人工多普勒调制在汽车雷达系统中的干扰减轻的制作方法
本发明总体地涉及操作汽车雷达系统以用于避免其他雷达系统的干扰的方法，并且涉及根据这种方法可操作的汽车雷达系统。
背景技术：
在本领域中已知的是，在外部汽车应用(例如，驾驶员辅助系统)中采用雷达技术以通过利用适当警告促进车辆驾驶员的优化反应来提供改进的安全性(例如，易受伤害的道路使用者检测系统、车道变更辅助系统或盲点监视系统)，或者甚至(例如，在碰撞减轻系统中)通过自动接管车辆的控制来提供改进的安全性。最常见的外部汽车额定设备在约24ghz或约77ghz的范围内以雷达载波频率操作。
随着外部汽车雷达设备的迅速普及，不同道路使用者的相互干扰已经被认为是潜在的问题，该问题已经在2010年至2012年之间的欧盟计划mosarim(moresafetyforallbyradarinterferencemitigation)中进行了详细研究。除了噪声水平的总体增加之外，相互干扰的可能影响是掩蔽目标以及出现重影目标。mosarim计划识别并评估了极化域、时域、频域、编码域和空间域中的干扰减轻技术。
例如，在g.brooker的文章“mutualinterferenceofmillimeter-waveradarsystems(毫米波雷达系统的相互干扰)”(ieeetrans.electromagn.compat.，第49卷，第1期，第170–181页，2007年2月)中提供了对汽车雷达系统的相互干扰机制的分析。在m.goppelt等人的文章“automotiveradar–investigationofmutualinterferencemechanisms(汽车雷达——相互干扰机制的研究)”(adv.radiosci.，第8卷，第55–60页，2010年)中提供了那时的一般的干扰场景和当前的状况。这些文档应以其整体通过引用合并于此，对于允许通过引用合并的那些管辖范围具有效力。
此外，在专利文献中也已经提出了干扰减轻技术。例如，专利申请公开de19546653a1描述了一种用于减少脉冲多普勒雷达设备的相互干扰的方法。单个发射的脉冲串由发射脉冲组成，这些发射脉冲根据预定代码从发射脉冲到发射脉冲具有不同的相移。在接收路径中，根据预定代码对接收到的回波的相移进行解码，即，根据预定代码在评估期间对其进行补偿或考虑或评估。
欧洲专利申请ep1821118a1提出了一种搜索/检测装置，该搜索/检测装置包括：生成设备，其用于通过调制信号对载波信号进行调制，以及生成用于检测目标位置的探测信号；发射传感器，其用于辐射探测信号；接收传感器，其用于接收由目标反射的作为回波信号的探测信号；提取设备，其用于从回波信号中提取关于目标的距离信息；干扰检测设备，其用于从由接收传感器接收到的信号中检测除了回波信号以外的干扰信号的存在，以及输出检测信号；以及控制设备，其用于在接收到来自干扰检测设备的检测信号时修改调制信号的参数。控制设备可以将调制信号的初始时间、相位和周期中的至少一个修改为调制信号的参数。
技术实现要素：
因此，本发明的一个目的是提供一种汽车雷达系统，其具有改进的对(例如，由其他汽车雷达系统引起的)潜在干扰的减轻。
在本发明的一个方面，通过一种操作汽车雷达系统以用于避免其他雷达系统的干扰的方法来实现该目的。汽车雷达系统包括雷达发射器单元、雷达接收单元以及评估和控制单元。雷达发射器单元被配置为朝向场景发射具有雷达载波频率的雷达波形。雷达接收单元被配置用于接收已经由雷达发射器单元发射并且已经由场景中的目标反射的雷达波形。评估和控制单元被配置用于从由雷达接收单元接收的雷达波形中解码距离多普勒信息。
在本申请中使用的术语“汽车雷达系统”应特别地理解为包括用于车辆的雷达系统，这些车辆例如但不限于客车、卡车和公共汽车。在本申请中使用的短语“被配置为”应特别地理解为被具体编程、布局、提供或布置。
