42 between the respective transmitter transverse axes 38 of the two transmitting antennas 26 on the transmitter longitudinal axis 34 is three times the base spacing 40, optionally plus or minus a tolerance.
  • Transverse transmitter spacing 36 is less than longitudinal transmitter spacing 42 and greater than base spacing 40.
  • the antenna array 22 has, for example, four receiving antennas 28 . Echoes 44 of transmitted radar signals 30 can be received with the receiving antennas 28 and converted into corresponding electrical received signals.
  • the phase centers 32 of the transmitting antennas 26 and the phase centers 32 of the receiving antennas 28 are arranged, for example, in a common antenna plane.
  • the antenna plane extends, for example, parallel to the yz plane.
  • the main beam directions of the transmitting antennas 26 run, for example, perpendicular to the plane of the antenna, ie parallel to the longitudinal axis of the vehicle or parallel to the x-axis.
  • the main receiving directions of the receiving antennas 28 likewise run perpendicularly to the antenna plane, for example.
  • the respective phase centers 32 of the receiving antennas 28 are arranged on an imaginary longitudinal axis 46 of the receiver.
  • the longitudinal axis of the receiver 46 runs parallel to the longitudinal axis of the transmitter 34.
  • phase centers 32 in FIG. 4, viewed from the left, of the first and the second receiving antenna 28 are arranged at the base distance 40 from one another. With the aid of the two receiving antennas 28 arranged at a base distance 40, unambiguous direction determinations for object targets can be made.
  • the phase centers 32 of the third and fourth reception antennas 28 are arranged on the same side of the phase centers 32 of the two reception antennas 28 arranged at the base distance 40 .
  • the phase center 32 of the second receiving antenna 28 from the left in FIG. 4 is arranged at a first receiver longitudinal distance 48a from the phase center 32 of the third receiving antenna 28 from the left.
  • the first longitudinal receiver distance 48a is twice the base distance 40, optionally plus or minus a tolerance.
  • the phase center 32 of the third receiving antenna 28 from the left in FIG. 4 is arranged at a second receiver longitudinal distance 48b from the phase center 32 of the fourth receiving antenna 28 from the left.
  • the second longitudinal receiver spacing 48b is six times the base spacing 40, optionally plus or minus a tolerance.
  • the quotient of the second receiver longitudinal distance 48b and the first receiver longitudinal distance 48a is three.
  • the base distance 40 and the two receiver longitudinal distances 48a and 48b can be arranged according to the markings on a Golomb ruler.
  • a correspondingly large aperture of the radar system 12 is realized in the direction of the azimuth cp. Due to the special arrangement of the phase centers 32 of the transmitting antennas 26 and the phase centers 32 of the receiving antennas 28, a virtual receiving antenna array 50 shown in Figure 5 can be implemented in the directional operating mode of the radar system 12, which has a large aperture with a large angular resolution in direction of the azimuth cp combined.
  • the receiving array elements 52 are achieved, for example, by a geometric convolution of the positions of the phase centers 32 of transmitting antennas 26 and the positions of the phase centers 32 of the receiving antennas 28 .
  • the virtual reception antenna array 50 has a total of twelve virtual reception array elements 52 .
  • the receiving array elements 52 are distributed on a first imaginary array longitudinal axis 54a and a second imaginary array longitudinal axis 54b. Due to the distributed arrangement of the receiving array elements 52 on the array longitudinal axes 54a and 54b, directions of target objects can be determined in two spatial dimensions, namely in the direction of the y-axis, or azimuth cp, and the z-axis, or elevation Q will.
  • the receiving array elements 52 are found, for example, in a common array level. For example, the array plane extends parallel to the y-z plane.
  • Six of the receiving array elements 52 are arranged on a first imaginary array longitudinal axis 54a.
  • the first and second receiving array elements 52, the third and fourth receiving array elements 52 and the fourth and fifth receiving array elements 52 are each arranged at a base distance of 40 from one another on the first array longitudinal axis 54a .
  • the reception array elements 52 which are arranged at a base distance of 40 from one another, a clear direction determination can be implemented.
  • the second and the third receiving array element 52, the fifth and the sixth receiving array element 52, the sixth and the seventh receiving array element 52 and the seventh and eighth receiving array element 52 on the first array Longitudinal axis 54a are arranged at a first distance 56a from one another.
  • the first distance 50a corresponds to twice the base distance 40.
  • a second distance 56b between the seventh and the eighth reception array element 52 corresponds to four times the base distance 40.
  • the second array longitudinal axis 54b runs parallel to the first array longitudinal axis 54a in the array plane.
  • the two longitudinal array axes 54a and 54b extend parallel to the y-axis.
  • the first receiving array element 52 on the second array longitudinal axis 54b viewed from the left in FIG. 5 is arranged at the same height as the third receiving array element 52 on the first array longitudinal axis 54a viewed in the direction of the array longitudinal axes 54a and 54b.
  • the second receiving array element 52 from the left on the second array longitudinal axis 54b is arranged at the same level as the fourth receiving array element 52 on the first array longitudinal axis 54a, viewed in the direction of the array longitudinal axes 54a and 54b.
  • the third receiving array element 52 on the second array longitudinal axis 54b viewed from the left in FIG 54a, i.e. offset to these, each arranged at a base distance of 40.
  • the fourth receiving array element 52 on the second array longitudinal axis 54b viewed from the left in FIG. 5 is between the seventh and eighth receiving array element 52 on the first array longitudinal axis 54a viewed in the direction of the array longitudinal axis 54a and 54b , ie offset from these, arranged at a base distance 40 from the eighth receiving array element 52 .
  • the first and the second receiving array element 52 are arranged at a base distance 40 from one another on the second array longitudinal axis 54b.
  • the second and the third receiving array element 52 on the second array longitudinal axis 54b are arranged at the first distance 56a from one another, which corresponds to twice the base distance 40.
  • the third and the fourth reception array element 52 on the second array longitudinal axis 54b are arranged at a third distance 56c from one another, which corresponds to six times the base distance 40 .
  • the aperture of the radar system 12 in the direction of the longitudinal axes 54a and 54b, ie in the direction of the y-axis, is defined by the maximum width of the virtual receiving antenna array 50 .
  • the maximum width of the virtual reception antenna array 50 in the direction of the array longitudinal axes 54a and 54b is specified by a distance 56d between the two outer reception array elements 52 on the first array longitudinal axis 54 .
  • the distance 56d between the two outer reception array elements 52 corresponds to twelve times the base distance 40.
  • the offset arrangement of the reception array elements 52 on the two array longitudinal axes 54a and 54b allows a better angular resolution when determining the direction of target objects both in azimuth cp and in elevation Q to be achieved.
  • the control and evaluation device 24 is implemented in terms of software and hardware.
  • the control and evaluation device 24 is connected to the transmitting antennas 26 and the receiving antennas 28 .
  • electrical transmission signals for controlling the transmitting antennas 26 can be generated.
  • object information of objects 18 detected with the radar signals 30 can be determined with the control and evaluation device 24 from electrical reception signals of the reception antennas 28 .
  • the radar system 12 can be switched between a range mode of operation and a direction mode of operation.
  • the transmission antennas 26 can be controllable in a switchable manner with the same transmission signal or with different transmission signals.
  • the receiving antennas 28 can be switched between the range operating mode and the directional operating mode.
  • Switching from the range operating mode to the directional operating mode can take place automatically or on demand.
  • a higher angular resolution is possible when determining the direction than in the range Operation mode.
  • a greater detection range is possible in the range operating mode than in the directional operating mode.
  • the control and evaluation device 24 has a switching means 58 with which the radar system 12 can be switched between the range operating mode and the directional operating mode.
  • the transmission antennas 26 can be controlled with the same transmission signal. By driving the transmission antennas 26 with the same transmission signal, the corresponding transmission antennas 26 can simultaneously emit the same radar signals 30 .
  • the transmitting antennas 26 can be operated using a so-called beamforming method. In this case, several transmission channels can each transmit the same radar signal 30 coherently via adjacent transmission antennas 26 with defined phase offsets. The signal strengths of the radar signals 30 of the individual transmission antennas 26 add up to a greater signal strength. In this way, the detection range can be increased.
  • Radar measurements are carried out continuously with the radar system 12 in order to monitor the monitoring area 14 for objects 18 .
  • Each radar measurement includes a range measurement sequence in which the radar system 12 is operated in the range mode of operation and a direction measurement sequence in which the radar system 12 is operated in the direction mode of operation. During the radar measurement, the radar system 12 is switched from the range mode of operation to the direction mode of operation.
  • Each radar measurement can start with the range measurement sequence or with the direction measurement sequence.
  • a radar measurement is described as an example, which starts with a range measurement sequence.
  • the control and evaluation device 24 controls the transmission antennas 26 with the same transmission signal via the respective transmission channels.
  • the transmitting antennas 26 each transmit the same radar signal 30 simultaneously.
  • the signal strengths of the individual radar signals 30 add up and are sent together with an increased detection range into the monitoring area 14 . If the radar signals 30 hit an object 18, the radar signals 30 are reflected at corresponding object targets.
  • the echoes 44 of the reflected radar signals 30 are received with the receiving antennas 28 and converted into respective received signals.
  • the received signals are transmitted to the control and evaluation device 24 and processed with this, for example by means of Fourier transformations.
  • the object information about the objects 18, namely the distances r, the directions, namely azimuth cp and elevation Q, and optionally the speeds of the detected target objects relative to the radar system 12 are determined from the received signals.
  • the radar system 12 is then switched, for example with the control and evaluation device 24, from the range operating mode to the directional operating mode, and a directional measurement sequence is carried out.
  • the control and evaluation device 24 controls the transmission antennas 26 via the respective transmission channels with different transmission signals.
  • the different transmission signals are coded to one another.
  • the transmitting antennas 26 emit radar signals 30 that are encoded in accordance with one another.
  • the radar signals 30 are sent into the surveillance area 14 .
  • the radar signals 30 hit an object 18, the radar signals 30 are reflected at the corresponding object targets.
  • the echoes 44 of the reflected, distinguishable radar signals 30 are received with the receiving antennas 28 and converted into respective received signals.
  • the received signals are transmitted to the control and evaluation device 24 .
  • the received signals are assigned to the transmitting antennas 26, which is possible because radar signals 30 and echoes 44 can be distinguished.
  • the assigned received signals are signal-processed, for example by means of Fourier transformations. From the received signals, the object information about the objects 18, namely distances r, the directions, namely azimuth cp and elevation Q, and optionally determining the velocities of the detected target objects relative to the radar system 12.
  • the object information of object targets is determined in larger detection ranges in the range measurement sequence than in the direction measurement sequence.
  • the object information from object targets is determined with a lower detection range than in the range measurement sequence, but with a higher angular resolution than in the range measurement sequence.
  • FIG. 6 shows a range-direction diagram 60a for the radar system 12 in the range operating mode with dashed lines and a range-direction diagram 60b for the radar system 12 in the directional operating mode with a solid line.
  • the respective ranges are recorded via azimuth cp.
  • the radar system 12 has a maximum detection range of approximately 250 m in the range operating mode.
  • the radar system 12 only has a maximum detection range of slightly less than 200 m.
  • the radar system 12 in the directional operating mode has a larger field of view in the direction of the azimuth cp than in the range ten operating mode.
  • FIG. 7 shows an example of a received signal direction diagram 62a from a direction measurement sequence in which a target object was detected at an azimuth cp of 0° in front of motor vehicle 10.
  • the sidelobe level is at about 8 dB. This is sufficient to resolve target objects with different reflectivities, for example in realistic driving situations with motor vehicle 10, with regard to their direction, namely the respective azimuth cp.
