专利名称：确定物体的速度和方位的装置、方法和制造的产品的制作方法
技术领域：
本发明的领域涉及利用相位识别雷达确定物体方位和速度信息的系统，尤其涉及由物体反射的两个或更多的雷达信号之间的相位差确定物体方位和速度信息的装置，方法和制造的产品。
背景技术：
在各种各样的应用中使用了各种类型的近程传感器，在这些应用中确定距离物体的距离，以及在一些情况下物体相对于传感器的速度。该数据能够被提供给处理系统，处理系统分析接收到的数据并确定是否超出了安全阈值。如果超出了安全阈值，处理器能够确定是否设置警报或者采取其它行动。近程传感器被应用在例如可以包括防窃报警器、障碍检测器以及汽车的各种各样的应用中。汽车中的近程传感器可以用来确定在该汽车附近其它汽车或物体的相对位置和相对速度。在汽车系统中，该位置和速度数据可以用来，例如，在巡航控制的操作下调整汽车的速度，施加一部分可利用的刹车能量减低车速，或者向驾驶者提供声觉或视觉的报警指示。
在这些系统中同样有益的是能够确定物体在哪个方位接近汽车。该传感器还必须体积小，重量轻，可靠性高，以及成本低。对于这些传感器的系统要求通常是非常严格的，不仅是在传感器的技术性能方面，而且在物理和经济因素方面。传感器越复杂，零件数就越多，并且随之而来的，成本越高，质量越高，传感器的物理体积越大，传感器的可靠性越低。
发明内容
因此，优选的是提供一种传感器系统，其能够识别在一特定范围内的物体和在该范围之外的物体，并且能够确定物体正在哪个方位靠近汽车。
解决方案通过用于检测物体的传感器系统而提供，其中传感器系统优选地包括信号源，其向物体传输至少第一和第二传感器信号脉冲并接收来自于那里的第一和第二反射信号脉冲，并分别产生第一和第二信息信号；及信息处理器，其被设计以接收来自于信号源的第一和第二信息信号，并基于第一和第二信息信号之间的相位差确定物体的方位信息。
从结合附图的下述详细描述中可以更充分的理解本发明图1是测量速度以及确定方位的传感器高频端(sensor front end)实施例的方框图；图2是在图1中描述的实施例中采用的各种波形的时序图；图3A是适合于在本发明中使用的混频器(mixer)的一个实施例；图3B是适合于在本发明中使用的混频器的另一个实施例；图3C是适合于在本发明中使用的混频器的另一个实施例；图4是适合于在本发明中使用的采样器模块的原理图；图5是描述根据本发明实施例的两个典型采样输出信号的多普勒正弦图；图6是根据本发明一个实施例，代表三个典型采样输出信号的在复平面中的三个离散采样Sn，以及循环离散采样 及图7是根据本发明一个实施例，在复平面中将循环离散采样 变换到圆Cn上的图。
具体实施例方式
公开了一种传感器高频端系统，其能够识别在一特定范围之内的物体和在该特定范围之外的物体，并且与现有传感器相比其具有更少数量的部件。具体而言，传感器高频端包括脉冲信号源，该脉冲信号源向双模混频器提供脉冲第一信号。双模混频器传输来自于天线的部分脉冲第一信号作为传感器信号。双模混频器还利用部分脉冲第一信号作为本机振荡器，通过与脉冲第一信号混合和在其中形成基带信号来降频变换接收到的反射信号。然后这些被降频变换的信号被处理，并作为传感器输出信号被提供。因此，仅在脉冲第一信号和反射信号同时存在于双模混频器中的情况下才能检测物体。所以，为了使物体能够被检测到，该物体必须具有一范围，以至于到达物体和从物体返回的全部传播时间少于由脉冲振荡器提供的信号的脉冲宽度。
图1是传感器系统基本结构和操作的优选实施例，并且图3A、3B、3C和4描述了适合于应用在图1中实施例的典型电路。
