具有布置在中央的分析单元的雷达系统

摘要

一种用于车辆的雷达系统，其具有用于发送数据和用于处理所接收的数据的至少一个中央控制单元并且具有与所述至少一个中央控制单元间隔开的至少一个雷达传感器头，所述至少一个雷达传感器头具有用于产生雷达波的至少一个发送天线和用于接收雷达波的至少一个接收天线，并且，所述雷达系统具有在所述至少一个中央控制单元和所述至少一个雷达传感器头之间的至少一个数据线路，其中，所述至少一个雷达传感器头具有用于将通过所述至少一个接收天线接收的雷达波转换为数字测量数据的模拟/数字转换器，并且，所述外部的控制单元具有连接在所述至少一个数据线路之后的分析单元以便在所述数字测量数据的至少一部分上执行处理步骤。

权利要求

1.一种用于车辆的雷达系统(100)，所述雷达系统具有用于发送数据和用于处理所接收的数据的至少一个中央控制单元(6)并且具有与所述至少一个中央控制单元(6)间隔开的至少一个雷达传感器头(2)，所述至少一个雷达传感器头具有用于产生雷达波的至少一个发送天线(8)和用于接收雷达波的至少一个接收天线(12)，并且，所述雷达系统具有在所述至少一个中央控制单元(6)和所述至少一个雷达传感器头(2)之间的至少一个数据线路(4)，其特征在于，所述至少一个雷达传感器头具有用于将通过所述至少一个接收天线(14)接收的雷达波转换为数字测量数据的模拟/数字转换器(18)，其中，所述外部的控制单元(6)具有连接在所述至少一个数据线路(4)之后的分析单元(22)以便在所述数字测量数据的至少一部分上执行处理步骤。

2.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，通过连接在所述至少一个数据线路(4)之后的分析单元(22)能够实施傅立叶变换和/或正交频分复用方法和/或至少一个相关器。

3.根据权利要求1或2所述的雷达系统，其中，所述数字测量数据在所述至少一个雷达传感器头(2)中能够以至少一个时间信息(Z)来标记。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的雷达系统，其中，通过所述模拟/数字转换器(18)产生的数字测量数据能够通过所述至少一个数据线路(4)分组式向所述至少一个中央控制单元(6)传输。

5.根据权利要求3或4所述的雷达系统，其中，所述数字测量数据能够通过所述至少一个数据线路(4)传输给所述至少一个中央控制单元(6)并且在所述至少一个中央控制单元(6)中能够通过所述至少一个时间信息(Z)与所述至少一个雷达传感器头(2)同步。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的雷达系统，其中，所述至少一个时间信息(Z)能够通过布置在所述至少一个雷达传感器头(2)中的时间和控制装置(20)来产生。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的雷达系统，其中，所述至少一个雷达传感器头(2)具有用于产生所述至少一个发送天线(8)的载波频率的频率合成器(12)，并且，所述频率合成器(12)能够通过所述时间和控制装置(20)由所述至少一个中央控制单元(6，30)来调节。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的雷达系统，其中，至少两个雷达传感器头(2)的频率合成器(12)能够通过所述至少一个中央控制单元(6，30)相互同步。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的雷达系统，其中，通过所述至少一个数据线路(4)传输的数据能够以比所述至少一个雷达传感器头(2)的至少一个发送天线(8)的参考频率更高的数据率传输。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的雷达系统，其中，所述至少一个中央控制单元(6)具有用于实施计算操作的至少一个处理器(24)、用于变换数字测量数据的分析单元(22)、用于至少暂时地存储数字数据的至少一个存储器(26)和用于使所述数字测量数据同步的时间和控制装置(30)。

说明书

具有布置在中央的分析单元的雷达系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于车辆的雷达系统，其具有用于发送数据和用于处理所接收的数据的中央控制单元并且具有与所述中央控制单元间隔开的至少一个雷达传感器头，所述至少一个雷达传感器头具有用于产生雷达波的至少一个发送天线和用于接收雷达波的至少一个接收天线，并且，所述雷达系统具有在所述中央控制单元和所述至少一个雷达传感器头之间的至少一个数据线路。

背景技术

[0002] 在具有高级别的驾驶员辅助功能或者自动化驾驶功能的车辆中，安装越来越多的雷达传感器。通过较高数目的雷达传感器，在自动化或者部分自动化的功能情况下相对于单个的雷达传感器力求获得更高的工作效率。到目前为止在该领域内的解决方案由雷达传感器组成，所述雷达传感器执行所接收的雷达波的在传感器内部的广泛的数据处理。因此，雷达传感器可以提供在对象平面或者定位平面上的数据用于通过车辆的进一步分析处理。由此可以降低向车辆传输的数据量，然而，相应的雷达传感器必须具有较高的计算能力和较大的存储器。