  • a family of received signal direction diagrams 62b of several direction measurement sequences is shown as an example, in which two target objects, which have the same distance r and the same speed relative to the radar system 12, at an angular distance of about 11 ° by a Azimuth cp of 0° in front of the motor vehicle 10 were detected.
  • the curves of the family of reception signal direction diagrams 62b correspond to different phase differences of the transmission signals.
  • the two targets can be distinguished at all possible phase differences.
  • the curves of the family of received signal direction diagrams 62b can be determined, for example, using a so-called beamforming approach and/or so-called super-resolution methods or the like.
  • a received signal direction diagram corresponding to the direction measurement sequence from FIG. 8 in a range measurement sequence is shown in FIG.
  • the angular resolution related to the azimuth cp is about 11°.
  • the sidelobe level in this case is around 3dB, which is insufficient to resolve the two targets in the range mode of operation.
  • FIG. 10 shows an antenna array 22 for the radar system 12 according to a second exemplary embodiment.
  • Figure 11 shows the virtual receiving antenna array 50 belonging to the antenna array 22 from Figure 10.
  • the second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that the phase center 32 of the second receiving antenna 28 from the left is arranged at a receiver longitudinal distance 48c from the phase center 32 of the third receiving antenna 28 from the left.
  • the longitudinal receiver spacing 48c is three times the base spacing 40, optionally plus or minus a tolerance.
  • the phase center 32 of the third receiving antenna 28 from the left in FIG. 10 is arranged at the receiver longitudinal distance 48a from the phase center 32 of the fourth receiving antenna 28 from the left.
  • the longitudinal receiver spacing 48a is twice the base spacing 40, optionally plus or minus a tolerance.
  • the quotient of the longitudinal distance 48c and the longitudinal distance 48a is 1.5.
  • the virtual receiving antenna array 50 according to the second exemplary embodiment from FIG. 11 differs from the virtual receiving antenna array 50 according to the first exemplary embodiment from FIG. 5 in that the virtual receiving antenna array 50 according to the second exemplary embodiment has only 11 receiving antennas. tennen 28, of which only seven are arranged on the first array longitudinal axis 54a.
  • the third receiving array element 52 is arranged on the first array longitudinal axis 54a from the left at a distance 56e from the second receiving array element 52 from the left, which corresponds to three times the base distance 40 .
  • the seventh receive array element 52 from the left is the rightmost receive array element 52 on the first array longitudinal axis 54a.
  • the maximum width of the virtual receiving antenna array 50 corresponds to a distance 56f between the left receiving array element 52 and the right receiving array element 52.
  • the distance 56f corresponds to ten times the base distance 40.
  • the first receiving array element 52 on the second array longitudinal axis 54b in the direction of the array longitudinal axes 54a and 54b is between the second and the third receiving array element 52 on the first array longitudinal axis 54a, i.e. offset this, at the base distance 40 to the third receiving array element 52 arranged.
  • the second reception array element 52 on the second array longitudinal axis 54b viewed from the left is arranged at the same level as the third reception array element 52 on the first array longitudinal axis 54a viewed in the direction of the array longitudinal axes 54a and 54b.
  • the fourth receiving array element 52 on the second array longitudinal axis 54b viewed from the left is, viewed in the direction of the array longitudinal axes 54a and 54b, for example centered between the sixth and the seventh receiving array element 52 on the first array longitudinal axis 54a, i.e. offset to these, each arranged at a base distance of 40.
  • the radar system 12 with the antenna array 22 according to the second exemplary embodiment is operated analogously to the radar system 12 with the antenna array 22 according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 12 shows a range-direction diagram 60c for the radar system 12 in the range operating mode with dashed lines and a range-direction diagram 60d for the radar system 12 in the directional operating mode with a solid line.
  • the respective ranges are recorded via azimuth cp.
  • the radar system 12 has a maximum detection range of approximately 250 m in the range operating mode.
  • the radar system 12 only has a maximum detection range of slightly less than 200 m.
  • the radar system 12 in the directional operating mode has a larger field of view in the direction of the azimuth cp than in the range ten operating mode.
  • FIG. 13 shows an example of a received signal direction diagram 62d in a direction measurement sequence in which a target object was detected at an azimuth cp of 0° in front of motor vehicle 10.
  • the sidelobe level is at about 11.2 dB. This is sufficient to resolve target objects with different reflectivities, for example in realistic driving situations with motor vehicle 10, with regard to their direction, namely the respective azimuth cp.
  • a family of curves of received signal direction diagrams 62e of several direction measurement sequences is shown as an example, in which two target objects, which have the same distance r and the same speed relative to the radar system 12, at an angular distance of about 15° by a Azimuth cp of 0° in front of the motor vehicle 10 were detected.
  • the family of curves corresponds to direction measurement sequences in which radar signals 30 are sent with different phase differences.
  • the two targets can be distinguished for all possible phase differences.
  • the curves of the family of received signal direction diagrams 62b can be determined, for example, using a so-called beamforming approach and/or so-called super-resolution methods or the like.
  • a received signal direction diagram 62f in a range measurement sequence corresponding to the situation from FIG. 14 is shown in FIG.
  • the width of the main lobe is about 16°.
  • the sidelobe level is at about 5.25 dB, which is not enough to resolve the two targets in the range mode of operation.

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Abstract

Das Radarsystem umfasst eine Mehrzahl von Sendeantennen (26), die mit jeweiligen Sendesignalen angesteuert werden können, und eine Mehrzahl von Empfangsantennen (28), mit denen Echos von gesendeten Radarsignalen empfangen und in entsprechende Empfangssignale umgewandelt werden können. Außerdem umfasst das Radarsystem wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (24), die mit den Sendeantennen (26) und den Empfangsantennen (28) verbunden ist. Die jeweiligen Phasenzentren (32) von wenigstens zwei benachbarten Sendeantennen (26) sind auf einer gedachten Sender-Längsachse (34) angeordnet. Das Phasenzentrum (32) von wenigstens einer weiteren Sendeantenne (26) ist in einem Sender-Querabstand (36) zu der Sender-Längsachse (34) angeordnet. Eine gedachte Sender-Querachse (38), welche senkrecht zur Sender-Längsachse (34) durch das Phasenzentrum (32) der wenigstens einen weiteren Sendeantenne (26) verläuft, ist in einem Basisabstand (40) beabstandet zu einer gedachten Sender-Querachse (38), welche senkrecht zur Sender-Längsachse (34) durch das Phasenzentrum (32) einer der wenigstens zwei Sendeantennen (26) auf der Sender-Längsachse (34) verläuft. Ein Sender-Längsabstand (42) zwischen den jeweiligen gedachten Sender-Querachsen (38) der wenigstens zwei benachbarten Sendeantennen (26) auf der Sender-Längsachse (34) ist größer als der Basisabstand (40).

Description

Beschreibung
Radarsystem, Antennenarray für ein Radarsystem, Fahrzeug und Verfahren zum
Betreiben eines Radarsystems
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Radarsystem zur Überwachung wenigstens eines Überwa chungsbereichs auf Objekte hin, mit einer Mehrzahl von Sendeantennen, die mit jeweiligen Sendesignalen angesteuert werden können und mit denen entsprechende Radarsignale in wenigstens einen Über wachungsbereich gesendet werden können, mit einer Mehrzahl von Empfangsantennen, mit denen Echos von gesendeten Radar signalen empfangen und in entsprechende Empfangssignale umgewandelt werden können, und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung, die mit den Sendeantennen und den Empfangsantennen verbunden ist, mit der Sendesignale für die Ansteuerung der Sendeantennen erzeugt und mit der aus Empfangssignalen Objektinformationen von mit den Radarsignalen erfassten Objekten ermittelt werden können.
Ferner betrifft die Erfindung ein Antennenarray für ein Radarsystem zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs auf Objekte hin, mit einer Mehrzahl von Sendeantennen, die mit jeweiligen Sendesignalen angesteuert werden können und mit denen entsprechende Radarsignale gesendet werden können, und mit einer Mehrzahl von Empfangsantennen, mit denen Echos von gesendeten Ra darsignalen empfangen und in entsprechende Empfangssignale umgewandelt werden können.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einem Radarsystem zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs auf Objekte hin, wobei das wenigstens eine Radarsystem aufweist eine Mehrzahl von Sendeantennen, die mit jeweiligen Sendesignalen angesteuert wer den können und mit denen entsprechende Radarsignale in wenigstens einen Überwa chungsbereich gesendet werden können, eine Mehrzahl von Empfangsantennen, mit denen Echos von gesendeten Radarsigna len empfangen und in entsprechende Empfangssignale umgewandelt werden können, und wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung, die mit den Sendeantennen und den Empfangsantennen verbunden ist, mit der Sendesignale für die Ansteuerung der Sendeantennen erzeugt und mit der aus Empfangssignalen Objektinformationen von mit den Radarsignalen erfassten Objekten ermittelt werden können.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems, welches zu Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs auf Objekte hin dient, wobei bei dem Verfahren eine Mehrzahl von Sendeantennen mit Sendesignalen angesteuert wird und entspre chende Radarsignale in einen Überwachungsbereich gesendet werden, mit einer Mehrzahl von Empfangsantennen Echos von den gesendeten Radarsignalen empfangen und in entsprechende Empfangssignale umgewandelt werden und die Emp fangssignale signaltechnisch verarbeitet werden, aus den Empfangssignalen Objektinformationen über Objekte in dem Überwachungsbe reich ermittelt werden.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2018 118 238 A1 sind ein Verfahren zum Betreiben einer Radarvorrich tung und eine Radarvorrichtung bekannt. Bei dem Verfahren werden mit wenigstens zwei beabstandet angeordneten Sende-Antennenelementen Sendesignale in einen Überwachungsbereich gesendet werden. Gegebenenfalls werden von wenigstens ei nem in dem Überwachungsbereich vorhandenen Objekt reflektierte Echosignale mit wenigstens einem Empfangs-Arrayelement empfangen werden. Aus den Echosignalen wird wenigstens eine Objektinformation ermittelt. Die Radarvorrichtung wird wahlweise betrieben in einem Reichweiten-Betriebsmodus, in dem mit den wenigstens zwei Sen de-Antennenelementen gleiche Sendesignale gleichzeitig gesendet werden und aus den entsprechenden Echosignalen eine Entfernung und/oder eine Geschwindigkeit des wenigstens einen Objekts relativ zur Radarvorrichtung ermittelt wird, oder in einem Richtungs-Betriebsmodus, in dem mit den wenigstens zwei Sende-Antennenelementen voneinander unterscheidbare Sendesignale gesendet werden, die entsprechend unter scheidbaren Echosignale den Sende-Antennenelementen zugeordnet werden und we nigstens eine Richtungskomponente des Objekts ermittelt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radarsystem, ein Antennenarray, ein Fahrzeug und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen die Leistungsfähigkeit des Radarsystems in Bezug auf die Detektionsreichweite des Radar systems und die Winkelauflösung bei einer Richtungsbestimmung verbessert wird.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Radarsystem dadurch gelöst, dass die jeweiligen Phasenzentren von wenigstens zwei benachbarten Sendeantennen auf einer gedachten Sender-Längsachse angeordnet sind, das Phasenzentrum von wenigstens einer weiteren Sendeantenne in einem Sender- Querabstand zu der Sender-Längsachse angeordnet ist, eine gedachte Sender-Querachse, welche senkrecht zur Sender-Längsachse durch das Phasenzentrum der wenigstens einen weiteren Sendeantenne verläuft in einem Basis abstand beabstandet ist zu einer gedachten Sender-Querachse, welche senkrecht zur Sender-Längsachse durch das Phasenzentrum einer der wenigstens zwei Sendeanten nen auf der Sender-Längsachse verläuft, und ein Sender-Längsabstand zwischen den jeweiligen gedachten Sender-Querachsen der wenigstens zwei benachbarten Sendeantennen auf der Sender-Längsachse größer ist als der Basisabstand.
