用于车辆的驾驶员辅助装置和用于操作雷达装置的方法

用于车辆的驾驶员辅助装置和用于操作雷达装置的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于车辆（1）的驾驶员辅助装置（2），该驾驶员辅助装置具有雷达设备（3，4）用于确定以车辆外的目标（10）为参照的测量的变量（α1,α2,R1,R2），其中该雷达设备（3，4）包括：至少第一和第二接收天线（14，15），其每个都用于接收信号（SE1,SE2），第一向下转换器（17），其经由第一接收路径（16）而被联接至第一接收天线（14），以及第二向下转换器（23），其经由第二接收路径（21）而被联接至第二接收天线（15），其都用于将接收的信号（SE1,SE2）向下转换为相应的基带信号（SB1,SB2）；控制装置（5），用于利用基带信号（SB1，SB2）来确定测量的变量（α1,α2,R1,R2）；和测试器件（32），其用于产生局部检查信号（SP）和用于将该检查信号（SP）耦合至第一接收路径（16）和耦合至第二接收路径（21），从而控制装置（5）接收已经被第一向下转换器（17）向下转换为第一测试信号（ST1）的检查信号（SP）和被第二向下转换器向下转换为第二测试信号（ST2）的检查信号（SP）。控制装置（5）使用测试信号（ST1，ST2）来确定频率相关校正变量（δ(F)）用于校正测量变量（α1,α2,R1,R2）。本发明还涉及相应的方法。
【专利说明】用于车辆的驾驶员辅助装置和用于操作雷达装置的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于车辆的驾驶员辅助装置，该驾驶员辅助装置具有雷达设备用于确定参照车辆外部目标的至少一个测量变量。

【发明内容】

[0002]该雷达设备包括至少第一和第二接收天线，且每个都用于接收信号。而且，其还包括第一和第二向下转换器:第一向下转换器经由第一接收路径而被联接至第一接收天线，第二向下转换器经由第二接收路径而被连接至第二接收天线。向下转换器被用于将接收的信号向下转换为相应的基带信号。雷达设备还包括控制装置，其用于接收基带信号和用于利用该基带信号确定至少一个测量变量。测试器件被提供用于产生局部检查信号和用于一方面耦接该检查信号至第一接收路径中，另一方面至第二接收路径。控制装置由此一方面接收通过第一向下转换器向下转换为第一测试信号的检查信号，另一方面接收通过第二向下转换器向下转换为第二测试信号的检查信号。控制装置然后使用该测试信号来确定校正变量用于校正测量变量。本发明还涉及一种具有驾驶员辅助装置的车辆，和用于操作机动车内的雷达设备的方法。
[0003]在这种情况下，关注的是校准以及检查机动车中的雷达设备的操作状态，特别是用于确定目标的目标角度的雷达设备的操作特征。目标角度是连接雷达设备和车辆外的目标的连线与穿过雷达设备延伸的基准线之间的角度。特别关注相单脉冲测量。该方法被用于确定目标角度且在雷达工程中是已知的方法。确定目标角度，且还可以进一步确定测量变量，要求至少两个接收天线，其可为两个单独的天线或两个接收天线组(阵列)。由接收天线接收的信号在两个单独的接收通道或接收路径中被调制且使用控制装置处理数字信号。目标角度-且可还有测量变量-基于接收信号之间的相移而被确定。
[0004]雷达设备由此要求两个接收通道，以确保测量变量具有高水平的精度。接收通道或接收路径包括接收天线和向下转换器(接收混频器)。向下转换器通常被联接至基带放大器，其被用于放大基带信号。但是，向下转换的信号的相位不单独由空气中的传播特性和传播路径确定，也就是说不单独由目标相对于雷达设备的位置确定，而是还高度依赖于操作温度，且还依赖于雷达设备的组件的制造参数中的偏差，特别是向下转换器和基带放大器的，且还依赖于其在雷达设备的壳体中的集成。由此存在下面的问题:第一接收路径，包括第一向下转换器还有基带放大器，可导致接收的信号与第二接收路径不同的相位，该第二接收路径包括第二向下转换器和第二基带放大器。但是，当确定测量变量时，假定第一和第二接收路径导致的相应相移是相同的。如果这些相移不同，则不可能实现测量变量的最大精度确定，特别是目标角度的。
[0005]这里通过雷达系统提供一种补救措施，其中提供测试器件，该器件产生局部射频检查信号且将该信号耦合至两个接收通道中。该检查信号然后被相应的向下转换器向下转换，即转换至基带。在第一接收路径中向下转换的检查信号然后被控制装置作为第一检查信号接收，而在第二接收路径中向下转换的检查信号可用作第二检查信号。控制装置然后可确定两个测试信号的相位之间的相差且可使用该相差作为校正变量用于校正目标角度。在根据文献US2003/0160718A1的主题中，由雷达设备发射的传输信号在该情况下被用作检查信号，其被耦合至两个接收通道中作为已知信号。传输信号被从传输路径或传输通道分离且经由开关被路由至接收通道。
[0006]该进一步现有技术提供了检查信号，其被传输信号分离或独立且耦合其至相应的接收通道中。与使用传输信号作为检查信号相比，该方案具有的优点是，校正变量可被确定，且雷达设备可被校准，甚至是在雷达设备不发射传输信号时。
