用于确定对象的位置角的方法和mimo雷达设备的制造方法
用于确定对象的位置角的方法和mimo 雷达设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于确定对象的位置角的方法和ΜΙΜΟ雷达设备。ΜΙΜΟ雷达设备 尤其可W布置在车辆、例如道路车辆、轨道车辆、飞行器或者船舶中。对象的位置角尤其应 理解为W下角：对象W所述角相对于参考轴线布置。在车辆上的应用中，所述参考轴线优选 是向前行驶方向，W车辆在横向方向上的中屯、为中屯、。在W下谈及角相关性的地方，角相关 性应理解为与位置角的相关性。位置角尤其可W设及所谓的方位角，其与车辆相关。
【背景技术】 阳00引 ΜΙΜΟ在专业用途（Fachgebrauch)中代表"多输入多输出"并且表示一种系统或 者方法，根据所述系统或者方法使用多个发射天线和多个接收天线来实现例如用于传输信 息或者如在所述情形中用于借助雷达设备检测外部对象的至少位置的效果。发射天线尤其 构造用于发射电磁信号。接收天线尤其构造用于接收电磁信号。如果在此和W下提及"天 线"，则其同样应理解为发射天线和接收天线，而不进行区分。
[0003] 在现代的车辆中使用多个例如可W用于在引导车辆时支持驾驶员的电子系统。例 如，制动辅助装置可W识别前方行驶的交通参与者并且使相应地车辆制动W及加速，使得 与前方行驶的交通参与者始终遵循预给定的最小间距。当制动辅助装置识别出与前方行驶 的交通参与者的间距过小时，其也可W启动紧急制动。
[0004] 为了能够在车辆中提供所述辅助系统，需要检测关于相应车辆的周围环境的数 据。在制动辅助装置的上述示例中例如需要检测前方行驶的交通参与者的位置，W便能够 计算车辆与前方行驶的交通参与者的间距。
[0005] 在检测前方行驶的交通参与者的位置时，例如可W从相应车辆的行驶方向出发 检测前方行驶的交通参与者的方位角。方位角例如是符合目的的首先关于雷达设备的 球坐标系的一部分、但在布置在车辆中的雷达设备的情况下相应地关于车辆的球坐标 系的一部分。方位角相对于车辆如此布置，使得方位角在从0°至360°的变化中扫描 化berstreicht)与车辆所行驶的行驶平面平行的平面。借助方位角例如可W区分在向前行 驶方向上车辆左侧的对象与在向前行驶方向上车辆右侧的对象。
[0006] 因为在功能上不重要的对象如检查井盖或者桥梁也反射电磁信号作为雷达信号， 所W俯仰角的检测能够实现在功能上重要的对象和不重要的对象之间的区分。俯仰角是所 述球坐标系的另一部分并且在从0°至360°的变化中扫描与车辆所行驶的行车道垂直的 平面。所述球坐标系的最终不相关的坐标是间距或者半径。
[0007] 对象的方位角或者俯仰角的检测例如可W通过分析处理在雷达设备的接收天线 上接收的在对象上反射的电磁信号的电磁相位错位来实现。
[0008] US 2012/256795A1示出一种用于所述雷达设备的可能的天线。
[0009] 对于具有相位中屯、xi (在第一坐标方向上）和yi (在与所述第一坐标方向垂直的 第二坐标方向上）的二维天线阵列，适用于天线i上的相位巧i:
[0010]
[0011] 在此，θ表不方位角，而Φ表不俯仰角。
[0012] 期望的是，雷达设备的天线阵列的尽可能小数量的天线、即发射天线和接收天线 足够用。已知的ΜΙΜΟ原理的应用组合多个开关状态的接收信号并且因此能够实现虚拟阵 列的构成，所述虚拟阵列具有大数量的虚拟天线的增大的孔径。
[0013] 虚拟阵列Θ )的构成通过由接收天线组成的接收天线阵列与由发射天线组成 的发射天线阵列的卷积、即通过构成发射天线的单向天线图站2L( Θ )与接收天线的单向天 线图Θ )的所有可能的乘积来实现：
[0014]
阳01引其中，矮表示克罗内克积，即构成向量站Θ )与型2[( Θ )的元素的所有可能的 乘积。
[0016] 常规的雷达设备需要发射天线的不同开关状态或者发射状态之间的相位相干性。 在时分复用ΜΙΜΟ中，相对于雷达设备运动的对象导致发射状态之间的相位错位，因此应 用补偿方法来补偿所述相位错位。速度估计中的错误导致残留的相位错位，其不利地影响 随后的位置角确定，特别是如果W相对缓慢的FMCW斜坡发射雷达信号。
【发明内容】
[0017] 本发明公开一种具有权利要求1的特征的方法和一种具有权利要求8的特征的 ΜΙΜΟ雷达设备。
[0018] 因此，本发明创造一种用于确定对象的位置角的方法，所述方法具有W下步骤：
[0019] 借助第一发射天线W第一福射特性发射第一雷达信号；借助第二发射天线W第 二福射特性发射第二雷达信号；借助第Ξ发射天线W第Ξ福射特性发射第Ξ雷达信号；其 中，所述第一福射特性的主瓣指向第一方向；其中，所述第二福射特性的主瓣指向第二方 向，所述第二方向与所述第一方向成第一角，所述第一角在1度和90度之间；其中，所述第 Ξ福射特性的主瓣指向第Ξ方向；其中，所述第Ξ方向与所述第二方向成第二角，所述第二 角在1度和90度之间；接收在对象上反射的雷达信号；基于所接收的反射的雷达信号之间 的由所述雷达信号朝第一至第Ξ方向的发射引起的相位差W及振幅差来确定对象的位置 角。
[0020] 此外，本发明创造一种用于确定对象的位置角的ΜΙΜΟ雷达设备，其具有：第一发 射天线、第二发射天线、第Ξ发射天线、至少一个接收天线、分析处理装置；借助所述第一发 射天线能够W第一福射特性发射第一雷达信号；借助所述第二发射天线能够W第二福射特 性发射第二雷达信号；借助所述第Ξ发射天线能够W第Ξ福射特性发射第Ξ雷达信号；其 中，所述第一福射特性的主瓣指向第一方向；其中，所述第二福射特性的主瓣指向第二方 向，所述第二方向与所述第一方向成第一角，所述第一角在1度和90度之间；其中，所述第 Ξ福射特性的主瓣指向第Ξ方向；其中，所述第Ξ方向与所述第二方向成第二角，所述第二 角在1度和90度之间；借助所述至少一个接收天线能够接收在对象上反射的雷达信号；借 助所述分析处理装置能够基于所接收的反射的雷达信号之间的由所述雷达信号朝第一至 第Ξ方向的发射引起的相位差W及振幅差来确定对象的位置角。
[0021] 本发明基于W下认识：通过雷达信号朝不同方向的发射，出现所发射的、所反射的 和所接收的雷达信号的角相关的振幅差，所述角相关的振幅差连同所接收的雷达信号的角 相关的相位差可W用于更精确地确定对象的位置角。
[0022] 根据本发明的方法可W在没有发射天线的开关状态的相位相干性的情况下、尤其 在没有所发射的雷达信号的相位相干性的情况下实施，使得例如也可W发射相对缓慢的 FMCW斜坡作为雷达信号并且可W分析处理在对象上反射的雷达信号。根据本发明，发射天 线的角相关的振幅差用于多值性分辨、即用于区分多个对象，和/或用于提高角精确度。与 此相应地，可W使用具有相对大的孔径的多值的接收阵列、即ΜΙΜΟ雷达设备的接收天线的 布置，因为通过发射状态、即雷达信号的振幅差来分辨如W上所描述的多值性。
[0023] 有利的实施方式和扩展方案由从属权利要求W及参考附图的描述得出。
[0024] 根据一种优选的扩展方案，第一角和第二角同样大。根据另一种优选的扩展方案， 第一角小于第二角。
[0025] 根据另一种优选的扩展方案，所述方法包括W下步骤：借助第四发射天线W第四 福射特性发射第四雷达信号；其中，所述第四福射特性的主瓣指向第四方向，所述第四方向 与所述第Ξ方向成第Ξ角，所述第Ξ角在1度和90度之间。
