用于確定對象的位置角的方法和mimo 雷達設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種用于確定對象的位置角的方法和ΜΙΜΟ雷達設備。ΜΙΜΟ雷達設備 尤其可W布置在車輛、例如道路車輛、軌道車輛、飛行器或者船舶中。對象的位置角尤其應 理解為W下角：對象W所述角相對于參考軸線布置。在車輛上的應用中，所述參考軸線優(yōu)選 是向前行駛方向，W車輛在橫向方向上的中屯、為中屯、。在W下談及角相關性的地方，角相關 性應理解為與位置角的相關性。位置角尤其可W設及所謂的方位角，其與車輛相關。
【背景技術】 陽00引 ΜΙΜΟ在專業(yè)用途（Fachgebrauch)中代表"多輸入多輸出"并且表示一種系統(tǒng)或 者方法，根據(jù)所述系統(tǒng)或者方法使用多個發(fā)射天線和多個接收天線來實現(xiàn)例如用于傳輸信 息或者如在所述情形中用于借助雷達設備檢測外部對象的至少位置的效果。發(fā)射天線尤其 構造用于發(fā)射電磁信號。接收天線尤其構造用于接收電磁信號。如果在此和W下提及"天 線"，則其同樣應理解為發(fā)射天線和接收天線，而不進行區(qū)分。
[0003] 在現(xiàn)代的車輛中使用多個例如可W用于在引導車輛時支持駕駛員的電子系統(tǒng)。例 如，制動輔助裝置可W識別前方行駛的交通參與者并且使相應地車輛制動W及加速，使得 與前方行駛的交通參與者始終遵循預給定的最小間距。當制動輔助裝置識別出與前方行駛 的交通參與者的間距過小時，其也可W啟動緊急制動。
[0004] 為了能夠在車輛中提供所述輔助系統(tǒng)，需要檢測關于相應車輛的周圍環(huán)境的數(shù) 據(jù)。在制動輔助裝置的上述示例中例如需要檢測前方行駛的交通參與者的位置，W便能夠 計算車輛與前方行駛的交通參與者的間距。
[0005] 在檢測前方行駛的交通參與者的位置時，例如可W從相應車輛的行駛方向出發(fā) 檢測前方行駛的交通參與者的方位角。方位角例如是符合目的的首先關于雷達設備的 球坐標系的一部分、但在布置在車輛中的雷達設備的情況下相應地關于車輛的球坐標 系的一部分。方位角相對于車輛如此布置，使得方位角在從0°至360°的變化中掃描 化berstreicht)與車輛所行駛的行駛平面平行的平面。借助方位角例如可W區(qū)分在向前行 駛方向上車輛左側(cè)的對象與在向前行駛方向上車輛右側(cè)的對象。
[0006] 因為在功能上不重要的對象如檢查井蓋或者橋梁也反射電磁信號作為雷達信號， 所W俯仰角的檢測能夠?qū)崿F(xiàn)在功能上重要的對象和不重要的對象之間的區(qū)分。俯仰角是所 述球坐標系的另一部分并且在從0°至360°的變化中掃描與車輛所行駛的行車道垂直的 平面。所述球坐標系的最終不相關的坐標是間距或者半徑。
[0007] 對象的方位角或者俯仰角的檢測例如可W通過分析處理在雷達設備的接收天線 上接收的在對象上反射的電磁信號的電磁相位錯位來實現(xiàn)。
[0008] US 2012/256795A1示出一種用于所述雷達設備的可能的天線。
[0009] 對于具有相位中屯、xi (在第一坐標方向上）和yi (在與所述第一坐標方向垂直的 第二坐標方向上）的二維天線陣列，適用于天線i上的相位巧i:
[0010]
[0011] 在此，θ表不方位角，而Φ表不俯仰角。
[0012] 期望的是，雷達設備的天線陣列的盡可能小數(shù)量的天線、即發(fā)射天線和接收天線 足夠用。已知的ΜΙΜΟ原理的應用組合多個開關狀態(tài)的接收信號并且因此能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬陣 列的構成，所述虛擬陣列具有大數(shù)量的虛擬天線的增大的孔徑。
