具有兩個或多個傳感器的系統的製作方法
2023-04-26 17:53:46 1
專利名稱：具有兩個或多個傳感器的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有兩個或多個相關聯的傳感器的系統，其中每個傳感器具有一個用於信號的發送器及至少一個接收器，一個傳感器可接收另一傳感器的交叉反射信號。
現有技術雷達傳感器主要使用在機動車技術中，用於例如在泊車時監測機動車相對一個固定的或運動的障礙如一個行人的距離，及此外通過一個相應的指示裝置對機動車駕駛員通過光或聲指示至障礙物的距離。並且同樣例如在高速公路上快速行駛或在堵塞交通中慢速行駛時監測與在前或在後行駛的交通參與者的距離。為此在車前部和/或車尾以及-為了監測機動車的側向區域-在側面分別設置一些雷達傳感器，作為專業人員所公知的雷達系統的組成部分。該雷達系統可為一個同樣公知的駕駛輔助系統的組成部分。
使用脈衝調製的雷達傳感器以公知的方式設有一個脈衝發生器，一個帶有發射天線的發送器，一個帶有接收天線的接收器及一個電子求值單元。由發射天線發出的雷達脈衝在一個目標物體上被反射及通過接收天線回到接收器。在這裡接收信號與脈衝發生器的參考信號相混合，由一個低通濾波器濾波及在A/D轉換後由一個電子求值單元求值。因此可確定至目標物體的距離及該目標物體相對雷達傳感器並由此相對機動車的相對速度。也可代替脈衝調製而使用其它的調製方法，例如FMCW，PSK，ASK，FSK，用偽噪音(PN)碼的調製及其它方法或這些方法的組合。
如果一個機動車設有多個雷達傳感器，則由一個雷達傳感器發出的雷達信號可在目標上被反射及由另一雷達傳感器的天線作為交叉反射信號接收。在此情況下它將引起幹擾或與由該雷達傳感器發射的雷達信號的自身反射信號的疊加。為了能分離不同傳感器的信號，例如由DE 197 03 237 C1公開了這些雷達信號分別在微波範圍中被調製，以便能夠這樣地將自身反射信號或交叉反射信號藉助其調製來分配給不同雷達傳感器。此外由JP 07012928 A或由R.C.Dixon著的「Spread Spectrum Systems」(第2版，Wiley Sons出版社，紐約，1984年)公開了用於抑制幹擾信號及通道分離的所謂的偽噪音(PN)編碼。在此，通過對於多個雷達傳感器使用不同的碼可以對其它各個雷達傳感器的由一個雷達傳感器的接收器接收的交叉反射信號求值。為了多個雷達傳感器的去耦合也可對於這些雷達信號使用彼此正交的碼。由EP 0 864 880公開了多個雷達傳感器交替地工作，以便由此使它們去耦合。在此情況下無論是自身反射信號、即由相應的雷達傳感器自身的發送器發射的信號，還是其它雷達傳感器的交叉反射信號被求值。由DE 197 11 467 C2公開了一個用於超聲波傳感器的類似方法。
這裡被視為缺點的是為了各個雷達傳感器的去耦合及接收的自身反射信號及交叉反射信號彼此的分離，總是需要大的電路及控制技術上的成本。此外，通過雷達脈衝的調製可降低雷達傳感器的能力。在例如根據EP 0 864 880的交替工作中，各個在發送側關斷的雷達傳感器在關斷狀態下不能接收自身回波。
本發明的說明，任務，解決方案，優點本發明的任務在於，給出一種具有兩個或多個傳感器的系統，其中這些傳感器也可接收及求值其它各傳感器的反射信號而無相互幹擾以及其中這些傳感器彼此去耦。
該任務將通過權利要求1中給出的特徵來解決。
本發明的核心思想在於，在使用多個相關聯的傳感器時發送及接收工作彼此這樣地在時間上協調及發節拍，以致一個系統的這些傳感器的每個或各個配置的接收器的每個僅對於接收信號相對自身發送信號的時間延遲的確定的間隔接收及求值自身反射信號及交叉反射信號。在此情況下各個時間間隔應彼此不相交。它將以這樣的方式來達到適合每個傳感器地、即不同地選擇發送信號的重複頻率fW的相位。所述的時間間隔涉及以一個速度、尤其以光速c運動的信號的雙倍運行時間。