[0007]本发明的目标是要展示一种方式，其中开头提及的类型的驾驶员辅助装置可被进一步发展，从而可以确定至少一个测量变量，甚至更准确地用于车辆外部目标相对于车辆的宽范围的相对速度。
[0008]本发明通过驾驶员辅助装置来实现该目标，该装置具有根据权利要求1的特征，且还通过根据权利要求14的车辆和具有权利要求15的特征的方法实现。本发明的有利实施例是从属权利要求的和说明书的主题。
[0009]根据本发明的驾驶员辅助装置中的雷达设备被用于确定参照车辆外部的目标的至少一个测量变量。其包括至少第一和第二接收天线(单个天线或一组天线或阵列)，每个都用于接收信号，即电磁波。第一接收天线具有联接至其的第一向下转换器，即经由第一接收路径；第二接收天线具有联接至其的第二向下转换器，即经由第二接收路径。向下转换器被用于将接收的信号向下转换为相应的基带信号。控制装置接收基带信号和用于利用该基带信号确定至少一个测量变量。雷达设备具有测试器件，其被设计为产生局部检查信号且还首先耦合该检查信号至第一接收路径且其次至第二接收路径中。控制装置首先接收被第一向下转换器向下转换为第一测试信号的该检查信号，其次接收被第二向下转换器向下转换为第二测试信号的检查信号。控制装置可使用该测试信号来确定校正变量用于校正测量变量。根据本发明，提供控制装置使用测试信号来确定作为频率相关变量的校正变量。
[0010]也就是说，本发明的核心概念包括使用该两个测试信号来确定校正变量，该校正变量依赖于基带中的频率且可被用于校正测量变量-也就是说例如目标角度。因此或多或少可以执行接收的信号的相位之间的相差的频率相关校准。本发明是基于的认识是，除了两个向下转换器，联接至向下转换器的相应基带放大器还导致相差中的波动，该相差在整个系带上是频率相关的，且由此接收的信号的相位之间的相差中的频率相关波动也可被期待。由于两个基带放大器和转换器，接收的信号的相位之间的差由此遭受频率相关波动，其由两个基带放大器和转换器的相位特性中的不等波动导致。本发明现在采用确定校正变量的路径-也就是说，特别地，第一接收通道中的相移和第二接收通道中的相移之间的相差-针对基带的多个频点，其结果是可以执行频率相关校准。不管接收的信号的频率且由此不管目标相对于机动车的相应当前速度(多普勒效应)，由此可以确定具有最大精度的至少一个测量变量。
[0011]本发明还基于一认识，即由基带放大器导致的相位中的波动原则上可归因于基带放大器，该基带放大器通常具有增益特性，其每十倍频率上升约20dB。一方面，这是有利的，因为其补偿了随着目标离机动车的距离增加的接收的信号的水平降低。另一方面，雷达接收器的相位特性由此在整个基带上变化，其意味着相差的频率相关校正证实为不充分。通过确定校正变量作为与基带中的频率相关的变量，根据本发明的方案提供了在该情况下的补救措施。
[0012]由测试器件提供的检查信号优选地为一信号，其分离或独立于由雷达设备发射的传输信号。不同于根据文献US2003/0160718A1的主题，该校正变量可由此被确定，且雷达设备可被校准，甚至是在没有传输信号被发射用于测量该测量变量时。
[0013]优选地，校正变量是第一测试信号的相位和第二测试信号的相位之间的相差。对于基带中的大量不同频点，由此可以确定接收路径之间的相差，包括各向下转换器和各基带放大器。这种变量由于是基于来自接收信号的相应相位信息而被确定，由此成功地被以最大精确度确定。具体地，由此可以以最大精度确定例如目标角度，例如使用单脉冲方法。
[0014]由此，测量变量可为目标角度。其被限定如下:延伸穿过雷达设备的基准线与延伸穿过雷达设备和目标的连线之间的角度。
[0015]原则上，频率相关校正变量可被以一方式确定，其中检查信号的基频和由此测试信号的基频在基带上变化，且由此校正变量被针对大量的频率值确定。但是，滤波器特性则总是要针对信号水平计入考量。由此发现特别有利的是，如果为了确定频率相关校正变量，测试信号被评估——在恒定基频上——针对测试信号的基频的整数倍。也就是说，为了确定频率相关校正变量，测试信号的谐频被评估。特别地，这涉及确定针对多个频点的测试信号相位之间的相差，该频点对应于基频的各个整数倍。该“多音调方法”允许用于校正测量变量的校正值被确定在整个基带内或雷达设备的整个频率范围内，而没有由于基带放大器的增益特性的升高导致的接收器的任何过驱动。通过评估谐波信号，由此可以校准在谐波频点处的两个接收路径的增益特性之间的相位不平衡。
[0016]作为一种特别的参考，检查信号受到单侧带调制。许多设计已经显示出这种检查信号的单侧带调制允许两个接收路径(包括向下转换器和基带放大器)的整个相位误差被以非常高的精度水平检测。通过比较，传统的双侧带调制不允许这样，或仅允许具有增加的复杂性；这是由于简单的双侧带向上转换器原则上根本不允许任意相位误差的检测。单侧带调制由此满足两个测试信号之间的相差的且由此还有来自雷达设备的测量变量的最大精度确定。在该实施例中，可以使得例如要被提供的单侧带向上转换器产生局部检查信号。为此，从控制装置，向上转换器可接收第一先导信号——在预定频率处——还有第二先导信号，其具有相对于第一先导信号的90°相移。向上转换器则能够从该第一和第二先导信号产生单侧带调制检查信号。