Erfindungsgemäß sind wenigstens zwei Sendeantennen entlang einer Sender- Längsachse angeordnet. Wenigstens eine weitere Sendeantennen ist neben der Sen der-Längsachse angeordnet. Die wenigstens eine Sendeantenne, die neben der Sen der-Längsachse angeordnet ist, befindet sich außerdem im Basisabstand neben der entsprechenden Sender-Querachse wenigstens einer der zwei anderen Sendeanten nen.
Die erfindungsgemäße Sendeantennen-Anordnung kann sowohl in einem Richtungs- Betriebsmodus, in dem die Sendeantennen mit unterschiedlichen Sendesignalen ange steuert werden können, als auch in einem Reichweiten-Betriebsmodus, in dem die Sendeantennen mit dem gleichen Sendesignal angesteuert werden können, betrieben werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Sender-Längsabstand ein ganzzahliges Vielfaches des Basisabstand insbesondere zuzüglich oder abzüglich einer Toleranz sein und/oder der Sender-Querabstand kann größer sein als der Basisabstand und/oder der Sender-Querabstand kann kleiner sein als der Sender-Längsabstand.
Auf diese Weise kann eine besonders kompakte Sendeantennen-Anordnung realisiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Sender-Querachse der we nigstens einen weiteren Sendeantenne zwischen den Sender-Querachsen der wenigs tens zwei auf der Sender-Längsachse benachbarten Sendeantenne angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Sendeantennen-Anordnung noch kompakter realisiert wer den.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Teil der Sendeantennen wenigstens temporär mit dem gleichen Sende signal ansteuerbar sein und/oder wenigstens ein Teil der Sendeantennen kann wenigstens temporär mit unterschiedli chen Sendesignalen so ansteuerbar sein, dass die jeweils gesendeten Radarsignale zumindest auf der Seite der Empfangsantennen wenigstens temporär unterscheidbar sind und/oder wenigstens ein Teil der Sendeantennen kann umschaltbar mit dem gleichen Sendesig nal oder unterschiedlichen Sendesignalen ansteuerbar sein.
Durch die wenigstens temporäre Ansteuerung wenigstens eines Teils der Sendeanten nen mit dem gleichen Sendesignal können die entsprechenden Sendeantennen simul tan gleiche Radarsignale aussenden. Die Radarsignale der einzelnen Sendeantennen können sich so zusammensetzen zu einem gemeinsamen Radarsignal mit größerer Signalstärke. Auf diese Weise kann die Detektionsreichweite vergrößert werden. Der Betriebsmodus des Radarsystems, bei dem wenigstens ein Teil der Sendeantennen mit dem gleichen Sendesignal angesteuert wird, kann als Reichweiten-Betriebsmodus be- zeichnet werden.
Vorteilhafterweise können wenigstens zwei benachbarte Sendeantennen nach einem Beamforming-Verfahren betrieben werden. Bei einem Beamforming-Verfahren kann von mehreren Sendekanälen jeweils kohärent über benachbarte Sendeantennen, die insbe sondere im Basisabstand angeordnet sind, dasselbe Radarsignal mit definierten Pha- sen-Offsets gesendet werden.
Eine Unterscheidbarkeit der Radarsignale ermöglicht, dass die entsprechenden Echos der Radarsignale, die mit den Empfangsantennen empfangen werden, den entspre chenden Sendeantennen zugeordnet werden können. Auf diese Weise kann ein Auf wand an Sendeantennen für eine Richtungsbestimmung verringert werden. Der Be triebsmodus des Radarsystems, bei den wenigstens zwei der Sendeantennen so ange steuert werden, dass die jeweils gesendeten Radarsignale zumindest auf der Seite der Empfangsantennen wenigstens temporär unterscheidbar sind, kann als Richtungs- Betriebsmodus bezeichnet werden.
Vorteilhafterweise können wenigstens zwei der Sendeantennen nach einem MIMO- Verfahren betrieben werden. Bei dem MIMO-Verfahren werden von den Sendeanten nen jeweilige Radarsignale gesendet, welche zumindest auf der Seite der Empfangsan tennen zumindest temporär unterscheidbar sind. Auf diese Weise kann die Winkelauflö sung bei der Richtungsbestimmung verbessert werden.
Dadurch, dass wenigstens ein Teil der Sendeantennen umschaltbar mit dem gleichen Sendesignal oder unterschiedlichen Sendesignalen ansteuerbar ist, kann das Radar system zwischen dem Richtungs-Betriebsmodus und dem Reichweiten-Betriebsmodus umgeschaltet werden. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Teil der Sendeantennen automatisch und/oder bei Bedarf umschaltbaren sein.
Im Richtungs-Betriebsmodus ist eine höhere Winkelauflösung möglich als im Reichwei ten-Betriebsmodus. Umgekehrt ist im Reichweiten-Betriebsmodus eine größere Detek tionsreichweite als im Richtungs-Betriebsmodus möglich. Vorteilhafterweise kann das Radarsystem, insbesondere wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung des Radarsystems, wenigstens ein Umschaltmittel aufweisen, mit dem das Radarsystem zwischen einem Betriebsmodus, bei dem wenigstens ein Teil der Sendeantennen mit dem gleichen Sendesignal angesteuert werden kann, insbesondere einem Reichweiten-Betriebsmodus oder Beamforming-Modus, und einem Betriebsmo dus, bei dem wenigstens ein Teil der Sendeantennen mit unterschiedlichen Sendesig nalen angesteuert werden kann, insbesondere einem Richtung Modus oder MIMO- Modus, umgeschaltet werden kann.
Vorteilhafterweise können die jeweiligen Phasenzentren von wenigstens vier Emp fangsantennen auf einer gedachten Empfänger-Längsachse angeordnet ein, wobei die jeweiligen Phasenzentren von wenigstens zwei benachbarten Empfangsantennen in einem Basisabstand zueinander angeordnet sein können und die jeweiligen Phasenzentren von wenigstens zwei benachbarten Empfangsanten nen in einem jeweiligen Empfänger-Längsabstand zueinander angeordnet sein können, der größer ist als der Basisabstand.
Vorteilhafterweise können vier Empfangsantennen nebeneinander entlang einer ge dachten Empfänger-Längsachse angeordnet. Dabei können wenigstens zwei Emp fangsantennen im Basisabstand angeordnet sein. Auf diese Weise können mit den Empfangsantennen eindeutige Richtungsbestimmungen vorgenommen werden. We nigstens zwei Empfangsantennen können in einem größeren Abstand angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Empfangsantennen-Anordnung insgesamt größer ausgestal tet sein. So kann die Apertur des Radarsystems vergrößert werden.
Die erfindungsgemäße Empfangsantennen-Anordnung kann sowohl für die Verwen dung des Radarsystems in einem Richtungs-Betriebsmodus, in dem die Sendeanten nen mit unterschiedlichen Sendesignalen angesteuert werden, als auch in einem Reichweiten-Betriebsmodus, in dem die Sendeantennen mit dem gleichen Sendesignal angesteuert werden, eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Empfänger-Längsabstand ein ganzzahliges Vielfaches des Basisabstands insbesondere zuzüglich oder abzüglich einer Toleranz sein. Auf diese Weise kann die Ausdehnung der Empfangsantennen-Anordnung in Richtung der Empfänger-Längsachse vergrößert werden. So können im Richtungs- Betriebsmodus des Radarsystems ein entsprechend großes virtuelles Empfangsanten- nen-Array, welches aus der Sendeanordnung und der Empfängeranordnung gebildet wird, eine entsprechend große Apertur ermöglichen.
Vorteilhafterweise können die Phasenzentren von zwei auf der Empfänger-Längsachse außen gelegenen Empfangsantennen im Basisabstand angeordnet sein. Auf diese Weise kann im Richtungs-Betriebsmodus des Radarsystems ein entsprechendes virtu elles Empfangsantennen-Array realisiert werden, welches eine bessere Winkelauflö sung ermöglicht.
Vorteilhafterweise können die Phasenzentren von wenigstens zwei zueinander benach barten Empfangsantennen auf der gleichen Seite der Phasenzentren von zwei im Ba sisabstand angeordneten Empfangsantennen angeordnet sein, wobei ein Empfänger-Längsabstand zwischen dem Phasenzentrum der Empfangsan tenne, die zu den beiden im Basisabstand angeordneten Empfangsantennen nächstge legen ist, und dem Phasenzentrum der nächstgelegenen der zwei im Basisabstand an geordneten Empfangsantennen kleiner sein kann als ein Empfänger-Längsabstand zwi schen dem Phasenzentrum der Empfangsantenne, die zu den zwei im Basisabstand angeordneten Empfangsantennen nächstgelegen ist, und dem Phasenzentrum der Empfangsantenne, die zu den zwei im Basisabstand angeordneten Empfangsantennen entfernt gelegen ist, oder wobei ein Empfänger-Längsabstand zwischen dem Phasenzentrum der Empfangsan tenne, die zu den beiden im Basisabstand angeordneten Empfangsantennen nächstge legen ist, und dem Phasenzentrum der nächstgelegenen der zwei im Basisabstand an geordneten Empfangsantennen größer sein kann als ein Empfänger-Längsabstand zwi schen dem Phasenzentrum der Empfangsantenne, die zu den zwei im Basisabstand angeordneten Empfangsantennen nächstgelegen ist, und dem Phasenzentrum der Empfangsantenne, die zu den zwei im Basisabstand angeordneten Empfangsantennen entfernt gelegen ist. Auf diese Weise kann im Richtungs-Betriebsmodus des Radarsys tems ein virtuelles Empfangsantennen-Array realisiert werden, welches eine große Apertur mit einer großen Winkelauflösung kombiniert. Falls der Empfänger-Längsabstand der nächstgelegenen Empfangsantenne kleiner ist als der Empfänger-Längsabstand der entfernt gelegenen Empfangsantenne, kann die Empfangsantennen-Anordnung kompakter ausgestaltet sein.
Vorteilhafterweise können in diesem Fall der Basisabstand und die beiden Längsab stände entsprechend der Markierungen auf einem Golomb-Lineal angeordnet sein.
Falls der Empfänger-Längsabstand der nächstgelegenen Empfangsantenne größer ist als der Empfänger-Längsabstand der entfernt gelegenen Empfangsantenne, kann im Richtungs-Betriebsmodus des Radarsystems ein entsprechend ausgedehntes virtuelles Empfangsantennen-Array realisiert werden, mit welchem eine entsprechend große Winkelauflösung ermöglicht wird. Im Reichweiten-Betriebsmodus des Radarsystems kann in diesem Fall eine größere Apertur ermöglicht werden.
Vorteilhafterweise kann ein Quotient aus einem größeren von zwei Empfänger- Längsabständen zwischen drei benachbarten Empfangsantennen und einem kleineren der zwei Empfänger-Längsabstände 1 ,5 oder ein ganzzahliges Vielfaches von 1 ,5 sein. Auf diese Weise kann die Eindeutigkeit bei Winkelmessung verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann ein Quotient aus einem größeren von zwei Empfänger- Längsabständen zwischen drei benachbarten Empfangsantennen und einem kleineren der zwei Empfänger-Längsabstände das Zweifache von 1,5, also drei, sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Basisabstand der halben Wellenlänge der mit den Sendeantennen gesendeten Radarsignale insbesondere zu züglich oder abzüglich einer Toleranz entsprechen. Auf diese Weise können in einem Richtungs-Betriebsmodus des Radarsystems auf der Senderseite eindeutig gerichtete Radarsignale realisiert werden. Außerdem können im Richtungs-Betriebsmodus eindeu tige Winkelmessungen durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Sendeantenne mehrere Antennenelemente aufweisen. Auf diese Weise können die Sendeeigenschaften der wenigstens einen Sendeantenne verbessert werden. Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens eine Empfangsantenne mehrere Antennenelemente aufweisen. Auf diese Weise können die Empfangseigenschaften der wenigstens einen Empfangsantenne verbessert werden.
