用于雷达传感器的电子控制装置的制作方法

本发明涉及一种用于尤其用于机动车中的驾驶员辅助系统的雷达传感器的电子控制装置，所述电子控制装置具有用于产生并且处理高频信号的集成的结构元件和用于控制这种结构元件的功能的控制器，所述功能包括用于监控雷达传感器的功能能力的监控功能。

背景技术：

在机动车中，越来越多地采用雷达传感器用于安全性相关的辅助功能，例如用于距离调节和/或用于碰撞报警或碰撞避免系统。因为雷达传感器的功能故障在这些应用中可能具有严重的后果，所以重要的是紧密地监控雷达传感器的功能能力。由此原因，在已知的控制装置中设置监控例行程序，借助所述监控例行程序能够实现：在正在运行的情况下，持续地或不时地监控雷达传感器和控制装置的重要的功能，从而控制装置具有一定的自诊断能力。

在雷达传感器开始运行之前，也应该对监控功能在其方面进行功能测试，因此确保，监控功能也正确地识别其应该监控的故障状态并且控制装置针对所识别的故障适当地作出反应，例如借助部分的或完全的自关闭、输出故障信号和类似的。

典型地，考虑面向批量生产(seriennah)的雷达传感器和所属的控制装置用于监控功能的功能测试，并且通过外部修改将故障注入系统中。控制装置的软件必须识别所述故障并且采取相应的措施。然后，在测试期间观察并且评估所述故障反应。

在用于雷达传感器的电子控制装置中，越来越多地采用集成的高频结构元件、所谓的mmic(monilithicmicrowaveintegratedcircuit：单片微波集成电路)。这种mmic能够包含用于雷达传感器的多个发射通道和接收通道的整体的高频部分以及附加地包含用于控制mmic的单个组件并且用于控制与上级外部控制装置的数据交换的集成的控制器(微控制器)。虽然高度集成的结构类型具有众多的优点，但是如果必须在mmic中产生内部故障状态用于功能测试，则高度集成的结构类型导致困难。

虽然原则上能够借助专门的软件实现产生这种故障状态，但是必须在面向实际(praxisnah)的条件下执行所述功能测试，尤其也在使用公开的系列软件的情况下，在所述公开的系列软件中可能会支持功能测试的执行的确定的修改是不允许的。

在用于执行功能测试的已知方法中，信号线路和/或编程线路在mmic的电路板上与针式适配器接触，以便针对性地使输出信号失真或针对性地篡改数据组。

然而，所述方法的缺点是，为了接近这些线路，必须拆卸和打开雷达传感器。周围环境的所述改变能够导致故障反应的失真，所述失真在实际运行时不出现。除此之外，雷达传感器的拆卸和重新装配是费时并且费力的并且因此成本高昂。

技术实现要素：

本发明的任务在于，简化在用于雷达传感器的控制装置中执行有说服力的功能测试。

根据本发明，该任务通过用于产生用于监控功能的功能检查的定义的故障状态的集成到结构元件中的故障注射器(fehlerinjektor)解决。

因此，根据本发明，如此修改结构元件(mmic)自己，使得所述结构元件能够基于内部程序和/或外部指令产生良好定义的故障状态，从而在雷达传感器运行时能够借助允许的系列软件检验：是否正确地识别到并且适当地处理这些故障。

本发明的有利的构型和扩展方案在从属权利要求中说明。

故障注射器能够具有开关组件，所述开关组件在mmic中专门设置用于如下目的：例如通过使信号线路或控制线路短路、中断或衰减来产生所期望的故障状态，产生并且注射噪声信号和类似的。

一般地，mmic也包含内部控制器，借助所述内部控制器能够控制高频部分的各个功能组件。在这种情况下，故障注射器也能够完全地或部分地通过软件模块构成，所述软件模块在内部控制器上运行并且通过由控制器控制的组件的相应操控引起故障状态。