[0017]控制装置由此能输出至测试器件——特别是至向上转换器输出——第一先导信号还有第二先导信号，第二先导信号具有相对于第一先导信号的90°相移,检查信号从这些先导信号产生。这允许设置单侧带调制检查信号。
[0018]关于检查信号的谐频的评估，发现特别有利的是，如果检查信号从其产生的两个先导信号是方波信号。则具体地，局部检查信号具有多个谐频，其可在向下转换至基带后被评估。通过使用方波信号，由此可以确定多个频点的校正变量，且测量变量可被或多或少在整个基带上的频率基础上被校正。
[0019]如已所述，雷达设备可包括联接至第一向下转换器的第一基带放大器，和联接至第二向下转换器的第二基带放大器，所述基带放大器被设计为放大基带信号。在该实施例中，基带放大器可具有频率相关增益特性，其每十倍频率增加一梯度因子，其处于17d B至23dB的数值范围内。例如，该梯度因子可为20dB。这种增益特性可被用于补偿随着目标离机动车的距离增加的接收的信号的水平降低；另一方面，确切地说这种增益特性要求频率相关校正变量要被确定。
[0020]测试器件可具有向上转换器——特别是单侧带向上转换器——用于产生局部测试信号，所述向上转换器的输出被首先耦合至第一接收路径然后至第二接收路径。向上转换器的输出可被首先耦合至第一接收路径然后至第二接收路径。例如，局部检查信号可被利用定向耦合器耦合至每个接收路径。两个定向耦合器则优选地具有相同设计，这意味着进入两个接收路径的检查信号的合成耦合是对称的。向上转换器的使用允许控制装置在预定频率产生的先导信号向上转换为用于相应接收路径或雷达设备的操作频率，其结果是可以在雷达设备的操作频率处检查接收路径。向下转换器则可继而将检查信号向下转换回基带，即转换为相应的测试信号。
[0021]关于紧凑的、减少部件和节省安装空间的雷达设备，已发现特别有利的是，如果相同雷达设备具有局部振荡器，其首先被第一和第二向下转换器然后被向上转换器共享，且其被用于提供振荡信号。向上转换器由此可被从局部振荡器馈送振荡器信号，该振荡器以任意方式存在于雷达设备中。雷达设备由此不要求附加的振荡器；附加部件的使用中关于安装空间、重量和成本方面的相关缺点是不必要的。而且，相位误差和频率误差由此由于各振荡器而被排除。
[0022]局部振荡器优选地经由定向耦合器或功率分配器或类似部件而联接至向上转换器的输入部。优选地，来自振荡器信号的仅小部分功率被抽出用于向上转换器。具体地，定向耦合器或功率分配器可抽取振荡器信号的功率的从25dB至-15dB的数值范围的部分用于向上转换器。例如，完全可以抽取_25dB至15dB数值范围的功率用于向上转换器。通过给向上转换器馈送这种低功率振荡器信号，不需要使用附加放大器，用于振荡器信号的被用于馈送给向下转换器的部分。也没有向上转换器的振荡器信号所要求的附加放大器。尽管向上转换器被馈送以相对低水平振荡器信号，先导信号的功率(向上转换器从其产生局部检查信号)可相应地较高，这意味着向上转换器中的二极管被打开。
[0023]在一个实施例中，控制装置首先使用第一测试信号和/或其次第二测试信号来检查第一和/或第二接收路径，用于操作状态。由此可以检查相应功能路径的准备接收状态，且控制装置可识别任意操作错误或任意故障的接收路径，且还可输出适当的错误消息。这种错误消息可明确地标记出错的接收路径和/或整个雷达设备，从而工程师被明确地告知哪个雷达设备或接收路径实际上故障了。工程师则不必检查独立地存在于车辆中的所有雷达设备。由此，相应接收路径上的检查可涉及产生的检查信号和检查相应测试信号的存在的控制装置。控制装置由此检查相应测试信号存在与否。
[0024]如已经解释过的，控制装置可使用检查信号来确定校正变量用于校正测量的变量，如果适当的话还检查接收路径，以检查它们各自的操作状态。这种校准以及特别是操作方式上的所述检查可在测试模式中发生在雷达设备中。这种测试模式优选地是独立于正常模式或操作模式的单独模式，在正常模式或操作模式中雷达设备发生传输信号且处理接收信号。在该测试模式中，雷达设备由此优选地不发射传输信号。在该实施例中的一个应用中，可以执行该类型的方法，例如:在测试模式中，雷达设备产生局部检查信号且将其耦合至两个接收路径。在提供检查信号期间，雷达设备不发送传输信号，这意味着原则上根本没有信号可被接收天线接收。检查信号被向下转换，即转换至基带，都是通过第一向下转换器和通过第二向下转换器；第一向下转换器输出第一测试信号至控制装置，第二向下转换器输出第二测试信号至控制装置。控制装置计算第一和第二测试信号的相位之间的差。相位中的该差被控制装置储存，即用于后续的测量的变量的校正，例如目标角度。这种测试模式可持续非常短的时长。例如，这种测试模式的时长可在IOOys至Ims的数值范围内。一旦相位中的差和/或另一校正变量已被控制装置确定，测试模式可被终止，且雷达设备变为操作模式。在这种操作模式中，雷达设备可发送预定数量的调频信号脉冲(也称为术语“啁啾”)。第一和第二接收天线则每个接收被接收的信号，其为由目标反射的传输信号。向下转换器将接收信号向下转换且提供相应的基带信号给控制装置。根据基带信号，控制装置确定测量的变量——例如目标角度——其初始地独立于测试模式中确定的相差。以该方式确定的测量变量随后被使用相差校正。在每个操作模式或每个测量循环之前，雷达设备可变为测试模式，其中相应预定数量的调频信号脉冲被雷达设备发送。在每个测量循环之前，校正变量的确定确保了测量变量可被在每个测量循环之后以最大精确度确定。[0025]代替仅在雷达设备的测试模式中产生局部检查信号，相同的检查信号还可通过控制装置恒定地产生，即在雷达设备的操作过程中。在这种情况下，对于控制装置已知的频率分量不断地在相应基带信号中获得。由于该频率——更确切地是多个频率分量——是已知的，则其可被控制装置拒绝，例如借助于陷波滤波器。
