借助具有不同调制的两种切换状态的天线阵列的雷达设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有切换天线阵列的雷达设备以及一种用于运行具有切换天线阵列的雷达设备的方法。
【背景技术】
[0002]现代车辆越来越多地配备有驾驶辅助系统。所述驾驶辅助系统在流动的交通中或例如在道路边缘停泊车辆时支持车辆驾驶员。以经调制的信号工作的雷达系统证明适于目标参数一一例如对象的距离和相对速度的确定。在此，通过调制方法的合适选择，能够实现根据这些参数进行目标参数的准确估计和各个目标的分离。
[0003]不同种类的天线用于目标参数的角度估计。除传统的并行扫描系统以外，在此切换天线方案也越来越令人感兴趣。例如出版文献DE 10 2009 029 503A1公开了一种具有平面天线装置的雷达传感器设备，所述平面天线装置具有多个垂直定向的、以稀疏阵列形式的天线列。
[0004]例如时分复用方法适于切换天线的运行，在所述时分复用方法中相继使用切换天线。然而，在此也必须考虑目标对象的可能运动。
[0005]因此，存在对具有以下切换天线阵列的雷达设备的需求:所述切换天线阵列在各个切换状态之间允许短的时间间隔。此外，存在对以下雷达设备的需求:所述雷达设备能够实现越过所使用的天线阵列的不同切换状态的相位分析处理。
【发明内容】
[0006]本发明根据一个方面提供具有切换天线阵列的雷达设备，所述天线阵列设计用于在第一切换状态中接收第一雷达回波并且在第二切换状态中接收第二雷达回波，其中所述第一雷达回波基于所发送的具有第一调制的雷达信号并且所述第二雷达回波基于所发送的具有第二调制的雷达信号。
[0007]根据另一方面，本发明提供一种用于运行雷达设备的方法，所述雷达设备具有切换天线阵列，所述方法具有以下步骤:在所述切换天线阵列中调节第一切换状态；发送具有第一调制的第一雷达信号；在所述天线阵列的第一切换状态中接收第一雷达回波；在所述切换天线阵列中调节第二切换状态；发送具有第二调制的第二雷达信号；在所述天线阵列的第二切换状态中接收第二雷达回波。
[0008]本发明的构思是，将雷达设备中的天线阵列的各个切换状态及其转换与所使用的雷达信号的调制结合。因此，雷达设备中的天线阵列的各个切换状态分别与各自经调制的信号紧密关联。
[0009]通过雷达信号的不同调制与天线阵列的不同切换状态的关联，可能的是，在时分复用运行中使用切换天线阵列并且在此能够实现各个切换状态之间的短时间。因此，也能够实现越过切换状态的相位分析处理。
[0010]另一个优点在于，通过使用经不同调制的信号能够实现距离与相对速度估计的唯一明确性。此外，可以通过天线的转换实现改善的角度估计。
[0011]根据本发明的一种实施方式，所述切换天线阵列在第一切换状态中的天线特性与所述切换天线阵列在第二切换状态中的天线特性不同。通过各个切换状态中天线特性的变化能够进一步改善雷达设备的角度分辨率。
[0012]在另一种实施方式中，所述雷达设备还包括设计用于发送所述第一雷达信号和所述第二雷达信号的发送天线。
[0013]根据一种特定实施方式，所述发送天线是切换天线阵列。通过将切换天线阵列用作发送天线，对于雷达信号的发送也能够实现不同的天线配置。因此，可以附加地改善雷达设备的分辨率。
[0014]在另一种实施方式中，在预先确定的时间段上交替地发送所述第一雷达信号和所述第二雷达信号。通过两个不同的雷达信号越过一个时间段的连续发送，能够在雷达设备的视野中实现对象的距离与相对速度的可靠估计。
[0015]根据一种特定实施方式，所述第一雷达信号和所述第二雷达信号是经FMCW调制的雷达信号。这种经FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave:调频连续波)调制的雷达信号证明适于距离和相对速度的确定。
