本發(fā)明涉及一種用于運行機動車的雷達系統(tǒng)的方法。本發(fā)明還涉及一種用于運行機動車的雷達系統(tǒng)的設(shè)備。

背景技術(shù)：

考慮到交通安全性和自主駕駛，越來越多地給新一代車輛配備雷達傳感器。在交通密度高且安裝的雷達系統(tǒng)很多的情況下需考慮一個雷達系統(tǒng)除了自己發(fā)射的信號以外也接收不同的其他雷達系統(tǒng)的信號。如果系統(tǒng)在重疊的頻率范圍中進行發(fā)射，那么外部信號(fremdsignal)作為干擾功率映射到自身信號的目標響應中。將一個雷達系統(tǒng)通過另一雷達系統(tǒng)的干擾稱為干涉(interferenz)。

us2006/0125682a1公開了一種方法，所述方法應該通過時間信號中的跳變或其導數(shù)識別干涉的開始和結(jié)束。作為對策，執(zhí)行所謂的“補零(zero-padding)”并且接下來通過曲線擬合或使用平均值執(zhí)行有用信號的重構(gòu)。但是缺點是，有用信號的一部分可能通過所述措施丟失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務在于，提供一種用于運行機動車的雷達系統(tǒng)的改善的方法。

根據(jù)第一方面，借助一種用于運行機動車的雷達系統(tǒng)的方法解決所述任務，該方法具有如下步驟：

-接收接收信號；

-對所述接收信號關(guān)于時間求導；

-由經(jīng)求導的接收信號求取干涉信號的參數(shù)；

-由所述參數(shù)重構(gòu)所述干涉信號；

-從所述接收信號中消除所述干涉信號。

根據(jù)第二方面，借助一種用于運行機動車的雷達系統(tǒng)的設(shè)備解決所述任務，該設(shè)備具有：

-用于對所述接收信號關(guān)于時間求導的微分裝置；

-用于求取經(jīng)求導的接收信號的參數(shù)的求取裝置，其中，所述參數(shù)表示所述干涉信號的相位變化(phasengang)的時間上的求導的度量(maβ)；

-用于由所述參數(shù)重構(gòu)所述干涉信號的重構(gòu)裝置；

-用于從所述接收信號中消除所述干涉信號的消除裝置。

所述方法和所述設(shè)備的有利的構(gòu)型是從屬權(quán)利要求的主題。

所述方法的有利的擴展方案設(shè)置，由經(jīng)求導的接收信號的極值求取所述干涉信號的參數(shù)，其中，由所述極值求取如下直線，所述直線是所述干涉信號的相位變化的時間上的導數(shù)的度量。以這種方式，能夠?qū)τ谠诮邮招盘栔邪母缮嫘盘枠?gòu)造有代表性的映射。

所述方法的另一有利的擴展方案設(shè)置，由所述接收信號的極值的平均值求取所述干涉信號的幅度。以這種方式，能夠通過估計過程求取所述干涉信號的幅度。

所述方法的另一有利的擴展方案設(shè)置，求取所述直線的斜率和軸截距(aschsenabschnitt)。以這種方式能夠求取所述相位變化的時間上的導數(shù)，借助所述導數(shù)能夠重構(gòu)所述干涉信號，以便由其求取排除了干擾的干涉信號的有用信號。

所述方法的另一有利的擴展方案設(shè)置，所述雷達系統(tǒng)具有iq混頻器，其中，為了對所述接收信號求導，對于所述iq混頻器的每個路徑使用微分裝置，其中，借助求取裝置求取所述干涉信號的相位變化的時間上的導數(shù)的直線的參數(shù)，其中，以所述相位變化的時間上的導數(shù)對所述接收信號的對于所述iq混頻器的每個路徑求導的部分進行加權(quán)，其中，對于所述iq混頻器的每個路徑求取所述接收信號的有用部分。有利地，以這種方式，不必須確定所述相位變化的零相位角。

所述方法的另一有利的擴展方案設(shè)置，所述求取裝置僅設(shè)置用于所述iq混頻器的一個信號路徑。以這種方式能夠有利地將所述雷達系統(tǒng)的硬件開銷保持地很低。

另一有利的擴展方案設(shè)置，執(zhí)行所述干涉信號的相位變化的零相位角的求取。以這種方式也能夠在不存在iq混頻器的情況下執(zhí)行所述有用信號的重構(gòu)。

以下借助多個附圖以其他特征和優(yōu)點詳細描述本發(fā)明。在此，所有在說明書中和在附圖中公開的特征構(gòu)成本發(fā)明的主題，而與其在權(quán)利要求書中的引用無關(guān)。附圖主要用于闡述對于本發(fā)明關(guān)鍵的原理。相同的或功能相同的元件設(shè)有相同的參考標記。