如本领域所公知的，汽车雷达系统可以被配置用于以调制连续模式发射雷达波，例如，在频率调制连续波(fmcw)雷达系统中，其中发射的雷达波与接收到的雷达波(其为由目标反射的发射的雷达波)之间的时间延迟是由目标与雷达系统之间的距离以及目标相对于雷达系统的速度(多普勒效应)两者确定的。距离和速度的影响之间的分离可以通过应用公知的技术(例如，三角形雷达波调制或已调制和未调制雷达波的交替传输)来执行。本申请中使用的短语“距离多普勒信息”应特别地理解为在执行分离距离和速度的影响之前包括在接收到的雷达波中的信息。
根据本发明，该方法包括以下步骤：
-朝向场景发射雷达波形的第一序列，
-接收已经由所发射的雷达波形的第一序列击中的目标反射的第一雷达波形，
-从接收到的第一雷达波形中解码第一距离多普勒信息，
-朝向场景发射至少雷达波形的第二序列，该雷达波形的第二序列与所发射的雷达波形的第一序列相差预定相移，使得第二序列中的每个雷达波形具有不同的预定相移，
-接收已经由所发射的雷达波形的第二序列击中的目标反射的第二雷达波形，
-从接收到的第二雷达波形中解码第二距离多普勒信息，
-将第一距离多普勒信息与第二距离多普勒信息的偏差同至少一个预定偏差值进行比较，以及
-基于比较的结果，识别潜在的干扰条件。
本发明基于这样的见解：将本身已知的解码技术应用于接收到的第二雷达波形导致相对于接收到的第一雷达波形的预定义的信号移位。预定义的信号移位可以用于“标记”从由汽车雷达系统自身发射的雷达波形的序列获得的信号，因为该预定义的信号移位不会发生在由其他汽车雷达系统发射并无意接收的雷达波中。通过标记从由汽车雷达系统自身发射的雷达波形获得的信号，可以识别来自其他汽车雷达系统的潜在干扰。实际上可以排除潜在干扰的汽车雷达系统执行相同的预定义的信号移位的机会。
例如，可以通过简单地检测汽车雷达系统的功能受干扰影响、通过识别重影目标和/或通过找到隐藏在干扰模式中的目标来说明潜在干扰条件。例如，解码信号中的未示出预定义的信号移位并且超过信号幅度的预定阈值的任何部分可以触发检测到汽车雷达系统受干扰影响。作为另一示例，可以将解码信号中的未示出预定义的信号移位并且指示特定距离中的目标的一部分识别为重影目标。
本领域技术人员将容易地认识到，根据本发明的方法也可以有利地应用于其中距离多普勒信息与附加的空间解码(例如，角度解码)相结合的汽车雷达系统。
还应注意，术语“第一”、“第二”等在本申请中仅用于区分目的，并不意味着以任何方式指示或预期序列或优先级。
雷达发射器单元可以具有一个发射天线或多于一个发射天线，以用于发射雷达波形。雷达接收单元可以具有一个接收天线或多于一个接收天线，以用于接收已经由(多个)发射天线发射并且已经由场景中的目标反射的雷达波形。
优选地，雷达发射器单元中的发射天线和雷达接收单元中的接收天线可布置在车辆的前部区域中。
在该方法的优选实施例中，预定相移基于雷达载波频率和从相对于目标的预定速度导出的多普勒频率。以这种方式，在对接收到的雷达波形进行解码之后可以实现实质的且足够大的预定义的信号移位。
如果从预定速度范围中随机选择预定速度，则甚至可以降低潜在干扰的汽车雷达系统执行相同的预定义的信号移位的机会。
在该方法的优选实施例中，发射雷达波形的序列的步骤包括发射具有相同持续时间的多个连续雷达波形。以这种方式，可以在减少工作量的情况下执行解码步骤。
优选地，对第一距离多普勒信息和第二距离多普勒信息进行解码的步骤包括将相应的距离多普勒信息分类到多个距离门和多个多普勒频段(dopplerbin)中，并且比较偏差的步骤包括对沿着相应的多个多普勒频段的距离多普勒信息之间的相互移位进行比较。
对距离多普勒信息的解码可以通过本领域已知的技术来执行，例如，分别在快速时间和慢速时间中的双重fft，其通常用于fmcw处理。通过应用所提出的相移，第二距离多普勒信息将示出沿着多普勒频段的预定移位。以这种方式，可以容易地执行比较偏差的步骤。