[0016]本发明还包括一种具有根据本发明的雷达设备的机动车。
【附图说明】
[0017]本发明的其他特征和优点由以下参考附图的描述得出。
[0018]附图示出:
[0019]图1:具有根据本发明的一种实施方式的雷达设备的机动车的示意性示图；
[0020]图2:具有根据本发明的一种实施方式的切换天线阵列的雷达设备的示意性示图；
[0021]图3:具有根据本发明的一种实施方式的经频率调制的雷达信号的序列的频率时间图；
[0022]图4:一种根据本发明的一种实施方式的用于运行雷达设备的方法的示意性示图。
[0023]在附图中部分地示出元件的透视图，为清楚起见，所述元件不一定按比例绘出。总的来说，相同的参考标记表示同样的或起相同作用的部件。
【具体实施方式】
[0024]图1示出具有根据本发明的一种实施方式的雷达设备10的机动车I。雷达设备10在此包括天线阵列、优选切换天线阵列。在此，根据天线阵列的切换状态得出不同的方向特性20、21。因此，一方面，为了良好的角度分辨率可以以相对较大的合成孔径运行天线阵列。另一方面，也能够实现以下切换状态:在所述切换状态中可以提高分辨率的唯一明确性。
[0025]同样也可能的是，运行具有相同方向特性、但具有不同相位中心的发送天线的雷达设备I。在这种情况下，通过不同的相位中心产生与方向有关的相位响应。与方向有关的相位响应同样可以用于雷达设备10中的进一步处理。
[0026]图2示出根据本发明的一种实施方式的雷达设备的示意性示图。雷达设备包括控制设备13。所述控制设备13产生发送信号，所述发送信号通过发送天线12发送。发送天线12在此或者可以由单个天线元件组成或者可以如所示的那样由具有多个天线元件12a的天线阵列组成。如果发送天线12由具有多个元件12a的天线阵列组成，则对于发送天线12也能够实现多个不同的切换状态。通过这种方式也可以匹配发送天线12的天线特性。
[0027]在控制设备13已经产生发送信号并且所述发送信号已经通过发送天线12发送之后，所述信号由一个或多个对象反射。发送信号的反射部分随后由接收天线11检测。接收天线11在此优选是具有多个接收元件Ila的天线阵列。
[0028]如果接收天线11具有多个接收元件I la，则可以将这些接收元件直接供给到控制单元13。替代地，接收天线11可以作为切换接收天线实施，在所述切换接收天线中各个天线元件Ila可以通过合适的切换元件在不同的配置中相互连接并且在此必要时选择可用的接收天线元件Ila的仅仅一部分用于进一步处理。
[0029]对于切换接收天线11，在此能够实现不同的切换状态。根据切换状态在此可以选择例如一些、优选间隔远的天线元件11a，以便获得尽可能大的孔径。替代地，一些相互紧邻的天线元件Ila的选择也是可能的。这样的切换状态优选能够实现具有提高的唯一明确性的方向特性。
[0030]根据切换状态选择的天线元件Ila的接收信号被供给给控制单元13。控制单元13根据对应的发送信号来分析处理接收信号。因此，在成功的处理之后，可以通过控制设备13输出关于距离、相对速度和角度估计的信息。因此，可以通过接收天线11和/或发送天线12的控制实现雷达设备的改善的角度估计。
[0031]两个发送天线元件12a和四个接收天线元件Ila的所示数量在此应理解为仅仅示例性的。发送天线元件12a和接收天线元件Ila的其他任意数量同样是可能的。各个天线元件Ila和12a的在图2中示出的等距间距在此仅仅是示例性的。天线阵列11和12尤其也可以涉及稀疏天线阵列，在所述稀疏天线阵列中至少部分地在各个天线元件之间存在较大的空位。因此，例如也可以以相对较小数量的天线元件合成相对较大的孔径。此外在一种特