当监控功能同样在mmic的内部控制器上实现时，所述控制器也能够自主地实施自测试例行程序，在所述自测试例行程序中，借助故障注射器根据确定的程序产生不同的故障状态，并且所述控制器本身将监控功能的由此触发的反应与相应的、所存储的期望反应进行比较，从而仅需要向外部控制装置输出状态通知，所述状态通知说明：不存在故障或已确定哪种类型的故障。

这种自测试例行程序能够可选地通过外部指令触发或在确定的条件下自动地通过内部控制器触发，例如分别在接通工作电压(mmic的上电模式)时。在这种情况下，系列软件的必要匹配限于：软件必须能够接收和处理mmic的状态通知或故障通知。

在另一种实施方式中，也能够通过以下方式触发自测试例行程序：将信号加载到mmic的专门为此目的而设置的端口。优选地，该端口应该机械式地如此构型，使得该端口不容易被接近，从而仅当部分地拆卸了雷达传感器时才能够加载信号。虽然这在触发自测试例行程序时需要一定的工作开销，但是减少了如下危险：无意地通过将信号加载到所述空闲端口而激活故障注射器。

在另一种实施方式中，能够通过相应的指令激活故障注射器，所述相应的指令由系列软件产生。在此，指令能够涉及预编程的故障注射序列的激活或也能够涉及单个故障状态的选择和激活。系列软件中的对此必要的匹配仅仅在于添加用于自测试的附加软件模块，然而用于雷达传感器的常规运行的软件保持不受影响，从而不需要在该软件上进行不允许的修改。

用于激活故障注射器或所选择的功能的不同可能性能够相互组合。在一种优选实施方式中，对于每个所实现的监控功能，故障注射允许至少一个故障的注射，借助所述故障能够测试该监控功能。

附图说明

以下借助附图进一步阐述实施例。附图示出：

图1具有所属的控制装置的雷达传感器的方框图；

图2mmic的方框图，所述mmic构成根据图1的雷达传感器的控制装置的重要的组成部分；

图3根据图2的mmic中的信号产生器的详细视图；

图4所述mmic中的发射部分的详细视图；

图5所述mmic中的接收部分的详细视图；

图6所述mmic中的数字基带信号处理级的详细视图；

图7所述mmic中的控制单元的详细视图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出用于机动车的进行角度分辨的雷达传感器，该雷达传感器具有n个相互并排布置的天线元件10，所述天线元件通过高频线路12——例如微带导体或波导管——与集成的结构元件14(mmic)连接。这些天线元件10或它们中的至少一些不但能够作为用于发射雷达信号的发射天线运行而且能够作为用于接收雷达回波的接收天线运行。作为示例，应该假定：雷达传感器涉及fmcw雷达(frequencymodulatedcontinuouswave：调频连续波)，在所述fmcw雷达中，斜坡状地调制由天线元件10所发射的信号的频率并且使所接收的雷达回波分别与发射信号的一部分混频，从而获得具有明显更低的频率的基带信号，所述基带信号的(复)幅度包含关于所定位的对象的距离和相对速度的信息。除此之外，借助在由不同的天线元件10所接收的信号之间的相位差和/或幅度差能够至少估计所定位的对象的方位角。

集成的结构元件14(以下简称为mmic)包含用于所有发射通道和接收通道、即用于所有n个天线元件10的总体的高频电子元件，并且除此之外，该集成的结构元件包含集成的数字基带信号处理级16，所述集成的数字基带信号处理级将经数字化的并且合适地处理的基带信号输出到外部控制器18。通过快速傅立叶变换，控制器18确定分别对于一个频率斜坡所记录的基带信号的频谱并且由此确定所定位的对象的距离、相对速度和方位角。然后，将所述信息传送到驾驶员辅助系统20、例如碰撞报警系统。