[00%] 根据另一种优选的扩展方案，第一角和第Ξ角同样大。根据另一种优选的扩展方 案，第一角、第二角和/或第Ξ角在5度和30度之间、优选在10度和25度之间。特别有利 地，第一角、第二角和/或第Ξ角可W在20度和25度之间、尤其在20度和23度之间，分别 包括端值。
[0027] 根据另一种优选的扩展方案，第一雷达信号、第二雷达信号和/或第Ξ雷达信号 (和/或必要时第四雷达信号）具有斜坡状的随时间的振幅变化。每一个斜坡的时间延展 长于1毫秒并且优选在1毫秒和5毫秒之间，分别包括端值。
[0028] 根据一种优选的扩展方案，根据本发明的ΜΙΜΟ雷达设备具有第四发射天线，借助 所述第四发射天线能够W第四福射特性发射第四雷达信号；其中，所述第四福射特性的 主瓣指向第四方向，所述第四方向与所述第Ξ方向成第Ξ角，所述第Ξ角在1度和90度之 间。
【附图说明】
[0029] W下根据在示意图中所示出的实施例详细阐述本发明。附图示出：
[0030] 图1 :根据本发明的第一实施方式的用于确定对象的位置角的ΜΙΜΟ雷达设备的示 意性框图；
[0031] 图2 :根据本发明的第二实施方式的用于阐述用于确定对象的位置角的方法的示 意性流程图；
[0032] 图3 :根据本发明的第二实施方式的用于阐述用于确定对象的位置角的方法的示 意图；
[0033] 图4 :根据本发明的第Ξ实施方式的用于阐述用于确定对象的位置角的方法的示 意图；
[0034] 图5 :根据本发明的第四实施方式的用于阐述用于确定对象的位置角的方法的示 意图。
[0035] 在所有附图中，只要没有其他说明，相同或功能相同的元件和设备设置有相同的 参考标记。
【具体实施方式】
[0036] 图1示出根据本发明的第一实施方式的用于确定对象5的位置角Θ的ΜΙΜΟ雷达 设备1的示意性框图。
[0037] 根据图1，ΜΙΜΟ雷达设备1构造在车辆7中。雷达设备1包括平面的天线阵列， 所述天线阵列具有发射阵列2 W及接收阵列4,所述发射阵列具有第一至第Ξ发射天线10、 20、30,所述接收阵列具有四个接收天线50。借助第一至第Ξ发射天线10、20、30可W由天 线设 备1分别发射电磁信号110、120、130。所发射的电磁信号110、120、130例如可W在外 部对象5上反射，由此产生所反射的电磁信号18。四个接收天线50相对于彼此地位于位置 0、1. 8、2. 94和6. 89处，分别W要发射的雷达信号的波长为单位进行测量。
[003引所反射的电磁信号18可W借助接收阵列4的接收天线50接收并且可W借助用 于确定对象5的位置角Θ的分析处理装置6分析处理。位置角Θ关于ΜΙΜΟ天线设备1 地限定。有利地，当天线设备1布置在车辆7中时，借助向前行驶方向V在车辆7上的基点 (化Ppunkt)作为顶点（Scheitelpunkt)并且借助所扫过的平行于车辆7的行驶平面的角 向量来测量相对于车辆7的向前行驶方向V的位置角Θ。
[0039] 电磁信号110、120、130的发射借助控制装置3来控制，控制装置可W通过数据线 17与分析处理装置6连接，W便可W由分析处理装置6在确定位置角Θ时考虑由控制装置 3提供的关于所发射的电磁信号110、120、130的相位间距、发射时刻、信号斜坡等的参数。
[0040] 借助第一发射天线10可第一福射特性112发射第一雷达信号110。借助第二 发射天线20可第二福射特性122发射第二雷达信号120。借助第Ξ发射天线30可W W第Ξ福射特性132发射第Ξ雷达信号130。根据图3详细阐述根据本发明的第一实施方 式的第一至第Ξ发射天线10、20、30的第一至第Ξ福射特性112、122、132。根据第一实施方 式的ΜΙΜΟ雷达设备1尤其适于实施根据第二实施方式的方法，如其W下详细阐述的那样。
[0041] ΜΙΜΟ雷达设备的发射天线10、20、30也可第四发射天线来补充，借助所述第 四发射天线可第四福射特性发射第四雷达信号。根据本发明的第Ξ或者第四实施方 式，可W匹配第一至第四发射天线10、20、30,即借助根据图4和图5所阐述的第一至第四 福射特性 212、222、232、242 ;312、322、332、342, W便 W第一至第四福射特性 212、222、232、 242 ;312、322、332、342 发射第一至第四雷达信号 210、220、230、240 ;310、320、330、340。
[0042] 根据第一实施方式，第一至第Ξ发射天线10、20、30构造为具有六列贴片元件的 贴片天线，其相应的福射特性112、122、123尤其可W通过相位错位地控制贴片天线的各个 贴片元件来匹配，例如根据"相控阵列（Phased-Array)"原理。
[0043] 可W借助分析处理装置6基于所接收的反射的雷达信号18的相位差W及振幅差 来确定对象5的位置角Θ。在振幅差中，尤其将所接收的反射的雷达信号18的W下振幅差 包括到分析处理中：所述振幅差由第一至第Ξ雷达信号110、120、130朝相互不同的第一 至第Ξ方向116、126、136的发射引起。为此，第一至第Ξ方向116、126、136保存在分析处 理装置6中。 W44] 可选择地，第一至第S方向116、126、136也可W借助控制装置3动态地匹配，例如 借助电子射束偏差6付址13油巧6111〇111扣，其中第一至第^方向116、126、136之间的角（对 此也参见图3至图5)保持恒定。为此，关于第一至第Ξ或者必要时第四发射天线10、20、30 的各个当前定向的信息可W从控制装置定期地或者持续地传输到分析处理装置6上。
[0045] 图2示出根据本发明的第二实施方式的用于阐述用于确定对象5的位置角Θ的 方法的示意性流程图。根据本发明的方法尤其适于运行根据本发明的ΜΙΜΟ雷达设备、尤其 根据本发明的第一实施方式的ΜΙΜΟ雷达设备1。ΜΙΜΟ雷达设备可W有利地与根据本发明的 方法的变型方案和扩展方案匹配，反之亦然。在根据本发明的方法的描述中也参考图1 W 及图3至图5中的参考标记。尤其根据随后的图3详细地阐述根据第二实施方式的方法。
[0046] 在步骤SOI中，借助第一发射天线10 W第一福射特性112发射第一雷达信号110。 在步骤S02中，借助第二发射天线20 W第二福射特性122发射第二雷达信号120。在步骤 S03中，借助第Ξ发射天线30 W第Ξ福射特性132发射第Ξ雷达信号130。
[0047] 第一福射特性112的主瓣114指向第一方向116。第二福射特性122的主瓣124 指向第二方向126,所述第二方向与所述第一方向116成第一角α 112,所述第一角为22. 5 度。第Ξ福射特性132的主瓣134指向第Ξ方向136 ;其中所述第Ξ方向136与所述第二 方向126成第二角α 123,所述第二角为22. 5度。如果使用所述方法来运行构造在车辆7 上的ΜΙΜΟ雷达设备，第一和第二角α 112、α 123在此位于同一虚拟平面中，所述虚拟平面 尤其与车辆7的行驶平面平行地布置。
[0048] 在步骤S04中，尤其借助接收天线50接收在对象5上反射的雷达信号18。
[0049] 在步骤S04中，基于所接收的反射的雷达信号18之间的由雷达信号110、120、130 朝第一至第Ξ方向116、126、136的发射SOI、S02、S03引起的相位差W及振幅差来确定、即 计算对象5的位置角Θ。
[0050] 图3示出根据本发明的第二实施方式的用于阐述用于确定对象5的位置角Θ的 方法的示意图。
[0051] 在水平轴线8上W角度说明根据本发明第一至第Ξ发射天线10、20、30的第一至 第Ξ福射特性112、122、132的主瓣114、124、134所定向的方向。在正确的调整时，在0°时 沿着水平坐标轴线8的方向恰好指向车辆7的向前行驶方向V。在运种情形中，沿着水平 坐标轴线8的负的角设及方向--车辆7的"左侧"前方，而正的角设及方向--车辆7的 "右侧"前方。