在该方法的优选实施例中，解码步骤包括对接收到的雷达波形进行解线性调频，并且对经解线性调频的雷达波形执行快速傅里叶变换(fft)或相关分析。该解码步骤可以有利地特别适用于被设计为fmcw雷达系统的汽车雷达系统(fft)或者适用于被设计为pmcw雷达系统的汽车雷达系统(相关分析)。解线性调频技术在本领域中是公知的，因此不需要在本文中更详细地讨论。
优选地，朝向场景发射雷达波形的序列的步骤包括朝向场景发射频率调制连续雷达波或相位调制连续雷达波。以这种方式，可以容易地利用频率调制连续波(fmcw)雷达系统或相位调制连续波(pmcw)雷达系统的公知的优点。例如，fmcw和pmcw雷达系统的优点和缺点在levanon，n.和b.getz的“comparisonbetweenlinearfmandphase-codedcwradars(线性fm和相位编码cw雷达之间的比较)”(ieeproceedings-radar，sonarandnavigation141.4(1994)，230-240)中进行了讨论。
在本发明的另一方面，提供了一种汽车雷达系统，该汽车雷达系统包括雷达发射器单元、雷达接收单元以及评估和控制单元。雷达发射器单元被配置为根据第一预定模式朝向场景发射至少雷达波形的序列。雷达波形具有雷达载波频率。雷达接收单元被配置用于接收已经由雷达发射器单元发射并且已经由场景中的目标反射的雷达波形。评估和控制单元被配置用于从由雷达接收单元接收的雷达波形中解码距离多普勒信息。
雷达发射器单元还被配置为在预定的时间点处和/或以预定的时间间隔根据第二预定模式发射雷达波形的序列，该第二预定模式与第一预定模式相差预定相移，使得第二序列中的每个雷达波形具有不同的预定相移。
评估和控制单元被配置为：
-从在根据第一预定模式的雷达波形的序列在目标处的反射之后接收到的雷达波形中解码第一距离多普勒信息，
-从在根据第二预定模式的雷达波形的序列在目标处的反射之后接收到的雷达波形中解码第二距离多普勒信息，
-将第一距离多普勒信息与第二距离多普勒信息的偏差同至少一个预定偏差值进行比较，以及
-基于比较的结果，识别潜在的干扰条件。
在本文所提出的方法的上下文中描述的益处完全地适用于汽车雷达系统。可以例如通过简单地检测汽车雷达系统的功能受干扰影响、通过识别重影目标和/或通过找到隐藏在干扰模式中的目标来说明潜在干扰条件。
在优选实施例中，汽车雷达系统还包括多个距离门和多个多普勒频段，以用于对经解码的第一距离多普勒信息和经解码的第二距离多普勒信息进行分类。第一距离多普勒信息与第二距离多普勒信息的偏差通过激活位置沿着多个多普勒频段的相互移位来指示。以这种方式，可以以特别容易的方式识别偏差。
优选地，雷达发射器单元和雷达接收单元形成收发器单元的组成部分，其中雷达发射器单元和雷达接收单元共享公共电路和/或共享公共外壳。这样的实施例可以提供紧凑的设计，并且尤其有益于构建单站汽车雷达系统。
优选地，评估和控制单元包括处理器单元以及处理器单元对其具有数据访问权的数字数据存储器单元。以这种方式，可以靠近雷达接收单元在汽车雷达系统内执行解码的步骤以及比较偏差和识别潜在的干扰条件的步骤，以确保快速且不受干扰的信号处理和评估。
在本发明的又一个方面，提供了一种用于控制本文所公开的方法的实施例的步骤的自动执行的软件模块。
要执行的方法步骤被转换为软件模块的程序代码，其中程序代码可以在汽车雷达系统的数字存储器单元中实现，并且可以由汽车雷达系统的处理器单元执行。优选地，数字存储器单元和/或处理器单元可以是汽车雷达系统的评估和控制单元的数字存储器单元和/或处理单元。可替代地或作为补充地，处理器单元可以是特别指定用于执行方法步骤中的至少一些的另一处理器单元。
软件模块可以实现对方法的鲁棒且可靠的执行，并且可以允许快速修改方法步骤。
参考下文所描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得显而易见并得以阐明。
