本公開涉及一種檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)具有特定的但是非排它性的應用，涉及結合除霜特征的檢測系統(tǒng)，諸如，用于但不限于車輛應用。

背景技術：

當前的駕駛員輔助系統(tǒng)基于大量的傳感器。所有這些傳感器在理想環(huán)境中具有非常良好的性能。在例如由雨水、雪、或冰使傳感器視場扭曲的情況下，由于所述物理效應，這些傳感器的性能可能受到限制。在現(xiàn)代車輛結構中，存在許多傳感器的使用情況。頻繁使用的是前雷達、側雷達和前攝像頭。每個安裝位置對于傳感器以及周圍環(huán)境具有其自身的要求。前攝像頭被安裝在客艙內(nèi)，并且因此在一些情況下，可能存在擋風玻璃起霧的問題。為了確保始終良好的傳感器視野，車輛制造商經(jīng)常使用的是擋風玻璃加熱。這使每輛車的生產(chǎn)成本較高，并且是可能的故障的點。前雷達是用于下一代先進駕駛員輔助系統(tǒng)的非常重要的設備。通常，雷達被直接安裝在格柵(grill)的后面或接近該位置。在寒冷的環(huán)境中，所述傳感器(相應地，所述傳感器前方的格柵)被曝露于冰和雪。在這種情況下，該雷達輻射可以被水分子分散開。為了避免該現(xiàn)象，一些車輛制造商使用基于天線罩的熱輻射的主動加熱系統(tǒng)。該附加的硬件產(chǎn)生附加的成本，并且是可能的錯誤源。尺寸的進一步減小是下一代系統(tǒng)的問題之一，并且與附加組件的引入相沖突。在該尺寸雷達的情況下，沒有避免傳感器天線罩(相應地，視場中保險杠的表面)的結冰的已知布置。對于下一代先進駕駛員輔助系統(tǒng)，自主駕駛將是可能的，使所有傳感器具有100％的有效性是非常重要的，并且因此在視場中沒有干擾的水、冰、或雪是非常重要的。

本發(fā)明的目的是提供克服這樣的問題的改進的檢測系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

一種用于車輛的檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)檢測一個或更多個物體相對于所述車輛的存在，所述檢測系統(tǒng)包括：模塊殼體；雷達傳感器組件，所述雷達傳感器位于所述模塊殼體內(nèi)，用于在檢測模式下發(fā)射雷達波束并且接收反射的信號，所述雷達傳感器組件包括用于在除霜模式下發(fā)射除霜波束的裝置，所述除霜波束與所述雷達波束交疊，所述檢測系統(tǒng)還包括位于所述除霜波束的視場中的吸收體材料，所述吸收體材料用于吸收所述除霜波束的能量并且變熱以提供除霜效果。

這樣的檢測系統(tǒng)給出以下優(yōu)點：在不添加額外的附加部件的情況下，重新使用雷達信號中的構造來融化冰和雪，并且因此無需額外的空間來安裝加熱設備。

所述吸收體材料可以被布置在所述模塊殼體的外表面上。所述吸收體材料可以為超材料(metamaterial)，所述超材料吸收除霜波束頻率，并且讓雷達波束頻率通過。用于發(fā)射除霜波束的裝置可以包括雷達分頻器。所述模塊殼體還可以包括微控制器，所述微控制器適于在檢測模式下、在除霜模式下、或在組合的除霜模式和檢測模式下操作所述雷達傳感器組件。所述檢測系統(tǒng)可以包括所述車輛的車身部件(bodypart)，其中，所述吸收體材料被熱耦合至所述車身部件。所述車輛的車身部件可以為保險杠。所述車輛的車身部件可以為擋風玻璃。所述吸收體材料可為半透明材料。所述模塊殼體可以包括攝像頭組件，其中，所述吸收體材料位于所述攝像頭的視場內(nèi)，使得所述攝像頭組件監(jiān)控除霜的進程。所述雷達波束和所述除霜波束可以從不同的天線被發(fā)射，使得可以激活組合的除霜模式和檢測模式。所述雷達波束和所述除霜波束可以從公共天線被發(fā)射，使得可以分別激活所述除霜模式和所述檢測模式。