[0052] 在竖直的坐标轴线9上绘出功率。因此，第一、第二和第Ξ雷达信号110、120、130 的曲线表示根据发射天线10、20、30的福射特性在朝确定的方向、即W确定的角发射第一 至第Ξ雷达信号110、120、130时所发射的功率。
[0053] 根据图3,由第一发射天线10发射的第一雷达信号110的主瓣114在-22. 5°处具 有其最大值115。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的-22. 5°的第一方向116 发射第一雷达信号110。由第二发射天线20发射的第二雷达信号120的主瓣124在0°处 具有其最大值125。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的0°的第二方向126发 射第二雷达信号120。由第Ξ发射天线30发射的第Ξ雷达信号130的主瓣134在巧2. 5° 处具有其最大值135。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的+22. 5°的第Ξ方向 136发射第Ξ雷达信号130。
[0054] 第一方向116和第二方向126共同围成具有量值22. 5。的第一角α 112。第二方 向126和第Ξ方向136共同围成具有量值同样为22. 5。的第二角α 123。第一角α 112和 第二角α 123位于一个共同的虚拟平面中，所述虚拟平面与车辆7的行驶平面平行。因此， 第一方向116和第二方向136之间的没有示出的另一角具有量值45°。 阳化5] 图4示出根据本发明的第Ξ实施方式的用于阐述用于确定对象5的位置角Θ的 方法的示意图。根据第Ξ实施方式的方法是根据第二实施方式的方法的一种变型方案并且 与其区别在于使用第四发射天线来朝第四方向246发射第四雷达信号240 W及在于第一至 第Ξ方向216、226、236的选择，朝所述第一至第Ξ方向发射第一至第Ξ雷达信号210、220、 230。
[0056] 根据图4,由第一发射天线10发射的第一雷达信号210的主瓣214在-30°处具 有其最大值215。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的-30°的第一方向216发 射第一雷达信号210。由第二发射天线20发射的第二雷达信号220的主瓣224在-10°处 具有其最大值225。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的-10°的第二方向226 发射第二雷达信号220。由第Ξ发射天线30发射的第Ξ雷达信号230的主瓣234在+10° 处具有其最大值235。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的+10°的第Ξ方向236 发射第Ξ雷达信号230。由第四发射天线发射的第四雷达信号240的主瓣244在+30°处 具有其最大值245。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的+30°的第四方向226 发射第四雷达信号240。
[0057] 第一方向216和第二方向226共同围成具有量值20。的第一角α 212。第二方向 226和第Ξ方向236共同围成具有量值同样为20°的第二角0 223。第Ξ方向236和第四 方向246共同围成具有量值同样为20。的第Ξ角0 234。第一角0 212、第二角α 223和第 Ξ角α 234位于一个共同的虚拟平面中，所述虚拟平面与车辆7的行驶平面平行。因此，第 一方向216和第四方向246之间的没有不出的另一角具有量值50°。
[0058] 与第二实施方式相比，根据第Ξ实施方式可W基于主瓣214、224、234、244 在-20°、0°和+20°处的交点上的振幅梯度减小射束宽度并且因此改善角精确度和角分 离能力。
[0059] 为了实施根据第Ξ实施方式的方法，尤其可W如此修改根据第一实施方式的ΜΙΜΟ 雷达设备，使得四个发射天线构造为具有各十个列的贴片元件的贴片天线。接收天线相对 于彼此地分别W要发射的雷达信号210、220、230、240的波长为单位地布置在位置0、1. 64、 2. 82 和 6. 77 处。
[0060] 图5示出根据本发明的第四实施方式的用于阐述用于确定对象5的位置角Θ的 方法的示意图。根据第四实施方式的方法是根据第Ξ实施方式的方法 的一种变型方案并且 与其区别在于第一至第四方向316、326、336、346,朝所述第一至第四方向发射第一至第四 雷达信号 310、320、330、340。
[0061] 根据图5,由第一发射天线10发射的第一雷达信号310的主瓣314在-25°处具有 其最大值315。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的-25°的第一方向316发射 第一雷达信号310。由第二发射天线20发射的第二雷达信号320的主瓣324在-10°处具 有其最大值325。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的-10°的第二方向226发 射第二雷达信号320。由第Ξ发射天线30发射的第Ξ雷达信号330的主瓣334在+10°处 具有其最大值335。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的+10°的第Ξ方向336 发射第Ξ雷达信号330。由第四发射天线发射的第四雷达信号340的主瓣344在+30°处 具有其最大值345。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的+30°的第四方向326 发射第四雷达信号340。
[0062] 第一方向316和第二方向326共同围成具有量值15。的第一角α 312。第二方 向326和第Ξ方向336共同围成具有量值20°的第二角0 323。第Ξ方向336和第四方向 346共同围成具有量值15。的第Ξ角α 334。第一角0 312、第二角α 323和第Ξ角α 334 位于一个共同的虚拟平面中，所述虚拟平面与车辆7的行驶平面平行。因此，第一方向316 和第四方向346之间的没有示出的另一角具有量值50°。
[0063] 为了实施根据第四实施方式的方法，尤其可W如此修改根据第一实施方式的ΜΙΜΟ 雷达设备，使得四个发射天线构造为具有各六个列的贴片元件的贴片天线。接收天线相对 于彼此地分别W要发射的雷达信号310、320、330、340的波长为单位地布置在位置0、1. 64、 2. 87 和 7. 41 处。
[0064] 尽管本发明已借助优选的实施例进行了描述，但它不局限于此，而是可W在许多 方面进行修改。在不偏离本发明核屯、的情况下，本发明尤其可多种多样的方式变化或 者修改。
[00化]为了朝相互不同的第一至第Ξ (或者必要时第四）方向发射第一至第Ξ (或者必 要时第四）雷达信号，ΜΙΜΟ雷达设备的第一至第Ξ (或者必要时第四）发射天线例如可W 相对于彼此地结构上偏差地构造或者安装。第一和第二角也可W位于彼此不同的虚拟平面 中，所述虚拟平面彼此构成二面角值iederwinkel)，所述二面角在0度和90度之间、优选 在0度和45度之间、优选在0度和30度之间、尤其在0度和10度之间。同样的也可W类 似地适用于第二角和第Ξ角。
