專利名稱：利用跳頻實(shí)現(xiàn)高度掃描的微波系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在汽車中使用的那種類型的微波系統(tǒng)，其通過跳頻實(shí)現(xiàn)高度掃描。
背景技術(shù)：
使用毫米范圍的無線電波的微波系統(tǒng)已被分配了某些頻率供汽車使用。例如，約 76. 5千兆赫-80千兆赫的頻帶范圍被多個國家分配供汽車使用。分配的帶寬因國家而不同。很多汽車系統(tǒng)利用具有輻射器陣列作為天線的FMCW微波系統(tǒng)。輻射器陣列的不同單元通過各個單元在輻射器陣列中的相移在水平方向上掃描。以前，這些FMCW汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)利用一個固定頻率的FMCW信號，并在一個固定帶寬進(jìn)行頻率調(diào)制掃描。盡管這樣足夠提供天線的水平掃描，但之前沒有嘗試過提供高度掃描， 即在垂直方向上的掃描。盡管這種高度掃描可以實(shí)現(xiàn)，例如通過機(jī)械地傾斜天線輻射器陣列，但是這樣做的成本過高，而只有相對很小的益處。因此，這些已知的汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)沒有提供任何高度掃描。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有高度掃描的FMCW汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，其可以克服以前已知的系統(tǒng)的上述缺點(diǎn)。與以前已知的FMCW汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)一樣，本發(fā)明的汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)利用相對于車輛定位的傳統(tǒng)的天線輻射器陣列。在傳統(tǒng)方式中，天線陣列通過天線輻射器陣列的相移在水平方向上掃描。然而，與以前已知的FMCW汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)不同，本發(fā)明的方法使用跳頻在政府分配的帶寬中以不同的中心頻率發(fā)送FMCW信號。更具體地，在本發(fā)明中，發(fā)送具有第一帶寬和具有第一微波中心頻率的第一 FMCW信號。，如果有來自第一微波信號的回波，則被輻射器陣列接收。然后，發(fā)送具有第二較高微波中心頻率并具有第二帶寬的第二 FMCW微波信號。 雖然第一和第二帶寬可能在大小上相同，但第一和第二中心頻率被充分地間隔開以使第一和第二帶寬不相互重疊。接著，如果有第二微波信號的回波，則被天線輻射器陣列接收。這些一個或多個回波接著被處理以識別導(dǎo)致回波的一個或多個物體的一個或多個位置，然后將此信息發(fā)送給用戶。然后不斷重復(fù)上述步驟。因?yàn)樘炀€輻射器陣列是固定的，所以第二 FMCW信號自動提供由于輻射器陣列的相移而產(chǎn)生的在高度上向上的偏移。本發(fā)明需要用于FMCW微波信號的至少兩個不同的中心頻率。但是，在不超出本發(fā)明的范圍的情況下，可以使用三個或甚至更多具有不同中心頻率的微波信號。


參照相應(yīng)附圖閱讀接下來的詳細(xì)說明將會更好的理解本發(fā)明，其中，多個附圖中的相同部件用相同的附圖標(biāo)記指示，其中圖1是指示本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的示意框圖。圖2是指示輻射器天線陣列的平面示意圖。圖3是指示不同頻率的信號通過雷達(dá)天線陣列的傳播的示意圖。圖4是指示不同頻率的垂直波束傾斜的圖。圖5是相對于頻率的波束傾斜的圖。圖6是指示本發(fā)明操作的示意圖。
具體實(shí)施例方式首先參考圖1，示出了示例本發(fā)明系統(tǒng)的簡化示意框圖。系統(tǒng)20包括微波發(fā)射機(jī) 22，其通過其天線M發(fā)送頻率調(diào)制的CW信號。發(fā)射機(jī)22發(fā)送的微波信號在毫米波長范圍內(nèi)，例如，76千兆赫-80千兆赫。此外，發(fā)射機(jī)22通過其天線M在至少兩個不同的中心頻率F1和F2發(fā)射FMCW信號?？捎枚嗦窂?fù)用器26在中心頻率F1和F2中選擇，并且FMCW信號交替和反復(fù)地發(fā)送兩個信號F1和F2。在傳統(tǒng)方式中，每個中心頻率是通過斜坡或其他波形進(jìn)行頻率調(diào)制的。在已知方式中，物體觀導(dǎo)致發(fā)送的微波信號反射回輻射器陣列30。示范性的輻射器陣列30示例在圖2中，其包括安裝在陣列中的多個輻射器32，并且適合于通過輻射器 32的相移在水平位置掃描。這樣的確定導(dǎo)致回波返回到輻射器陣列30的物體的水平位置的相移對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的。 輻射器陣列30的輸出接著被耦合到處理器34 (圖1)，處理器34還從發(fā)射機(jī)22接收到代表頻率？工或^的信號。在接下來將要更詳細(xì)介紹的方式中，處理器34不僅確定物體觀的水平位置，還確定物體觀或四的高度，并通過顯示器36將處理結(jié)果發(fā)送給用戶。 上述過程不斷反復(fù)重復(fù)?，F(xiàn)在參考圖3，示出了包括輻射器32的天線陣列30的非常小的一部分以及發(fā)射機(jī) 22發(fā)送的頻率F1和F2的微波信號的回波的傳播。