根據(jù)本發(fā)明，檢測系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟：

通過使用雷達傳感器組件發(fā)射雷達波束并且接收反射的雷達波束信號，在雷達模式下操作所述檢測系統(tǒng)；

通過使用雷達傳感器組件朝向吸收體材料發(fā)射除霜波束，在除霜模式下操作所述檢測系統(tǒng)，所述吸收體材料被設置在所述雷達波束的視場內(nèi)，并且與雷達波束通過的車輛的車身部件熱耦合，所述除霜波束適于使所述吸收體材料變熱，并且適于對所述車身部件提供除霜效果

所述控制方法可以包括以下步驟：通過使用雷達傳感器組件同時發(fā)射雷達波束和除霜波束，在組合的除霜模式和檢測模式下操作所述檢測系統(tǒng)。

附圖說明

借助于示例并且參照附圖對本發(fā)明進一步進行描述，在附圖中：

圖1是配備有根據(jù)本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的車輛的頂視圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的檢測系統(tǒng)的透視圖，其中，所述吸收體材料被設置在模塊殼體上。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的檢測系統(tǒng)的透視圖并且示出除霜模式的開始，其中，所述吸收體材料設置得遠離模塊殼體。

圖4是根據(jù)圖3的實施方式的檢測系統(tǒng)的透視圖并且示出除霜模式的操作。

圖5是根據(jù)圖3的實施方式的檢測系統(tǒng)的透視圖并且示出除霜模式的結束。

圖6是示出本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的吸收體材料的高頻特性的曲線圖。

圖7是本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的模塊殼體的電子框圖。

圖8是還包括攝像頭組件的檢測系統(tǒng)的模塊殼體的電子框圖。

圖9是示出用于除霜模式和檢測模式的控制方法的模塊殼體的詳細的電子框圖。

圖10是示出用于除霜模式和檢測模式的另一控制方法的模塊殼體的詳細的電子框圖。

具體實施方式

根據(jù)圖1，表示車輛10。該車輛10配備有多個檢測系統(tǒng)12、14、16、18、20、22，所述系統(tǒng)檢測該車輛10周圍的物體。每個檢測系統(tǒng)12、14、16、18、20、22包括配備有雷達傳感器的模塊殼體24、26、28、30、32、34。所述雷達傳感器是駕駛員輔助系統(tǒng)的一部分。每個檢測系統(tǒng)12、14、16、18、20、22被設置在該車輛的車身部件36、38的后面，以便被保護免受室外條件的影響。作為非限定性的示例，所述車輛包括檢測系統(tǒng)14，所述檢測系統(tǒng)14被設置在前保險杠38的不可見側的中間，所述檢測系統(tǒng)14專用于自適應巡航控制。設置在所述車輛的兩個前外側位置處的兩個檢測系統(tǒng)16、18專用于交叉車流(cross-traffic)警告。設置在所述車輛的兩個后外側位置處的兩個另外的檢測系統(tǒng)20、22專用于盲點檢測。設置在擋風玻璃36上的、所述車輛的車廂內(nèi)的另一檢測系統(tǒng)12專用于行人檢測。為了更精確的行為，所述另一檢測系統(tǒng)12可以組合雷達傳感器和攝像頭組件。作為非限定性的示例，每個雷達傳感器朝向被檢測的障礙物發(fā)射雷達波束40、42、44、46、48、50，并且接收反射波束。該模式被稱為檢測模式。每個雷達傳感器發(fā)射穿過該車輛的車身部件36、38的雷達波束40、42、44、46、48、50，并且具有預定的視場。每個檢測系統(tǒng)12、14、16、18、20、22的視場52、54、56、58、60、62適于預定的功能。

根據(jù)圖1和圖2，每個模塊殼體24配備有吸收體材料64。吸收體材料64吸收由雷達傳感器發(fā)射的預定的高頻信號，使得其變熱。發(fā)射預定的高頻信號以使吸收體材料64變熱被稱為除霜模式。吸收體材料64可以是吸收高頻信號的能量的箔。由于該變熱的吸收體材料64被用于對車輛10的車身部件36進行加熱(雷達波束42穿過車身部件36并且車身部件36上的雪、冰、雨水可以阻擋雷達信號)，所以預定的高頻信號被稱為除霜波束68。吸收體材料64被設置在模塊殼體24的一個外表面66上，并且在所述雷達波束42的視場54中。為了有效地變熱，吸收體材料64還被設置在除霜波束68的視場70中。雷達波束視場54和除霜波束視場70幾乎是相同的。為了有效地對雷達波束42穿過的車輛10的車身部件36除霜，吸收體材料64與車輛10的車身部件36熱耦合。通常，吸收體材料64可以利用導熱膠來粘合在車輛10的車身部件36上。對于從雷達波束42的視場融化、去除冰、雪、或雨水以使其不被扭曲并且為駕駛員輔助系統(tǒng)提供精確的信息來說，這樣的實施方式是有用的。