[0013] 虛擬陣列Θ )的構成通過由接收天線組成的接收天線陣列與由發(fā)射天線組成 的發(fā)射天線陣列的卷積、即通過構成發(fā)射天線的單向天線圖站2L( Θ )與接收天線的單向天 線圖Θ )的所有可能的乘積來實現(xiàn)：
[0014]
陽01引其中，矮表示克羅內(nèi)克積，即構成向量站Θ )與型2[( Θ )的元素的所有可能的 乘積。
[0016] 常規(guī)的雷達設備需要發(fā)射天線的不同開關狀態(tài)或者發(fā)射狀態(tài)之間的相位相干性。 在時分復用ΜΙΜΟ中，相對于雷達設備運動的對象導致發(fā)射狀態(tài)之間的相位錯位，因此應 用補償方法來補償所述相位錯位。速度估計中的錯誤導致殘留的相位錯位，其不利地影響 隨后的位置角確定，特別是如果W相對緩慢的FMCW斜坡發(fā)射雷達信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明公開一種具有權利要求1的特征的方法和一種具有權利要求8的特征的 ΜΙΜΟ雷達設備。
[0018] 因此，本發(fā)明創(chuàng)造一種用于確定對象的位置角的方法，所述方法具有W下步驟：
[0019] 借助第一發(fā)射天線W第一福射特性發(fā)射第一雷達信號；借助第二發(fā)射天線W第 二福射特性發(fā)射第二雷達信號；借助第Ξ發(fā)射天線W第Ξ福射特性發(fā)射第Ξ雷達信號；其 中，所述第一福射特性的主瓣指向第一方向；其中，所述第二福射特性的主瓣指向第二方 向，所述第二方向與所述第一方向成第一角，所述第一角在1度和90度之間；其中，所述第 Ξ福射特性的主瓣指向第Ξ方向；其中，所述第Ξ方向與所述第二方向成第二角，所述第二 角在1度和90度之間；接收在對象上反射的雷達信號；基于所接收的反射的雷達信號之間 的由所述雷達信號朝第一至第Ξ方向的發(fā)射引起的相位差W及振幅差來確定對象的位置 角。
[0020] 此外，本發(fā)明創(chuàng)造一種用于確定對象的位置角的ΜΙΜΟ雷達設備，其具有：第一發(fā) 射天線、第二發(fā)射天線、第Ξ發(fā)射天線、至少一個接收天線、分析處理裝置；借助所述第一發(fā) 射天線能夠W第一福射特性發(fā)射第一雷達信號；借助所述第二發(fā)射天線能夠W第二福射特 性發(fā)射第二雷達信號；借助所述第Ξ發(fā)射天線能夠W第Ξ福射特性發(fā)射第Ξ雷達信號；其 中，所述第一福射特性的主瓣指向第一方向；其中，所述第二福射特性的主瓣指向第二方 向，所述第二方向與所述第一方向成第一角，所述第一角在1度和90度之間；其中，所述第 Ξ福射特性的主瓣指向第Ξ方向；其中，所述第Ξ方向與所述第二方向成第二角，所述第二 角在1度和90度之間；借助所述至少一個接收天線能夠接收在對象上反射的雷達信號；借 助所述分析處理裝置能夠基于所接收的反射的雷達信號之間的由所述雷達信號朝第一至 第Ξ方向的發(fā)射引起的相位差W及振幅差來確定對象的位置角。
[0021] 本發(fā)明基于W下認識：通過雷達信號朝不同方向的發(fā)射，出現(xiàn)所發(fā)射的、所反射的 和所接收的雷達信號的角相關的振幅差，所述角相關的振幅差連同所接收的雷達信號的角 相關的相位差可W用于更精確地確定對象的位置角。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的方法可W在沒有發(fā)射天線的開關狀態(tài)的相位相干性的情況下、尤其 在沒有所發(fā)射的雷達信號的相位相干性的情況下實施，使得例如也可W發(fā)射相對緩慢的 FMCW斜坡作為雷達信號并且可W分析處理在對象上反射的雷達信號。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射天 線的角相關的振幅差用于多值性分辨、即用于區(qū)分多個對象，和/或用于提高角精確度。與 此相應地，可W使用具有相對大的孔徑的多值的接收陣列、即ΜΙΜΟ雷達設備的接收天線的 布置，因為通過發(fā)射狀態(tài)、即雷達信號的振幅差來分辨如W上所描述的多值性。