在该实施例中，传感器高频端100包括在一优选实施例中包括控制器102的第一信号源，该控制器102产生多个控制脉冲，包括传输触发信号103以及采样和保持脉冲信号105。脉冲发生器104接收传输触发信号103，并且向脉冲振荡器106提供优选的具有预定脉冲宽度的选通功能“on”脉冲信号107。优选地，脉冲振荡器106的频率位于大约20-30GHz之间。在一个实施例中，脉冲振荡器是压控振荡器。脉冲振荡器106响应于选通功能“on”脉冲信号107，并且在“on”脉冲激活期间，也就是预定脉冲持续期间，提供脉冲信号108。在一优选实施例中，脉冲信号108是脉冲编码的，来避免虚假的雷达返回信号。脉冲信号108的预定脉冲持续期间优选的是大于0小于大约66纳秒，并且最优选的是大约33.33纳秒。在“on”脉冲激活期间，由脉冲振荡器106提供的脉冲信号108包括第一频率、第一振幅和第一相位。在一优选的实施例中，传输触发信号103被提供了预定脉冲重复频率，其根据频率启动随后的触发脉冲信号。
传感器系统100还优选的包括移相器组件，其在一优选实施例中，包括信号分配器110，该信号分配器110接收脉冲信号108并将其转换成第一信号111和第二信号112。第一信号111和第二信号112优选的，但不是必须的，具有基本相等的功率。本发明预想的一个信号分配器110的例子是无源威尔金森(Wilkinson)功率分配器，但不限于此。第一移相器耦合在信号分配器110和第一双模混频器116之间。优选地，第一移相器被固定，并且更优选的是如图1所示的第一45°延迟线114。第一45°延迟线114接收来自于信号分配器110的第一信号111，并且移动第一信号111相位45°。第一双模混频器116在第一输入端口117接收相移第一信号113。第二双模混频器120与信号分配器110耦合，并且在第二输入端口121接收第二信号112。
第一双模混频器116在第一输入端口117和第一输入/输出端口118之间提供预定数量的信号传输。因此，相移第一信号113的第一部分(第一传感器信号123)通过第一双模混频器116，并且被作为在第一输入/输出端口118的输出来提供。第一输入/输出端口118通过第一天线端口125被直接耦合到第一天线124。第一天线124是一传输和接收天线，典型的具有通用窗孔，来传输第一传感器信号123以及接收从物体150反射的第一反射信号126。
第二双模混频器120在第二输入端口121和第二输入/输出端口122之间提供预定数量的信号传输。因此，第二信号的第一部分通过第二双模混频器120，并且被作为在第二输入/输出端口122的输出来提供。第二移相器通过第二天线端口129被串连在第二输入/输出端口122和第二天线128之间。优选地，第二移相器被固定，并且是如图1所示的第二45°延迟线127。第二45°延迟线127移动穿过混频器120的部分第二信号112的相位来形成第二传感器信号130。第二天线128是传输和接收天线，典型的具有通用窗孔(aperture)，来传输第二传感器信号130并且接收由物体150反射的第二反射信号131。优选地，在第一天线124的窗孔和第二天线128的窗孔之间的距离不大于大约脉冲信号108波长的一半。
当物体150存在于第一天线124和第二天线128的波束宽度内时，一部分第一传感器信号123和一部分第二传感器信号130被从物体150反射。第一天线124捕获第一反射信号126。第二天线128捕获第二反射信号131。第一双模混频器116在第一输入/输出端口118接收来自于第一天线124的第一反射信号126，并且将其与由信号分配器110和延迟线114提供的一部分相移第一信号113混合。从而，由于相移第一信号113的持续时间和选通功能“on”脉冲信号107的脉冲持续时间相等，所以第一反射信号126和部分相移第一信号113的混合仅能在脉冲发生器104向脉冲振荡器106提供选通功能“on”脉冲107期间发生。