附圖說明

在附圖中示出：

圖1一種傳統(tǒng)的雷達系統(tǒng)的框圖；

圖2所述雷達系統(tǒng)的發(fā)射信號以及其他雷達系統(tǒng)的進行干擾的信號的圖示；

圖3所述雷達系統(tǒng)的接收信號中的干涉的圖示；

圖4a根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一實施方式的框圖；

圖4b根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第二實施方式的框圖；

圖5接收信號的及其時間上的導數(shù)的原理性圖示；

圖6接收信號和經(jīng)重構(gòu)的干涉信號的時間上的變化過程；

圖7排除了干涉信號的有用信號；

圖8a應用所述方法前的頻譜；

圖8b應用所述方法后的頻譜。

具體實施方式

圖1示出傳統(tǒng)的調(diào)頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)(frequenzmoduliertesdauerstrich-radarsystem)(英語：frequencymodulatedcontinuouswaveradar：調(diào)頻連續(xù)波雷達，fmcw)。在此，設(shè)置發(fā)生器10，所述發(fā)生器將發(fā)射信號提供給功率分配器20。由所述功率分配器20將信號一半提供給發(fā)射天線30并且一半提供給混頻器60。由目標反射的接收信號由接收天線40接收并且提供給hf前置放大器50并且之后提供給混頻器60。借助混頻器60，將所述發(fā)射信號和所述接收信號彼此相乘，其中，將結(jié)果提供給例如低通濾波器形式的濾波器70用于濾波。從那里，經(jīng)濾波的信號到達基帶放大器80、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器90并且之后通過接口到達計算機(未示出)。借助這種fmcw雷達系統(tǒng)，例如能夠在汽車領(lǐng)域中確定目標的距離、方向和速度。

接下來，考慮線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(lfmcw雷達)的相互干擾。

圖2在時間/頻率圖中示出發(fā)射信號的多個斜坡fego，例如作為具有線性調(diào)頻脈沖序列調(diào)制(chirp-sequence-modulation)的信號，所述線性調(diào)頻脈沖序列調(diào)制以例如由另一機動車的雷達系統(tǒng)發(fā)射出的干擾信號或干涉信號sint在限定的范圍內(nèi)進行干涉。在發(fā)射斜坡fego左側(cè)和右側(cè)通過虛線限界的范圍代表雷達系統(tǒng)的接收帶寬，其中，由目標反射的信號(未示出)具有與發(fā)射斜坡fego平行地布置在接收帶寬內(nèi)的信號變化過程，其中，所反射的信號相對于發(fā)射斜坡fego在時間上延遲。

分別在發(fā)射信號的發(fā)射斜坡fego的右側(cè)和左側(cè)的虛線表明圖1的雷達系統(tǒng)的濾波器70的作用，從而雷達系統(tǒng)僅僅能夠在以圓圈表明的范圍中出現(xiàn)發(fā)射信號與干涉信號sint的干涉作用。如果兩個fmcw雷達的頻率斜坡相交，則雷達系統(tǒng)的接收信號中的干涉具有相對于干涉間隔的中心的對稱性。因此，干涉作用的前提是發(fā)射信號與干涉信號的調(diào)制的至少不同的斜率。

這可能導致頻譜中噪聲的提高或目標探測中敏感度的降低。對于所提及的對稱性，進行干擾的雷達信號的頻率斜坡必須完全位于接收帶寬(其在圖2中以兩條虛線表明)內(nèi)，如果干涉在有用信號的開始或接近結(jié)束時出現(xiàn)，所述對稱性是不可能的。然后，但是，由于測量數(shù)據(jù)的加窗(例如借助henning窗)的干涉的干擾無論如何都是不強的，因為僅對斜坡邊緣處的值弱加權(quán)。

對稱的原因是干涉信號sint在干涉的總持續(xù)時間tint上的相位變化在數(shù)學上如下表示所述相位變化：

其中，

……..干涉信號的相位變化

fint……..干涉信號sint的頻率

即在總干涉時間段tint上觀察，相位變化的和為零。下混頻的干涉信號或干擾信號fint的頻率響應fint(t)由干擾信號sint與發(fā)射信號在圖2中以圓圈表明的接收帶寬內(nèi)的差得出。

關(guān)于fint(tint/2)＝0的點(干涉信號與發(fā)射信號的交點)產(chǎn)生軸對稱。如果對信號進行微分，在產(chǎn)生原點對稱的信號，其中，干涉持續(xù)時間tint的中點構(gòu)成該原點。這等同于，對軸對稱的余弦求導得出原點對稱的負正弦。