[0003] 在此不利的是，计算能力和存储器尺寸相对不利地关于提高的工作效率可缩放。这尤其由以下产生：从对工作效率的限定的要求出发，微控制器技术不再足够用于所接收的雷达波的必要的处理步骤。因此，为了提高工作效率，必须在传感器内部在微处理器技术的框架下执行必要的计算和分析。这可能对价格、尺寸以及对雷达传感器的或者具有多个雷达传感器的雷达系统的损耗功率产生影响。

发明内容

[0004] 本发明所基于的任务可以在于，提出一种用于车辆的雷达系统，所述雷达系统可以在所使用的雷达传感器的数目和雷达系统的工作效率方面价格便宜并且灵活地缩放。

[0005] 该任务借助于独立权利要求的相应的主题来解决。本发明的有利的构型为相应的从属的权利要求的主题。

[0006] 根据本发明的一方面，提供一种用于车辆的雷达系统。雷达系统具有用于发送数据和用于处理所接收的数据的至少一个中央控制单元。此外，雷达系统具有与所述中央控制单元间隔开的至少一个雷达传感器头，所述至少一个雷达传感器头具有用于产生雷达波的至少一个发送天线和用于接收雷达波的至少一个接收天线。为了传输数据，雷达系统具有在所述至少一个中央控制单元和所述至少一个雷达传感器头之间的至少一个数据线路。根据本发明，所述至少一个雷达传感器头具有用于将通过所述至少一个接收天线接收的雷达波转换为数字测量数据的模拟/数字转换器，其中，外部的控制单元具有连接在所述至少一个数据线路之后的分析单元以便在所述数字测量数据的至少一部分上执行处理步骤。

[0007] 现今的雷达传感器通常构型为快速线性调频雷达。这意味着，多个快速调频连续波(FMCW，Frequency Modulated Continuous Wave)斜坡被发送到扫描区域中，这也被称作所谓的线性调频序列或者被称作快速线性调频方法。在所接收的雷达信号混频之后，对基带信号滤波、使其数字化并且通常将其提供给2D傅立叶变换。因为当所有斜坡或者频率的数据或者测量信号已被处理时才可能发生紧接着的多普勒快速傅立叶变换(Doppler-FFT，Fast Fourier Transformation)，所以用于缓冲所接收的雷达信号的大的存储器是必要的。此外，基于高的延迟要求，存在对高的计算能力的需求，因此，通常使用硬件加速器。

[0008] 从多个雷达传感器应用在车辆中的角度，有利的是，使所需要的计算能力集中在至少一个中央控制设备中。因此，相应的雷达传感器可以设计为紧凑的和价格便宜的并且不具有显著的损耗功率的雷达传感器头。由此，总体上可以实现更好的价格/功率比例关系并且实现雷达系统的较高的工作效率。

[0009] 在根据本发明的雷达系统中，至少一个雷达传感器头具有用于产生和发送雷达波的部件以及用于接收和处理所接收的雷达波的部件。在这里，所接收的雷达波的处理限于尽可能小的范围上并且以尽可能小的耗费进行。尤其，所接收的雷达波的测量数据可以通过模拟/数字转换器来数字化并且接着以高的带宽传输给至少一个中央控制设备。接着，至少一个雷达传感器头的经数字化的测量数据的进一步处理可以在至少一个中央控制设备中进行。

[0010] 由此，可以使用于相应的雷达传感器头的成本最小化，因为在雷达传感器头中执行的计算操作或处理步骤被减少到最低限度。此外，由于较小数目的处理步骤，较小的损耗功率可以积累在相应的雷达传感器头中。虽然在至少一个中央控制单元中的计算耗费提高，但是在此，计算能力与积累的成本相比可以更容易地或者以更小的耗费缩放。在整体考虑雷达系统的情况下，根据本发明的雷达系统可以相对于现今的解决方案价格便宜和灵活地扩展和缩放。此外，由于至少一个中央控制单元的更高的计算能力，可以使用更复杂和更有效率的算法来处理所接收的雷达波。由此产生在至少一个中央控制单元的构型和工作效率方面的更大的灵活性。由此，在至少一个中央控制单元中存在信号处理的在更大程度上的可能性。尤其，可以使用用于处理测量数据的算法，所述算法不同于所接收的测量数据的常用的2D频率变换。

[0011] 虽然，根据本发明的雷达系统示例性地参照线性调频序列雷达来阐述，然而也可以应用到其他的雷达类型或者调制类型上。替代的雷达方法可以是例如不具有后来的多普勒快速傅立叶变换的缓慢的FMCW雷达、具有作为相关器组(Korrelatorbank)的分析单元的PN雷达、或者具有用于执行光谱分割的分析单元的OFDM雷达。