关于在图1中所示的实施例中描述的第二反射信号131，第二45°延迟线127移动从第二天线128接收到的第二反射信号131的相位45°。第二双模混频器120在第二输入/输出端口122接收来自于第二45°延迟线127的相移第二反射信号115，并且将其与由信号分配器110提供的一部分第二信号112混合。从而，由于第二信号112的持续时间与选通功能“on”脉冲107的脉冲持续时间相等，所以相移第二反射信号115和第二信号112的第二部分仅能在脉冲发生器104向脉冲振荡器106提供选通功能“on”脉冲信号107期间发生混合。
因此，只有当反射信号126或131被接收，并且在脉冲发生器104向脉冲振荡器106提供选通功能“on”脉冲107期间被降频变换的情况下，物体150才可以被检测到。如上述参考图1中结构的解释，这将固有地允许从第一天线124或第二天线128上根据物体的范围识别物体。仅能够检测到具有小于选通功能“on”信号的预定脉冲宽度的范围(传感器信号和反射信号传播的距离)的物体。检测范围和选通功能“on”脉冲信号预定脉冲宽度之间的关系由下面的方程式1表示。在这一范围之外的物体将不能正确地检测；这也就是说，从较早传输信号发出的虚假雷达反射波将不会指示真实的物体。
因此检测范围可以由方程式确定Rd≤c2*τw]]>方程1其中，c是光的速度，τw是选通功能“on”信号脉冲的预定脉冲宽度。在该范围之外的物体将不会被检测到。
第一双模混频器116提供从一部分相移第一信号和第一反射信号126的混合操作获得的信号(第一混合反射信号132)作为从第一输出端口119的输出。相似地，第二双模混频器120提供从一部分第二信号112和相移第二反射信号的混合操作获得的信号(第二混合反射信号136)作为从第二输出端口137的输出。优选地，第一双模混频器116和第二双模混频器120都提供了在它们各自输入端口和输出端口之间的低隔离。
在一个实施例中，移相器优选的是与接收器组件耦合。优选地，接收器具有连接在第一输出端口119和第一电压参考节点138之间的第一保持电容器133。第一保持电容器133接收在选通功能“on”脉冲107的持续期间提供的第一混合反射信号132。第一前置放大器134与第一保持电容器133耦合，以便在第一保持电容器133上的同一信号被第一前置放大器134放大，然后被提供给采样模块135。第二保持电容器139连接在第二输出端口137和第二电压参考节点140之间。第二保持电容器139接收在选通功能“on”脉冲107的持续期间提供的混合第二反射信号136。第二前置放大器141与第二保持电容器139耦合，以便在第二保持电容器139上的同一信号被第二前置放大器141放大，然后被提供给采样模块135。混合第一反射信号132和第二混合反射信号136的放大是优选的，但是不是必须的。
如图5所示，在采样和保持脉冲信号105的持续时间，信号采样器135接收来自于控制器102的采样和保持脉冲信号105，并且提供代表第一前置放大器134输出的第一采样输出信号501以及表示第二前置放大器141输出的第二采样输出信号502。例如，在本发明优选的实施例中，利用模数转换器，将这些输出信号转换成数字信号。在本发明的实施例中，第一采样输出信号501可以基于第一混合反射信号132，或者其一部分，第二采样输出信号502可以基于第二混合反射信号136，或者其一部分。优选地，与采样器135通信的信息处理器142，如下面将进一步描述的，接收和/或处理这些采样输出信号。信息处理器142被设计以重新取得方位信息，如下所述。信息处理器142还可以被设计以利用这里描述的方法，例如，快速傅立叶变换(FFT)算法，重新取得物体150的速度信息。