圖3示出干涉對自身雷達的發(fā)射信號的頻率斜坡fego的時間信號的影響?？煽吹降氖牵跁r間軸的一大部分上出現(xiàn)幅度上小的信號。相反地，在時間軸的大于180與大約270之間的范圍中(定性的時間參量)，可看到提高的幅度變化過程，這通過該發(fā)射信號通過另一雷達系統(tǒng)的發(fā)射信號的干涉作用造成。

現(xiàn)在提出，對所接收的時間信號進行微分并且由其時間上的導數(shù)獲得關(guān)于下混頻的干涉信號的具體特性(頻率響應)的信息。使用所述信息，以便因此推斷所接收的時間信號中的干涉分量并且將該干涉分量從其中去除或減少。其結(jié)果是，即涉及一種用于修正入射的時間信號或接收信號sein(t)的系統(tǒng)。

雷達系統(tǒng)的接收信號sein(t)能夠在數(shù)學上以一般形式如下表示：

sein(t)＝∑sn+∑sint(2)

其中，

sein(t)……總接收信號

sn……有用信號

并且因此構(gòu)造有用信號snutz與干涉信號sint的疊加。

以下考慮對單個干涉信號sint的限制，其中，也能夠?qū)⑺龇椒☉玫骄哂卸鄠€干涉信號的系統(tǒng)上。干涉信號sint能夠在數(shù)學上在時間域中如下表示：

其中，

sint……干涉信號

aint……干涉信號的幅度

……干涉信號的相位變化

根據(jù)如下數(shù)學公式，干涉信號sint的相位變化由接收信號sein的與干涉信號sint的頻率斜坡的差造成：

其中具有參數(shù)：

tint接收帶寬內(nèi)的干涉信號的持續(xù)時間

b所發(fā)射的頻率斜坡的頻率偏移(frequenzhub)

bint干涉信號的頻率斜坡的頻率偏移

tc所發(fā)射的頻率斜坡的持續(xù)時間

tc,int干涉信號的持續(xù)時間

fc,int干涉信號的載頻

fc,ego發(fā)射信號的載頻

δt干涉信號和發(fā)射信號的時間上的偏移

目標響應的零相位角

如下能夠在數(shù)學上將有用信號sn描述為恒定頻率的振蕩：

其中，

fbeat,i……第i個目標響應在下混頻之后的恒定的頻率

圖4a以功能性的方式示出了一種用于運行機動車的雷達系統(tǒng)的設(shè)備100的第一實施方式?？煽吹降氖牵瑢⒔邮招盘杝ein對于iq混頻器的q分量和i分量提供給設(shè)備100。借助微分裝置110，分別對接收信號sein的i分量和q分量進行時間上的求導。

如果構(gòu)造接收信號sein的時間上的導數(shù)，那么能夠根據(jù)如下數(shù)學關(guān)系式獲得關(guān)于進行干擾的干涉的信息：

其中，

干涉信號的相位變化的時間上的導數(shù)

具有直線的形式，能夠由經(jīng)求導的接收信號sein確定所述直線的參數(shù)。對此，能夠列出高于或低于確定的閾值的峰值或極值，因為相比于有用信號，所述干涉信號sint和其導數(shù)具有更高的幅度。干涉信號sint的幅度aint提供其求導前的平均值，能夠使用經(jīng)求導的輸入信號sein中的極值來確定直線的參數(shù)并且因此確定。在此，通過所述極值設(shè)立一條直線，對于所述直線存在兩個可能的解，所述解的不同在于因子-1(不同的斜率)。“錯誤”的直線、即具有“錯誤”的斜率的直線導致干擾功率的提高并且因此能夠認為不合理而忽略。其例如能夠通過經(jīng)重構(gòu)的干涉信號sint的極值與接收信號sein中的所測量的極值的比較來識別。

在此，所述求取借助求取裝置120實現(xiàn)。在此，參數(shù)的求取分別僅對于信號分量i、q來執(zhí)行，其中，所述參數(shù)求取的結(jié)果在步驟130中借助乘法裝置130與經(jīng)求導的信號分量相乘。

借助消除裝置140(加法器)將經(jīng)加權(quán)的結(jié)果與q分量相加并且由此獲得有用信號sn。然后，還借助控制裝置160檢查：接收信號sein中的干涉分量是提高了還是降低了。對于干涉分量提高了的情況，使用了錯誤的直線，從而為了構(gòu)造有用信號sn，必須使用另一直線。因此，其結(jié)果是，出現(xiàn)經(jīng)修正的輸入信號，所述經(jīng)修正的輸入信號已排除干涉分量了。對于q路徑，方法是一樣的，其中，作為消除裝置141使用減法器141。