根據(jù)圖3、圖4與圖5，表示另選實施方式。吸收體材料64被熱耦合至車輛10的車身部件36，并且模塊殼體24遠離吸收體材料64而定位。吸收體材料64被設置在車輛10的車身部件36的內(nèi)表面78上，內(nèi)表面78為車身部件36的不曝露于室外條件的表面。顯然，本發(fā)明可以組合吸收體材料64被設置在一些模塊殼體24的外表面66上的多個檢測系統(tǒng)12以及吸收體材料64遠離一些其它模塊殼體24而被設置的檢測系統(tǒng)12。在任何情況下，吸收體材料64總是與雷達波束42穿過的車輛10的車身部件36熱耦合。

圖3、圖4與圖5表示從開始到結束的除霜模式的進程。在這樣的進程中，所述除霜模式可以與檢測模式同時被激活或獨立于檢測模式而被激活。所述檢測模式與所述除霜模式同時被激活的操作被稱為組合的除霜模式和檢測模式。

根據(jù)圖3，示出了除霜模式的開始。清楚的是，在車輛10的車身部件36的外表面80(外表面80為車身部件36的曝露于室外條件的表面)上存在霜或水分76(如雪、冰、雨水)的情況下，雷達波束42穿過吸收體材料，但是沒有正確地穿過車身部件36。雷達波束72的大部分朝向水分76反射，并且雷達波束74的小部分穿過所述車身部件36并且可以在物體88上反射。由水分76反射的雷達波束72和由物體88反射的雷達波束90的組合可以生成由檢測系統(tǒng)12處理的反射的雷達波束72的失真，并且可以將錯誤信息提供給檢測系統(tǒng)12。在這種情況下，激活除霜模式?？梢宰詣踊蚴謩拥丶せ钏龀Ｊ?。除霜波束68被激活，并且被吸收體材料64吸收。所述除霜波束不穿過車輛10的車身部件36?？赡軙l(fā)生的是，所述除霜波束的一些較少能量可以穿過車身部件36。

另選地，吸收體材料64還可以位于車輛10的車身部件36的外表面上。

根據(jù)圖4，除霜模式處于操作中。除霜波束68仍然由吸收體材料64吸收。由于除霜波束68的吸收而導致的吸收體材料變熱，所以車輛10的車身部件36的外表面80上的水分86減少。減少的水分86使得相比于圖3較少的雷達波束82被反射，并且雷達波束84的大部分穿過減少的水分86。然而，由于仍然存在不可忽略的量的反射的雷達波束82，所以由水分86反射的雷達波束82和由物體88反射的雷達波束92的組合可以生成由檢測系統(tǒng)12處理的反射的雷達波束的少量失真，并且可以將非精確的信息提供給檢測系統(tǒng)12。但是，必須承認的是，與圖3相比較，情況已經(jīng)被改善。

根據(jù)圖5，除霜模式處于操作的結束。除霜波束68仍然由吸收體材料64吸收。車身部件36的外表面80上的雪、冰、或水分76已經(jīng)被完全去除。雷達波束42不再經(jīng)受由于水分的任何反射的信號。雷達波束42不再由于這樣的水分而失真。由被檢測物體88反射的并且由檢測系統(tǒng)12處理的雷達波束94可以提供關于被檢測物體88的精確的信息。然后，可以停用所述除霜模式。