[0012] 根据雷达系统的一个实施例，可以通过连接在至少一个数据线路之后的分析单元实施傅立叶变换和/或正交频分复用方法和/或至少一个相关器。因此，将扫描值或者所接收的雷达波在数字化之后直接传输给至少一个中央控制单元并且接着使其经受在至少一个中央控制单元中的另外的处理步骤。快速傅立叶变换可以是例如距离快速傅立叶变换，所述距离快速傅立叶变换可以按相应的使用目的来匹配。例如仅仅能够在抗混滤波器极限以内执行快速傅立叶变换。由此，可以减小在中央控制单元中的计算耗费。

[0013] 根据雷达系统的一个另外的实施例，数字测量数据在至少一个雷达传感器头中可以以至少一个时间信息来标记。由此，所接收的雷达波或者测量数据在转换成数字的格式之后可以设有时间戳。在此，例如所记录的每个谱可以获得自身的时间戳。在此，设有时间信息的数字测量数据开启使雷达传感器头的振荡器相互同步并且实现安全功能的可能性。例如可以监控至少一个雷达传感器头的进行或者运行。由此例如可以识别并且例如后来在至少一个中央控制单元中的进一步处理的框架下补偿相应的振荡器的频率偏差。

[0014] 根据雷达系统的一个另外的实施例，通过模拟/数字转换器产生的数字测量数据可以通过至少一个数据线路分组式向至少一个中央控制单元传输。有利的是，在至少一个雷达传感器头中已经与在至少一个中央控制单元中的进一步处理相配地裁剪数字测量数据。例如，数字测量数据可以根据被用于频率斜坡的扫描值来匹配并且经捆绑(gebündelt)地通过至少一个数据线路来发送。例如512个扫描值可能对于一个频率斜坡是必要的，从而这512个扫描值的相对应的数字测量数据经捆绑地被传输。这也可以在当不进行所接收的雷达波的或者数字测量数据的缓冲时执行。

[0015] 根据雷达系统的一个另外的实施例，数字测量数据可以通过至少一个数据线路传输给至少一个中央控制单元传输并且在中央控制单元中可以通过至少一个时间信息与至少一个雷达传感器头同步。通过所接收的测量数据在雷达传感器头中的第一处理，可以进行积累的数据量的限定的缓冲。由此产生的、在至少一个雷达传感器头和至少一个中央控制单元之间的偏差可以基于所分配的时间信息来补偿。时间信息可以优选以一个时间戳或者多个时间戳形式实现。因此，可以应用时间戳用于使测量数据在至少一个雷达传感器头和至少一个中央控制单元之间在时间上同步。由此，也可以将延迟地传输给至少一个中央控制单元传输的测量数据在时间上正确地排列并且将其用于另外的应用或者计算。由此，也可以在至少一个中央控制单元中平衡由于数字测量数据的传输而产生的时间差。

[0016] 根据雷达系统的一个另外的实施例，至少一个时间信息可以通过布置在至少一个雷达传感器头中的时间和控制装置来产生。因此，至少一个雷达传感器头可以具有附加的、并行于分析单元布置的电路。该时间和控制装置可以例如接收和实现至少一个中央控制单元的通过至少一个数据连接传输的控制指令，并且，使经数字化的测量数据设有精确的时间信息。此外，该时间和控制装置可以用于控制至少一个雷达传感器头以及例如用于监控控制或者周期控制。为了能够在雷达系统中进行相应的部件的在时间上的同步，必须由该时间和控制装置给所传输的测量数据附加例如用于每个所传输的线性调频、频率斜坡或者周期的时间戳，以便至少一个中央控制单元能够有意义地利用所传输的测量数据。

[0017] 根据雷达系统的一个另外的实施例，至少一个雷达传感器头的至少一个发送天线具有用于产生载波频率的频率合成器。在此，频率合成器可以通过时间和控制装置由中央控制单元来调节。通过时间和控制装置在至少一个雷达传感器头中的实施，可以实现通过至少一个中央控制单元对至少一个雷达传感器头的部件的影响。因此，至少一个雷达传感器头的频率合成器可以直接地或者间接地被控制或者调节。尤其，不同的雷达传感器头的频率合成器的频率偏差可以通过至少一个中央控制单元来识别和补偿。例如，可以通过控制指令直接或者间接地影响相应的雷达传感器头的频率合成器或者后来在数字测量数据的进一步处理的框架下平衡频率偏差。