由于輻射器32的尺寸固定，并且微波中心頻率F1和F2在頻率上彼此不同，因此頻率F1和F2通過天線輻射器32的傳播相對彼此有偏移，所以與頻率F2相比，頻率F1相對于每個輻射器32的波長的位置有些不同。相移的不同導(dǎo)致波束在垂直或高度方向傾斜。該波束傾斜以頻率F1的波束傾斜圖案40和頻率F2的波束傾斜圖案42顯示在圖3中。該波束傾斜或許參考圖4可以更好地示例。在圖4中，橫跨整個微波頻帶76. 5 千兆赫-80千兆赫，分布有三個不同的頻率，F(xiàn)1, F2和F3。每個頻率Fp F2和F3的中心頻率被選擇為以使三個頻率FpF2和F3中每個的FMCW信號產(chǎn)生的帶寬互相不重疊。此外，應(yīng)理解圖4中示例的三個頻率只是范例，也可在不超出本發(fā)明的范圍和宗旨的情況下利用兩個不同頻率，或四個或更多頻率。繼續(xù)參照圖4，不同頻率的高度頻帶傾斜(elevational band tilt)顯示為頻率 F1的傳播波形40、頻率F2的傳播圖案42以及頻率F3的傳播圖案44。從每個圖案40、42和 44附近的標(biāo)度明確可見，頻率F1的波束傾斜接近75度，對于圖案42上升到78度，對于圖案44進(jìn)一步上升到約81度。對于固定的天線輻射器陣列，相對于中心頻率的的波束傾斜示于圖5中。在76. 5 千兆赫，傾斜約為9. 4度，并且在80千兆赫減小到約3度。因此，可通過在76. 5千兆赫-80 千兆赫的頻帶內(nèi)僅改變FMCW頻率的中心頻率來獲得剛好6度以上的高度偏移。不同微波帶寬產(chǎn)生不同的高度的偏移?，F(xiàn)在參考圖6，示出了利用根據(jù)本發(fā)明的垂直掃描的優(yōu)點(diǎn)，其中，車輛50利用本發(fā)明的系統(tǒng)追蹤到小汽車52以及小汽車52前方的貨車M。來自車輛50的雷達(dá)系統(tǒng)的較低高度的波束發(fā)射可以檢測到小汽車52，而箭頭56指示的較高波束能越過小汽車52檢測到貨車54。這樣的信息，例如，在夜間駕駛條件下尤其有用，在夜間駕駛條件下貨車M對于汽車50來說可能不可見。從前述可見，本發(fā)明提供一個非常簡單的用于汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的高度或垂直掃描的系統(tǒng)和方法。如上介紹了本發(fā)明，但是在不偏離如從屬權(quán)利要求的范圍限定的本發(fā)明宗旨的情況下，很多對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說許多修改將變得顯而易見。
權(quán)利要求
1.一種用于與具有被配置為在水平方向上掃描的輻射器陣列的微波天線相結(jié)合使用的、用于在垂直方向上掃描的方法，該方法包括以下步驟a)發(fā)送在第一微波中心頻率處具有第一帶寬的第一FMCW微波信號，b)如果有所述第一微波信號的回波，在輻射器陣列上接收該回波，c)此后發(fā)送在所述微波中心頻率處具有第二帶寬的第二FMCW微波信號，所述第一和第二中心頻率的頻率被間隔開，d)如果存在所述第二微波信號的回波，則在輻射器陣列上接收該回波，e)處理接收到的這樣的一個或多個回波以識別引起該一個或多個回波的一個或多個物體的一個或多個位置，并將該一個或多個位置傳送給用戶，并且重復(fù)步驟a)-e)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二帶寬相互不交疊。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二中心頻率在76GHz和80GHz之間。
4.一種用于與具有被配置為在水平方向上掃描的輻射器陣列的微波天線相結(jié)合使用的、用于在垂直方向上掃描的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括a)發(fā)射機(jī)，發(fā)送在第一微波中心頻率處具有第一帶寬的第一FMCW微波信號，b)接收機(jī)，如果有所述第一微波信號的回波，則在輻射器陣列上接收該回波，c)所述發(fā)射機(jī)隨后發(fā)送在所述微波中心頻率處具有第二帶寬的第二FMCW微波信號， 所述第一和第二中心頻率的頻率被間隔開，d)如果存在第二微波信號的回波，則所述接收機(jī)隨后在輻射器陣列上接收該回波，e)處理器，處理接收到的這樣的一個或多個回波以識別引起所述一個或多個回波的一個或多個物體的一個或多個位置，并將該一個或多個位置傳送給用戶，并且重復(fù)步驟a)-e)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一和第二帶寬相互不交疊。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一和第二中心頻率在76GHz和80GHz之間。
全文摘要
與具有被配置為掃描水平方向的輻射器陣列的微波天線共同使用的、用于掃描垂直方向的方法。在第一微波頻率發(fā)送具有第一帶寬的第一FMCW微波信號，如果存在回波，用輻射器陣列接收。在不同的中心頻率發(fā)送具有第二帶寬的第二FMCW微波信號，如果存在回波，用輻射器陣列接收。不同的頻率導(dǎo)致接收到的信號的高度偏移。收到的回波隨后被處理以識別導(dǎo)致回波的一個或多個物體的一個或多個位置，并將該一個或多個位置發(fā)送給用戶。
文檔編號G01S13/88GK102419438SQ20111025963
公開日2012年4月18日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者P·D·施馬倫貝格, 李在升 申請人:豐田自動車工程及制造北美公司