处理器142根据第一混合反射信号132和第二混合反射信号136之间的相位差重新获取物体150的物体方位信息。在图1中描述的实施例中，第一45°延迟线114和第二45°延迟线127对于从瞄准线(bore-sight)接近的物体150造成了在第一混合反射信号132和第二混合反射信号136之间90°(正交)的相位差。根据本发明，当物体从瞄准线离开时，如果第一天线124和第二天线128之间的距离小于脉冲信号108波长的一半，那两个混合反射信号之间的相位差将变化并且对于任意方位角度该相位差都是确定的(non-ambiguous)。在一优选的实施例中，通过处理来自于第一采样输出信号501和第二采样输出信号502的采样点获取方位信息，如下所述。
图2描述了表示图1中传感器高频端100操作的各种波形。具体地，一个波形202表示由控制器102提供的传输触发信号103。在波形202中，传输触发信号103的上升沿在t1被提供给脉冲发生器104。另一个波形204表示具有预定脉冲宽度“T”的脉冲发生器选通功能“on”脉冲信号107。脉冲振荡器106接收脉冲信号107，并且提供第一信号，该第一信号对于预定信号(脉冲)宽度的持续期间以第一频率震荡，具有第一相位，并且具有第一振幅，如波形206所示。如果物体150在天线124和128的波束宽度之内，能量将从那里反射并且分别作为从传感器信号衰减并延时的反射信号126和131接收，如波形208所示。这些接收到的反射信号由双模混频器116和120降频变化成基带信号(例如，视频信号，尽管不限于此)，如波形210所示。控制器102提供如波形212所示的采样和保持脉冲105，来在下一个脉冲产生之前采样基带信号。可选择地，如果一个信号脉冲不包含为保持电容器充电的足够能量，就可以在提供采样触发脉冲之前接收若干脉冲，来确保保持电容器具有能够准确操作的足够大的电荷。
在可以与汽车传感系统一同使用的一个实施例中，将讨论各种系统参数，例如传输器脉冲宽度、脉冲重复频率、保持电容、视频带宽、以及I和Q采样时间。对于汽车系统的一个实施例，表1包含对于安全带预拉紧系统的可能测量需求。
表1
在接近200km/hr的速率时，在1.0毫秒内的范围变化是.055米，并且碰撞的时间是.09秒。对于5米的最大检测范围，脉冲调制器选通功能“on”脉冲宽度是33.33纳秒。
速度测量限制是由在1毫秒的数据采集时间内采集和处理位置向量数据的能力来确定的。为了确保在5米的最大检测范围内的物体检测，必须扩展脉冲宽度，以便在传输和接收信号之间发生足够的时间重叠。对于足够宽的视频带宽，也就是，在单一脉冲重复频率周期期间能够为保持电容充电，位置向量数据可以在脉冲重复频率的四个周期中获得。在5米范围内的物体会产生17纳秒的重叠，并且这样，视频带宽(遗漏延迟)可以显示为是23MHz。如果脉冲重复频率是1MHz，采集位置向量数据所需要的时间就是4微秒。
为了明确的确定多普勒频率，由于在双向相位中的最大变化是2π弧度，对于4微妙的数据采集周期，最大速度是1554米/秒。在汽车系统中，遇到这么高的速度是不可能的。在降低带宽以促进检测和测量的准确性的更大可能性之间可以采取一种折衷办法。因此，对于250km/hr的最大速度，最小的采集时间大概为90微秒。因此，在1MHz的脉冲重复频率，对于两个位置向量的四个组分的每一个可以利用大概20个采样，或者关于单一脉冲采集，可以将视频宽度减小因子20。此外，雷达范围方程可以用来在下述参数条件下估计可操作的检测范围Rmax=4(PtGtGrλ2σ(4π)3FskTBnα)]]>方程2其中Pt是传输器功率(例如，.001瓦)，Gt是传输天线增益(例如，10)，Gr是接收天线增益(例如，10)，λ是操作波长(例如，.0124米)，Fs是高频端噪声系数(例如，10)，σ是物体雷达截面(例如，5平米)，T是绝对温标的绝对温度(例如，300°K)，k是玻尔兹曼常数(1.38*10-23J/K)，α是希望的检测信噪比(例如，30)，并且Bn是系统噪声带宽(例如，5.0MHz)。对于这些典型的系统参数，方程6显示了大约8.8米的可操作的检测范围，以及在5.0米范围内大约24.7分贝的信噪比。