Vorteilhafterweise können die Phasenzentren der Sendeantennen in einer Sendeanten- nen-Ebene angeordnet sein. Auf diese Weise können die Positionen der Phasenzentren einfacher definiert werden. So können genauere Radarmessung durchgeführt werden. Vorteilhafterweise können die Hauptstrahlrichtungen der Sendeantennen senkrecht zu der Sendeantennen-Ebene verlaufen. Auf diese Weise können die Hauptstrahlrichtun gen einfacher definiert werden.
Alternativ oder zusätzlich können vorteilhafterweise die Phasenzentren der Empfangs antennen in einer Empfangsantennen-Ebene angeordnet sein. Auf diese Weise können die Positionen der Phasenzentren einfacher definiert werden. So können genauere Ra darmessungen durchgeführt werden. Vorteilhafterweise können die Hauptempfangs richtungen der Empfangsantennen senkrecht zu der Empfangsantennen-Ebene verlau fen. Auf diese Weise können die Hauptempfangsrichtungen einfacher definiert werden.
Alternativ oder zusätzlich können vorteilhafterweise die Phasenzentren der Sendean tennen und die Phasenzentren der Empfangsantennen in einer gemeinsamen Anten nenebene angeordnet sein. Auf diese Weise können die Positionen der Phasenzentren genauer angeordnet werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Teil der Sendeantennen als Antennenarray rea lisiert sein. Auf diese Weise können die Sendeantennen gemeinsam hergestellt und montiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens ein Teil der Empfangsan tennen als Antennenarray realisiert sein. Auf diese Weise können die Empfangsanten nen gemeinsam hergestellt und montiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens ein Teil der Sendeantenne und wenigstens ein Teil der Empfangsantennen als gemeinsames Antennenarray reali siert sein. Auf diese Weise können die Sendeantenne und die Empfangsantennen ge meinsam hergestellt und montiert werden. Durch die spezielle erfindungsgemäße Kombination der Sendeantennen-Anordnung und der Empfangsantennen-Anordnung kann beim Betrieb des Radarsystems in einem Richtungs-Betriebsmodus, insbesondere einem MIMO-Modus, ein virtuelles Empfangs- antennen-Array realisiert werden, das eine große Apertur mit einer großen Winkelauflö sung kombiniert.
Mit dem Radarsystem können Objektinformationen, insbesondere Entfernungen, Rich tungen und/oder Geschwindigkeiten von Objekten, insbesondere Objektzielen, relativ zum Radarsystem ermittelt werden. Objektziele sind Bereiche von Objekten, an denen eine Reflexion von Radarsignalen stattfindet, welche als Echos mit den Empfangsan tennen empfangen werden können.
Die Richtungsbestimmung die Bestimmung der Richtung, in der sich ein Ziel relativ zum Radarsystem befindet. Die Richtung kann dabei als Winkel bezogen auf eine Refe renzachse des Radarsystems, insbesondere eine Hauptstrahlrichtung der Sendeanten nen, angegeben werden.
Vorteilhafterweise können die Sender-Längsachse und/oder die Empfänger- Längsachse sowie die Hauptstrahlrichtungen der Sendeantennen räumlich horizontal ausgerichtet sein. Auf diese Weise kann ein sich horizontal erstreckende Überwa chungsbereich winkelaufgelöst überwacht werden. Dabei kann die Richtung als Azimut bestimmt werden.
Vorteilhafterweise kann das Radarsystem Mittel zur Steuerung der Sendeantennen, insbesondere zur Erzeugung von Sendesignalen, aufweisen. Ferner kann das Radar system Mittel zur Verarbeitung der Empfangssignale aufweisen. Die Mittel zur Steue rung und/oder zur Verarbeitung können mit einer gemeinsamen Steuer- und Auswer teeinrichtung auf softwaretechnischem und/oder hardwaretechnischem Wege realisiert sein. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung kann entsprechende Sendekanäle für die Sendesignale und/oder Empfangskanäle für die Empfangssignale aufweisen. Die Sen designale und/oder die Empfangssignale können elektrische Signale sein. Auf diese Weise können elektronische Mittel zur Steuerung und/oder Auswertung eingesetzt wer den. Die Erfindung kann bei einem Radarsystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraft fahrzeugs, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei einem Land fahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, einem Lastkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder dergleichen, einem Luftfahrzeug und/oder einem Wasserfahrzeug verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung ist je doch nicht beschränkt auf Fahrzeuge. Sie kann auch bei Radarsystemen im stationären Betrieb eingesetzt werden.
Das Radarsystem kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuer vorrichtung des Fahrzeugs, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer-Informationseinrichtung und/oder einem Par kassistenzsystem und/oder einer Gestenerkennung oder dergleichen, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann das Fahrzeug autonom oder teilautonom betrieben werden.
Mit dem Radarsystem können stehende oder bewegte Objekte, insbesondere Fahrzeu ge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, erfasst werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann in einem Richtungs- Betriebsmodus des Radarsystems mit der Anordnung der Sendeantennen und der Empfangsantennen ein virtuelles Empfangsantennen-Array realisiert sein, bei dem we nigstens zwei benachbarte virtuelle Empfangs-Arrayelemente auf wenigstens einer ge dachten Array-Längsachse angeordnet sein können, wobei wenigstens zwei benachbarte virtuelle Empfangs-Arrayelemente im Basisabstand zueinander angeordnet sein können und/oder wobei wenigstens zwei benachbarte virtuelle Empfangs-Arrayelemente in einem Ab stand angeordnet sein können, der größer ist als der Basisabstand und/oder wobei wenigstens zwei benachbarte virtuelle Empfangs-Arrayelemente in einem Ab stand angeordnet sein können, der einem ganzzahligen Vielfachen des Basisabstand entspricht. Mithilfe der virtuellen Empfangs-Arrayelemente, die im Basisabstand zuei nander angeordnet sind, kann eine eindeutige Richtungsbestimmung realisiert werden. Mithilfe der virtuellen Empfangs-Arrayelemente in Abständen, die größer sind als der Basisabstand, kann insgesamt ein größeres virtuelles Empfangsantennen-Array reali siert werden. Mit einem größeren virtuellen Empfangsantennen-Array kann eine größe re Apertur realisiert werden. So kann insgesamt mit dem Radarsystem in einem ent sprechend großen Winkelbereich die Richtung von Zielobjekten eindeutig und genauer ermittelt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung von Sendeantennen und Empfangsantennen kann ein virtuelles Empfangsantennen-Array mit einer hohen Anzahl an virtuellen Emp- fangs-Arrayelementen durch eine geometrische Faltung der Positionen der Phasenzen tren von Sendeantennen und der Positionen der Phasenzentren der Empfangsantennen erzielt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können bei dem virtuellen Empfangs antennen-Array die virtuellen Empfangs-Arrayelemente auf wenigstens zwei gedachten Array-Längsachsen verteilt angeordnet sein, wobei wenigstens zwei virtuelle Empfangs-Arrayelemente, die auf unterschiedlichen Array-Längsachsen angeordnet sind, in Richtung der Array-Längsachsen betrachtet auf gleicher Höhe angeordnet sein können und/oder wobei wenigstens zwei virtuelle Empfangs-Arrayelemente, die auf unterschiedlichen Array-Längsachsen angeordnet sind, in Richtung der Array-Längsachsen betrachtet versetzt zueinander angeordnet sein können und/oder wobei wenigstens zwei virtuelle Empfangs-Arrayelemente, die auf unterschiedlichen Array-Längsachsen angeordnet sind, in Richtung der Array-Längsachse betrachtet im Basisabstand versetzt zueinander angeordnet sein können.
Durch die Anordnung der virtuellen Empfangs-Arrayelemente auf unterschiedlichen Ar ray-Längsachsen können Richtungen von Zielobjekten in zwei Dimensionen ermittelt werden. Durch die versetzte Anordnung der virtuellen Empfangs-Arrayelementen kann eine bessere Winkelauflösung bei der Bestimmung der Richtung von Zielobjekten er reicht werden.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Antennenarray dadurch gelöst, dass die jeweiligen Phasenzentren von wenigstens zwei benachbarten Sendeantennen auf einer gedachten Sender-Längsachse angeordnet sind, das Phasenzentrum von wenigstens einer weiteren Sendeantenne in einem Sender- Querabstand zu der Sender-Längsachse angeordnet ist, eine gedachte Sender-Querachse, welche senkrecht zur Sender-Längsachse durch das Phasenzentrum der wenigstens einen weiteren Sendeantenne verläuft in einem Basis abstand beabstandet ist zu einer gedachten Sender-Querachse, welche senkrecht zur Sender-Längsachse durch das Phasenzentrum einer der wenigstens zwei Sendeanten nen auf der Sender-Längsachse verläuft, und ein Sender-Längsabstand zwischen den jeweiligen gedachten Sender-Querachsen der wenigstens zwei benachbarten Sendeantennen auf der Sender-Längsachse größer ist als der Basisabstand.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass das Fahrzeug wenigstens ein erfindungsgemäßes Radarsystem aufweist.
Erfindungsgemäß weist das Fahrzeug wenigstens ein Radarsystem auf, mit dem die Umgebung des Fahrzeugs auf Objekte hin überwacht werden kann. Objektinformatio nen, welche mit dem wenigstens ein Radarsystem ermittelt werden, können mit einem Fahrerassistenzsystem zur Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs verwendet werden. Auf diese Weise kann das Fahrzeug autonom oder teilautonom betrieben werden.
Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass zwischen wenigstens zwei Radarmessungen umgeschaltet wird zwischen einem Reichweiten-Betriebsmodus, bei dem wenigstens ein Teil der Sendeantennen wenigs tens temporär mit dem gleichen Sendesignal angesteuert wird, und einem Richtungs-Betriebsmodus, bei dem wenigstens ein Teil der Sendeantennen wenigstens temporär mit unterschiedlichen Sendesignalen so angesteuert wird, dass die jeweils gesendeten Radarsignale zumindest auf der Seite der Empfangsantennen wenigstens temporär unterscheidbar sind.
Erfindungsgemäß wird das Radarsystem im Wechsel im Reichweiten-Betriebsmodus zur Erreichung großer Detektionsreichweiten und im Richtungs-Betriebsmodus zur Er höhung der Winkelauflösung bei der Richtungsbestimmung betrieben.
Durch die Unterscheidbarkeit im Richtungs-Betriebsmodus können die reflektierten Ra darsignale, also die Echos, auf der Seite der Empfangsantennen den jeweiligen Sende antennen zugeordnet werden.
Vorteilhafterweise können mit wenigstens zwei Sendeantennen unterschiedlich codierte Radarsignale gesendet werden. Auf diese Weise können die Radarsignale auf der Seite der Empfangsantennen wenigstens temporär voneinander unterschieden werden.
Vorteilhafterweise können die Sendesignale zur Erzeugung der unterscheidbaren Ra darsignale insbesondere mittels Phasenmodulationen zueinander codiert werden. Auf diese Weise kann eine zumindest temporäre signaltechnische Orthogonalität zwischen den Sendesignalen und den Empfangssignale erzielt werden. So können die Radarsig nale und die entsprechenden Echos voneinander unterscheidbar gemacht werden.