[0026]雷达设备优选地为连续波雷达，其被设计为发射电磁波(也称为术语FMCW(调频连续波)雷达)。这种雷达设备可成功地用于确定目标距该雷达设备的范围，还有目标相对于该雷达设备的相对速度以及目标角度。雷达设备中的接收器还可包括——除了两个向下转换器——低通滤波器、放大器和模拟/数字转换器用于每个接收路径。由第一和第二接收天线接收的信号然后在接收器中被向下转换为基带、被低通滤波且受到模拟/数字转换。
[0027]雷达应用优选地包括使用单独的传输天线——其为分立的传输天线或一组传输天线——其通过局部振荡器而被馈送以产生传输信号。传输天线可被相位控制，以能捕捉相对宽的包围区域，最重要的是具有窄的主瓣(lobe)，用于水平方向的定向特性。
[0028]用于机动车中的驾驶员辅助装置的大量应用相当可以为:例如，驾驶员辅助装置可被用于变道辅助，用于监视盲点和用于早期识别意外。替换地，驾驶员辅助装置可具有自动距离警告系统、适应性巡航控制系统、偏离车道警告系统和/或泊车辅助的功能。
[0029]根据本发明的车辆，特别是机动车，包括根据本发明或其优选改进的驾驶员辅助
>J-U ρ?α装直。
[0030]在根据本发明的用于操作车辆中的雷达设备的方法的情况下，该雷达设备确定以车辆外的目标为基准的至少一个测量的变量。信号被至少第一和第二接收天线接收。接收信号首先被第一向下转换器(其经由第一接收路径被联接至第一接收天线)其次还被第二向下转换器(其经由第二接收路径被联接至第二接收天线)向下转换为相应基带信号。控制装置接收基带信号和根据该基带信号确定至少一个测量变量。局部检查信号被在雷达设备中产生且被耦合至第一接收路径还有第二接收路径。控制装置首先接收被第一向下转换器向下转换为第一测试信号的该检查信号，其次还接收被第二向下转换器向下转换为第二测试信号的检查信号。控制装置使用该测试信号来确定频率相关校正变量，用于校正测量变量。
[0031]关于根据本发明的驾驶员辅助装置的优选实施例、以及所述实施例的优点，以相应的方式应用至根据本发明的车辆和根据本发明的方法。
[0032]从权利要求、附图和附图的说明中可明白本发明的其它特征。在该说明书中所述的所有特征和特征组合，以及在下面的附图的说明中所述和/或在附图中单独所示的特征和特征组合不仅可被用在相应的指出的组合中，而且还用在其他组合或它们自己中。
【专利附图】

【附图说明】
[0033]本发明现在将使用单独的优选示例性实施例且参考附图进行详述，在附图中:
[0034]图1示意性地示出了具有根据本发明的实施例的驾驶员辅助装置的机动车的平面视图；
[0035]图2示意性地示出了图1中所示的机动车的平面视图，由雷达设备进行的各个子范围的捕捉被详细解释；
[0036]图3示意性地示出了在驾驶员辅助装置中的雷达应用；
[0037]图4示意性地示出了在雷达设备中的向上转换器的大致布置平面(RF-布局)；
[0038]图5示意性地示出了雷达设备的大致布置平面(RF-布局)；
[0039]图6示出了用于雷达设备的基带放大器的频率相关增益特性和相位特性；以及
[0040]图7示出了由雷达设备中的测试器件产生且被耦合至雷达设备的接收路径中的检查信号的频谱。
【具体实施方式】
[0041 ] 在附图中，相同的且具有相同功能的元件被提供相同的附图标记。
[0042]机动车1，如图1中所示，包括驾驶员辅助装置2，其在驾驶员驾驶机动车I过程中辅助驾驶员。在示例性实施例中，机动车I是汽车。驾驶员辅助装置2可为监视系统，用于盲点和/或意外早期识别系统和/或ACC (适应性巡航控制)系统。
[0043]驾驶员辅助装置2包括第一雷达设备3和第二雷达设备4。第一雷达设备3被布置在后保险杠的左手角落，第二雷达设备4被布置在该保险杠的右手角落。第一和第二雷达设备3、4是调频连续波雷达设备(FMCW雷达)。雷达设备3、4还包括控制装置5，其可包括微控制器6，该控制器例如被第一和第二雷达设备3、4共享，以及数字信号处理器——在附图中未示出。替换地，两个单独的微控制器6和/或两个数字信号处理器也可被提供，其经由通讯总线(例如其存在于机动车I中)彼此通讯。
[0044]第一雷达设备3具有捕捉区域7，且被图1中的两个线7a、7b界定。捕捉区域7的开口角度——也就是说线7a、7b之间的角度——在该实例中大致为170°。相应地，第二雷达设备4具有捕捉区域8，其被图1中的两个线8a、8b界定。捕捉区域8的开口角度——也就是说线8a、8b之间的角度——在该示例性实施例中大致为170°。雷达设备3、4的捕捉区域7、8交叉，这意味着存在重叠区域9。重叠区域9由线7a、8b以角度方式界定。在示例性实施例中，重叠区域9的开口角度β约为70°。