[0018] 根据雷达系统的一个另外的实施例，至少两个雷达传感器头的频率合成器可以通过至少一个中央控制单元相互同步。在车辆中，可以安装相互间隔开的多个雷达传感器头并且使它们与一个或多个中央控制单元通过数据连接进行数据传导地连接。通过在不同的雷达传感器头中的所实施的时间和控制装置，可以在使用多个雷达传感器头的情况下使至少一个发送天线的相应的振荡器或者频率合成器相互同步。因此，可以提高雷达系统的测量结果的准确性。由此可以优化车辆的驾驶员辅助功能或者自动化的驾驶功能。此外，可以在对雷达系统的工作效率无不利的影响的情况下明显提高所使用的雷达传感器头的数目。

[0019] 根据雷达系统的一个另外的实施例，通过所述至少一个数据线路传输的数据能够以比所述至少一个雷达传感器头的至少一个发送天线的参考频率更高的数据率传输。为了能够最优地运行时间和控制装置以便控制或者调节至少一个雷达传感器头，与雷达运行相比，数据通过至少一个数据线路的传输必须以更高的时间分辨率进行。由此，可以将另外的功能、如例如用于监控不同的振荡器或者频率合成器的频率偏差的安全功能集成到根据本发明的雷达系统中。用于数据传输的较高的时间分辨率可以在单片微波集成电路技术(MMIC，Monolithic Microwave Integrated Circuit)的框架下技术简单地实现，因为该技术能够实现数个千兆赫的频率。因此，可以例如以1GHz和1ns的时间分辨率毫无问题地传输时间戳。内部的参考频率可以为例如用于至少一个发送天线的PLL参考的50MHz，由此，根据该例子的数据率必须高于50Mbit/s。

[0020] 根据雷达系统的一个另外的实施例，至少一个中央控制单元具有用于实施计算操作的至少一个处理器、用于变换数字测量数据的分析单元、用于至少暂时地存储数字数据的至少一个存储器和用于使所述数字测量数据同步的时间和控制装置。通过布置在至少一个中央控制单元中的时间和控制装置可以以控制指令控制或者影响雷达传感器头。分析单元优选可以被实施用于在中央控制单元中执行距离快速傅立叶变换。由此，至少一个中央控制单元可以处理并且至少暂时地存储至少一个雷达传感器头的、通过至少一个数据线路所传输的数字测量数据。经处理的数据可以根据相应的应用的要求被处理、转发或者输出。至少一个中央控制单元可以在必要时、例如在更新的框架下通过更有效率的控制单元来更换。因为在此已经可以使用微处理器技术，所以能够使用要求高的算法来处理测量数据以便实现更准确的计算结果或者以便加速测量数据的处理。

附图说明

[0021] 接下来，根据强烈地简化的示意性的示图详细地阐述本发明的一个优选的实施例。

[0022] 图1示出根据本发明的第一实施方式的雷达系统1的示意性的示图。

具体实施方式

[0023] 在此，图1示出根据本发明的第一实施方式的雷达系统1的示意性的示图。在此，雷达系统1由雷达传感器头2组成，所述雷达传感器头通过数据线路4与中央控制单元6耦合。为简单起见，示出雷达传感器头2和数据线路4。在此，雷达系统1也可以具有多个雷达传感器头2和多个数据线路4。

[0024] 雷达传感器头2示例性地具有发送天线8，所述发送天线可以通过天线控制装置10来运行。天线控制装置10与用于产生雷达波的恒定的或者可变的载波频率的频率合成器12耦合以便供给发送天线8。

[0025] 此外，雷达传感器头2示例性地具有用于接收雷达波的接收天线14，所述接收天线具有相应的分析处理单元16。在此，雷达传感器头2可以具有多个发送天线8和/或多个接收天线14。所接收的雷达波可以由模拟/数字转换器18转换成数字测量数据。接着，数字测量数据可以通过宽带的数据线路4传输给中央控制单元6。通过布置在雷达传感器头2中的时间和控制装置20给所传输的数字测量数据分配时间戳Z。时间戳Z也通过数据线路4传输给中央控制单元6。

[0026] 中央控制单元6可以接收和进一步处理所传输的数字测量数据。通过与测量数据一起传输的时间戳可以将测量数据在时间上精确地排列。在中央控制单元6中，由分析单元22在第一处理步骤中变换数字测量数据。此外，中央控制单元6具有用于实施计算操作的至少一个处理器24和用于存储数字数据的存储器26。在此，替代地或者附加地，处理器24可以构型为集成电路或者微控制器。通过分析单元22处理的数字测量数据可以例如缓存在存储器26中。接着，被缓存的测量数据可以由信号处理单元28进一步处理或者分析处理并且例如转发以便进行显示。中央控制单元6具有时间和控制装置30，所述时间和控制装置可以通过数据线路4与雷达传感器头2的时间和控制装置20通信。时间和控制装置30可以例如通过处理器24来控制并且通过雷达传感器头2的时间和控制装置20产生用于影响雷达传感器头
2的控制指令。