【主权项】
1. 一种用于确定对象的位置角的方法，所述方法具有以下步骤： 借助第一发射天线（10)以第一辐射特性（112 ;212 ;312)发射（SOI)第一雷达信号 (110 ；210 ；310)； 借助第二发射天线（202)以第二辐射特性（122 ;222 ;322)发射（S02)第二雷达信号 (120 ；220 ；320)； 借助第三发射天线（30)以第三辐射特性（132 ;232 ;332)发射（S03)第三雷达信号 (130 ；230 ；330)； 其中，所述第一辐射特性（112 ;212 ;312)的主瓣（114 ;214 ;314)指向第一方向（116 ; 216 ;316);其中，所述第二辐射特性（122 ;222 ;322)的主瓣（124 ;224 ;324)指向第二方向 (126;226;326)，所述第二方向与所述第一方向（116;216;316)成第一角（α112;α212; α312)，所述第一角在1度和90度之间； 其中，所述第三辐射特性（132 ;232 ;332)的主瓣（134 ;234 ;334)指向第三方向（136 ; 236 ；336)； 其中，所述第三方向（136;236;336)与所述第二方向（126;226;326)成第二角(α123 ;α223 ;α323)，所述第二角在1度和90度之间； 接收（S04)在所述对象（5)上反射的雷达信号（18); 基于所接收的反射的雷达信号（18)之间的由所述雷达信号（110,120,130 ;210,220， 230,240 ;310,320,330,340)朝所述第一至第三方向（116，126，136 ;216,226,236,246 ; 316,326,336,346)的发射（S01，S02,S03)引起的相位差以及振幅差来确定（S05)所述对 象（5)的位置角（Θ)。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一角（α112 ;α212 ;α312)和所述第二 角（α123 ;α223 ;α323)同样大。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一角（α112 ;α212 ;α312)小于所述第 二角（α123 ;α223 ;α323)。4. 根据以上权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法具有以下步骤： 借助第四发射天线以第四辐射特性（242 ;342)发射第四雷达信号（240 ;340);其中， 所述第四辐射特性（142 ;242 ;342)的主瓣（244 ;344)指向第四方向（246 ;346)，所述第四 方向与所述第三方向（136 ;236 ;336)成第三角（α234 ;α334)，所述第三角在1度和90度 之间。5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一角（α112;α212;α312)和所述第三 角（α234 ;α334)同样大。6. 根据以上权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述第一角（α112 ;α212 ; α312)、所述第二角（α123 ;α223 ;α323)和/或所述第三角（α234 ;α334)在5度和30 度之间、优选在10度和25度之间。7. 根据以上权利要求1至6任一项所述的方法，其中，所述第一雷达信号（110 ;210 ; 310)、所述第二雷达信号（120 ;220 ;320)、所述第三雷达信号（130 ;230 ;330)和/或所述第 四雷达信号（240 ;340)具有斜坡状的随时间的振幅变化，其中，每一个斜坡的时间延展长 于1毫秒。8. -种用于确定对象的位置角的ΜΜ0雷达设备，所述ΜΜ0雷达设备具有： 第一发射天线（10)，借助所述第一发射天线能够以第一辐射特性（112 ;212 ;312)发射 第一雷达信号（110 ;210 ;310); 第二发射天线（20)，借助所述第二发射天线能够以第二辐射特性（122 ;222 ;322)发射 第二雷达信号（120 ;220 ;320); 第三发射天线（30)，借助所述第三发射天线能够以第三辐射特性（132 ;232 ;332)发射 第三雷达信号（130 ;230 ;330); 其中，所述第一辐射特性（112 ;212 ;312)的主瓣（114 ;214 ;314)指向第一方向（116 ; 216 ；316)； 其中，所述第二辐射特性（122;222;322)的主瓣（124;224;324)指向第二方向 (126;226;326)，所述第二方向与所述第一方向（116;216;316)成第一角（α112;α212; α312)，所述第一角在1度和90度之间； 其中，所述第三辐射特性（132 ;232 ;332)的主瓣（134 ;234 ;334)指向第三方向（136 ; 236 ;336);其中，所述第三方向（136 ;236 ;336)与所述第二方向（15)成第二角（α123 ; α223 ;α323)，所述第二角在1度和90度之间； 至少一个接收天线（5〇)，借助所述至少一个接收天线能够接收在所述对象（5)上反射 的雷达信号（18); 分析处理装置(60)，能够借助所述分析处理装置基于所接收的反射的雷达信号（18) 之间的由所述雷达信号（110,120,130 ;210, 220, 230, 240 ;310, 320, 330, 340)朝所述第一 至第三方向（116，126，136;216,226,236,246;316,326,336,346)的发射（S01，S02,S03) 引起的相位差以及振幅差来确定所述对象（5)的位置角（Θ)。9.根据权利要求8所述的雷达设备，其具有： 第四发射天线，借助所述第四发射天线能够以第四辐射特性（242 ;342)发射第四雷达 信号（240 ;340);其中，所述第四辐射特性（142 ;242 ;342)的主瓣（244 ;344)指向第四方 向（246 ;346)，所述第四方向与所述第三方向（136 ;236 ;336)成第三角（α234 ;α334)，所 述第三角在1度和90度之间。
【专利摘要】本发明创造用于确定对象的位置角的方法和MIMO雷达设备。所述方法包括以下步骤：借助第一发射天线(10)以第一辐射特性(112；212；312)发射第一雷达信号；借助第二发射天线(202)以第二辐射特性(122；222；322)发射第二雷达信号；借助第三发射天线(30)以第三辐射特性(132；232；332)发射第三雷达信号；其中，所述第一、第二和第三雷达信号朝不同的方向发射；接收在所述对象(5)上反射的雷达信号(18)；基于所接收的反射雷达信号(18)之间的由所述雷达信号朝所述第一以及第三方向的发射引起的相位差以及振幅差来确定(S05)所述对象(5)的位置角(θ)。
【IPC分类】G01S7/02, G01S13/02
【公开号】CN105487068
【申请号】CN201510642490
【发明人】M·朔尔, B·勒施
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月30日
【公告号】DE102015203454A1, US20160097847