[0045]在它们的相应捕捉区域7、8中，雷达设备3、4能定位目标10。特别地，雷达设备3、4可确定目标10距离相应雷达设备3、4的相应范围RpR2，相应目标角度α。α 2，以及目标10相对于机动车I的相对速度——这些是用于雷达设备3、4的测量的变量。目标角度a 1、α 2是延伸穿过相关雷达设备3、4的相应基准线11和延伸穿过目标10和相应雷达设备3、4的连线12之间的角度。
[0046]雷达设备3、4可使用相位单脉冲方法测量相应目标角度a 1、α 2。
[0047]参考图2，雷达设备3——类似的还有雷达设备4——可相继地检查捕捉区域7的各个子区域Α、B、C、D、Ε、F、G、H。例如，这可通过沿水平方向(地平方向)电子地从传输天线旋转传输瓣形，即使用相阵列原理。在这种情况下，至少一个接收天线可具有沿水平方向的宽接收特性，所述接收特性覆盖整个捕捉区域7。其它改进可替换地结合宽传输瓣形实施窄接收角度区域。
[0048]为了清楚，图2示出了仅从第一雷达设备3的捕捉区域7的子区域A至H。相应地，雷达设备4的捕捉区域8在该情况下还被划分为多个子区域，第二雷达设备4相继地捕捉其。尽管本说明书的其余部分仅涉及第一雷达设备3，但第二雷达设备4的操作的方式对应于第一雷达设备3的操作方式。
[0049]在操作模式或在单独的测量循环中，子区域A至H被雷达设备3相继地捕捉。在单独的测量循环中，对于每个子区域A至H (也就是每束)，雷达设备3单独地发送相应的预定序列的调频信号脉冲(啁啾)。在操作模式中，子区域A至H由此被在相继的时间点被检查，且位于子区域A至H中的目标被检测。在每个测量循环之前或在操作模式的启动之前——即在所有子区域A至H的每个检查之前——雷达设备3首先变为测试模式，如下详述。
[0050]图3示意性地示出了单独雷达设备3、4中的接收器13的设计。接收器13包括第一和第二接收天线14、15，其可为单独的天线或相应组的天线。第一接收天线14经由第一接收路径或接收通道16被联接至第一向下转换器17，即联接至其RF (射频)输入部18。第一向下转换器17的输出部19被联接至控制装置5，具体地，经由第一基带放大器101，联接至第一通道输入部20。向下转换器17的输出部19还可经由模拟/数字转换器(未示出)被联接至控制装置5。替换地，这种转换器可与控制装置5整合。
[0051]相应地，第二接收天线15经由第二接收路径21而被联接至第二向下转换器23的RF输入部22。第二向下转换器23的输出部24被联接至控制装置5，具体地，经由第二基带放大器102，联接至控制装置5的第二通道输入部25。也在这种情况下，模拟/数字转换器可被连接在控制器5和第二向下转换器23之间；替代地，这种转换器可被整合在控制装置5中。
[0052]相应的接收路径16、21可每个还具有整合在它们中的低噪声放大器。
[0053]局部振荡器26提供振荡信号或LO (局部振荡器)信号27，即在输出部28处。振荡器信号27被用于经由相应的LO输入部29、30馈送给向下转换器17、23。为此，振荡器信号27被使用功率分配器31对称地分配。
[0054]第一和第二接收天线14、15接收信号SE1、SE2。这些是接收的信号。信号SE1，SE2是被目标反射的传输信号。通过相应的向下转换器17、23，接收的信号SE1、SE2被向下转换，即转换至基带。向下转换器17、23的相应输出部19、24输出基带信号SB1、SB2。这些基带信号SB1,Sb2然后被两个基带放大器101、102放大，受到转换器的模拟/数字转换，且被控制装置5处理。控制装置4使用该基带信号SB1、Sb2来确定上述测量的变量用于雷达设备3、4，即范围Rp R2，相对速度和目标角度Cipa2tj
[0055]来自接收信号SE1、Se2的角度信息被根据基带信号SB1、Sb2的相位之间的差在控制装置5中确定。基带放大器101、102和向下转换器17、23的输出相位没有被来自两个接收路径16、21的信号SE1、SE2单独确定，而是附加地还依赖于向下转换器17、23还有基带放大器101、102和其在壳体中的整体的操作温度和制造参数中的波动。
[0056]目标角度a1、α 2被基于基带信号SB1、Sb2的相应相位之间的相移确定。
[0057]为了确保目标角度a 1、α 2还有范围RpR2和相对速度被以最大精度确定，接收器13具有测试器件32。测试器件32被设计为产生局部检查信号Sp和对称地耦合该检查信号Sp至第一且至第二接收路径16、21。局部检查信号Sp已经受到单侧带调制。
[0058]控制装置5的第一先导输出部33产生第一先导信号Spilrtl ;所述控制装置的第二先导输出部34产生第二先导信号SPil(rt2。第一先导信号Spiltrtl首选地为谐波信号，即特别为方波信号。第一先导信号Spiltrtl可具有预定基频，其例如位于从IOHz至IMHz的数值范围内。第二先导信号Spilrt2是相同的信号且相对于第一先导信号Spiltrtl被相移90°。由此第二先导信号Spilrt2也为方波信号。例如，两个先导信号Spiltrtl、Spilrt2可利用控制装置5中的小振荡器产生。
