用于车辆的雷达传感器和在车辆中集成雷达传感器的方法与流程

本公开涉及用于车辆的雷达传感器和在车辆中集成雷达传感器的方法。

背景技术：

1、当在车辆中集成雷达系统时，这种系统的雷达传感器通常位于车辆的塑料复合材料部件后面。例如，如果雷达传感器将位于车辆的前部，则这样的塑料部件包括车辆的仪表板。作为替代方案，雷达传感器可以可见地实施在车身的开口或切口中。对于这两种情况，雷达传感器可以安装在车辆中或车辆处的位置的数量都受到限制。

2、如果雷达传感器位于例如车辆的仪表板后面，则可以通过模拟发射和接收的雷达波来评估仪表板对雷达传感器的影响，以便确定雷达传感器的最佳位置。然而，由于定位在仪表板后面，发射和接收的雷达波的衰减高，因为波通常必须穿过雷达传感器的天线罩和仪表板。因此，可能发生1至5db的损失，例如，使得雷达传感器的性能显著降低。雷达性能是指可用于雷达传感器的视场和最大范围以及执行角度查找的能力。

3、相反，如果雷达传感器在车辆的外表面的开口或切口中可见地实现，则可以防止雷达性能的劣化。然而，在这种情况下，由于进一步的车辆要求，用于这种安装的位置的数量也可能受到强烈限制。

4、此外，车辆的车身或外壳主要需要共形结构，这也可能限制雷达传感器可用的安装位置的数量。例如，共形结构的要求可以妨碍在雷达传感器的期望安装位置处提供开口或切口。此外，车辆的美学外观可能由于在车身中可见的开口或切口而劣化。因此，雷达传感器通常隐藏在车辆的塑料部件后面，这伴随着如前所述的衰减问题。

5、因此，需要提供一种雷达传感器和一种在车辆中集成雷达传感器的方法，其允许在不劣化雷达传感器的性能的情况下灵活地定位雷达传感器。

技术实现思路

1、本公开提供一种雷达传感器、计算机实现方法、计算机系统和非暂时性计算机可读介质。在说明书和附图中给出了实施方式。

2、在一个方面，本公开涉及一种用于车辆的雷达传感器。该雷达传感器包括：雷达发射和接收单元，其被配置成将雷达波发射到车辆的外部环境并且从车辆的外部环境接收雷达波；以及接口单元，其附接到雷达发射和接收单元。调配接口单元的一个或更多个参数(例如设计和/或材料参数)，以相对于发射和接收的雷达波的期望特性适合车辆处的预定安装位置。

3、术语“雷达波”通常是指由雷达传感器发射和接收的电磁波。雷达发射和接收单元可以包括用于发射雷达波的多个雷达发射元件和用于接收在车辆的外部环境中的物体处反射的雷达波的多个雷达接收元件。雷达发射和接收单元还可以包括用于发射和接收适合于汽车应用的波长范围内的雷达波的合适天线。

4、接口单元可以被配置成对雷达发射和接收单元执行阻抗匹配，即在雷达发射和接收天线与车辆的外壳之间执行阻抗匹配。此外，接口单元可以被配置成对发射和接收的雷达波执行“图案(pattern)功能”。也就是说，接口单元的形状(即，三维几何形状)和介电特性可以被设计成，使得可以实现关于发射和接收的雷达波的强度和角度分布的期望图案。

5、因此，接口单元所设计的发射和接收雷达波的期望特性可以包括阻抗匹配和图案函数特性。因此，通过接口单元的设计，可以相应地实现视场、最大范围和用于适当角度查找的校正能力。换句话说，可以将接口单元的设计和/或材料参数调配为雷达发射和接收单元的期望天线辐射特性以及方位角和仰角上的测角性能。因此，由于接口单元的前述特性，雷达传感器的性能可以针对车辆处的预定安装位置而提高。

6、由于接口单元的设计灵活性，不可用于以常规方式执行雷达集成(例如通过将雷达传感器放置在仪表板后面、保险杠后面或可视地放置在车身的开口中)的附加位置可用于雷达传感器的集成。换句话说，由于接口单元关于其形状的调配，雷达传感器可以美观地实现集成，其中金属和塑料车辆部件中的集成都可能是可行的。因此，由于接口单元的调配，可以实现车辆的共形和平滑的外部结构，其中雷达传感器可以从车辆外部光学不可见。此外，由于接口单元的存在，在故障的情况下可以容易地更换雷达传感器。