图3A、3B、以及3C显示了适合于在图1中的传感器高频端100中使用的双模混频器的三个典型实施例。图3A是双平衡混合器(“DBM”)108’，其分别包括第一和第二平衡-不平衡转换器(balun)304和306以及四边形二极管环308。
图3B是适合于应用在图1中的传感器高频端中使用的双模混频器的另一个实施例。混频器108″是单一平衡混频器。单一平衡混频器108″通过从平衡-不平衡转换器320跨接二极管322和324与双极驱动信号相关联的零位，在第一输入端口109和第一输入/输出端口111之间具有固有隔离。提供电感326来阻止来自于第一输入/输出端口111的RF能量进入第一输出端口117。增加电容器328来阻止降频转换的基带视频信号通过第一输入/输出端口117传输。
图3C描述了正交混合混频器108，其能够作为适合于在图1中传感器高频端中使用的双模混频器。正交混合混频器是这样一种装置，该装置将在一个端子的输入信号，分成在混合电路相对端的端子上输出的两个信号。两个输出信号典型的具有输入信号一半的能量，并且彼此相位差为90度。任何一个端口可以被用作输入端口，其它端口根据正交混合混频器的已知特性响应。这样，正交混合混频器可以被用来传输和接收信号，如在下面段落中详细描述的。
如图3C描述的，正交混合混频器340包括接收第一信号109的第一端口342，典型称作本机振荡器输入。正交混合混频器340还包括与移相器110(未示出)耦合的第二端口344，并且为移相器110提供信号111或接收来自移相器110的信号111。端口346和348分别耦合到与地353耦合的混频器二极管350和352。端口346和348还分别通过电感354和356耦合以向保持电容器114发信号(未示出)，并提供随附信号117。
图4描述了适合于与图1中传感器高频端一同使用的宽带采样电路。图4中示出的电路利用高速双极采样脉冲411和413来迅速的开、关二极管420和430来采样存在于输入436的信号，并且在节点426提供采样输出。适合于产生高速采样脉冲411和413的脉冲发生器包括阶跃恢复二极管(SRD)414，其具有非常快速的过渡时间，也就是，当施加反偏压时，SRD迅速从导通状态转换到非导通状态。当来自于驱动器404的驱动信号下降时，SRD将断开，并且快速负向脉冲被提供给区分负向脉冲并提供脉冲411和413的电容器418和432。
图5描述了根据本发明的两个典型采样输出信号的多普勒正弦图，例如，上述参考图1讨论的第一采样输出信号501和第二采样输出信号502。图的x轴是标准化多普勒频率的图，以“1/rad”表示，y轴是输出振幅，以“A”表示。在图5的例子中，两个输出信号的振幅是相等的，并且两个输出信号都无偏移。
根据本发明的一个实施例，以恒定的采样频率采样第一采样输出信号501和第二采样输出信号502预定次数，以从信号采集采样点。从第一采样输出信号501采集一组第一采样点503，并且从第二采样输出信号502采集一组第二采样点504。优选地，在每组中点的预定数量是至少三个。每一采样点可以利用方程式定位xn＝A·sin(ωn)yn＝A·sin(ωn+Δφ)方程3其中xn表示第一采样输出信号501的采样点n的X坐标，yn表示第二采样输出信号502的采样点n的Y坐标，A是振幅，ωn是采样点n的角频率，并且Δφ是信号间的相位差。