圖6示出吸收體材料64的理想高頻特性圖的非限定性示例。x軸f為以千兆赫為單位的信號的頻率，并且y軸a是吸收體材料的相對特性。根據(jù)吸收特性ab，吸收體材料64吸收處于38.25千兆赫頻率的信號。根據(jù)透射特性tr，吸收體材料64在76.5千兆赫的頻率處讓信號頻率通過而沒有反射。因此，吸收體材料64的反射特性re表明吸收體材料64在38.25千兆赫和76.5千兆赫處沒有反射。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，并且根據(jù)吸收體材料的特性，雷達波束42通常為76.5千兆赫的高信號頻率，并且除霜波束68是具有雷達波束信號的頻率的一半頻率(即，38.25千兆赫)的高頻信號。吸收體材料64為超材料(metamaterial)。超材料是被設計為具有自然界中尚未發(fā)現(xiàn)的特性的材料。超材料由多個元件的裝配件制成，所述多個元件由復合材料(諸如，金屬或塑料)形成。所述材料經(jīng)常以重復圖案(pattern)來布置，所述圖案的規(guī)模(scale)小于它們所影響的現(xiàn)象的波長。超材料不是從基本材料的特性得到它們的特性，而是從其新設計的結構得到其特性。所述超材料的精確的形狀、幾何結構、尺寸、取向和布置使它們具有能夠通過阻擋、吸收、增強、彎曲波來操縱電磁波以實現(xiàn)超過常規(guī)材料的可能的益處的智能性能。

根據(jù)圖7，模塊殼體24包括雷達傳感器96，雷達傳感器96具有聯(lián)接至天線陣列100的雷達收發(fā)器98。收發(fā)器98和天線100操作以在所需的覆蓋區(qū)域內(nèi)發(fā)送高頻信號或波束，并且接收從覆蓋區(qū)域內(nèi)的物體反射的反射雷達信號。收發(fā)器98包括分頻器，以便能夠針對多個應用(如，雷達應用和除霜應用)發(fā)射不同的高頻。天線陣列100包括在不同的頻率匹配的多個發(fā)送天線，以便在不同的發(fā)送天線上發(fā)射雷達波束和除霜波束。雷達波束頻率的一個示例是76.5千兆赫，而除霜波束頻率為該值的一半。雷達傳感器的其它的部件(諸如，模數(shù)轉換器102、可編程邏輯器件104、開關驅動器106、線性化單元108和波發(fā)生器110)按照一般地布置在雷達傳感器96中來布置。

模塊殼體包括微控制器112，微控制器112用于控制雷達傳感器組件96。更具體地，微控制器112負責從雷達傳感器96接收的反射雷達信號的數(shù)字化樣本。微控制器112對接收到的雷達信號進行處理，并且提供各種雷達功能。另外，微控制器112控制雷達傳感器的工作模式。微控制器112可以將雷達傳感器96配置在雷達傳感器模式下，使得雷達傳感器96僅發(fā)射雷達波束。微控制器112還可以將雷達傳感器96配置在除霜模式下，使得雷達傳感器96僅發(fā)射除霜波束。微控制器112還可以將雷達傳感器配置在組合的除霜模式和檢測模式下。該組合模式可以被用作緊急模式，其中，檢測模式和除霜模式二者同時被激活。在所述緊急模式期間，在雷達波束可能失真的情況下進行除霜的同時，所述檢測模式可以以低精確度工作。

根據(jù)圖8，模塊殼體24包括相同的雷達傳感器組件96。模塊殼體24還包括攝像頭組件114。攝像頭組件114包括光學器件116和成像器118。圖8表示圖7的另選方案，其中，模塊殼體24的位置在通常為擋風玻璃36的窗的后面。吸收體材料64在攝像頭114的視場內(nèi)，并且必須是半透明的。模塊殼體24包括視頻微控制器120，視頻微控制器120與先前根據(jù)圖6描述的微控制器120相比具有附加的特征。應當理解，攝像頭組件114可以包括用于生成視頻圖像的市售的攝像頭。視頻微控制器120控制雷達組件96和攝像頭組件114，并且包括接收來自攝像頭組件的圖像以及來自雷達組件的接收的反射雷達信號的數(shù)字化樣本。視頻微控制器120可以對接收到的雷達信號和攝像頭圖像進行處理，并且提供各種雷達和視覺功能。例如，由視頻微控制器120執(zhí)行的雷達功能可以包括雷達檢測、跟蹤和威脅評估，這些功能中的每個可以通過例程(routine)或算法來實現(xiàn)。類似地，視頻微控制器120可以實現(xiàn)多個視覺功能，所述多個視覺功能包括車道跟蹤、車輛檢測和行人檢測，這些視覺功能中的每個可以通過例程或算法來實現(xiàn)。應當理解，利用雷達傳感器組件96和攝像頭組件114的輸出中的一個或二者，所述視頻-微控制器120可以執(zhí)行與雷達或視覺相關的各種功能。更具體地，根據(jù)本發(fā)明，攝像頭組件114監(jiān)控擋風玻璃36的除霜的進程。