[0023] 有利的實施方式和擴展方案由從屬權利要求W及參考附圖的描述得出。
[0024] 根據(jù)一種優(yōu)選的擴展方案，第一角和第二角同樣大。根據(jù)另一種優(yōu)選的擴展方案， 第一角小于第二角。
[0025] 根據(jù)另一種優(yōu)選的擴展方案，所述方法包括W下步驟：借助第四發(fā)射天線W第四 福射特性發(fā)射第四雷達信號；其中，所述第四福射特性的主瓣指向第四方向，所述第四方向 與所述第Ξ方向成第Ξ角，所述第Ξ角在1度和90度之間。
[00%] 根據(jù)另一種優(yōu)選的擴展方案，第一角和第Ξ角同樣大。根據(jù)另一種優(yōu)選的擴展方 案，第一角、第二角和/或第Ξ角在5度和30度之間、優(yōu)選在10度和25度之間。特別有利 地，第一角、第二角和/或第Ξ角可W在20度和25度之間、尤其在20度和23度之間，分別 包括端值。
[0027] 根據(jù)另一種優(yōu)選的擴展方案，第一雷達信號、第二雷達信號和/或第Ξ雷達信號 (和/或必要時第四雷達信號）具有斜坡狀的隨時間的振幅變化。每一個斜坡的時間延展 長于1毫秒并且優(yōu)選在1毫秒和5毫秒之間，分別包括端值。
[0028] 根據(jù)一種優(yōu)選的擴展方案，根據(jù)本發(fā)明的ΜΙΜΟ雷達設備具有第四發(fā)射天線，借助 所述第四發(fā)射天線能夠W第四福射特性發(fā)射第四雷達信號；其中，所述第四福射特性的 主瓣指向第四方向，所述第四方向與所述第Ξ方向成第Ξ角，所述第Ξ角在1度和90度之 間。
【附圖說明】
[0029] W下根據(jù)在示意圖中所示出的實施例詳細闡述本發(fā)明。附圖示出：
[0030] 圖1 :根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的用于確定對象的位置角的ΜΙΜΟ雷達設備的示 意性框圖；
[0031] 圖2 :根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的用于闡述用于確定對象的位置角的方法的示 意性流程圖；
[0032] 圖3 :根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的用于闡述用于確定對象的位置角的方法的示 意圖；
[0033] 圖4 :根據(jù)本發(fā)明的第Ξ實施方式的用于闡述用于確定對象的位置角的方法的示 意圖；
[0034] 圖5 :根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的用于闡述用于確定對象的位置角的方法的示 意圖。
[0035] 在所有附圖中，只要沒有其他說明，相同或功能相同的元件和設備設置有相同的 參考標記。
【具體實施方式】
[0036] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的用于確定對象5的位置角Θ的ΜΙΜΟ雷達 設備1的示意性框圖。
[0037] 根據(jù)圖1，ΜΙΜΟ雷達設備1構造在車輛7中。雷達設備1包括平面的天線陣列， 所述天線陣列具有發(fā)射陣列2 W及接收陣列4,所述發(fā)射陣列具有第一至第Ξ發(fā)射天線10、 20、30,所述接收陣列具有四個接收天線50。借助第一至第Ξ發(fā)射天線10、20、30可W由天 線設