[0059]测试器件32包括向上转换器35，其被设计用于单侧带调制且由此为单侧带混频器。向上转换器35的第一输入部36被联接至第一先导输出部32,而向上转换器35的第二输入部37被联接至第二先导输出部34。向上转换器35将两个先导信号Spiltrtl、Spilrt2向上转换，且将它们过载，即形成局部检查信号SP。射频局部检查信号Sp具有与来自雷达设备
3、4的传输信号的平均频率相对应的基频。局部检查信号Sp被——如已经解释过的——对称地耦合至第一和第二接收路径16、21。为此，测试器件32包括均衡功率分配器38，其分配局部检查信号SP。在这种情况下，检查信号Sp中的功率被二等分。检查信号Sp被使用定向耦合器39、40耦合至接收路径16、21。定向耦合器39、40具有相同的设计。
[0060]局部振荡器26是被向下转换器17、23和向上转换器35共享的振荡器。其由控制装置5激励。例如，振荡器26是电压被控制的振荡器(电压控制振荡器)，其以依赖于控制装置5在振荡器26上提供的DC电压的大小的这样的频率产生振荡器信号27。
[0061]振荡器信号27的功率中的一部分被I禹合出用于向上转换器35,即使用例如定向率禹合器41。被抽取的振荡器信号27被用于馈送向上转换器35,具体在其LO输入部42处。来自振荡器信号27的功率的该部分(其被耦合出用于向上转换器35)优选地是非常小的部分，即例如-20dBm。用于LO输入部42的，以及用于振荡器信号27 (其被馈送至向下转换器17)的附加放大器不是必须的。原因是先导信号SPil()tl、Spil0t2被以相应地较高的功率产生。
[0062]由此，局部检查信号Sp首先被耦合至第一接收路径16中，然后被耦合至第二接收路径21中。检查信号Sp由此被向下转换，即转换为基带，首先由第一向下转换器17其次由第二向下转换器23进行。在该情况下,第一向下转换器17从检查信号Sp输出第一测试信号Sn,而第二向下转换器23输出第二测试信号ST2。测试信号ST1、ST2经由控制装置5而被接收，即在相应的通道输入部20、25处。
[0063]如已经解释过的，雷达设备3、4变为测试模式，具体是在测量循环之前或在每个操作模式的启动之前。在该测试模式中，控制装置5首先检查接收路径16、21的操作状态。为此，控制装置5产生先导信号SPil()tl、Spiltrt2，且检查测试信号ST1、St2是否被施加至相应的通道输入部20、25。如果测试信号ST1、St2可被控制装置5检测到，则两个接收通道16、21和向下转换器17、23可操作。[0064]应注意，在该点处，检查信号Sp是分立于或独立于雷达设备的传输信号的信号。
[0065]基于测试信号ST1、St2，控制装置5还确定用于校正测量的变量的校正变量。具体地，控制装置5可计算第一测试信号Sn的相位和第二测试信号St2的相位之间的相差作为校正变量。该相差然后被控制装置5用于校正测量变量，特别是目标角度a pa”这是由于该相差复制了两个接收路径16、21和向下转换器17、23、基带放大器101、102和接收器13的可能的其它部件的相位特性和传送中的差异。因此，可以考虑在确定测量变量时存在的任意不精确性或设定点测量值的偏差。
[0066]代替产生先导信号SPil()tl、Spil0t2和由此在雷达设备3、4的测试模式中产生局部检查信号SP，相同的检查信号Spilrtl、Spiltrt2、Sp还可通过控制装置5恒定地产生，即在雷达设备
3、4的操作过程中。在这种情况下，对应于先导信号Spilrtl、Spilrt2的频率分量不断地在相应的基带信号SB1、SB2中获得。由于该频率已知，其然后可被控制装置5拒绝——例如通过陷波滤波器。
[0067]该先导信号Spilrtl、Spil0t2在该不例性实施例中是方波信号。这些先导信号Spiltrtl、Spil0t2被引导至向上转换器25，其然后提供射频局部检查信号SP。检查信号Sp被向下转换器17、23向下转换至两个接收通道中，且被基带放大器101、102放大。
[0068]在该情况下，关注点指向基于接收的信号SE1，Se2的相位之间的相差来确定目标角度或地平线的角度α。如已经所述的，控制装置5确定用于校正目标角度α的校正变量；校正变量是第一接收通道中的相移和第二接收通道中的相移之间的相差。该相差实质上由向下转换器17、23和基带放大器101、102导致。虽然向下转换器17、23在基带的频率范围上具有实质上恒定的相位特性且由此在整个基带上也没有预期的相差的波动，基带放大器101,102导致依赖于基带中的频率的相位误差。基带放大器101、102由此导致接收的信号Sei> Se2的相位之间的相移，其依赖于该频率。频率相关相移可归咎于基带放大器101、102的增益特性。图6首先示出了增益特性V，其次示出了基带放大器101、102的相位特性φ，在每种情况下都为频率f的函数。从图6可明白，增益特性V已被选择，其每十倍频率上升20dB (在对数改进的情况下)。因此，随着目标距离增加而降低的接收信号SE1，Se2的功率被补偿。从图6还可明白，基带放大器101、102导致放大的基带信号SB1、SB2中的频率相关相移。