第一采样点组503和第二采样点组504之间的关系可以通过将这些采样点看作复数来定义。例如，对于离散采样，SnSn＝A·cos(n)+i·A·sin(n+Δ)方程4Sn的实部(A·cos(n))表示第一采样输出信号501，虚部i·A·sin(n+Δ)表示第二采样输出信号502。图6中示出了在复平面中的Sn图，该复平面具有表示Sn实部的x轴和表示Sn虚部的y轴。
如图6所示，采样Sn表示在具有实分量和虚分量的椭圆601上的点(采样对xn，yn)。为了示范的目的，选择了振幅3。然而，应该可以理解的是，根据本发明，如下面更详细描述的，可以从采样点获得幅值，并不局限于任何特定的数值范围。为了解这个椭圆方程，通过将椭圆601绕着笛卡尔坐标系统的原点旋转(这里公开的实施例中是45°)，从而变换成旋转椭圆602。椭圆的旋转没有改变椭圆601的形状，并且因此，可以从椭圆601中获得的信息没有丢失。
在旋转椭圆602上，变换的采样由方程式表示 方程5其可以写成 方程6旋转椭圆602还可以通过通用的椭圆方程式表征 方程7其中参数‘a’是旋转椭圆602的半长轴(或基线(base))，并且参数‘b’是旋转椭圆602的半短轴。
如上述结合图5可以注意到的，采样输出信号，例如图5所示的第一采样输出信号501和第二采样输出信号502，被以恒定的采样频率采样以生成采样对。从而，每个采样对之间的相位变化(变化增量delta)是恒定的，并且因此 方程8其中‘c’是常数。如果确定了参数‘a’和‘b’，该方程使得能够对于每个采样对计算幅值变化增量。
根据本发明的实施例，对于参数‘a’和参数‘b’解方程，就会确定物体的速度和方位信息。因此，从方程7和8，可以建立线性系统方程来得到参数‘a’和参数‘b’ 其中 当存在一如图1中描述的物体150时，求解矩阵，得出参数a，b和c的值。如果参数‘a’与参数‘b’相等，信息处理器142提供一输出，物体150的方位角大约是90°。如果参数‘a’小于参数‘b’，信号处理器142提供一输出，物体150的方位角是
θ=arccos(ab)·180π]]>方程9如果参数‘a’大于参数‘b’，信号处理器142提供输出，物体150的方位角是θ=arccos(ba)·180π]]>方程10因此，在参数‘a’小于参数‘b’的情况下，物体是在0°到90°之间的方位角，在参数‘a’大于参数‘b’的情况下，物体是在90°到180°之间的方位角。通过求解矩阵， 可以写成 方程11并且可以获得物体速度信息，如下所述。
例如，参考图7，速度信息可以通过下面的方程获得 方程12通过将采样值 从旋转椭圆602转换到具有与旋转椭圆602的中心相同中心702的圆601上。圆701表示 的一种特殊情况，其中参数a与参数b相等。因为已经确定了椭圆参数a、b和c，采样值 和 可以根据下述方程式转换到圆701上 方程13图7显示了一典型的实施例，其中采样值 和 根据方程式13分别转移到圆701上的C1706、C2707和C3708。一旦转换完，例如，可以确定记作Δθc2-c1的C1和C2之间的相位差。在相位差已知的情况下，物体的速度信息可以从下面的方程中直接获得fDoppler=ΔθΔt]]>方程14和vr=λ·fDoppler2=λ2·ΔθΔt]]>方程15在优选的实施例中，计算可以记作Δθc3-c2的C2和C3之间的相位差来得到第二速度信息。在该实施例中，计算第一速度信息和第二速度信息的平均值，并且将其提供作为表示物体速度的输出。应该可以理解的是发明预期根据上述方程式处理任何数量的点 来得到平均速度信息。
本领域普通技术人员应该还可以理解对于传感器高频端的上述方法和装置的变化和改进，包括但不限于这里提到的或等同的这些组件之间或者其中的无线通信。例如，可以与该系统使用的其它应用包括周边安全系统和电子防护装置。因此，被发明应该视为仅通过权利要求的范围和精神加以限制。