這出人意料地顯示了，本發明能夠以不同的方式被使用，以致根據本發明該系統可以是一個具有兩個或多個相關聯的雷達傳感器的雷達系統，一個具有兩個或多個相關聯的光學傳感器的光學系統或一個具有兩個或多個相關聯的超聲波傳感器的超聲波系統。
根據一個優選的實施形式提出，該系統可以是一個具有兩個或多個相關聯的雷達傳感器的雷達系統，其中每個雷達傳感器具有用於一個調製的雷達信號的一個發送器及至少一個接收器，及一個雷達傳感器可接收另一傳感器的交叉反射信號，根據本發明這些雷達傳感器在接收工作中通過發送及接收信號的時間延遲彼此被分開。
根據本發明的解決方案在於，在使用多個相關聯的雷達傳感器時發送及接收工作彼此這樣地在時間上協調及發脈衝，以致一個雷達系統的這些雷達傳感器的每個或各個配置的接收器的每個僅對於接收信號相對自身發送信號的時間延遲的確定的間隔接收及求值自身反射信號或交叉反射信號。在此情況下各個時間間隔應彼此不相交。它將以這樣的方式來達到適合每個雷達傳感器地、即不同地選擇發送信號的重複頻率fW的相位。所述的時間間隔涉及以光速c運動的雷達信號的雙倍運行時間。
因此可保證，在用於延遲的一個確定的間隔中總是僅僅這些雷達傳感器中的一個接收自身發送器的反射雷達信號。在此情況下所有相關聯的雷達傳感器以重複頻率fW連續地發送雷達信號(例如脈衝，PN碼幀)及不會例如象EP O 864 880中提出的周期地關斷。接收的不同雷達反射信號的分開、即交叉反射信號及自身反射信號的分析則可藉助通常的信號求值方法或用於雷達脈衝的編碼方法來實現。
此外本發明可在雷達系統上使用，這些雷達系統例如使用由PN碼調製(例如藉助PSK-，ASK-或FSK-調製)的載波信號來代替脈衝調製。在此情況下，根據本發明的核心思想可與相應選擇的碼無關地達到信號之間的去耦合。由此相關聯的雷達傳感器同時以重複頻率fW周期地發送重複的碼幀，這些碼幀在時間上以適合的方式彼此位移或延遲。對於所述雷達傳感器不必使用不同的碼。
本發明的優點在於，在不同的雷達傳感器的信號之間進行分離及去耦合。此外可對分別由其它的雷達傳感器發送的交叉反射信號求值。這允許例如確定目標物體的外部形狀，該目標物體反射雷達信號並具有凹的或凸的形狀及其延伸部分。並且可實現目標物體的精確三邊測量或位置的確定及可明顯地減少由於單反射的錯誤配位引起的假目標的出現。
本發明的有利構型是從屬權利要求中的特徵。
在一個脈衝雷達中，如權利要求2中的特徵所述的，使用一個適於可儘可能單值測量的目標距離的脈衝重複頻率fW，而不會由一個隨後的脈衝引起接收信號的疊加Reind＝c/(2fW)，其中c＝介質中的光速。
在此，重複頻率fW例如也可為一個PN雷達的PN碼幀的重複頻率，如權利要求3中的特徵所述的。
藉助此外由A.Ludloff著的「Praxiswissen Radar undRadarsignalverarbeitung」(第2版，Vieweg出版社，威斯巴登(德國)1988年)所公開的雷達方程式可這樣地調節每個雷達傳感器的最大作用範圍Rmax，即在一個目標距離上由目標反射出的雷達信號仍被寄存在接收器中的該目標距離Rmax最大相應於距離Reind，在該距離Reind上被接收的雷達信號仍可單值地對應。因此避免一個目標在一個不再允許單值的測量結果的距離上被測量。
通常當緊鄰的近區域不能由雷達傳感器檢測時，由雷達傳感器監測的距離範圍開始於一個相距雷達傳感器的最小距離ra。因此雷達傳感器的實際上待監測的區域[ra；rb]在間隔