驾驶员辅助系统20从它那方面能够通过给外部控制器18的指令来影响雷达传感器的工作方式。

mmic包含内部控制单元22，该内部控制单元控制mmic的不同的功能组件并且通过数字接口与外部控制器18进行通信。以这种方式，外部控制器18能够将指令传送到mmic，所述指令然后通过mmic的内部控制单元22实施。

作为子单元，内部控制单元22包含监控模块24，该监控模块监控mmic的不同的功能组件的状态和功能并且能够将相应的状态通知传送到外部控制器18。

此外，内部控制单元22包含故障注射器26，借助所述故障注射器能够实现在mmic中引起确定的、预先定义的内部故障状态。以这种方式能够实现也对监控模块24进行功能检验，其方式是，借助故障注射器针对性地造成故障状态，并且然后检查，这种故障是否由监控模块24或上级软件识别。

在图2中，mmic14的重要子系统作为框图示出。

信号产生器28提供高频信号，该高频信号由信号分配器30分配并且传递到多个系统组件、尤其传递到发射部分32。发射部分32具有n个并行的通道，所述通道馈给n个天线元件10，从而所述高频信号通过所述天线元件作为雷达信号发射。

接收部分34具有m个用于处理由天线元件10所接收的雷达回波的通道。在每个通道中，将所接收的信号与本地振荡器信号lo混频，所述本地振荡器信号由信号分配器30提供并且相应于由信号产生器28产生的高频信号。通过混频这些信号，分别获得基带信号，所述基带信号的频率相应于在所接收的信号和本地振荡器信号之间的频率差并且位于较低的频率带——基带中。数字化所述基带信号并且将所述基带信号输出到数字基带信号处理级16。

除了以上所描述的组件和内部控制单元22之外，mmic14还包含时钟信号发生器36、接口单元38和集成的温度传感器40。

时钟信号发生器36产生不同的、相互同步的时钟信号，所述时钟信号由不同的系统组件需要。

接口单元38包含不同的输入与输出端口42，mmic通过所述输入与输出端口与外部控制器18通信并且如有必要与其它构件、例如其它mmic进行通信。

除此之外，接口单元38包含具有多个电压调节器的电压供给部分54以及用于监控输出的运行电压的电压监控块56，所述电压调节器提供经调节的运行电压用于mmic的剩余的功能组件。

借助温度传感器40监控mmic的温度是否位于允许的范围之内。

信号产生器28在图3中再次分开地示出并且包含经电压调节的本地振荡器58、频率分配器60和锁相电路62(pll；phaselockedloop：锁相环)，借助所述频率分配器和锁相电路，在闭合的调节回路中调节振荡器的输出信号的频率和相位。

振荡器的输出信号在放大器64中被放大并且被输出到信号分配器30(图2)。噪声探测器66监控放大器64的输出端上的相位噪声，并且相位探测器68监控pll的锁相。

信号分配器30(图2)包含第一分配器级70，该第一分配器级将由信号产生器28提供的高频信号分为用于发射部分32的发射分支、测试信号分支和用于接收部分34的lo分支。发射分支包含用于将待发射的信号分配到发射部分32的n个通道上的另外的分配器级72。测试信号分支包含iq调制器74、功率传感器76和用于将高频信号分为用于接收部分34的m个通道的测试信号ts的分配器级78，借助所述iq调制器能够使信号的相位旋转并且在相位继续旋转的情况下也能够使频率改变。

相应地，lo分支也包含iq调制器80、功率传感器82和分配器级84，所述lo分支提供本地振荡器信号lo用于接收部分34的四个通道。

发射部分32的单个通道在图4中分开地示出并且包含另外的iq调制器86、可调节的放大器88、功率传感器90和相位传感器92。

在雷达传感器的典型的机械结构中，mmic14装配在未示出的电路板上，用于在mmic与天线元件10之间传输高频信号的印制线路位于该电路板上。在mmic和这些印制线路之间的电接触通过焊球建立，在雷达传感器安装在机动车中的情况下，所述焊球由于机械振动而承受巨大的机械应力并且因此必须被特别监控。由此原因，发射部分32的每个通道分配有接触检查器94，所述接触检查器监控相关焊球处的电接触。所述监控例如能够通过以下方式进行：将直流电压施加到相关的线路上，并且检查在该线路上是否有相应的直流电流流过。如果不是这种情况，则这表明：焊球处的接触是中断的。

