[发明专利]用于具有FMCW雷达传感器的机动车的、用于以角分辨方式借助于三角测量来确定目标的距离的传感器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于以角分辨方式来确定目标的距离及速度的装置及用于以角分辨方式来确定目标的距离及速度的方法及根据本发明的装置的应用。

尽管本发明参考机动车中的雷达系统进行描述，但本发明并不被限制在该雷达系统上。

提高机动车的可靠性及舒适性是汽车工业中的首要目标。提高机动车的安全性的一个可能性在于自动地识别道路交通中的障碍物。为此需要确定机动车到可能的障碍物的距离，并要确定障碍物所处的方向。在此，主要必需确定相对障碍物的方向以便区分位于行驶车道还是行驶车道边缘的障碍物。

提高机动车舒适性的一个可能性在于，在密集的交通中确定出在前行驶的机动车的速度及使自己的机动车速度自动地适配。为此必需可确定出与在前行驶的机动车的距离，该机动车的速度及该机动车是在与自己的机动车同一行驶车道上还是偏离自己的机动车在一个第二行驶车道上。这些是雷达系统在机动车领域中的二种可能的应用。另一应用主要在于泊车辅助。所有这些方法需要一个装置，该装置能够确定目标相对机动车的距离及方向。

在传统的方法中提供一个用于微波的初级源，其发射波借助一个适合的光学系统集束成一个半值宽度为3-4°的射束及然后借助一个偏转光学系统从其中形成3-4个射束，这些射束一起覆盖了一个相对窄的、8-16°的角度范围。对于这些射束中的每个分开地由一个检测装置检测由一个目标反射出的分量。通过各个射束的反射分量的幅值比较能够确定出目标所在的方向。其可达到的角分辨率及覆盖的角度范围不利地由机械结构确定及由此限制了传感器的应用范围。

另一方法在于由反射射束的相位来确定目标相对传感器装置的几何布置。传感器装置则在于，由一个适合的发射装置照射整个所需的观察区域及由多个接收装置检测由目标反射的信号。接收装置确定出各个反射信号的相位及一个信号处理装置基于这些相位信号计算出各个反射信号走过的不同路程长度及由此计算出目标相对机动车的几何布置。该装置的缺点在于，发射装置需要高的输出功率，因为对于所有接收装置必需提供用于接收混频器的一部分发射信号及基于所使用的在76-81，122-123或126-150GHz(或更高)范围中的频率在所需分频网络中的强阻尼而产生高的损耗。

另一传感器装置在于，仅使用一个接收装置及它在时间上顺序地与多个天线装置相连接。该装置的缺点是，由于复用方法，在用所有天线装置测量时的持续时间过长，以致该装置不能使用于道路交通的动态情况。

另一传感装置在于，接收装置与发射装置相组合及该接收装置在时间上相继地与多个天线装置相连接。该装置也具有测量时间过长的缺点。

本发明的任务在于，提出一种装置及方法，它可实现短的测量持续时间及具有小的功率损耗并且在无高频区域(77/122/140GHz)的发送及接收装置的情况下也足够敷用。

本发明的优点

根据本发明的任务将通过具有权利要求1的特征的以角分辨方式来确定距离的装置及通过具有权利要求15的特征的在使用根据本发明的装置的情况下以角分辨方式来确定的方法。

作为本发明基础的构思在于，多个传感器模块相互有距离地布置，其中每个传感器模块具有一个本地振荡器装置。该振荡器装置产生一个振荡器信号，该振荡器信号被继续传送给一个发射/接收装置，及振荡器信号被反射。发射/接收装置被这样地设置，以致它可接收由目标反射的信号。相位检测装置用一个输入端与振荡器装置相耦合及用第二输入端与发射/接收装置相耦合。相位检测装置基于振荡器信号及接收的反射信号来确定一个相位信号。一个控制装置及信号处理装置基于传感器模块彼此的距离及相位信号来确定目标相对传感器模块的方向。

本发明与公知的解决方案相比具有其优点，即，每个传感器模块具有一个自己的本地振荡器装置。因此不需要用于将微波信号由中心振荡器装置分频到各个传感器模块的分频装置及由此使装置的损耗保持很小。

根据本发明的、使用本发明的装置来以角分辨方式确定目标距离的方法在于：传感器模块的至少一个发射/接收模块发射振荡器信号。借助发射/接收装置从目标的一个方向接收由目标反射的信号。基于接收的反射信号及振荡器信号确定一个相位信号，该相位信号将是借助一个控制及信号处理装置来确定目标相对传感器模块的方向的基础。

在从属权利要求中可得到权利要求1中给出的装置及权利要求15中给出的方法的有利的进一步构型及改进。