Vorteilhafterweise können die Empfangssignale auf der Empfängerseite durch entspre chende Auswertung, insbesondere mithilfe von Fourier-Transformationen, verarbeitet werden. Mittel zur Durchführung der Auswertung können vorteilhafterweise auf soft waremäßigem und/oder hardwaremäßigem Wege insbesondere in der wenigstens ei nen Steuer- und Auswerteeinrichtung realisiert sein.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Radarsystem, dem erfindungsgemäßen Antennenarray, dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen auf gezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die ein zelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert wer den, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich nung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschrei bung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
Figur 1 ein Kraftfahrzeug in der Vorderansicht mit einem Fahrerassistenzsystem und einem Radarsystem zu Überwachung eines Überwachungsbereichs in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug;
Figur 2 eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeug aus der Figur 1 ;
Figur 3 eine Seitenansicht des Kraftfahrzeugs aus den Figuren 1 und 2;
Figur 4 eine Vorderansicht auf ein Antennenarray des Radarsystems mit Sende antennen und Empfangsantennen gemäß einem ersten Ausführungsbei spiel, welches bei dem Kraftfahrzeug aus den Figuren 1 bis 3 Verwendung finden kann;
Figur 5 ein virtuelles Empfangsantennen-Array, welches beim Betreiben des Ra darsystems in einem Richtungs-Betriebsmodus mit dem Antennenarray aus der Figur 4 realisiert wird;
Figur 6 eine Reichweiten-Richtungs-Diagramm des Antennenarrays aus der Figur 4, bei dem die Detektionsreichweite des Radarsystems abhängig von der Richtung beim Betrieb des Radarsystems in einem Reichweiten- Betriebsmodus und in einem Richtungs-Betriebsmodus gezeigt sind;
Figur 7 ein Empfangssignal-Richtungs-Diagramm des Antennenarrays aus der Figur 4 bei der Erfassung eines Zielobjekts, wobei das Radarsystem im Richtungs-Betriebsmodus betrieben wird;
Figur 8 ein Empfangssignal-Richtungs-Diagramm mit einer Vielzahl von Messkur ven des Antennenarrays aus der Figur 4 bei der Erfassung von zwei Ziel objekten, wobei das Radarsystem im Richtungs-Betriebsmodus betrieben wird; Figur 9 ein Empfangssignal-Richtungs-Diagramm des Antennenarrays aus der Figur 4 bei der Erfassung der zwei Zielobjekte aus der Figur 8, wobei das Radarsystem im Reichweiten-Betriebsmodus betrieben wird;
Figur 10 eine Vorderansicht Array mit Sendeantennen und Empfangsantennen ei nes Radarsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches bei dem Kraftfahrzeug aus den Figuren 1 bis 3 Verwendung finden kann;
Figur 11 ein virtuelles Empfangsantennen-Array, welches beim Betreiben des Ra darsystems in einem Richtungs-Betriebsmodus mit dem Antennenarray aus der Figur 10 realisiert wird;
Figur 12 eine Reichweiten-Richtungs-Diagramm des Antennenarrays aus der Figur 10, in dem die Detektionsreichweite abhängig von der Richtung beim Be trieb des Radarsystems im Reichweiten-Betriebsmodus und im Richtungs- Betriebsmodus gezeigt sind;
Figur 13 ein Empfangssignal-Richtungs-Diagramm des Antennenarrays aus der Figur 10 bei der Erfassung eines Zielobjekts, wobei das Radarsystem im Richtungs-Betriebsmodus betrieben wird;
Figur 14 ein Empfangssignal-Richtungs-Diagramm mit einer Vielzahl von Messkur ven des Antennenarrays aus der Figur 10 bei der Erfassung von zwei Zielobjekten, wobei das Radarsystem im Richtungs-Betriebsmodus betrie ben wird;
Figur 15 ein Empfangssignal-Richtungs-Diagramm des Radarsystems mit dem An tennenarray aus der Figur 10 bei der Erfassung der zwei Zielobjekte aus der Figur 14, wobei das Radarsystem im Reichweiten-Betriebsmodus be trieben wird.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens in der Vor deransicht gezeigt. Figur 2 zeigt das Kraftfahrzeug 10 in einer Draufsicht. In Figur 3 ist das Kraftfahrzeug 10 in einer Seitenansicht dargestellt.
Das Kraftfahrzeug 10 verfügt über ein Radarsystem 12. Das Radarsystem 12 ist bei spielhaft in der vorderen Stoßstange des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet. Mit dem Ra- darsystem 12 kann ein Überwachungsbereich 14 in Fahrtrichtung 16 vor dem Kraftfahr zeug 10 auf Objekte 18 hin überwacht werden. Das Radarsystem 12 kann auch an an derer Stelle am Kraftfahrzeug 10 angeordnet und anders ausgerichtet sein. Mit dem Radarsystem 12 können Objektinformationen, beispielsweise Entfernungen r und Rich tungen, beispielsweise in Form des Azimut cp und der Elevation Q, von Objektzielen von Objekten 18 relativ zum Kraftfahrzeug 10, respektive zum Radarsystem 12, ermittelt werden. Optional können auch Geschwindigkeiten von Objektzielen relativ zum Kraft fahrzeug 10 ermittelt werden. Objektziele eines Objekts 18 sind Teile des Objekts 18, an denen Radarstrahlen reflektiert und als Echos zurückgesendet werden können.
Bei den Objekten 18 kann es sich um stehende oder bewegte Objekte, beispielsweise um andere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Flindernisse, Fahrbahnunebenheiten, beispielsweise Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, Beispielweise Parklücken, Niederschlag oder dergleichen handeln.
Der besseren Orientierung wegen sind in den Figuren 1 bis 5, 10 und 11 die entspre chenden Koordinatenachsen eines kartesischen x-y-z-Koordinatensystems eingezeich net. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen erstreckt sich die x-Achse in Richtung einer Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs 10, die y-Achse erstreckt sich entlang einer Fahrzeugquerachse und die z-Achse erstreckt sich senkrecht zur x-y-Ebene nach räumlich oben. Wenn das Kraftfahrzeug 10 sich betriebsgemäß auf einer horizontalen Fahrbahn befindet, erstrecken sich die x-Achse und die y-Achse räumlich horizontal und die z-Achse räumlich vertikal.
Das Radarsystem 12 ist als frequenzmoduliertes Dauerstrichradar ausgestaltet. Fre quenzmodulierte Dauerstrichradare werden in Fachkreisen auch als FMCW (Frequency modulated continuous wave) Radare bezeichnet. Mit dem Radarsystem 12 können Ob jekte 18 in großen Entfernungen r mit großen Winkelauflösungen in Bezug auf Azimut Q und Elevation cp erfasst werden.
Das Radarsystem 12 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 20 verbunden. Mit dem Fah rerassistenzsystem 20 kann das Kraftfahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden. Das Radarsystem 12 umfasst ein Antennenarray 22 und eine Steuer- und Auswerteein richtung 24. In der Figur 4 ist ein Antennenarray 22 gemäß einem ersten Ausführungs beispiel gezeigt. Figur 10 zeigt ein Antennenarray gemäß einem zweiten Ausführungs beispiel
Im Folgenden wird zunächst das Radarsystem 12 in Verbindung mit dem Antennen array 22 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den Figuren 4 bis 9 beschrieben.
Das Antennenarray 22 verfügt beispielhafte über drei Sendeantennen 26 und vier Emp fangsantennen 28. Beispielhaft sind die Empfangsantennen 28 räumlich unterhalb der Sendeantennen 26 angeordnet. Die Empfangsantennen 28 können jedoch auch ober halb, neben oder wenigstens teilweise auf gleicher Flöhe, beispielsweise zwischen den Sendeantennen 26 angeordnet sein.
Jede Sendeantenne 26 ist mit einem entsprechenden Sendekanal verbunden. Über die Sendekanäle können die jeweiligen Sendeantennen 26 mit entsprechenden elektri schen Sendesignalen angesteuert werden. Entsprechend ist jede Empfangsantenne 28 mit einem entsprechenden Empfangskanal verbunden. Über die Empfangskanäle kön nen elektrische Empfangssignale von den Empfangsantennen 28 übermittelt werden. Die Sendekanäle und die Empfangskanäle können beispielsweise in der Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 integriert sein.
Mit den Sendeantennen 26 können durch Ansteuerung mit den elektrischen Sendesig nalen entsprechende Radarsignale 30 gesendet werden.
Die Position jeder Sendeantenne 26 wird durch ihr jeweiliges Phasenzentrum 32 defi niert.
Die jeweiligen Phasenzentren 32 von zwei der Sendeantennen 26 sind benachbart auf einer gedachten Sender-Längsachse 34 angeordnet. Die Sender-Längsachse 34 er streckt sich beispielhaft parallel zur y-Achse. Das Phasenzentrum 32 der dritten Sendeantenne 26 ist neben, in der Figur 4 unterhalb der Sender-Längsachse 34 angeordnet. Die dritte Sendeantenne 26 befindet sich in einem Sender-Querabstand 36 zu der Sender-Längsachse 34.
Durch die Phasenzentren 32 der drei Sendeantennen 26 verläuft jeweils eine entspre chende gedachte Sender-Querachse 38. Die Sender-Querachsen 38 erstrecken sich senkrecht zur Sender-Längsachse 34, beispielhaft parallel zur z-Achse.
Die Sender-Querachse 38 der einzelnen Sendeantenne 26 ist zwischen den Sender- Querachsen 38 der zwei auf der Sender-Längsachse 34 benachbarten Sendeantenne 26 angeordnet.
Die Sender-Querachse 38 der einzelnen Sendeantenne 26 verläuft in einem Basisab stand 40 zu der Sender-Querachse 38 der in der Figur 4 rechten Sendeantenne 26 auf der Sender-Längsachse 34. Der Basisabstand 40 entspricht beispielhaft der halben Wellenlänge l der mit den Sendeantennen 26 gesendeten Radarsignale 30, optional zuzüglich oder abzüglich einer Toleranz.
Ein Sender-Längsabstand 42 zwischen den jeweiligen Sender-Querachsen 38 der zwei Sendeantennen 26 auf der Sender-Längsachse 34 ist das Dreifache des Basisabstands 40, optional zuzüglich oder abzüglich einer Toleranz. Der Sender-Querabstand 36 ist kleiner als der Sender-Längsabstand 42 und größer als der Basisabstand 40.
Ferner weist das Antennenarray 22 beispielhaft vier Empfangsantennen 28 auf. Mit den Empfangsantennen 28 können Echos 44 von gesendeten Radarsignalen 30 empfangen und in entsprechende elektrische Empfangssignale umgewandelt werden.
Die Phasenzentren 32 der Sendeantennen 26 und die Phasenzentren 32 der Emp fangsantennen 28 sind beispielhaft in einer gemeinsamen Antennenebene angeordnet. Die Antennenebene erstreckt sich beispielhaft parallel zur y-z-Ebene. Die Hauptstrahl richtungen der Sendeantennen 26 verlaufen beispielhaft senkrecht zu der Antennen ebene, also parallel zu der Fahrzeuglängsachse, respektive parallel zur x-Achse. Die Hauptempfangsrichtungen der Empfangsantennen 28 verlaufen beispielhaft ebenfalls senkrecht zu der Antennenebene. Die jeweiligen Phasenzentren 32 der Empfangsantennen 28 sind auf einer gedachten Empfänger-Längsachse 46 angeordnet. Die Empfänger-Längsachse 46 verläuft parallel zur Sender-Längsachse 34.
Die Phasenzentren 32 in der Figur 4 von links betrachtet der ersten und der zweiten Empfangsantenne 28 sind in dem Basisabstand 40 zueinander angeordnet. Mithilfe der beiden im Basisabstand 40 angeordneten Empfangsantennen 28 können eindeutige Richtungsbestimmungen für Objektziele vorgenommen werden.