接收部分34的每个输入通道也分配有相应的接触检查器94，这些接触检查器中的一个在图5中分开地示出。每个通道的高频输入端通过耦合器96与混频器98连接，本地振荡器信号lo也通过放大器100提供给所述混频器。通过高通滤波器102、可调节的放大器104和低通滤波器106，将混频产物传递给模/数转换器108的模拟输入端，然后将其数字输出信号传递给基带信号处理级16，所述基带信号处理级在图6中分开地示出。

耦合器96用于将测试信号ts耦合到混频器98中，从而能够借助定义的测试信号对该混频器进行功能测试，所述测试信号模拟由天线元件10接收的“真实的”雷达回波。

接收部分34的m个数字输出信号加载在基带信号处理级16的基带调整电路110的输入端上，并且在那里被检查相位同步性和幅度同步性。如果需要，修正例如可能通过老化缺陷造成的同步性故障。然后，将经调整的基带信号并行地传递到lvds驱动器116并且最后将所述经调整的基带信号通过端口42(lvds端口)传送到外部控制器18。

内部控制单元22在图7中分开地示出并且包含一些功能模块，所述功能模块部分地实施为硬件组件并且部分地实施为软件模块并且通过本地总线118相互进行通信。控制单元的核心部件为内部控制器(微控制器)120，所述内部控制器实施存储在非易失性存储器中的程序。

控制模块132控制mmic的多个功能组件。在图7中象征性示出的控制模块132的方框在右上角通过黑色长方形表征。与之对应地，在图2至6中，通过所述模块控制的功能方框通过左下角的黑色长方形表征。例如包括信号产生器28的频率分配器60、pll62、噪声探测器66和相位探测器68(图3)以及信号分配器30的iq调制器74和80(图2)、发射部分32的不同的通道的iq调制器86、放大器88和相位探测器92(图4)、接收部分34的滤波器和放大器(图5)和在数字的基带信号处理电路16中的基带调整电路110(图6)。

控制单元22的其他功能和模块在图7中通过方框134象征性示出。例如可以包括用于故障处理的系统以及不同的信号发生器，所述不同的信号发生器产生不同的、在mmic中所需要的信号，例如用于iq调制器的调制信号和类似物。

在图2至6中所示出的功能组件中的一些仅仅或尤其用于实施监控功能。代表这些组件的方框在图2至6中分别通过上边缘处的黑色条形表征。例如在信号产生器28(图3)中，借助探测器66和68监控振荡器信号的相位噪声和相位位置。在信号分配器30中，借助功率传感器76和82监控在测试信号路径上和lo路径上的功率水平。同样，发射部分32(图4)中的功率传感器90和相位传感器92监控传递到天线元件的发射信号的功率水平和相位。用于发射部分32和接收部分34的接触检查器94和基带信号处理电路16中的监控方框112具有监控功能，温度传感器40和时钟信号发生器36同样具有监控功能(监控时钟信号)。

在控制单元22(图7)中，所有这些组件的监控信号由监控模块24接收并且被检验正确性。如果确定不合常规的状态，则进行向外部控制器18的通知，并且如有必要也能够在内部在控制单元22中激活故障处理例行程序，所述故障处理例行程序根据故障的类型和难度采取合适的对策，例如输出专门的故障通知、停用确定的组件和功能或自关闭整个雷达传感器。