当本发明通过示范的实施例描述时，对于本领域技术人员会出现额外的优点和改善。因此，本发明在广义上不限于这里显示和描述的具体细节。
在不偏离本发明范围和精神的情况下，可以实现对天线种类和数量、控制器、信号分配器、移相器、以及采样点的改进。
权利要求
1.一种检测物体(150)的传感器系统(100)，包含信号源，其向所述物体(150)传输至少第一和第二传感器信号(123，130)，接收来自于那里的第一和第二反射信号(126，131)，并且分别基于第一和第二反射信号(126，131)产生第一和第二信息信号(132，136)；以及信息处理器(142)，其被设计以接收来自于所述信号源的所述第一和第二信息信号(132，136)，并且基于所述第一和第二信息信号(132，136)之间的相位差确定所述物体(150)的方位信息。
2.如权利要求1所述的传感器系统(100)，其中所述信息处理器(142)还设计成确定对于所述物体(150)的速度和方位信息。
3.如权利要求1所述的传感器系统(100)，其中所述信号源包含脉冲源，其提供至少第一和第二传感器信号(123，130)；传输所述第一传感器信号脉冲(123)的至少第一天线(124)和传输所述第二传感器信号脉冲(130)的第二天线(128)，其中所述第一天线(124)适合于接收来自于所述物体的第一反射信号(126)，并且所述第二天线(128)适合于接收来自于所述物体(150)的第二反射信号(131)；信息信号发生器，如果所述一部分第一信号脉冲(111)和所述第一反射信号脉冲(126)同时存在于所述信息信号发生器中，该信息信号发生器向所述信息处理器提供所述第一信息信号(132)，如果所述一部分第二信号脉冲(112)和所述第二反射信号脉冲(131)同时存在于所述信息信号发生器中，该信息信号发生器向所述信息处理器提供所述第二信息(136)信号。
4.如权利要求3所述的传感器系统(100)，其中脉冲源包含与脉冲发生器(104)耦合的振荡器(106)，所述脉冲发生器(104)配置来产生具有与预定脉冲持续时间相等的脉冲宽度的脉冲(107)，并且所述脉冲发生器(104)脉动振荡器(106)的偏差来向移相器模块(114，127)提供脉冲信号。
5.如权利要求4所述的传感器系统(100)，其中所述振荡器(106)是压控振荡器。
6.如权利要求3所述的传感器系统(100)，其中脉冲源包含产生振荡信号(108)的振荡器(106)，产生具有与预定脉冲持续时间相等的脉冲宽度的脉冲(107)的脉冲发生器(104)，与振荡器和脉冲发生器耦合的RF开关，所述RF开关对脉冲响应，并且向移相器模块提供脉冲信号。
7.如权利要求6所述的传感器系统(100)，其中所述振荡器(106)是压控振荡器。
8.如权利要求3所述的传感器系统(100)，其中所述信息信号发生器包含至少一个双模混频器(116)，该双模混频器(116)将所述第一信号脉冲(111)与所述第一反射信号脉冲(126)混合，并将所述第二信号脉冲(112)和所述第二反射信号脉冲(131)混合。
9.如权利要求8所述的传感器系统(100)，其中所述脉冲源还包含至少一个移相器(114，127)，其将所述第一信号脉冲(111)相移第一预定角度，并且其将所述第二信号脉冲(112)和所述第二反射信号脉冲相移第二预定角度；其中所述第一信息信号(132)包含所述相移第一信号脉冲(111)和所述第一反射信号脉冲(126)；并且所述第二信息信号包含所述相移第二信号脉冲(112)和所述相移第二反射信号脉冲(131)。
10.如权利要求8所述的传感器系统(100)，其中所述移相器包含位于所述第一双模混频器(116)前面的第一延迟线(114)和位于所述第二双模混频器(120)之后的第二延迟线(127)，所述第一和第二延迟线(114，127)都向通过其中的信号引入45度的相位延迟。