根據(jù)圖9和圖10，提供傳感器組件96的兩個實施方式。這些圖表示模塊殼體24的詳細的電子框圖，其中，僅表示微控制器112、波發(fā)生器110、雷達收發(fā)器98和天線陣列100。所表示的框圖示出了除霜波束68和雷達波束42的生成。

根據(jù)圖9，公共發(fā)送天線120用于發(fā)射雷達波束42和除霜波束68。在這種情況下，雷達波束42不與除霜波束68同時發(fā)射。由微控制器112控制的開關122被設置在雷達收發(fā)器98的輸出端。開關122選擇到發(fā)送天線120的直接路徑124，或到雷達分頻器128的間接路徑126。然后，雷達分頻器128連接到高頻放大器130，高頻放大器130連接到發(fā)送天線120。直接路徑124為高頻雷達信號的路徑，而間接路徑126是高頻除霜信號的路徑。通過雷達收發(fā)器98連接到微控制器112的兩個接收天線132、134接收來自被檢測障礙物88的反射雷達波束。另選地，開關122和雷達分頻器128可以被集成在雷達收發(fā)器98內(nèi)。

根據(jù)這樣的實施方式，可以定義檢測系統(tǒng)12的控制方法。作為第一步驟，可以由微控制器112激活除霜模式。微控制器112生成去往波發(fā)生器110的信號。波發(fā)生器110的輸出端連接到收發(fā)器98，使得獲得作為雷達信號的高頻信號。微控制器控制開關122，使得收發(fā)器98的高頻雷達輸出信號被引導到雷達分頻器128。雷達分頻器128將雷達輸入信號變換為作為除霜信號的較低高頻。通常，雷達分頻器使用兩者的比，使得除霜波束68為具有雷達波束42信號的頻率的一半的高頻信號。為了除霜模式的效率，除霜信號被高頻放大器130放大，并且然后通過公共發(fā)送天線120在空氣中朝向吸收體材料64發(fā)送。高頻放大器130由微控制器112控制，使得高頻放大器130僅在除霜模式期間被加電。

作為第二步驟，當除霜模式結束時，激活檢測模式。在這樣的模式期間，微控制器112控制開關，使得收發(fā)器98的高頻雷達輸出信號被直接引導到公共發(fā)送天線120。發(fā)送天線120生成指向物體88的雷達波束42。在這樣的模式期間，優(yōu)選地，高頻放大器130由微控制器112關閉。在檢測模式期間，被物體88反射的雷達波束被兩個接收天線132、134接收，并且被收發(fā)器98引導到微控制器112。收發(fā)器98使反射的信號數(shù)字化，使得微控制器112能夠處理這樣的信號。

根據(jù)圖10，使用兩個不同的發(fā)送天線136、138。直接連接到雷達收發(fā)器98的發(fā)送天線是用于發(fā)射雷達波束42的發(fā)送天線136。與兩個高頻放大器140、142串聯(lián)連接并且由微控制器112控制的另一發(fā)送天線138是用于發(fā)射除霜波束68的發(fā)送天線。雷達分頻器128在一側直接連接在雷達收發(fā)器的輸出端上，并且與兩個高頻放大器140、142串聯(lián)。在這樣的配置中，雷達波束42和除霜波束68可以同時被發(fā)送，使得可以激活組合的除霜模式和檢測模式。除霜的進程可以由微控制器112監(jiān)控，微控制器112可以檢查反射的雷達信號的失真的進程。

根據(jù)這樣的實施方式，可以定義檢測系統(tǒng)12的控制方法的附加特征。微控器可以使用所謂的緊急模式，在所述緊急模式下，除霜模式和檢測模式同時工作。對于這樣的控制方法，微控制器112接通與雷達分頻器128串聯(lián)的兩個高頻放大器140、142。當激活緊急模式時，雷達信號的一部分從輸出收發(fā)器98被引導到生成雷達波束42的發(fā)送天線136，而雷達信號的另一部分從收發(fā)器的輸出端去往雷達分頻器128，雷達分頻器128生成除霜信號，所述除霜信號去往另一發(fā)送天線138以生成除霜波束68。