Die Phasenzentren 32 der der dritten und der vierten Empfangsantenne 28 sind auf der gleichen Seite der Phasenzentren 32 der zwei im Basisabstand 40 angeordneten Emp fangsantennen 28 angeordnet.
Das Phasenzentrum 32 der in der Figur 4 zweiten Empfangsantenne 28 von links ist in einem ersten Empfänger-Längsabstand 48a zu dem Phasenzentrum 32 der dritten Empfangsantenne 28 von links angeordnet. Der erste Empfänger-Längsabstand 48a ist das Zweifache des Basisabstands 40, optional zuzüglich oder abzüglich einer Toleranz.
Das Phasenzentrum 32 der in der Figur 4 dritten Empfangsantenne 28 von links ist in einem zweiten Empfänger-Längsabstand 48b zu dem Phasenzentrum 32 der vierten Empfangsantenne 28 von links angeordnet. Der zweite Empfänger-Längsabstand 48b ist das sechsfache des Basisabstands 40, optional zuzüglich oder abzüglich einer Tole ranz. Der Quotient aus dem zweiten Empfänger-Längsabstand 48b und dem ersten Empfänger-Längsabstand 48a ist drei.
Beispielhaft können der Basisabstand 40 und die beiden Empfänger-Längsabstände 48a und 48b entsprechend der Markierungen auf einem Golomb-Lineal angeordnet sein.
Mittels dem größten Abstand zwischen den beiden äußeren Empfangsantenne 28, nämlich den ersten Empfangsantenne 28 und der vierten Empfangsantenne 28 von links, wird eine entsprechend große Apertur des Radarsystems 12 in Richtung des Azi mut cp realisiert. Durch die besondere Anordnung der Phasenzentren 32 der Sendeantennen 26 und der Phasenzentren 32 der Empfangsantennen 28 kann im Richtungs-Betriebsmodus des Radarsystems 12 ein in der Figur 5 gezeigtes virtuelles Empfangsantennen-Array 50 realisiert werden, welches eine große Apertur mit einer großen Winkelauflösung in Rich tung des Azimut cp kombiniert. Die Empfangs-Arrayelementen 52 werden beispielhaft durch eine geometrische Faltung der Positionen der Phasenzentren 32 von Sendean tennen 26 und der Positionen der Phasenzentren 32 der Empfangsantennen 28 erzielt.
Das virtuelle Empfangsantennen-Array 50 weist insgesamt zwölf virtuelle Empfangs- Arrayelemente 52 auf. Die Empfangs-Arrayelemente 52 sind verteilt auf einer ersten gedachten Array-Längsachse 54a und einer zweiten gedachten Array-Längsachse 54b angeordnet. Durch die verteilte Anordnung der Empfangs-Arrayelemente 52 auf den Array-Längsachsen 54a und 54b können Richtungen von Zielobjekten in zwei räumli chen Dimensionen, nämlich in Richtung der y-Achse, respektive Azimut cp, und der z- Achse, respektive Elevation Q, ermittelt werden. Die Empfangs-Arrayelemente 52 be finden sich beispielhaft in einer gemeinsamen Arrayebene. Die Arrayebene erstreckt sich beispielhaft parallel zur y-z-Ebene.
Sechs der Empfangs-Arrayelemente 52 sind auf einer ersten gedachten Array- Längsachse 54a angeordnet.
In der Figur 5 von links betrachtet sind auf der ersten Array-Längsachse 54a das erste und das zweite Empfangs-Arrayelement 52, das dritte und das vierte Empfangs- Arrayelement 52 und das vierte und das fünfte Empfangs-Arrayelement 52 jeweils im Basisabstand 40 zueinander angeordnet. Mithilfe der Empfangs-Arrayelemente 52, die im Basisabstand 40 zueinander angeordnet sind, kann eine eindeutige Richtungsbe stimmung realisiert werden.
In der Figur 5 von links betrachtet das zweite und das dritte Empfangs-Arrayelement 52, das fünfte und das sechste Empfangs-Arrayelement 52, das sechste und das siebte Empfangs-Arrayelement 52 und das siebte und achte Empfangs-Arrayelement 52 auf der ersten Array-Längsachse 54a sind in einem ersten Abstand 56a zueinander ange ordnet. Der erste Abstand 50a entspricht dem zweifachen Basisabstand 40. Ein zweiter Abstand 56b zwischen dem siebten und dem achten Empfangs- Arrayelement 52 entspricht dem vierfachen Basisabstand 40.
Vier der Empfangs-Arrayelemente 52 sind auf einer zweiten gedachten Array- Längsachse 54b angeordnet. Die zweite Array-Längsachse 54b verläuft parallel zur ers ten Array-Längsachse 54a in der Arrayebene. Die beiden Array-Längsachse 54a und 54b erstrecken sich parallel zur y-Achse.
Das in der Figur 5 von links betrachtet erste Empfangs-Arrayelement 52 auf der zweiten Array-Längsachse 54b ist in Richtung der Array-Längsachsen 54a und 54b betrachtet auf gleicher Höhe wie das dritte Empfangs-Arrayelement 52 auf der ersten Array- Längsachse 54a angeordnet. Das zweite Empfangs-Arrayelement 52 von links auf der zweiten Array-Längsachse 54b ist in Richtung der Array-Längsachsen 54a und 54b be trachtet auf gleicher Höhe wie das vierte Empfangs-Arrayelement 52 auf der ersten Ar ray-Längsachse 54a angeordnet.
Das in der Figur 5 von links betrachtet dritte Empfangs-Arrayelemente 52 auf der zwei ten Array-Längsachse 54b ist in Richtung der Array-Längsachse 54a und 54b betrachtet beispielhaft mittig zwischen dem fünften und den sechsten Empfangs-Arrayelement 52 auf der ersten Array-Längsachse 54a, also versetzt zu diesen, jeweils im Basisabstand 40 angeordnet.
Das in der Figur 5 von links betrachtet vierte Empfangs-Arrayelement 52 auf der zwei ten Array-Längsachse 54b ist in Richtung der Array-Längsachse 54a und 54b betrachtet zwischen dem siebten und dem achten Empfangs-Arrayelement 52 auf der ersten Ar ray-Längsachse 54a, also versetzt zu diesen, im Basisabstand 40 zu dem achten Emp fangs-Arrayelement 52 angeordnet.
In der Figur 5 von links betrachtet sind auf der zweiten Array-Längsachse 54b das erste und das zweite Empfangs-Arrayelement 52 im Basisabstand 40 zueinander angeordnet.
Von links betrachtet das zweite und das dritte Empfangs-Arrayelement 52 auf der zwei ten Array-Längsachse 54b sind in dem ersten Abstand 56a zueinander angeordnet, welcher dem zweifachen Basisabstand 40 entspricht. Von links betrachtet das dritte und das vierte Empfangs-Arrayelement 52 auf der zweiten Array-Längsachse 54b sind in einem dritten Abstand 56c zueinander angeordnet, welcher dem sechsfachen Basisab stand 40 entspricht.
Die Apertur des Radarsystems 12 in Richtung der der Längsachsen 54a und 54b, also in Richtung der y-Achse, wird durch die maximale Breite des virtuellen Empfangsanten- nen-Arrays 50 definiert. Die maximale Breite des virtuellen Empfangsantennen-Arrays 50 in Richtung der Array-Längsachsen 54a und 54b ist durch einen Abstand 56d zwi schen den beiden äußeren Empfangs-Arrayelementen 52 auf der ersten Array- Längsachse 54 vorgegeben. Der Abstand 56d zwischen den beiden äußeren Emp fangs-Arrayelementen 52 entspricht dem zwölffachen Basisabstand 40.
Durch die versetzte Anordnung der Empfangs-Arrayelementen 52 auf den beiden Array- Längsachse 54a und 54b kann eine bessere Winkelauflösung bei der Bestimmung der Richtung von Zielobjekten sowohl in Azimut cp als auch in Elevation Q erreicht werden.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 ist auf softwaremäßigem und hardwaremäßi gem Wege realisiert. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 ist mit den Sendeanten nen 26 und den Empfangsantennen 28 verbunden. Mit der Steuer- und Auswerteein richtung 24 können elektrische Sendesignale für die Ansteuerung der Sendeantennen 26 erzeugt werden. Außerdem können mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 aus elektrischen Empfangssignalen der Empfangsantennen 28 Objektinformationen von mit den Radarsignalen 30 erfassten Objekten 18 ermittelt werden.
Das Radarsystem 12 kann zwischen einem Reichweiten-Betriebsmodus und einem Richtungs-Betriebsmodus umgeschaltet werden. Hierzu können die Sendeantennen 26 umschaltbar mit dem gleichen Sendesignal oder unterschiedlichen Sendesignalen an steuerbar sein. Entsprechend können die Empfangsantennen 28 zwischen dem Reich weiten-Betriebsmodus und dem Richtungs-Betriebsmodus umgeschaltet werden.
Die Umschaltung dem Reichweiten-Betriebsmodus in dem Richtungs-Betriebsmodus kann automatisch oder bei Bedarf erfolgen. Im Richtungs-Betriebsmodus ist eine höhe re Winkelauflösung bei der Richtungsbestimmung möglich als im Reichweiten- Betriebsmodus. Umgekehrt ist im Reichweiten-Betriebsmodus eine größere Detektions reichweite als im Richtungs-Betriebsmodus möglich. Die Steuer- und Auswerteeinrich tung 24 weist ein Umschaltmittel 58 auf, mit dem das Radarsystem 12 zwischen dem Reichweiten-Betriebsmodus und dem Richtungs-Betriebsmodus umgeschaltet werden kann.
In dem Reichweiten-Betriebsmodus des Radarsystems 12 sind die Sendeantennen 26 mit dem gleichen Sendesignal ansteuerbar. Durch die Ansteuerung der Sendeantennen 26 mit dem gleichen Sendesignal können die entsprechenden Sendeantennen 26 si multan gleiche Radarsignale 30 aussenden. Hierzu können die Sendeantennen 26 nach einem sogenannten Beamforming-Verfahren betrieben werden. Dabei können mehrere Sendekanäle jeweils kohärent über benachbarte Sendeantennen 26 dasselbe Radar signal 30 mit definierten Phasen-Offsets senden. Die Signalstärken der Radarsignale 30 der einzelnen Sendeantennen 26 addieren sich zu einer größeren Signalstärke. So kann die Detektionsreichweite vergrößert werden.
Zur Überwachung des Überwachungsbereichs 14 auf Objekte 18 hin werden mit dem Radarsystem 12 kontinuierlich Radarmessungen durchgeführt. Jede Radarmessung umfasst eine Reichweiten-Messsequenz, in der das Radarsystem 12 im Reichweiten- Betriebsmodus betrieben wird, und eine Richtungs-Messsequenz, in der das Radarsys tem 12 im Richtungs-Betriebsmodus betrieben wird. Während der Radarmessung wird das Radarsystem 12 von dem Reichweiten-Betriebsmodus in den Richtungs- Betriebsmodus umgeschaltet. Dabei kann jede Radarmessung mit der Reichweiten- Messsequenz oder mit der Richtungs-Messsequenz begonnen werden.
Im Folgenden wird beispielhaft eine Radarmessung beschrieben, welche mit einer Reichweiten-Messsequenz beginnt.