应当指出的是，在前述描述中单独详述的特征和措施可以以任何技术上有意义的方式彼此组合，并且进一步示出了本发明的其他实施例。该描述特别地结合附图来表征并指定本发明。
附图说明
根据以下参考附图对非限制性实施例的详细描述，本发明的进一步细节和优点将变得显而易见，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的汽车雷达系统的配置以及场景中的目标，以及
图2是根据本发明的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的汽车雷达系统10的配置和场景中的目标26、28。汽车雷达系统10被设计为频率调制连续波(fmcw)雷达系统，并且可安装在诸如客车(未示出)之类的车辆中。
汽车雷达系统10包括雷达发射器单元12、雷达接收单元16以及评估和控制单元20，该评估和控制单元20通过数据链路连接到雷达发射器单元12和雷达接收单元16两者。
雷达发射器单元12包括指向场景的雷达发射天线14。雷达接收单元16包括也指向场景的雷达接收天线18。雷达发射天线14和雷达接收天线18以单站布置共置一处(其在图1中通过使用组合符号来指示)。在该特定实施例中，雷达发射器单元12和雷达接收单元16形成收发器单元的组成部分。在其他实施例中，雷达发射器单元12和雷达接收单元16可以被设计为单独的单元。评估和控制单元20包括处理器单元22以及处理器单元22对其具有数据访问权的数字数据存储器单元24。
通过评估和控制单元20的控制，雷达发射器单元12被配置为将雷达波形的序列xtx发射到场景中。雷达波形的序列xtx是根据第一预定模式形成的，该第一预定模式由具有预定义的持续时间τ的连续发射的雷达波形xtx给出。单个发射的雷达波形xtx具有三角波频率调制的大约77.0ghz的雷达载波频率。
雷达接收单元16被配置用于接收已经由雷达发射器单元12发射并且已经由场景中的目标26、28中的至少一个反射的雷达波形。由雷达接收单元16生成的信号经由数据链路传送到评估和控制单元20。评估和控制单元20被配置用于从由雷达接收单元16接收的雷达波形xrx中解码距离多普勒信息，并且连续地处理接收到的具有持续时间τ的雷达波形摘录xrx。雷达接收单元16包括多个距离门和多个多普勒频段(未示出)，以用于对经解码的距离多普勒信息进行分类。
对接收到的雷达波形摘录xrx进行变换以便于对反射目标26、28的空间信息进行解码。这可以形式地由映射t(xrx)＝xa表述。在该特定实施例中，通过随后应用解线性调频算法和快速傅里叶变换(fft)来给出变换t。在其中汽车雷达系统可以被设计为相位调制连续波(pmcw)雷达系统的替代实施例中，可以通过随后应用解线性调频算法和相关分析来给出变换。
为了对多普勒频率进行解码，空间解码重复n次，其中n是2的幂，其在128与1024之间选择。即，经变换的信号的序列
t(xrx,1)＝xa,1；t(xrx,2)＝xa,2；…；t(xrx,n)＝xa,n
被记录以用于多普勒解码。
通过评估和控制单元20的控制，雷达发射器单元12被配置为在时间上相隔n·τ的倍数的预定时间点处根据第二预定模式发送雷达波形的序列
根据第二预定模式的雷达波形的序列
在一种方法中，预定相移
由于汽车雷达系统10与目标26、28之间的固定相对速度v，因此多普勒频移是固定的，上面的变换经历对应于多普勒频率fv的相移。
雷达照射场景中存在的各种多普勒频移叠加在距离门和多普勒频段中。因此，可以借助于单距离门中的长度为n的fft将空间信息划分为单独的多普勒频段。
换言之，发射根据第二预定模式的雷达波形的序列
在下文中，将描述操作根据图1的汽车雷达系统10以用于避免其他雷达系统的干扰的方法的实施例。在图2中提供了该方法的流程图。在准备操作汽车雷达系统10时，应该理解所有涉及的单元和设备都处于操作状态并且如图1中所示地配置。