內，如權利要求4給出的。因此，在檢測範圍中由發送器發出雷達脈衝到目標物體及返回接收器的各個信號運行時間在時間間隔[2ra/c；2rb/c]或[ta；tb]中，它又在可以單值測量的時間間隔
中。在此情況下，如果應監測不同的距離範圍時，對於n個雷達傳感器中第i個的這些時間間隔可彼此不同。
如果在根據權利要求5的雷達系統中使用n個協同工作的並同時起作用的雷達傳感器及分別彼此去耦合，則在上述間隔
內必需這樣地選擇各個雷達傳感器的周期發送信號的延遲tsi，以使得各監測一個確定的空間距離的各個雷達傳感器中接收信號的延遲時間不相交，以便彼此去耦合。這將這樣來達到，即在n個雷達傳感器的周期發送信號的重複頻率fW的一個周期內延遲時間tsi被不同地、例如根據以下的關係來選擇tsi＝(i-1)*c/(2Rmax)，有i＝1，2，…，n其中總是第i個雷達傳感器在以下間隔內[tai；tbi]＝[tsi+ta；tsi+tb]接收其自身反射信號或它的交叉反射信號可由其它各雷達傳感器接收。
尤其在PN編碼的雷達信號中可選擇發送碼幀的一個小的重複頻率fW。例如對於10Bit的PN碼及使用250MHz的Bit時鐘頻率或晶片時鐘頻率時得到fW＝244KHz的碼幀重複頻率，以致在
的碼幀周期的時間間隔內可以由該雷達傳感器進行單值的距離測量。這相應於614米的一個最大可能的單值距離Reind。
如果與此相應地所有相關聯的雷達傳感器的最大作用範圍被調節到Rmax＝200米，則在該例中可至多三個雷達傳感器彼此去耦合地工作，因為在間隔
內可見自身反射信號，但其它各個雷達傳感器的交叉反射信號在與發送信號的碼延遲相關聯的＞Rmax的距離上出現。在此情況下可保證雷達傳感器之間碼偏移的時間同步，即相應的延遲間隔不相交。因此這不要求過多的精度。
但為了由一個傳感器能分別檢測到其它n-1個傳感器(i＝2…n)的交叉反射信號，則需要各個雷達傳感器或它們的發送器彼此精確地同步；及各由傳感器檢測的距離範圍在相應地精確位移的、如權利要求6中特徵部分所述的距離間隔中[c/(2ts2…n)+ra；c/(2ts2…n)+rb]。在此情況下每個單個的雷達傳感器的發送信號(雷達脈衝或PN編碼載波)的時間延遲由tsi來確定，以便保證其它相關聯的雷達傳感器的交叉反射信號僅對於時間延遲tsi的及在相應的雷達傳感器接收器中與此相關聯出現的距離間隔的確定的、分離的間隔是可見的。在此情況下相應傳感器的自身反射信號的求值不改變地進行。
這裡自身反射信號及n-1個其它交叉反射信號的檢測與求值可在一個雷達傳感器的多個接收單元中按時間串行地或並行地進行，如權利要求7中所說明的。對於串行地檢測不需要其它的接收器。也可以將這兩種方法相組合。電子求值單元的相應構型是本領域技術人員可做到的。
可以理解，上述多個雷達傳感器的去耦合也可對於不同的用途用於聲傳感器如超聲波傳感器或用於光傳感器如雷射雷達傳感器。
附圖的簡短說明以下將藉助附圖詳細地描述本發明的實施例。附圖表示
圖1一個脈衝雷達的電路框圖，圖2示範表示的、用於多個雷達傳感器工作時時間延遲的間隔分配的一個片斷，及圖3具有多個接收器的一個脈衝雷達的電路框圖。
具體實施例方式
由圖1中的概要示圖可看到一個本身公知的脈衝雷達系統的一個雷達傳感器10。該雷達傳感器10主要包括一個脈衝發生器11，該脈衝發生器促使一個發送器12通過一個發射天線13發送一個雷達脈衝19。該雷達脈衝19在一個目標物體18，例如另一機動車、一個固定的障礙物或一個行人上被反射20及由一個接收天線14傳送到雷達傳感器10的一個接收器15上。在這裡接收信號20與脈衝發生器11的一個參考信號相混合及通過一個低通濾波器及A/D轉換器16繼續傳送給一個求值單元17。在此，參考信號可相對發送信號在時間上偏移。在求值單元17中對接收信號20在目標物體18相對雷達傳感器10或相對裝有該雷達傳感器的機動車的距離及相對速度方面進行分析。