Bei der Reichweiten-Messsequenz werden mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 über die jeweiligen Sendekanäle die Sendeantennen 26 mit dem gleichen Sendesignal angesteuert. Die Sendeantennen 26 senden simultan jeweils das gleiche Radarsignal 30 aus. Die Signalstärken der einzelnen Radarsignale 30 addieren sich auf gemeinsam mit vergrößerter Detektionsreichweite in den Überwachungsbereich 14 gesendet. Sofern die Radarsignale 30 auf ein Objekt 18 treffen, werden die Radarsignale 30 an entsprechenden Objektzielen reflektiert. Die Echos 44 der reflektierten Radarsignale 30 werden mit den Empfangsantennen 28 empfangen und in jeweilige Empfangssignale umgewandelt.
Die Empfangssignale werden an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 übermittelt und mit dieser beispielsweise mittels Fourier-Transformationen signaltechnisch verar beitet. Aus den Empfangssignalen werden die Objektinformationen über die Objekte 18, nämlich die Entfernungen r, die Richtungen, nämlich Azimut cp und Elevation Q, und optional die Geschwindigkeiten der erfassten Zielobjekte relativ zum Radarsystem 12 ermittelt.
Anschließend wird das Radarsystem 12 beispielsweise mit der Steuer- und Auswer teeinrichtung 24 vom Reichweiten-Betriebsmodus in den Richtungs-Betriebsmodus um geschaltet und eine Richtungs-Messsequenz durchgeführt.
Bei der Richtungs-Messsequenz werden mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 die Sendeantennen 26 über die jeweiligen Sendekanäle mit unterschiedlichen Sende signalen angesteuert. Die unterschiedlichen Sendesignale sind zueinander codiert. Die Sendeantennen 26 senden entsprechend zueinander codierte Radarsignale 30 aus. Die Radarsignale 30 werden in den Überwachungsbereich 14 gesendet.
Sofern die unterscheidbaren Radarsignale 30 auf ein Objekt 18 treffen, werden die Ra darsignale 30 an den entsprechenden Objektzielen reflektiert. Die Echos 44 der reflek tierten unterscheidbaren Radarsignale 30 werden mit den Empfangsantennen 28 emp fangen und in jeweilige Empfangssignale umgewandelt.
Die Empfangssignale werden an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 übermittelt. Die Empfangssignale werden den Sendeantennen 26 zugeordnet, was aufgrund der Unterscheidbarkeit Radarsignale 30 und der Echos 44 möglich ist. Die zugeordneten Empfangssignale werden beispielsweise mittels Fourier-Transformationen signaltech nisch verarbeitet. Aus den Empfangssignalen werden die Objektinformationen über die Objekte 18, nämlich Entfernungen r, die Richtungen, nämlich Azimut cp und Elevation Q, und optional die Geschwindigkeiten der erfassten Zielobjekte relativ zum Radarsystem 12 ermittelt.
Insgesamt werden bei einer Radarmessung bei der Reichweiten-Messsequenz die Ob jektinformationen von Objektzielen in größeren Detektionsreichweiten als bei der Rich tungs-Messsequenz ermittelt. Bei der Richtungs-Messsequenz werden die Objektinfor mationen von Objektzielen zur mit geringerer Detektionsreichweite als bei der Reichwei ten-Messsequenz aber mit höherer Winkelauflösung als in der Reichweiten- Messsequenz ermittelt.
In der Figur 6 sind zum Vergleich ein Reichweiten-Richtungs-Diagramm 60a für das Radarsystem 12 im Reichweiten-Betriebsmodus gestrichelt und ein Reichweiten- Richtungs-Diagramm 60b für das Radarsystem 12 im Richtungs-Betriebsmodus mit durchgezogene Linie gezeigt. Dabei sind die jeweiligen Reichweiten über Azimut cp auf gezeichnet. Aus der Figur 6 ist ersichtlich, dass das Radarsystem 12 im Reichweiten- Betriebsmodus eine maximale Detektionsreichweite von etwa 250 m hat. Im Richtungs- Betriebsmodus hat das Radarsystem 12 hingegen lediglich eine maximale Detektions reichweite von etwas weniger als 200 m. Demgegenüber hat das Radarsystem 12 im Richtungs-Betriebsmodus ein größeres Sichtfeld in Richtung Azimut cp als im Reichwei ten-Betriebsmodus.
In Figur 7 ist beispielhaft ein Empfangssignal-Richtungs-Diagramm 62a aus einer Rich tungs-Messsequenz gezeigt, bei der ein Zielobjekt bei einem Azimut cp von 0° vor dem Kraftfahrzeug 10 erfasst wurde. Die Nebenkeulenebene befindet sich bei etwa 8 dB. Dies reicht aus, um Zielobjekte mit unterschiedlichen Reflektivitäten beispielsweise in realistischen Fahrsituationen mit dem Kraftfahrzeug 10 bezüglich ihrer Richtung, näm lich dem jeweiligen Azimut cp, aufzulösen.
In Figur 8 ist beispielhaft eine Schar von Empfangssignal-Richtungs-Diagrammen 62b von mehreren Richtungs-Messsequenzen gezeigt, bei denen zwei Zielobjekte, welche die gleiche Entfernung r und die gleiche Geschwindigkeit relativ zum Radarsystem 12 haben, in einem Winkelabstand von etwa 11 ° um einen Azimut cp von 0° vor dem Kraft fahrzeug 10 erfasst wurden. Die Kurven der Schar von Empfangssignal-Richtungs- Diagrammen 62b entsprechen unterschiedlichen Phasendifferenzen der Sendesignale. Die beiden Zielobjekte können bei allen möglichen Phasendifferenzen unterschieden werden. Die Kurven der Schar von Empfangssignal-Richtungs-Diagrammen 62b kön nen beispielsweise unter Verwendung eines sogenannten Beamforming-Ansatzes und/oder sogenannten Superauflösungsverfahren oder dergleichen ermittelt werden.
Ein der Richtungs-Messsequenz aus Figur 8 entsprechendes Empfangssignal- Richtungs-Diagramm in einer Reichweiten-Messsequenz ist in der Figur 9 gezeigt. Die Winkelauflösung bezogen auf den Azimut cp beträgt etwa 11°. Die Nebenkeulenebene befindet sich in diesem Fall bei etwa 3 dB, was im Reichweiten-Betriebsmodus nicht zur Auflösung der beiden Zielobjekte ausreicht.
In der Figur 10 ist ein Antennenarray 22 für das Radarsystem 12 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Figur 11 zeigt das zu dem Antennenarray 22 aus Figur 10 gehörende virtuelle Empfangsantennen-Array 50.
Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den Figuren 4 bis 11 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das zweite Ausfüh rungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Phasenzentrum 32 der zweiten Empfangsantenne 28 von links in einem Empfän- ger-Längsabstand 48c zu dem Phasenzentrum 32 der dritten Empfangsantenne 28 von links angeordnet ist. Der Empfänger-Längsabstand 48c entspricht dem dreifachen des Basisabstands 40, optional zuzüglich oder abzüglich einer Toleranz ist.
Das Phasenzentrum 32 der in der Figur 10 dritten Empfangsantenne 28 von links ist in dem Empfänger-Längsabstand 48a zu dem Phasenzentrum 32 der vierten Empfangs antenne 28 von links angeordnet. Der Empfänger-Längsabstand 48a entspricht dem zweifachen des Basisabstands 40, optional zuzüglich oder abzüglich einer Toleranz ist. Der Quotient aus dem Längsabstand 48c und dem Längsabstand 48a ist 1 ,5.
Das virtuelle Empfangsantennen-Array 50 gemäß den zweiten Ausführungsbeispiel aus der Figur 11 unterscheidet sich von dem virtuellen Empfangsantennen-Array 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus der Figur 5 dadurch, dass das virtuelle Empfangs antennen-Array 50 gemäß den zweiten Ausführungsbeispiel lediglich 11 Empfangsan- tennen 28 aufweist, von denen lediglich sieben auf der ersten Array-Längsachse 54a angeordnet sind.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel auf der ersten Array-Längsachse 54a das dritte Empfangs-Arrayelement 52 von links in einem Abstand 56e zu vom zweiten Empfangs-Arrayelement 52 von links angeordnet, welcher dem dreifachen Basisabstand 40 entspricht. Das siebte Empfangs- Arrayelement 52 von links ist das am weitesten rechts gelegene Empfangs- Arrayelement 52 auf der ersten Array-Längsachse 54a. Die maximale Breite des virtuel len Empfangsantennen-Arrays 50 entspricht einem Abstand 56f zwischen dem linken Empfangs-Arrayelement 52 und dem rechten Empfangs-Arrayelement 52. Der Abstand 56f entspricht dem zehnfachen des Basisabstands 40.
Außerdem ist das von links betrachtet erste Empfangs-Arrayelement 52 auf der zweiten Array-Längsachse 54b in Richtung der Array-Längsachsen 54a und 54b betrachtet zwi schen dem zweiten und dem dritten Empfangs-Arrayelement 52 auf der ersten Array- Längsachse 54a, also versetzt zu diesen, im Basisabstand 40 zu dem dritten Emp fangs-Arrayelement 52 angeordnet.
Das von links betrachtet zweite Empfangs-Arrayelement 52 auf der zweiten Array- Längsachse 54b ist in Richtung der Array-Längsachsen 54a und 54b betrachtet auf gleicher Höhe wie das dritte Empfangs-Arrayelement 52 auf der ersten Array- Längsachse 54a angeordnet.
Das von links betrachtet vierte Empfangs-Arrayelemente 52 auf der zweiten Array- Längsachse 54b ist in Richtung der Array-Längsachsen 54a und 54b betrachtet bei spielhaft mittig zwischen dem sechsten und den siebten Empfangs-Arrayelement 52 auf der ersten Array-Längsachse 54a, also versetzt zu diesen, jeweils im Basisabstand 40 angeordnet.
Beim Verfahren zu Überwachung des Überwachungsbereichs 14 auf Objekte 18 hin wird das Radarsystem 12 mit dem Antennenarray 22 gemäß dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel analog zu dem Radarsystem 12 mit dem Antennenarray 22 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel betrieben. In der Figur 12 sind zum Vergleich ein Reichweiten-Richtungs-Diagramm 60c für das Radarsystem 12 im Reichweiten-Betriebsmodus gestrichelt und ein Reichweiten- Richtungs-Diagramm 60d für das Radarsystem 12 im Richtungs-Betriebsmodus mit durchgezogene Linie gezeigt. Dabei sind die jeweiligen Reichweiten über Azimut cp auf gezeichnet. Aus der Figur 12 ist ersichtlich, dass das Radarsystem 12 im Reichweiten- Betriebsmodus eine maximale Detektionsreichweite von etwa 250 m hat. Im Richtungs- Betriebsmodus hat das Radarsystem 12 hingegen lediglich eine maximale Detektions reichweite von etwas weniger als 200 m. Demgegenüber hat das Radarsystem 12 im Richtungs-Betriebsmodus ein größeres Sichtfeld in Richtung Azimut cp als im Reichwei ten-Betriebsmodus.
In Figur 13 ist beispielhaft ein Empfangssignal-Richtungs-Diagramm 62d bei einer Rich tungs-Messsequenz gezeigt, bei der ein Zielobjekt bei einem Azimut cp von 0° vor dem Kraftfahrzeug 10 erfasst wurde. Die Nebenkeulenebene befindet sich bei etwa 11 ,2 dB. Dies reicht aus, um Zielobjekte mit unterschiedlichen Reflektivitäten beispielsweise in realistischen Fahrsituationen mit dem Kraftfahrzeug 10 bezüglich ihrer Richtung, näm lich dem jeweiligen Azimut cp, aufzulösen.