7、此外，接口单元可以替换雷达传感器的天线罩和仪表板在预定安装位置处的部分。换句话说，接口单元可以充当天线罩和仪表板。由于接口单元附接到雷达发射和接收单元，因此消除了雷达传感器与仪表板之间的通常距离。因此，可以避免或至少强烈地减少雷达波例如在仪表板处的多次反射。综上所述，雷达传感器可以更灵活地集成在车辆中，同时提高雷达传感器的性能。

8、根据实施方式，接口单元的一个或更多个设计和/或材料参数可以被配置成提供发射和接收的雷达波的期望辐射图案。也就是说，接口单元的形状和介电特性可以被设计成使得针对发射和接收的雷达波实现期望辐射图案。辐射图案也可以表示为天线辐射图案，因为其主要由雷达发射和接收单元的天线提供。这样，接口单元可以提供用于布置雷达波的辐射图案的进一步可能性，即，除了雷达发射和接收单元的内部配置之外，例如通过天线的定向和对准来实现。

9、期望辐射图案可以包括与雷达发射和接收单元的至少两个元件相关联的相位图案的重合。也就是说，根据期望辐射图案，可以请求以使得可以针对雷达发射和接收单元的至少两个元件(例如，针对对应的天线)实现相位图案的重合的方式来设计接口单元。通过这种方式，可以保持或可以改善雷达传感器的测角性能。

10、接口单元可以包括至少一个层，并且可以调配所述至少一个层中的每一层的厚度和/或介电特性，以提供发射和接收雷达波的期望辐射图案。对于本实施方式，厚度和介电特性因此可以是设计和材料参数，其相对于发射和接收的雷达波的期望特性被调配或调谐到车辆处的预定安装位置。可以调配的介电特性是所述至少一个层的介电常数εr或介电损耗tanδ，或两者。

11、接口单元还可以包括至少两个层，并且这些层中的每一层可以具有不同的介电特性，即，不同于其他层的介电特性。所述至少两个层还可以包括可以位于两个其他层之间的临界层，并且临界层的形状(即几何设计)和/或介电特性可以被配置成使得可以提供发射和接收雷达波的期望辐射图案。临界层的形状或几何设计可以包括从其他两个层中的一层延伸或延展到其中的至少一个突起或至少一个凹部。尽管在该实施方式中考虑了三个层，但是可以提供更多数量的层，包括两个其他层之间的相应临界层。替代地或附加地，接口单元可以包括至少一个腔，以便提供发射和接收的雷达波的期望辐射图案。所述腔可以填充有空气或具有其他介电特性的另一种材料，作为接口单元的剩余部分。因此，由于接口单元的层、腔和/或内部介电结构，接口单元的设计可以针对雷达传感器的预定安装位置以特别敏感的方式执行。

12、根据另一实施方式，接口单元的三维几何形状(即，空间形式或形状)可以相对于发射和接收的雷达波的期望特性被调配到车辆处的期望安装位置。这甚至可以在车辆的共形外部形状中执行。详细地，接口单元的外表面可以被调配到车辆的外表面，例如车身的外表面。例如，车辆的金属和/或塑料部件可以与接口单元的外表面齐平。由于这种空间调配，雷达传感器可以从车辆外部光学上不可见。因此，通过接口单元的这种空间调配来确保车辆外表面的期望美学外观。

13、根据另一实施方式，所述雷达发射和接收单元可包含印刷电路板，该印刷电路板包含用于发射及接收雷达波的多个模制天线，且所述接口单元可邻近于所述印刷电路板定位。模制天线可以是宽带天线。接口单元可以直接连接到雷达发射和接收单元，使得在接口单元与雷达发射和接收单元之间不提供间隙或仅提供小间隙。由于接口单元和模制天线之间的距离小，可以抑制发射雷达波的多次反射。

14、雷达发射和接收单元还可以包括用于提供雷达传感器的发射信号和接收信号的芯片或设备，以及被配置成用于芯片或设备和印刷电路板的保持器并且包括用于操作雷达传感器的另外的电气和电子元件的另外的板。因此，雷达发射和接收单元可以具有便于雷达传感器的维护和维修的模块化结构。