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于确定对象的位置角的方法和ΜΙΜΟ雷达设备。ΜΙΜΟ雷达设备 尤其可W布置在车辆、例如道路车辆、轨道车辆、飞行器或者船舶中。对象的位置角尤其应 理解为W下角：对象W所述角相对于参考轴线布置。在车辆上的应用中，所述参考轴线优选 是向前行驶方向，W车辆在横向方向上的中屯、为中屯、。在W下谈及角相关性的地方，角相关 性应理解为与位置角的相关性。位置角尤其可W设及所谓的方位角，其与车辆相关。
【背景技术】 阳00引 ΜΙΜΟ在专业用途（Fachgebrauch)中代表"多输入多输出"并且表示一种系统或 者方法，根据所述系统或者方法使用多个发射天线和多个接收天线来实现例如用于传输信 息或者如在所述情形中用于借助雷达设备检测外部对象的至少位置的效果。发射天线尤其 构造用于发射电磁信号。接收天线尤其构造用于接收电磁信号。如果在此和W下提及"天 线"，则其同样应理解为发射天线和接收天线，而不进行区分。
[0003] 在现代的车辆中使用多个例如可W用于在引导车辆时支持驾驶员的电子系统。例 如，制动辅助装置可W识别前方行驶的交通参与者并且使相应地车辆制动W及加速，使得 与前方行驶的交通参与者始终遵循预给定的最小间距。当制动辅助装置识别出与前方行驶 的交通参与者的间距过小时，其也可W启动紧急制动。
[0004] 为了能够在车辆中提供所述辅助系统，需要检测关于相应车辆的周围环境的数 据。在制动辅助装置的上述示例中例如需要检测前方行驶的交通参与者的位置，W便能够 计算车辆与前方行驶的交通参与者的间距。
[0005] 在检测前方行驶的交通参与者的位置时，例如可W从相应车辆的行驶方向出发 检测前方行驶的交通参与者的方位角。方位角例如是符合目的的首先关于雷达设备的 球坐标系的一部分、但在布置在车辆中的雷达设备的情况下相应地关于车辆的球坐标 系的一部分。方位角相对于车辆如此布置，使得方位角在从0°至360°的变化中扫描 化berstreicht)与车辆所行驶的行驶平面平行的平面。借助方位角例如可W区分在向前行 驶方向上车辆左侧的对象与在向前行驶方向上车辆右侧的对象。
[0006] 因为在功能上不重要的对象如检查井盖或者桥梁也反射电磁信号作为雷达信号， 所W俯仰角的检测能够实现在功能上重要的对象和不重要的对象之间的区分。俯仰角是所 述球坐标系的另一部分并且在从0°至360°的变化中扫描与车辆所行驶的行车道垂直的 平面。所述球坐标系的最终不相关的坐标是间距或者半径。
[0007] 对象的方位角或者俯仰角的检测例如可W通过分析处理在雷达设备的接收天线 上接收的在对象上反射的电磁信号的电磁相位错位来实现。
[0008] US 2012/256795A1示出一种用于所述雷达设备的可能的天线。
[0009] 对于具有相位中屯、xi (在第一坐标方向上）和yi (在与所述第一坐标方向垂直的 第二坐标方向上）的二维天线阵列，适用于天线i上的相位巧i:
[0010]
[0011] 在此，θ表不方位角，而Φ表不俯仰角。
[0012] 期望的是，雷达设备的天线阵列的尽可能小数量的天线、即发射天线和接收天线 足够用。已知的ΜΙΜΟ原理的应用组合多个开关状态的接收信号并且因此能够实现虚拟阵 列的构成，所述虚拟阵列具有大数量的虚拟天线的增大的孔径。
[0013] 虚拟阵列Θ )的构成通过由接收天线组成的接收天线阵列与由发射天线组成 的发射天线阵列的卷积、即通过构成发射天线的单向天线图站2L( Θ )与接收天线的单向天 线图Θ )的所有可能的乘积来实现：
[0014]
阳01引其中，矮表示克罗内克积，即构成向量站Θ )与型2[( Θ )的元素的所有可能的 乘积。
[0016] 常规的雷达设备需要发射天线的不同开关状态或者发射状态之间的相位相干性。 在时分复用ΜΙΜΟ中，相对于雷达设备运动的对象导致发射状态之间的相位错位，因此应 用补偿方法来补偿所述相位错位。速度估计中的错误导致残留的相位错位，其不利地影响 随后的位置角确定，特别是如果W相对缓慢的FMCW斜坡发射雷达信号。
【发明内容】
[0017] 本发明公开一种具有权利要求1的特征的方法和一种具有权利要求8的特征的 ΜΙΜΟ雷达设备。
[0018] 因此，本发明创造一种用于确定对象的位置角的方法，所述方法具有W下步骤：
[0019] 借助第一发射天线W第一福射特性发射第一雷达信号；借助第二发射天线W第 二福射特性发射第二雷达信号；借助第Ξ发射天线W第Ξ福射特性发射第Ξ雷达信号；其 中，所述第一福射特性的主瓣指向第一方向；其中，所述第二福射特性的主瓣指向第二方 向，所述第二方向与所述第一方向成第一角，所述第一角在1度和90度之间；其中，所述第 Ξ福射特性的主瓣指向第Ξ方向；其中，所述第Ξ方向与所述第二方向成第二角，所述第二 角在1度和90度之间；接收在对象上反射的雷达信号；基于所接收的反射的雷达信号之间 的由所述雷达信号朝第一至第Ξ方向的发射引起的相位差W及振幅差来确定对象的位置 角。
[0020] 此外，本发明创造一种用于确定对象的位置角的ΜΙΜΟ雷达设备，其具有：第一发 射天线、第二发射天线、第Ξ发射天线、至少一个接收天线、分析处理装置；借助所述第一发 射天线能够W第一福射特性发射第一雷达信号；借助所述第二发射天线能够W第二福射特 性发射第二雷达信号；借助所述第Ξ发射天线能够W第Ξ福射特性发射第Ξ雷达信号；其 中，所述第一福射特性的主瓣指向第一方向；其中，所述第二福射特性的主瓣指向第二方 向，所述第二方向与所述第一方向成第一角，所述第一角在1度和90度之间；其中，所述第 Ξ福射特性的主瓣指向第Ξ方向；其中，所述第Ξ方向与所述第二方向成第二角，所述第二 角在1度和90度之间；借助所述至少一个接收天线能够接收在对象上反射的雷达信号；借 助所述分析处理装置能够基于所接收的反射的雷达信号之间的由所述雷达信号朝第一至 第Ξ方向的发射引起的相位差W及振幅差来确定对象的位置角。
[0021] 本发明基于W下认识：通过雷达信号朝不同方向的发射，出现所发射的、所反射的 和所接收的雷达信号的角相关的振幅差，所述角相关的振幅差连同所接收的雷达信号的角 相关的相位差可W用于更精确地确定对象的位置角。
[0022] 根据本发明的方法可W在没有发射天线的开关状态的相位相干性的情况下、尤其 在没有所发射的雷达信号的相位相干性的情况下实施，使得例如也可W发射相对缓慢的 FMCW斜坡作为雷达信号并且可W分析处理在对象上反射的雷达信号。根据本发明，发射天 线的角相关的振幅差用于多值性分辨、即用于区分多个对象，和/或用于提高角精确度。与 此相应地，可W使用具有相对大的孔径的多值的接收阵列、即ΜΙΜΟ雷达设备的接收天线的 布置，因为通过发射状态、即雷达信号的振幅差来分辨如W上所描述的多值性。
[0023] 有利的实施方式和扩展方案由从属权利要求W及参考附图的描述得出。
[0024] 根据一种优选的扩展方案，第一角和第二角同样大。根据另一种优选的扩展方案， 第一角小于第二角。
[0025] 根据另一种优选的扩展方案，所述方法包括W下步骤：借助第四发射天线W第四 福射特性发射第四雷达信号；其中，所述第四福射特性的主瓣指向第四方向，所述第四方向 与所述第Ξ方向成第Ξ角，所述第Ξ角在1度和90度之间。
[00%] 根据另一种优选的扩展方案，第一角和第Ξ角同样大。根据另一种优选的扩展方 案，第一角、第二角和/或第Ξ角在5度和30度之间、优选在10度和25度之间。特别有利 地，第一角、第二角和/或第Ξ角可W在20度和25度之间、尤其在20度和23度之间，分别 包括端值。