In Figur 14 ist beispielhaft eine Kurvenschar von Empfangssignal-Richtungs- Diagrammen 62e von mehreren Richtungs-Messsequenzen gezeigt, bei denen zwei Zielobjekte, welche die gleiche Entfernung r und die gleiche Geschwindigkeit relativ zum Radarsystem 12 haben, in einem Winkelabstand von etwa 15° um einen Azimut cp von 0° vor dem Kraftfahrzeug 10 erfasst wurden. Die Kurvenschar entspricht Richtungs- Messsequenzen, bei denen Radarsignale 30 mit unterschiedlichen Phasendifferenzen gesendet werden. Die beiden Zielobjekte können für alle möglichen Phasendifferenzen unterschieden werden. Die Kurven der Schar von Empfangssignal-Richtungs- Diagrammen 62b können beispielsweise unter Verwendung eines sogenannten Beam- forming-Ansatzes und/oder sogenannten Superauflösungsverfahren oder dergleichen ermittelt werden.
Ein für die Situation aus Figur 14 entsprechendes Empfangssignal-Richtungs- Diagramm 62f in einer Reichweiten-Messsequenz ist in der Figur 15 gezeigt. Die Breite der Flauptkeule beträgt etwa 16°. Die Nebenkeulenebene befindet sich bei etwa 5,25 dB, was nicht zur Auflösung der beiden Zielobjekte im Reichweiten-Betriebsmodus aus reicht.

Claims

Ansprüche
1. Radarsystem (12) zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14) auf Objekte (18) hin, mit einer Mehrzahl von Sendeantennen (26), die mit jeweiligen Sendesignalen an gesteuert werden können und mit denen entsprechende Radarsignale (30) in we nigstens einen Überwachungsbereich (14) gesendet werden können, mit einer Mehrzahl von Empfangsantennen (28), mit denen Echos (44) von gesen deten Radarsignalen (30) empfangen und in entsprechende Empfangssignale um gewandelt werden können, und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (24), die mit den Sende antennen (26) und den Empfangsantennen (28) verbunden ist, mit der Sendesigna le für die Ansteuerung der Sendeantennen (26) erzeugt und mit der aus Empfangs signalen Objektinformationen (r, f, Q) von mit den Radarsignalen (30) erfassten Objekten (18) ermittelt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Phasenzentren (32) von wenigstens zwei benachbarten Sendeanten nen (26) auf einer gedachten Sender-Längsachse (34) angeordnet sind, das Phasenzentrum (32) von wenigstens einer weiteren Sendeantenne (26) in ei nem Sender-Querabstand (36) zu der Sender-Längsachse (34) angeordnet ist, eine gedachte Sender-Querachse (38), welche senkrecht zur Sender-Längsachse (34) durch das Phasenzentrum (32) der wenigstens einen weiteren Sendeantenne (26) verläuft in einem Basisabstand (40) beabstandet ist zu einer gedachten Sen der-Querachse (38), welche senkrecht zur Sender-Längsachse (34) durch das Pha senzentrum (32) einer der wenigstens zwei Sendeantennen (26) auf der Sender- Längsachse (34) verläuft, und ein Sender-Längsabstand (42) zwischen den jeweiligen gedachten Sender- Querachsen (38) der wenigstens zwei benachbarten Sendeantennen (26) auf der Sender-Längsachse (34) größer ist als der Basisabstand (40).
2. Radarsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sender-Längsabstand (42) ein ganzzahliges Vielfaches des Basisabstands (40) insbesondere zuzüglich oder abzüglich einer Toleranz ist und/oder der Sender-Querabstand (36) größer ist als der Basisabstand (40) und/oder der Sender-Querabstand (36) kleiner ist als der Sender-Längsabstand (42).
3. Radarsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender-Querachse (38) der wenigstens einen weiteren Sendeantenne (26) zwi schen den Sender-Querachsen (38) der wenigstens zwei auf der Sender- Längsachse (34) benachbarten Sendeantenne (26) angeordnet sind.
4. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Sendeantennen (26) wenigstens temporär mit dem gleichen Sendesignal ansteuerbar ist und/oder wenigstens ein Teil der Sendeantennen (26) wenigstens temporär mit unterschiedli chen Sendesignalen so ansteuerbar ist, dass die jeweils gesendeten Radarsignale (30) zumindest auf der Seite der Empfangsantennen (28) wenigstens temporär un terscheidbar sind, und/oder wenigstens ein Teil der Sendeantennen (26) umschaltbar mit dem gleichen Sende signal oder unterschiedlichen Sendesignalen ansteuerbar ist.
5. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabstand (40) der halben Wellenlänge (l) der mit den Sendeantennen (26) gesendeten Radarsignale (30) insbesondere zuzüglich oder abzüglich einer Tole ranz entspricht.
6. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Richtungs-Betriebsmodus des Radarsystems (12) mit der Anordnung der Sendeantennen (26) und der Empfangsantennen (28) ein virtuelles Empfangsan- tennen-Array (50) realisiert sein, bei dem wenigstens zwei benachbarte virtuelle Empfangs-Arrayelemente (52) auf wenigstens einer gedachten Array-Längsachse (54a, 54b) angeordnet sind, wobei wenigstens zwei benachbarte virtuelle Empfangs-Arrayelemente (52) im Ba sisabstand (40) zueinander angeordnet sind und/oder wobei wenigstens zwei benachbarte virtuelle Empfangs-Arrayelemente (52) in ei nem Abstand (56a, 56b, 56c, 56e) angeordnet sind, der größer ist als der Basisab stand (40) und/oder wobei wenigstens zwei benachbarte virtuelle Empfangs-Arrayelemente (52) in ei nem Abstand (56a, 56b, 56c, 56e) angeordnet sind, der einem ganzzahligen Vielfa chen des Basisabstand (40) entspricht.
7. Radarsystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem virtuellen Empfangsantennen-Array (50) die virtuellen Empfangs- Arrayelemente (52) auf wenigstens zwei gedachten Array-Längsachsen (54a, 54b) verteilt angeordnet sind, wobei wenigstens zwei virtuelle Empfangs-Arrayelemente (52), die auf unterschied lichen Array-Längsachsen (54a, 54b) angeordnet sind, in Richtung der Array- Längsachsen (54a, 54b) betrachtet auf gleicher Höhe angeordnet sind und/oder wobei wenigstens zwei virtuelle Empfangs-Arrayelemente (52), die auf unterschied lichen Array-Längsachsen (54a, 54b) angeordnet sind, in Richtung der Array- Längsachsen (54a, 54b) betrachtet versetzt zueinander angeordnet sind und/oder wobei wenigstens zwei virtuelle Empfangs-Arrayelemente (52), die auf unterschied lichen Array-Längsachsen (54a, 54b) angeordnet sind, in Richtung der Array- Längsachse (54a, 54b) betrachtet im Basisabstand (40) versetzt zueinander ange ordnet sind.
8. Antennenarray (22) für ein Radarsystem (12) zur Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14) auf Objekte (18) hin, mit einer Mehrzahl von Sendeantennen (26), die mit jeweiligen Sendesignalen an gesteuert werden können und mit denen entsprechende Radarsignale (30) gesen det werden können, und mit einer Mehrzahl von Empfangsantennen (28), mit denen Echos (44) von ge sendeten Radarsignalen (30) empfangen und in entsprechende Empfangssignale umgewandelt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Phasenzentren (32) von wenigstens zwei benachbarten Sendeanten nen (26) auf einer gedachten Sender-Längsachse (34) angeordnet sind, das Phasenzentrum (32) von wenigstens einer weiteren Sendeantenne (26) in ei nem Sender-Querabstand (36) zu der Sender-Längsachse (34) angeordnet ist, eine gedachte Sender-Querachse (38), welche senkrecht zur Sender-Längsachse (34) durch das Phasenzentrum (32) der wenigstens einen weiteren Sendeantenne (26) verläuft in einem Basisabstand (40) beabstandet ist zu einer gedachten Sen der-Querachse (38), welche senkrecht zur Sender-Längsachse (34) durch das Pha senzentrum (32) einer der wenigstens zwei Sendeantennen (26) auf der Sender- Längsachse (34) verläuft, und ein Sender-Längsabstand (42) zwischen den jeweiligen gedachten Sender- Querachsen (38) der wenigstens zwei benachbarten Sendeantennen (26) auf der Sender-Längsachse (34) größer ist als der Basisabstand (40).
9. Fahrzeug (10) mit wenigstens einem Radarsystem (12) zur Überwachung wenigs tens eines Überwachungsbereichs (14) auf Objekte (18) hin, wobei das wenigstens eine Radarsystem (12) aufweist eine Mehrzahl von Sendeantennen (26), die mit jeweiligen Sendesignalen ange steuert werden können und mit denen entsprechende Radarsignale (30) in wenigs tens einen Überwachungsbereich (14) gesendet werden können, eine Mehrzahl von Empfangsantennen (28), mit denen Echos (44) von gesendeten Radarsignalen (30) empfangen und in entsprechende Empfangssignale umgewan delt werden können, und wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (24), die mit den Sendean tennen (26) und den Empfangsantennen (28) verbunden ist, mit der Sendesignale für die Ansteuerung der Sendeantennen (26) erzeugt und mit der aus Empfangssig nalen Objektinformationen (r, f, Q) von mit den Radarsignalen (30) erfassten Ob jekten (18) ermittelt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) wenigstens ein Radarsystem (12) nach einem der vorigen An sprüche aufweist.
10. Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems (12), welches zu Überwachung we nigstens eines Überwachungsbereichs (14) auf Objekte (18) hin dient, wobei bei dem Verfahren eine Mehrzahl von Sendeantennen (26) mit Sendesignalen angesteuert wird und entsprechende Radarsignale (30) in einen Überwachungsbereich (14) gesendet werden, mit einer Mehrzahl von Empfangsantennen (28) Echos (44) von den gesendeten Radarsignalen (30) empfangen und in entsprechende Empfangssignale umgewan delt werden und die Empfangssignale signaltechnisch verarbeitet werden, aus den Empfangssignalen Objektinformationen (r, f, Q) über Objekte (18) in dem Überwachungsbereich (14) ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens zwei Radarmessungen umgeschaltet wird zwischen einem Reichweiten-Betriebsmodus, bei dem wenigstens ein Teil der Sendeantennen (26) wenigstens temporär mit dem gleichen Sendesignal angesteuert wird, und einem Richtungs-Betriebsmodus, bei dem wenigstens ein Teil der Sendeanten nen (26) wenigstens temporär mit unterschiedlichen Sendesignalen so angesteuert wird, dass die jeweils gesendeten Radarsignale (30) zumindest auf der Seite der Empfangsantennen (28) wenigstens temporär unterscheidbar sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2545958B2 (ja) * 1988-12-16 1996-10-23 三菱電機株式会社 ディジタルビームフォーミングレーダ
DE102006032539A1 (de) 2006-07-13 2008-01-17 Robert Bosch Gmbh FMCW-Radarsensor
DE102011113015A1 (de) 2011-09-09 2013-03-14 Astyx Gmbh Abbildender Radarsensor mit synthetischer Vergrößerung der Antennenaperatur und zweidimensionaler Strahlschwenkung
DE102014219113A1 (de) 2014-09-23 2016-03-24 Robert Bosch Gmbh MIMO-Radarvorrichtung zum entkoppelten Bestimmen eines Elevationswinkels und eines Azimutwinkels eines Objekts und Verfahren zum Betreiben einer MIMO-Radarvorrichtung
JP6499217B2 (ja) * 2017-03-29 2019-04-10 セコム株式会社 アンテナ装置及びレーダ装置
JP6887091B2 (ja) 2017-10-10 2021-06-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーダ装置
US11187795B2 (en) * 2018-03-19 2021-11-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Radar device
DE102018118238A1 (de) 2018-07-27 2020-01-30 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Radarvorrichtung und Radarvorrichtung
CN111239738A (zh) * 2019-07-26 2020-06-05 北京理工大学 一种四维度信息高精度探测汽车前向防撞雷达

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