为了能够自动地并且以受控方式执行该方法，评估和控制单元10包括软件模块30(图1)。要执行的方法步骤被转换为软件模块30的程序代码。程序代码在评估和控制单元20的数字数据存储器单元24中实现，并且可以由评估和控制单元20的处理器单元22执行。
本文所提到的所有预定/预定义值、阈值和容差余量(例如，相移、相对速度范围、偏差值、雷达波形持续时间等)都驻留在评估和控制单元20的数字数据存储器单元24中，并且可以容易地通过评估和控制单元20的处理器单元22取回。
现在参考图2，在该方法的第一步骤32中，根据第一预定模式的n个雷达波形的第一序列xtx,1，xtx,2，…，xtx,n在时间n·τ内朝向场景发射。
在该方法的下一步骤34中，接收已经由所发射的雷达波形的第一序列xtx击中的目标26、28反射的第一雷达波形摘录xrx,1，xrx,2，…，xrx,n(每一个持续时间为τ)。在另一步骤36中，如前面所描述地从接收到的第一雷达波形摘录xrx,1，xrx,2，…，xrx,n中解码第一距离多普勒信息。作为解码步骤36的中间结果，生成经变换的信号t(xrx,1)＝xa,1；t(xrx,2)＝xa,2；…；t(xrx,n)＝xa,n，其表示反射目标26、28的距离信息的n倍。通过在单距离门上应用长度为n的fft来导出第一距离多普勒信息。然后，在该方法的另一个步骤38中，雷达波形的第二序列
在下一步骤40中，接收已经由所发射的雷达波形的第二序列
第二距离多普勒信息相对于第一距离多普勒信息在多普勒维度上沿着多普勒频段以速度v移位，速度v是预定值。
第二距离多普勒信息与第一距离多普勒信息的偏差由以预定速度v沿着多普勒频段的移位给定。在该方法的下一步骤44中，将该偏差与沿着多普勒频段的移位的预定偏差值进行比较。
在该方法的另一步骤46中，基于比较步骤44的结果，在比较结果为否定的情况下识别潜在的干扰条件，并且识别重影目标。在偏差在预定义的容差余量内等于预定偏差值的情况下，目标被识别为被正确检测，并且可以例如通过向车辆的电子控制单元发送适当的信息来确认汽车雷达系统10的正常操作。
虽然已经在附图和前面的描述中详细说明并描述了本发明，但是这样的说明和描述应被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求书，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解并实现要公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，单词“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除多个，多个意味着表示至少两个的数量。在相互不同的从属权利要求中引述某些措施的仅有事实并不指示这些措施的组合不能用于获益。权利要求书中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。
附图标记列表
10汽车雷达系统
12雷达发射器单元
14雷达发射天线
16雷达接收单元
18雷达接收天线
20评估和控制单元
22处理器单元
24数字数据存储器单元
26目标
28目标
30软件模块
fv多普勒频率
v相对速度
xtx发射的第一雷达波形
xrx接收到的第一雷达波形摘录
方法步骤：
32朝向场景发射第一预定模式的n个雷达波形的第一序列
34接收由雷达波形的第一序列击中的目标反射的第一雷达波形
36从接收到的第一雷达波形中解码第一距离多普勒信息
38朝向场景发射第二预定模式的n个雷达波形的第二序列
40接收由雷达波形的第二序列击中的目标反射的第二雷达波形
42从接收到的第二雷达波形中解码第二距离多普勒信息
44将距离多普勒信息的偏差与预定的偏差值进行比较
46识别潜在的干扰条件和重影目标
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