如在圖5中示出的那樣，在接收信號sin的不受干擾的范圍i中，有用信號sn的時間上的導數(shù)與區(qū)段ii中受干涉的接收信號sin的導數(shù)相比是非常小的。干涉即僅僅出現(xiàn)在范圍ii中?，F(xiàn)在如此對經(jīng)微分的余弦信號進行加權(quán)，從而干涉分量具有與在正弦信號中一樣的幅度變化過程。所述權(quán)重即必須為這具有類似于f(x)＝x-1的變化過程。因為對于干涉持續(xù)時間的中心趨近于無窮大，所以在系統(tǒng)中應該為此設(shè)置上限。最后將加權(quán)的信號從正弦信號中減去。

如下在數(shù)學上示出接收信號sin的i分量的導數(shù)：

對于接收信號sin的q分量，適用的是：

以的加權(quán)與和導致：

以這種方式，其結(jié)果是，接收信號sein排除了干涉分量或干涉信號sint，從而提供無干涉的有用信號sn。在一定程度上，也出現(xiàn)有用信號sn上的損耗，因為加權(quán)的i分量還包含有用信號sn的部分。

有利地，在圖4a的設(shè)備100中，不一定要求參數(shù)估計的很高的準確性，以便如此疊加項，從而在干涉分量中出現(xiàn)幅度的完全消除。除此之外，在所述替代方案中，有利地，不必須確定相位變化的零相位角。

在圖4b中，示意性示出設(shè)備100的第二實施方式。在這種情況中，在雷達系統(tǒng)中不使用iq混頻器，其中，由接收信號sin的幅度和頻率復制干涉信號sint并且將其從接收信號sin中減去。微分裝置110是如圖4a的設(shè)備100的實施方式中一樣的微分裝置，求取裝置120同樣也是。除了直線的斜率和軸截距，在這種情況中，還確定相位變化的零相位角，例如通過在干涉持續(xù)時間tint的中心(大約在圖5的區(qū)段ii的中心)求取接收信號sin的相位。要么通過在閾值探測時收集的最外側(cè)的峰值要么通過由于有限的接收帶寬最高出現(xiàn)的頻率來確定干涉的持續(xù)時間。因為濾波器70的頻率響應對接收信號sein有影響，所以能夠利用關(guān)于所述影響的預知，以便改善設(shè)備100的準確性。

借助以下在附圖中示出的測量數(shù)據(jù)，能夠看到，在時間域中相交的干涉斜坡實際上與在圖3的仿真中看起來一樣。至今的公開示出如下的干涉，即在所述干涉中僅由干涉影響一些(大約3至5個)信號值。在根據(jù)本發(fā)明的方法中的區(qū)別歸因于與頻率斜坡的高斜率相關(guān)的尤其在線性調(diào)頻脈沖序列調(diào)制中使用的高接收帶寬與采樣率。因此能夠認為，根據(jù)本發(fā)明的方法特別好地適用于線性調(diào)頻脈沖序列調(diào)制。

對于具有出現(xiàn)的干涉的測量周期，已努力嘗試通過借助圖4b中的設(shè)備100的估計來重構(gòu)干擾信號。

在圖6中，實線示出接收信號sin并且虛線示出由接收信號sein的導數(shù)重構(gòu)的干涉信號。

在圖7中示出所測量的接收信號sin和由接收信號sein與所重構(gòu)的干涉信號sint的差作為有用信號sn。優(yōu)選地，參數(shù)的估計應該非常準確，以便執(zhí)行有意義的重構(gòu)。

圖8a示出雷達系統(tǒng)在借助根據(jù)本發(fā)明的方法的修正前的頻譜。可看到頻譜中非常高的噪聲分量，其中不存在近的目標。

圖8b示出修正后的頻譜。在頻譜的中心可看到噪聲降低了大約10db，還可看到作為線的各個目標。由此應表明：通過去除干涉分量，能夠減少接收信號中的噪聲分量。

有利地，雷達系統(tǒng)中的設(shè)備100能夠作為軟件程序?qū)崿F(xiàn)。但是，也可設(shè)想的是，設(shè)備100作為軟件程序在機動車的一個或多個控制設(shè)備中實現(xiàn)。

總之，借助本發(fā)明提出一種方法和一種設(shè)備，借助所述方法和所述設(shè)備能夠從雷達系統(tǒng)的接收信號中消除進行干擾的干涉分量。由此能夠提高探測準確性并且能夠改善接收信號的信噪比。

即使在前面借助具體的實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員也能夠?qū)崿F(xiàn)在前面未公開的實施方式，而不偏離本發(fā)明的核心。