11.如权利要求1所述的传感器系统(100)，其中所述第一和第二传感器信号(123，130)彼此同相，并且所述第一和第二信息(132，136)信号彼此正交。
12.如权利要求3所述的传感器系统(100)，其中第一天线(124)和第二天线(128)每个都具有以不大于脉冲信号一半波长的距离分隔开的窗孔。
13.如权利要求1所述的传感器系统(100)，其中所述信息处理器包含采样所述第一和第二信息信号的信号采样电路(135)来提供多个采样点，以及设计成从所述采样点计算所述方位信息的微处理器(142)。
14.如权利要求8所述的传感器系统(100)，其中所述信息处理器还包含耦合在第一双模混频器(116)和第一电压参考节点(138)之间的第一保持电容器(133)，其中第一保持电容器(133)存储至少一部分所述第一信息信号(132)；耦合在第二双模混频器(120)和第二电压参考节点(140)之间的第二保持电容器(139)，其中第二保持电容器(139)存储至少一部分所述第二信息信号(136)；与所述第一保持电容器和所述第二保持电容器耦合的前置放大器(134，141)，其分别从所述第一和第二保持电容器(133，139)提供第一和第二前置放大信号；与所述前置放大器(134，141)耦合的采样器(135)来采样所述第一和第二前置放大信号，以生成由此的第一和第二组采样点。
15.如权利要求13所述的传感器系统(100)，其中采样所述第一信息信号(132)来生成第一组采样点，采样所述第二信息信号(136)来生成第二组采样点，并且其中所述微处理器(142)被设计成执行所述第一和第二组采样点的坐标转换，其中所述转换的第一和第二组采样点定义了椭圆的一部分，所述椭圆具有基线a和b；计算所述转换的第一和第二组采样点的振幅变化增量来生成所述椭圆的第一和第二组变化增量坐标；求解所述基线a和b的线性方程；以及利用所述基线a和b计算所述物体的所述方位信息。
16.如权利要求15所述的传感器系统(100)，其中所述微处理器(142)还设计成将由所述第一和第二组采样点形成的采样对转换成定义一圆；计算所述转换的采样对之间的相位差；以及利用所述相位差计算所述物体的速度。
17.一种计算物体(150)方位信息的方法，该方法包括以下步骤向所述物体(150)传输至少第一和第二传感器信号脉冲(123，130)；接收来自于那里的第一和第二反射信号脉冲(126，131)；从所述第一和第二反射信号脉冲(126，131)生成第一和第二信息信号(132，136)；以及基于所述第一和第二信息信号(132，136)之间的相位差确定所述物体的方位信息。
全文摘要
公开了一种传感器高频端，其能够基于物体距传感器的距离范围识别物体，并且由此获得物体的方位信息。传感器系统包括信号源，该信号源向物体(150)传输至少第一和第二传感器信号(123，130)，接收来自于那里的第一和第二反射信号脉冲(126，131)，并且分别基于第一和第二反射信号(126，131)生成第一和第二信息信号(132，136)；信息处理器(142)，其设计成接收来自于信号源的第一和第二信息信号(132，136)，并且基于第一和第二信息信号(132，136)之间的相位差确定物体(150)的方位信息。信息处理器(142)优选的能够从第一和第二信息信号(132，136)产生采样点，并且利用这些采样点计算方位信息。
文档编号G01S13/44GK1749776SQ200510116529
公开日2006年3月22日 申请日期2005年8月11日 优先权日2004年8月11日
发明者克里斯琴·R·H·弗兰克, 德克·克洛茨比彻, 沃尔特·波伊格 申请人:蒂科电子Amp有限责任公司