然而，在雷达传感器开始运行之前，也至少测试一次：监控功能是否正确地工作或在其方面是否有损坏。为此目的，在控制单元22中设置故障注射器26，借助所述故障注射器能够造成mmic的针对性地定义的故障状态，从而然后在内部在控制单元22之内或在外部在控制器18中能够检验是否识别到并且正确地处理故障状态。例如，为此目的，能够存储一个表，所述表对于每个可由误差注射器26示出的故障说明在这种故障的情况下要进行哪种系统反应，并且然后能够自动地检查是否实际上发生所期待的反应。

用于造成所定义的故障状态的合适措施一方面是硬件措施并且另一方面是固件措施。

作为硬件措施的示例，图2示出一些开关元件138(通过倾斜的双线象征性示出)，所述开关元件布置在测试信号路径中并且能够直接通过故障喷射器26激活，以便中断测试信号ts提供至接收部分34中的混频器中的一个或多个。以此方式，能够模拟一个或多个混频器的失效，然后检验是否正确地识别到故障并且故障处理例行程序是否正确地对其作出反应。替代线路中断，借助相应的开关元件138也能够可选地造成相关线路上的短路或信号衰减。作为替代方案，图5也示出开关元件140，借助所述开关元件能够使混频器的输出线路中断、短路或衰减。

作为硬件措施的另外的示例，图4示出开关元件142，借助所述开关元件能够在发射部分32中阻塞或衰减放大器88的输出端上的信号。于是，由功率传感器90测量的功率水平将下降。则能够检查：在监控模块24中用于监控该功率水平的功能是否正确地工作。

替代地，也能够使将功率传感器90的输出信号传送到监控模块24的线路中断、短路或衰减。

如果应该监控信号产生器28中的噪声传感器66(图3)的功能，则用于产生故障的硬件措施可以在于：人工地产生噪声信号，优选借助所提到的无论如何存在于mmic中的信号发生器中的一个产生所述噪声信号，并且，借助信号注射器144将该噪声信号注入到引导至噪声传感器66的输入端的线路中。替代地，也能够借助相应的信号注射器146将噪声信号注入振荡器58的控制电压输入端中。同时，该信号注射器会实现相位探测器68的功能检查，从而能够检查是否正确地监控pll62的锁定状态。

以相应的方式，也能够测试用于监控基带信号处理级16中的噪声水平的监控功能。

例如用于测试监控功能(借助所述监控功能监控发射功率的固件措施示例是，故障喷射器26由程序控制地使控制模块132如此操控发射部分32(图4)中的可调节的放大器88，从而人工地降低发射功率。

在能够借助控制模块134单个地关闭接收部分34中的混频器98的实施方式中，也能够通过针对性地关闭单个混频器来测试用于监控混频器的监控功能。

相应地，能够通过如下方式测试监控混频器的输出端上的噪声水平的监控功能：借助现有的测试信号发生器和信号注射器148接入噪声信号作为混频器测试信号。

用于测试监控pll的锁定状态的功能的固件措施可以在于，在监控模块24中篡改寄存器的状态，所述锁定状态存储在所述寄存器中。

监控模式24的其他监控功能在于监控从mmic至外部控制器18的lvds数据流。这种监控通常通过如下方式进行：借助crc编码函数(cyclicredundancycheck：循环冗余校验)构成一种检查和(prüfsumme)。用于产生人工故障状态的固件措施能够在于，篡改crc编码函数的系数。

通常，在图2至6中所示出的所有具有监控功能的组件中，能够实现通过硬件措施或固件措施(或两者的组合)篡改传送到监控模块24的输出信号，并且如此伪装故障状态，从而然后能够检查是否正确地识别到故障。

故障注射器26的激活一方面能够自主地基于在内部在控制单元22中产生的指令实现或基于从外部从外部控制器18传送的指令实现。其他可能性在图2中象征性地示出。在那里，在接口单元38中示出专门的测试端口150。信号(电压)在该端口上的施加具有如下效果：在故障注射器26中启动程序，借助所述程序产生能够实现相应监控功能的测试的预给定序列的故障。