[0027] 根据另一种优选的扩展方案，第一雷达信号、第二雷达信号和/或第Ξ雷达信号 (和/或必要时第四雷达信号）具有斜坡状的随时间的振幅变化。每一个斜坡的时间延展 长于1毫秒并且优选在1毫秒和5毫秒之间，分别包括端值。
[0028] 根据一种优选的扩展方案，根据本发明的ΜΙΜΟ雷达设备具有第四发射天线，借助 所述第四发射天线能够W第四福射特性发射第四雷达信号；其中，所述第四福射特性的 主瓣指向第四方向，所述第四方向与所述第Ξ方向成第Ξ角，所述第Ξ角在1度和90度之 间。
【附图说明】
[0029] W下根据在示意图中所示出的实施例详细阐述本发明。附图示出：
[0030] 图1 :根据本发明的第一实施方式的用于确定对象的位置角的ΜΙΜΟ雷达设备的示 意性框图；
[0031] 图2 :根据本发明的第二实施方式的用于阐述用于确定对象的位置角的方法的示 意性流程图；
[0032] 图3 :根据本发明的第二实施方式的用于阐述用于确定对象的位置角的方法的示 意图；
[0033] 图4 :根据本发明的第Ξ实施方式的用于阐述用于确定对象的位置角的方法的示 意图；
[0034] 图5 :根据本发明的第四实施方式的用于阐述用于确定对象的位置角的方法的示 意图。
[0035] 在所有附图中，只要没有其他说明，相同或功能相同的元件和设备设置有相同的 参考标记。
【具体实施方式】
[0036] 图1示出根据本发明的第一实施方式的用于确定对象5的位置角Θ的ΜΙΜΟ雷达 设备1的示意性框图。
[0037] 根据图1，ΜΙΜΟ雷达设备1构造在车辆7中。雷达设备1包括平面的天线阵列， 所述天线阵列具有发射阵列2 W及接收阵列4,所述发射阵列具有第一至第Ξ发射天线10、 20、30,所述接收阵列具有四个接收天线50。借助第一至第Ξ发射天线10、20、30可W由天 线设 备1分别发射电磁信号110、120、130。所发射的电磁信号110、120、130例如可W在外 部对象5上反射，由此产生所反射的电磁信号18。四个接收天线50相对于彼此地位于位置 0、1. 8、2. 94和6. 89处，分别W要发射的雷达信号的波长为单位进行测量。
[003引所反射的电磁信号18可W借助接收阵列4的接收天线50接收并且可W借助用 于确定对象5的位置角Θ的分析处理装置6分析处理。位置角Θ关于ΜΙΜΟ天线设备1 地限定。有利地，当天线设备1布置在车辆7中时，借助向前行驶方向V在车辆7上的基点 (化Ppunkt)作为顶点（Scheitelpunkt)并且借助所扫过的平行于车辆7的行驶平面的角 向量来测量相对于车辆7的向前行驶方向V的位置角Θ。
[0039] 电磁信号110、120、130的发射借助控制装置3来控制，控制装置可W通过数据线 17与分析处理装置6连接，W便可W由分析处理装置6在确定位置角Θ时考虑由控制装置 3提供的关于所发射的电磁信号110、120、130的相位间距、发射时刻、信号斜坡等的参数。
[0040] 借助第一发射天线10可第一福射特性112发射第一雷达信号110。借助第二 发射天线20可第二福射特性122发射第二雷达信号120。借助第Ξ发射天线30可W W第Ξ福射特性132发射第Ξ雷达信号130。根据图3详细阐述根据本发明的第一实施方 式的第一至第Ξ发射天线10、20、30的第一至第Ξ福射特性112、122、132。根据第一实施方 式的ΜΙΜΟ雷达设备1尤其适于实施根据第二实施方式的方法，如其W下详细阐述的那样。
[0041] ΜΙΜΟ雷达设备的发射天线10、20、30也可第四发射天线来补充，借助所述第 四发射天线可第四福射特性发射第四雷达信号。根据本发明的第Ξ或者第四实施方 式，可W匹配第一至第四发射天线10、20、30,即借助根据图4和图5所阐述的第一至第四 福射特性 212、222、232、242 ;312、322、332、342, W便 W第一至第四福射特性 212、222、232、 242 ;312、322、332、342 发射第一至第四雷达信号 210、220、230、240 ;310、320、330、340。
[0042] 根据第一实施方式，第一至第Ξ发射天线10、20、30构造为具有六列贴片元件的 贴片天线，其相应的福射特性112、122、123尤其可W通过相位错位地控制贴片天线的各个 贴片元件来匹配，例如根据"相控阵列（Phased-Array)"原理。
[0043] 可W借助分析处理装置6基于所接收的反射的雷达信号18的相位差W及振幅差 来确定对象5的位置角Θ。在振幅差中，尤其将所接收的反射的雷达信号18的W下振幅差 包括到分析处理中：所述振幅差由第一至第Ξ雷达信号110、120、130朝相互不同的第一 至第Ξ方向116、126、136的发射引起。为此，第一至第Ξ方向116、126、136保存在分析处 理装置6中。 W44] 可选择地，第一至第S方向116、126、136也可W借助控制装置3动态地匹配，例如 借助电子射束偏差6付址13油巧6111〇111扣，其中第一至第^方向116、126、136之间的角（对 此也参见图3至图5)保持恒定。为此，关于第一至第Ξ或者必要时第四发射天线10、20、30 的各个当前定向的信息可W从控制装置定期地或者持续地传输到分析处理装置6上。
[0045] 图2示出根据本发明的第二实施方式的用于阐述用于确定对象5的位置角Θ的 方法的示意性流程图。根据本发明的方法尤其适于运行根据本发明的ΜΙΜΟ雷达设备、尤其 根据本发明的第一实施方式的ΜΙΜΟ雷达设备1。ΜΙΜΟ雷达设备可W有利地与根据本发明的 方法的变型方案和扩展方案匹配，反之亦然。在根据本发明的方法的描述中也参考图1 W 及图3至图5中的参考标记。尤其根据随后的图3详细地阐述根据第二实施方式的方法。
[0046] 在步骤SOI中，借助第一发射天线10 W第一福射特性112发射第一雷达信号110。 在步骤S02中，借助第二发射天线20 W第二福射特性122发射第二雷达信号120。在步骤 S03中，借助第Ξ发射天线30 W第Ξ福射特性132发射第Ξ雷达信号130。
[0047] 第一福射特性112的主瓣114指向第一方向116。第二福射特性122的主瓣124 指向第二方向126,所述第二方向与所述第一方向116成第一角α 112,所述第一角为22. 5 度。第Ξ福射特性132的主瓣134指向第Ξ方向136 ;其中所述第Ξ方向136与所述第二 方向126成第二角α 123,所述第二角为22. 5度。如果使用所述方法来运行构造在车辆7 上的ΜΙΜΟ雷达设备，第一和第二角α 112、α 123在此位于同一虚拟平面中，所述虚拟平面 尤其与车辆7的行驶平面平行地布置。
[0048] 在步骤S04中，尤其借助接收天线50接收在对象5上反射的雷达信号18。
[0049] 在步骤S04中，基于所接收的反射的雷达信号18之间的由雷达信号110、120、130 朝第一至第Ξ方向116、126、136的发射SOI、S02、S03引起的相位差W及振幅差来确定、即 计算对象5的位置角Θ。
[0050] 图3示出根据本发明的第二实施方式的用于阐述用于确定对象5的位置角Θ的 方法的示意图。
[0051] 在水平轴线8上W角度说明根据本发明第一至第Ξ发射天线10、20、30的第一至 第Ξ福射特性112、122、132的主瓣114、124、134所定向的方向。在正确的调整时，在0°时 沿着水平坐标轴线8的方向恰好指向车辆7的向前行驶方向V。在运种情形中，沿着水平 坐标轴线8的负的角设及方向--车辆7的"左侧"前方，而正的角设及方向--车辆7的 "右侧"前方。