[0069]为此，控制装置5确定用于校正目标角度a 1、α 2的校正变量作为频率相关校正变量。具体地，频率相关相差δ ?)被确定为校正变量。该相差δ ?)复制了第一接收通道中的相移和第二接收通道中的相移之间的频率相关差异。为了确定该频率相关相差s (F)，先导信号Spiltrtl、Spilrt2的方波形状被发现特别有利。原因是，在该情况下，检查信号Sp具有多个频率分量或谐波，其发生在基频外。在基频外，由此还产生基频的奇整数倍。图7中示出了用于检查信号Sp的示例性频谱。检查信号Sp的载波频率被图7中标注为ft。在载波频率ft之外，可看到其他频率分量或侧带。由于两个先导信号sPil()tl、sPil(rt2具有相对于彼此的90°的相移，这些先导信号SPil()tl、Spiltrt2的谐波(2n-l).ft类似地总是具有(2n-l).90°的相差。因此，谐波还具有+/-90°的相差，和适当的侧带抑制，其对于相位校准是必须的，继续被确定，即由于单侧带调制。从图7中可明白，下(左)和上(右)侧带——从载波频率ft开始-在指数η上升时被交替地抑制。
[0070]为了确定频率相关相差(δ (F))，控制装置5则不仅在基频处评估测试信号ST1、ST2 ;这些测试信号ST1、St2的谐波也被评估。通过评估谐波，两个接收路径之间的相差的频率相关校准被执行，且还可以在谐波频率点处校准两个基带放大器101、102之间的相位不平衡。校正变量(S Q)由此不仅被确定用于基频而且还用于(至少奇数的)整数倍的基频，也就是说用于测试信号Sn、St2的谐波。
[0071]图4示出了使用微带技术的向上转换器35的大致配置(RF布局)的示意图。向上转换器35是已知的具有二极管的环形波导混频器(rat mixer)(未示出)。LO输入部42具有施加至其的振荡器信号27。振荡器信号27被利用功率分配器43 二等分且首先朝向第一环形耦合器45的第一端口 44传播其次朝向第二环形耦合器47的第一端口 46传播。从向上转换器35的第一输入部36,第一先导信号Spiltrtl朝向稱合器45的第二端口 48传播。相应地，第二先导信号Spilrt2从第二输入部37朝向第二稱合器47的第二端口 49传播。一方面第一先导信号Spilrtl和振荡器信号27,另一方面第二先导信号Spilrt2和振荡器信号27重叠且相应重叠朝向90°的混合耦合器50传播。这里，这些子区域重叠，其结果是局部检查信号Sp被输出。
[0072]图5类似地示出了接收器13的大致配置(RF布局)的示意图。地平面在图5中被标记为51。两个安装区域52、53被设置，第一向下转换器17和第二向下转换器23被安装在其上。而且，图5显示了相应的微带线，其形成第一和第二接收路径16、21。这些线首先被联接至用于接收天线14、15的连接部54、55，其次被引导至安装区域52、53，以被在那些点处被连接至相应向下转换器17、23。局部检查信号Sp被利用微带技术经由功率分配器38且经由相应的定向耦合器39、40而被耦合至接收路径16、21。功率分配器31还被利用微带技术提供且首先经由微带线56被联接至第一向下转换器17且经由另一微带线57联接至第二向下转换器23。
[0073]定向耦合器39、40具有相同的设计。功率分配器38是均衡功率分配器，这意味着局部检查信号Sp的功率被二等分。
【权利要求】
1.一种用于车辆(I)的驾驶员辅助装置(2)，该驾驶员辅助装置具有雷达设备(3，4)用于确定以车辆外的目标(10)为参照的至少一个测量的变量(a i，α 2，R1, R2),其中该雷达设备(3，4)包括: 至少第一和第二接收天线(14，15)，其每个都用于接收信号(SE1，Se2), 第一向下转换器(17)，其经由第一接收路径(16)而被联接至第一接收天线(14)，以及第二向下转换器(23)，其经由第二接收路径(21)而被联接至第二接收天线(15)，其每个都用于将接收信号(SE1，Se2)向下转换为相应的基带信号(SB1，Sb2), 控制装置(5)，用于接收基带信号(SB1，SB2)和用于使用该基带信号(SB1，SB2)确定所述至少一个测量的变量(α1； α2, R1, R2),和 测试器件(32 )，其用于产生局部检查信号(Sp)和用于将该检查信号(Sp)首先耦合至第一接收路径(16)其次耦合至第二接收路径(21)，从而控制装置(5)接收已经被第一向下转换器(17)向下转换为第一测试信号(Sn)的检查信号(Sp),然后接收被第二向下转换器向下转换为第二测试信号(St2)的检查信号(Sp)， 其中控制装置(5)被设计为使用测试信号(sT1，sT2)来确定校正变量(δ g)用于校正测量变量U1, a2, R11R2) 其特征在于， 所述控制装置(5)被设计为使用测试信号(sT1，sT2)来确定校正变量(δ g)作为频率相关变量。
2.根据权利要求1所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 所述频率相关校正变量是第一测试信号(Sn)的相位和第二测试信号(St2)的相位之间的相差(S (F))。
3.根据权利要求1或2所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 所述测量变量(Ct1, α 2，R1, R2)是目标角度(a α 2)，该目标角度是延伸穿过雷达设备(3,4)的基准线(11)和延伸穿过雷达设备(3，4 )和目标(10 )的连线(12 )之间的角度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 所述控制装置(5 )被设计为通过针对测试信号(Sn，St2)的基频的整数倍评估测试信号(ST1, St2)来确定所述频率相关校正变量(δ (F))。