由圖2中的示圖可看到例如n＝4個雷達傳感器10的在雷達信號的延遲時間上彼此分開的運行，其中通過箭頭來表示開始於t＝0秒(s)的隨時間的變化。在第一間隔[ta；tb]中四個雷達傳感器10中的第一個接收其自身的回波及n-1個其它雷達傳感器分別接收由第一雷達傳感器發送的交叉反射信號。在間隔[ts3+ta；ts3+tb]中，第一雷達傳感器10例如接收第三雷達傳感器的交叉反射信號，等。分別位於這些接收間隔之間的時間區段對於在考慮雷達方程的情況下確保自身反射信號及交叉反射信號的測量時的單值性是必要的。在總的時間區段1/fW後一個周期結束並重複該過程。因此，這些連續發送的雷達傳感器10去耦合或彼此在發送及接收運行中通過時間延遲這樣地相互分開，使得由一個雷達傳感器10可檢測及處理另外三個雷達傳感器10的自身反射信號及交叉反射信號，而不會導致不希望的幹擾或疊加。
根據該雷達傳感器10的在圖3中示範表示的實施形式，該雷達傳感器設有三個接收器15及相應地設有三個低通濾波器及A/D轉換器16，以便接收、處理以及分別向一個共同的求值單元17繼續傳送不僅自身反射信號而且其它兩個雷達傳感器10的其它兩個交叉反射信號，所有這些反射信號均由該天線14接收。
權利要求
1.具有兩個或多個傳感器的系統，其中每個傳感器具有用於信號的一個發送器及一個接收器，及一個傳感器可接收另一傳感器的交叉反射信號，其特徵在於這些傳感器在接收工作中通過發送及接收信號的時間延遲彼此在時間上被分開。
2.根據權利要求1的系統，其特徵在於該系統是一個具有兩個或多個相關聯的雷達傳感器(10)的雷達系統，一個具有兩個或多個相關聯光學傳感器的光學系統或一個具有兩個或多個相關聯的超聲波傳感器的超聲波系統。
3.根據權利要求1或2的雷達系統，其特徵在於這些雷達傳感器(10)各為脈衝式的，尤其具有小的重複頻率fW。
4.根據權利要求2或3的雷達系統，其特徵在於對於這些雷達傳感器(10)的發送信號使用一個通過ASK，PSK，BPSK，FSK或這些調製方式與PN碼的組合調製的載波信號。
5.根據權利要求3或4的雷達系統，其特徵在於這些雷達傳感器(10)分別監測間隔
中的一個待監測的距離範圍[ra；rb]，其中有0m≤ra≤rb≤Rmax。
6.根據權利要求3至5中一項的雷達系統，其特徵在於n個雷達傳感器(10)同時地、無間斷地發送一個相應地調製的發送信號(Puls，PN-BPSK)。
7.根據以上權利要求中一項的雷達系統，其特徵在於由第一雷達傳感器接收在距離範圍[c/(2ts2...n)+ra；c/(2ts2...n)+rb]中的n-1個其它的相關聯的雷達傳感器(10)的交叉反射信號。
8.根據以上權利要求中一項的雷達系統，其特徵在於在一個雷達傳感器(10)中並行地和/或串行地進行一個自身反射信號和(n-1)個交叉反射信號的求值，尤其在並行求值的情況下設置多個接收器(15)。
全文摘要
為了得到一個具有兩個或多個傳感器的系統，其中每個傳感器具有用於信號的一個發送器及一個接收器，及一個傳感器可接收另一傳感器的交叉反射信號，其中這些傳感器也可接收及處理各個其它傳感器的反射信號而無相互幹擾並且其中這些傳感器彼此去耦，本發明提出這些傳感器在接收工作中通過發送及接收信號的時間延遲彼此在時間上被分開。
文檔編號G01S7/292GK1894596SQ200480037941
公開日2007年1月10日 申請日期2004年11月8日 優先權日2003年12月19日
發明者託馬斯·布羅舍 申請人:羅伯特·博世有限公司