[0052] 在竖直的坐标轴线9上绘出功率。因此，第一、第二和第Ξ雷达信号110、120、130 的曲线表示根据发射天线10、20、30的福射特性在朝确定的方向、即W确定的角发射第一 至第Ξ雷达信号110、120、130时所发射的功率。
[0053] 根据图3,由第一发射天线10发射的第一雷达信号110的主瓣114在-22. 5°处具 有其最大值115。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的-22. 5°的第一方向116 发射第一雷达信号110。由第二发射天线20发射的第二雷达信号120的主瓣124在0°处 具有其最大值125。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的0°的第二方向126发 射第二雷达信号120。由第Ξ发射天线30发射的第Ξ雷达信号130的主瓣134在巧2. 5° 处具有其最大值135。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的+22. 5°的第Ξ方向 136发射第Ξ雷达信号130。
[0054] 第一方向116和第二方向126共同围成具有量值22. 5。的第一角α 112。第二方 向126和第Ξ方向136共同围成具有量值同样为22. 5。的第二角α 123。第一角α 112和 第二角α 123位于一个共同的虚拟平面中，所述虚拟平面与车辆7的行驶平面平行。因此， 第一方向116和第二方向136之间的没有示出的另一角具有量值45°。 阳化5] 图4示出根据本发明的第Ξ实施方式的用于阐述用于确定对象5的位置角Θ的 方法的示意图。根据第Ξ实施方式的方法是根据第二实施方式的方法的一种变型方案并且 与其区别在于使用第四发射天线来朝第四方向246发射第四雷达信号240 W及在于第一至 第Ξ方向216、226、236的选择，朝所述第一至第Ξ方向发射第一至第Ξ雷达信号210、220、 230。
[0056] 根据图4,由第一发射天线10发射的第一雷达信号210的主瓣214在-30°处具 有其最大值215。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的-30°的第一方向216发 射第一雷达信号210。由第二发射天线20发射的第二雷达信号220的主瓣224在-10°处 具有其最大值225。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的-10°的第二方向226 发射第二雷达信号220。由第Ξ发射天线30发射的第Ξ雷达信号230的主瓣234在+10° 处具有其最大值235。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的+10°的第Ξ方向236 发射第Ξ雷达信号230。由第四发射天线发射的第四雷达信号240的主瓣244在+30°处 具有其最大值245。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的+30°的第四方向226 发射第四雷达信号240。
[0057] 第一方向216和第二方向226共同围成具有量值20。的第一角α 212。第二方向 226和第Ξ方向236共同围成具有量值同样为20°的第二角0 223。第Ξ方向236和第四 方向246共同围成具有量值同样为20。的第Ξ角0 234。第一角0 212、第二角α 223和第 Ξ角α 234位于一个共同的虚拟平面中，所述虚拟平面与车辆7的行驶平面平行。因此，第 一方向216和第四方向246之间的没有不出的另一角具有量值50°。
[0058] 与第二实施方式相比，根据第Ξ实施方式可W基于主瓣214、224、234、244 在-20°、0°和+20°处的交点上的振幅梯度减小射束宽度并且因此改善角精确度和角分 离能力。
[0059] 为了实施根据第Ξ实施方式的方法，尤其可W如此修改根据第一实施方式的ΜΙΜΟ 雷达设备，使得四个发射天线构造为具有各十个列的贴片元件的贴片天线。接收天线相对 于彼此地分别W要发射的雷达信号210、220、230、240的波长为单位地布置在位置0、1. 64、 2. 82 和 6. 77 处。
[0060] 图5示出根据本发明的第四实施方式的用于阐述用于确定对象5的位置角Θ的 方法的示意图。根据第四实施方式的方法是根据第Ξ实施方式的方法 的一种变型方案并且 与其区别在于第一至第四方向316、326、336、346,朝所述第一至第四方向发射第一至第四 雷达信号 310、320、330、340。
[0061] 根据图5,由第一发射天线10发射的第一雷达信号310的主瓣314在-25°处具有 其最大值315。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的-25°的第一方向316发射 第一雷达信号310。由第二发射天线20发射的第二雷达信号320的主瓣324在-10°处具 有其最大值325。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的-10°的第二方向226发 射第二雷达信号320。由第Ξ发射天线30发射的第Ξ雷达信号330的主瓣334在+10°处 具有其最大值335。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的+10°的第Ξ方向336 发射第Ξ雷达信号330。由第四发射天线发射的第四雷达信号340的主瓣344在+30°处 具有其最大值345。也就是说，朝相对于车辆7的向前行驶方向V的+30°的第四方向326 发射第四雷达信号340。
[0062] 第一方向316和第二方向326共同围成具有量值15。的第一角α 312。第二方 向326和第Ξ方向336共同围成具有量值20°的第二角0 323。第Ξ方向336和第四方向 346共同围成具有量值15。的第Ξ角α 334。第一角0 312、第二角α 323和第Ξ角α 334 位于一个共同的虚拟平面中，所述虚拟平面与车辆7的行驶平面平行。因此，第一方向316 和第四方向346之间的没有示出的另一角具有量值50°。
[0063] 为了实施根据第四实施方式的方法，尤其可W如此修改根据第一实施方式的ΜΙΜΟ 雷达设备，使得四个发射天线构造为具有各六个列的贴片元件的贴片天线。接收天线相对 于彼此地分别W要发射的雷达信号310、320、330、340的波长为单位地布置在位置0、1. 64、 2. 87 和 7. 41 处。
[0064] 尽管本发明已借助优选的实施例进行了描述，但它不局限于此，而是可W在许多 方面进行修改。在不偏离本发明核屯、的情况下，本发明尤其可多种多样的方式变化或 者修改。
[00化]为了朝相互不同的第一至第Ξ (或者必要时第四）方向发射第一至第Ξ (或者必 要时第四）雷达信号，ΜΙΜΟ雷达设备的第一至第Ξ (或者必要时第四）发射天线例如可W 相对于彼此地结构上偏差地构造或者安装。第一和第二角也可W位于彼此不同的虚拟平面 中，所述虚拟平面彼此构成二面角值iederwinkel)，所述二面角在0度和90度之间、优选 在0度和45度之间、优选在0度和30度之间、尤其在0度和10度之间。同样的也可W类 似地适用于第二角和第Ξ角。