5.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 所述测试信号(Sp)已经受到单侧带调制。
6.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 所述控制装置(5 )被设计为向测试器件(32 )输出第一先导信号(Spilotl)以及具有相对于第一先导信号(Spiltrtl)的90°相移的第二先导信号(Spilrt2),所述两个先导信号能被用于产生检查信号(SP)。
7.根据权利要求6所述的驾驶员辅助装置(2)，其特征在于， 该先导信号(Spilatl、Spil0t2)是方波信号。
8.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 所述雷达设备(3，4)包括联接至第一向下转换器(17)的第一基带放大器和联接至第二向下转换器(23)的第二基带放大器，用于放大基带信号(SB1，SB2)，其中优选地所述基带放大器具有频率相关增益特性，其每十倍频率上升一梯度因子，该梯度因子在从17dB至20dB的数值范围内，特别为20dB。
9.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 所述测试器件(32)具有向上转换器(35)用于产生局部检查信号(SP)，所述向上转换器的输出被首先耦合至第一接收路径(16)然后耦合至第二接收路径(21)。
10.根据权利要求9所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 所述雷达设备(3，4 )具有局部振荡器(26 )用于提供振荡器信号(27 )，所述局部振荡器被第一和第二向下转换器(17, 23)共享且被向上转换器(35)共享。
11.根据权利要求10所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 所述局部振荡器(26 )经由定向耦合器或功率分配器(41)而被联接至向上转换器(35 )的输入部(42)，其中该定向耦合器或功率分配器(41)被设计为从振荡器信号(27)的功率中抽取在_25dB和-15dB之间的一部分用于所述向上转换器(35)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 所述控制装置(5)被设计为首先使用第一测试信号(Sn)和/或其次使用第二测试信号(St2)来检查第一接收路径(16)和/或第二接收路径(21)，用于其操作状态。
13.根据前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 所述检查信号(Sp)可被在所述雷达设备(3，4)的测试模式中产生，在该测试模式中所述雷达设备(3，4)不发送任意传输信号用于确定所述测量的变量(a i，α 2，R1, R2)。
14.一种车辆(1)，特别是机动车，其具有如前述权利要求中任一项所述的驾驶员辅助装置(2)。
15.一种用于操作车辆(I)中的雷达设备(3，4)的方法，其中该雷达设备(3，4)确定以所述车辆外部的目标(10)为基准的至少一个测量的变量(a P α 2，R1, R2),该方法具有以下步骤: 由至少第一和第二接收天线(14，15)接收信号(SE1，Se2),接收的信号(SE1，SE2)首先被第一向下转换器(17)其次还被第二向下转换器(23)向下转换为相应基带信号(SB1，SB2)，该第一向下转换器经由第一接收路径(16)被联接至第一接收天线(14)，该第二向下转换器(23)经由第二接收路径(21)被联接至第二接收天线(15)，所述基带信号(SB1，Sb2)被接收且至少一个测量的变量(α η α 2，R1, R2)被控制装置(5)使用基带信号(Sbi，Sb2 )确定，和 局部检查信号(Sp)被产生，且该局部检查信号(Sp)被耦合至第一接收路径(16)和耦合至第二接收路径(21)中，从而所述控制装置(5)首先接收已经被第一向下转换器(17)向下转换为第一测试信号(Sn)的检查信号(Sp)然后接收被第二向下转换器向下转换为第二测试信号(St2)的检查信号(Sp), 其中所述控制装置(5)使用这些测试信号(sT1，sT2)来确定校正变量(δ g)用于校正测量的变量(O1, a2, R11R2), 其特征在于， 所述测试信号(ST1，S12)被控制装置(5)用于确定所述校正变量(δ ?))作为频率相关变量。
【文档编号】G01S7/40GK103502838SQ201280021757
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年2月8日 优先权日:2011年3月3日
【发明者】F.西辛格, S.奥利杰尼克扎克 申请人:法雷奥开关和传感器有限责任公司