15、在另一方面，本公开涉及一种包括如上所述的至少一个雷达传感器的车辆。因此，上述雷达传感器的益处、优点和公开内容对于根据本公开的车辆也是有效的。

16、所述至少一个雷达传感器可以位于车辆的外表面处的开口中。因此，接口单元的外表面可以在开口的区域中调配到车辆的该外表面。因此，雷达传感器的接口单元可以替换车辆的仪表板的一部分，使得当从外部观察车辆时，雷达传感器可以是光学不可见的。

17、附加地或替代地，至少一个雷达传感器可以位于车辆的保险杠后面。对于该实施方式，雷达传感器的接口单元也可以是保险杠和模制天线之间的接口，其可以设置在雷达发射和接收单元的印刷电路板内。接口单元的形状(例如，其背离雷达发射和接收单元的表面)可以适配保险杠的内表面，使得接口单元被保险杠完全覆盖。

18、根据另一个实施方式，车辆可以包括覆盖接口单元的至少一个涂层和至少一个漆层。具体地，可以在接口单元的顶部上提供底漆层，可以在该底漆层上施加所述漆层，并且可以在所述漆层上施加透明涂层。接口单元可以进一步针对雷达传感器的预定位置处的至少一个涂层和至少一个漆层的相应空间和介电特性进行调配。

19、空间和介电特性可以包括每层的相应厚度和介电常数εr。对于这些实体，可以在车辆的设计阶段中预定义相应公差，并且可以设计和调配接口单元，使得对于相对于至少一个涂层和至少一个漆层限定的预定义公差，仍然实现发射和接收的雷达波的期望特性。因此，涂层和漆层不仅可以被提供用于实现车辆外表面的平滑和美观的外观，而且还可以被提供用于实现与接口单元相关的所需的介电特性。

20、在另一方面，本公开涉及一种在车辆中集成雷达传感器的计算机实现方法。雷达传感器包括：雷达发射和接收单元，其被配置成将雷达波发射到车辆的外部环境并且从车辆的外部环境接收雷达波；以及接口单元，其附接到雷达发射和接收单元。根据该方法，确定雷达传感器在车辆处的期望安装位置，并且调配接口单元的一个或更多个设计和/或材料参数以相对于发射和接收的雷达波的期望特性适合期望安装位置。这样，该方法执行雷达传感器的接口单元到在先前方法步骤中确定的安装位置的调配。因此，如上所述的雷达传感器和车辆的益处、优点以及公开内容对于计算机实现方法也是有效的。

21、确定雷达传感器的期望安装位置可以包括以下步骤：接收与车辆的几何形状相关联的数据；基于接收到的数据针对车辆处的多个候选位置模拟所发射的雷达波；以及选择候选位置中的一个作为期望安装位置，针对该期望安装位置，所模拟的发射雷达波的辐射图案与期望辐射图案之间的偏差被最小化。换句话说，执行优化过程以找到车辆处的雷达传感器的最佳位置。与车辆的几何形状相关联的数据可以包括在车辆的设计阶段期间生成的车辆的cad数据。

22、在另一方面，本公开涉及一种计算机系统，所述计算机系统被配置成执行本文描述的计算机实现方法的若干或所有步骤。

23、计算机系统可以包括处理单元、至少一个存储器单元和至少一个非暂时性数据存储装置。非暂时性数据存储装置和/或存储器单元可以包括用于指示计算机执行本文描述的计算机实现方法的若干或所有步骤或方面的计算机程序。

24、在另一方面，本公开涉及一种非暂时性计算机可读介质，其包括用于执行本文描述的计算机实现方法的若干或所有步骤或方面的指令。计算机可读介质可以被配置成：光学介质，诸如光盘(cd)或数字多功能盘(dvd)；磁介质，诸如硬盘驱动器(hdd)；固态驱动器(ssd)；只读存储器(rom)，诸如闪存等。此外，计算机可读介质可以被配置成可经由数据连接(诸如互联网连接)访问的数据存储装置。计算机可读介质可以例如是在线数据储存库或云存储。

25、本公开还涉及用于指示计算机执行本文描述的计算机实现方法的若干或所有步骤或方面的计算机程序。