【主权项】
1. 一种用于确定对象的位置角的方法，所述方法具有以下步骤： 借助第一发射天线（10)以第一辐射特性（112 ;212 ;312)发射（SOI)第一雷达信号 (110 ；210 ；310)； 借助第二发射天线（202)以第二辐射特性（122 ;222 ;322)发射（S02)第二雷达信号 (120 ；220 ；320)； 借助第三发射天线（30)以第三辐射特性（132 ;232 ;332)发射（S03)第三雷达信号 (130 ；230 ；330)； 其中，所述第一辐射特性（112 ;212 ;312)的主瓣（114 ;214 ;314)指向第一方向（116 ; 216 ;316);其中，所述第二辐射特性（122 ;222 ;322)的主瓣（124 ;224 ;324)指向第二方向 (126;226;326)，所述第二方向与所述第一方向（116;216;316)成第一角（α112;α212; α312)，所述第一角在1度和90度之间； 其中，所述第三辐射特性（132 ;232 ;332)的主瓣（134 ;234 ;334)指向第三方向（136 ; 236 ；336)； 其中，所述第三方向（136;236;336)与所述第二方向（126;226;326)成第二角(α123 ;α223 ;α323)，所述第二角在1度和90度之间； 接收（S04)在所述对象（5)上反射的雷达信号（18); 基于所接收的反射的雷达信号（18)之间的由所述雷达信号（110,120,130 ;210,220， 230,240 ;310,320,330,340)朝所述第一至第三方向（116，126，136 ;216,226,236,246 ; 316,326,336,346)的发射（S01，S02,S03)引起的相位差以及振幅差来确定（S05)所述对 象（5)的位置角（Θ)。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一角（α112 ;α212 ;α312)和所述第二 角（α123 ;α223 ;α323)同样大。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一角（α112 ;α212 ;α312)小于所述第 二角（α123 ;α223 ;α323)。4. 根据以上权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法具有以下步骤： 借助第四发射天线以第四辐射特性（242 ;342)发射第四雷达信号（240 ;340);其中， 所述第四辐射特性（142 ;242 ;342)的主瓣（244 ;344)指向第四方向（246 ;346)，所述第四 方向与所述第三方向（136 ;236 ;336)成第三角（α234 ;α334)，所述第三角在1度和90度 之间。5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一角（α112;α212;α312)和所述第三 角（α234 ;α334)同样大。6. 根据以上权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述第一角（α112 ;α212 ; α312)、所述第二角（α123 ;α223 ;α323)和/或所述第三角（α234 ;α334)在5度和30 度之间、优选在10度和25度之间。7. 根据以上权利要求1至6任一项所述的方法，其中，所述第一雷达信号（110 ;210 ; 310)、所述第二雷达信号（120 ;220 ;320)、所述第三雷达信号（130 ;230 ;330)和/或所述第 四雷达信号（240 ;340)具有斜坡状的随时间的振幅变化，其中，每一个斜坡的时间延展长 于1毫秒。8. -种用于确定对象的位置角的ΜΜ0雷达设备，所述ΜΜ0雷达设备具有： 第一发射天线（10)，借助所述第一发射天线能够以第一辐射特性（112 ;212 ;312)发射 第一雷达信号（110 ;210 ;310); 第二发射天线（20)，借助所述第二发射天线能够以第二辐射特性（122 ;222 ;322)发射 第二雷达信号（120 ;220 ;320); 第三发射天线（30)，借助所述第三发射天线能够以第三辐射特性（132 ;232 ;332)发射 第三雷达信号（130 ;230 ;330); 其中，所述第一辐射特性（112 ;212 ;312)的主瓣（114 ;214 ;314)指向第一方向（116 ; 216 ；316)； 其中，所述第二辐射特性（122;222;322)的主瓣（124;224;324)指向第二方向 (126;226;326)，所述第二方向与所述第一方向（116;216;316)成第一角（α112;α212; α312)，所述第一角在1度和90度之间； 其中，所述第三辐射特性（132 ;232 ;332)的主瓣（134 ;234 ;334)指向第三方向（136 ; 236 ;336);其中，所述第三方向（136 ;236 ;336)与所述第二方向（15)成第二角（α123 ; α223 ;α323)，所述第二角在1度和90度之间； 至少一个接收天线（5〇)，借助所述至少一个接收天线能够接收在所述对象（5)上反射 的雷达信号（18); 分析处理装置(60)，能够借助所述分析处理装置基于所接收的反射的雷达信号（18) 之间的由所述雷达信号（110,120,130 ;210, 220, 230, 240 ;310, 320, 330, 340)朝所述第一 至第三方向（116，126，136;216,226,236,246;316,326,336,346)的发射（S01，S02,S03) 引起的相位差以及振幅差来确定所述对象（5)的位置角（Θ)。9.根据权利要求8所述的雷达设备，其具有： 第四发射天线，借助所述第四发射天线能够以第四辐射特性（242 ;342)发射第四雷达 信号（240 ;340);其中，所述第四辐射特性（142 ;242 ;342)的主瓣（244 ;344)指向第四方 向（246 ;346)，所述第四方向与所述第三方向（136 ;236 ;336)成第三角（α234 ;α334)，所 述第三角在1度和90度之间。
【专利摘要】本发明创造用于确定对象的位置角的方法和MIMO雷达设备。所述方法包括以下步骤：借助第一发射天线(10)以第一辐射特性(112；212；312)发射第一雷达信号；借助第二发射天线(202)以第二辐射特性(122；222；322)发射第二雷达信号；借助第三发射天线(30)以第三辐射特性(132；232；332)发射第三雷达信号；其中，所述第一、第二和第三雷达信号朝不同的方向发射；接收在所述对象(5)上反射的雷达信号(18)；基于所接收的反射雷达信号(18)之间的由所述雷达信号朝所述第一以及第三方向的发射引起的相位差以及振幅差来确定(S05)所述对象(5)的位置角(θ)。
【IPC分类】G01S7/02, G01S13/02
【公开号】CN105487068
【申请号】CN201510642490
【发明人】M·朔尔, B·勒施
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月30日
【公告号】DE102015203454A1, US20160097847
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