[发明专利]具有用于通过一维接收天线的扩展布置来确定对象在两个维度上的角度的接收阵列的成像雷达系统

说明书

本发明涉及一种用于确定对象在具有第一维度和其方向矢量正交于所述第一维度的方向矢量的第二维度的二维空间内的位置的设备，所述设备包含：至少一个发射器（1），所述至少一个发射器具有至少一个发射天线（3）；和成像接收电路（2），所述成像接收电路具有至少一个接收天线阵列（Rx阵列），所述至少一个接收天线阵列具有接收天线行（6），用于借助于数字波束成形来扫描所述第一维度，其中所述接收天线阵列具有线性阵列、稀疏阵列或扩展孔径阵列，而且其中所述接收电路（2）的接收天线阵列的接收天线行（6）在所述第一维度上按照曲线函数或者按照二维几何对象的轮廓来线性地布置并且在所述第二维度上展开，以及本发明涉及一种在使用该设备下的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于确定对象在具有第一维度和其方向矢量正交于第一维度的方向矢量的第二维度的二维空间内的位置的设备，该设备包含：至少一个发射器，该至少一个发射器具有至少一个发射天线；和成像接收电路，该成像接收电路具有至少一个接收天线阵列（Rx阵列），该至少一个接收天线阵列具有接收天线行，用于借助于数字波束成形来扫描第一维度。

背景技术

目前，在用于汽车应用的成像雷达传感装置中，使用各种波束旋转方法，所述波束旋转方法可以被分成三种类型。这三种类型是借助于天线的机械运动进行的模拟波束成形、在使用模拟移相器的情况下的波束旋转以及具有“数字波束成形（DigitalBeamforming）”原理的数字波束旋转。在此，需要至少一个发射信道和多个接收信道，而且天线波瓣通过数字化接收信号的相移来成形。通过该技术，在高频前端中的硬件花费被降低到最低限度，而且同时系统的可靠性和灵活性提高。还可以使用平板天线，这容许传感器的紧凑的并且成本低廉的结构类型。

在汽车雷达传感器中，已经确立了使用一维数字波束成形（Beamforming）。然而，不利地，该技术不允许反推出对象在二维空间内的位置，而是只允许反推出沿一个维度的定位。

DE 10 2011 113 018 A1描述了多个发射天线的使用，其中通过MIMO-on-TX来使孔径合成地扩展并且能够实现旋转角度的增大。还存在各种用于确定对象在二维空间内的位置的方法，这些方法分别具有各自的优点和缺点。

在使用完全填满的二维阵列时，通过各个行和列可以应用波束成形器并且因此可以借助于CFAR算法来实现二维定位。该架构导致对旁瓣的高抑制并且减少了虚假目标的出现。该架构的缺点由于其复杂结构而得到，该复杂结构明显限制了在汽车应用中的可用性。这种架构的首要应用领域尤其在军事应用中得到。除了密集填满的阵列之外，也使用所谓的“稀疏阵列（Sparse Arrays）”，其中有针对性地省去了二维接收阵列的天线行。在该实现方案中，布线花费有关更低的旁瓣抑制的成本明显降低。还使用具有所谓的振幅单脉冲的不那么复杂的架构。二维波束成形由两个发射天线和一个接收阵列得到，其中所述发射天线具有彼此倾斜的天线方向图。接着，在第二维度上的定位根据天线方向图以及接收信号的振幅比较来得到。然而，该方法具有如下缺点：该方法需要对雷达传感器的复杂的、单独的校准，因为由于在汽车中的安装位置和遮盖的类型而可能发生天线的方向图的部分显著的失真。

使用相位单脉冲来避开该问题，参见DE 10 2014 014 864 A1。在此，该架构类似于在振幅单脉冲的情况下的架构地来建立。然而，在信号处理中，不是分析振幅，而是分析在两个虚拟接收阵列的接收信号之间的相位差。补充于之前描述的方法，还可能的是基于已知的波束特性由Tx和/或Rx天线来实现定位。

在此，不利的是使用一个或替选地多个发射天线以及分别具有多个接收天线行的多个接收天线阵列，这造成了显著的空间和布线花费并且也决定性地影响了系统的成本。因而，值得期望的是：在不损失功能性的情况下将接收天线行的数目降低到最低限度。

发明内容

因此，本发明所基于的任务在于：提供一种经改善的用于借助于成像雷达传感器在使用数字波束成形的情况下非接触式地确定一个或多个对象在空间内的位置的设备和方法。