[发明专利]在连续波雷达系统中测距和传输数据的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在连续波雷达系统中测距和传输数据的 方法。本发明还涉及：一种连续波雷达系统，具有发射-和接收模块 和至少一个应答器装置；一种移动式操纵-和观测设备；以及一种 HMI(人机界面)系统。

背景技术

雷达系统适用于对目标进行无接触的定位和测距。在多种不同 的雷达系统中，例如也称为调频连续波(FMCW)雷达的、经频率 调制的连续波雷达系统能够实现可靠地确定目标之间的距离，例如 这些目标间的距离也是很小的。在此典型地没有使用脉冲雷达辐 射，而是使用连续的、也就是说连续波(CW)雷达辐射。

在经频率调制的连续波雷达系统中，对发射出的雷达信号的频 率进行周期性的调制，由此与已发射的雷达信号相比，已发射出的 和由目标反射的雷达信号在重新到达雷达系统中时具有一个频率 移动，该频率移动符合传播时间差。该传播时间差代表了发射-和接 收模块与进行反射的目标之间距离的双倍。

为了给进行反射的目标进行定位或距离确定，典型地对在接收 模块中的接收到的雷达信号进行频谱分析。例如在频率移动的功率 谱中的各个顶点或顶峰直接给出了关于发射-和接收模块与进行反 射的目标之间的距离的信息。那么，例如大的频率移动对应于雷达 信号的大的传播时间差以及因此对应于大的距离，而小的频率移动 对应于小的传播时间差以及因此对应于小的距离。

有时，使用雷达系统来对特定目标进行距离确定是有问题的， 这是因为多种外部因素可能会强烈地妨碍或干扰对被反射的雷达 信号的接收。特别是在存在进行反射的金属表面或吸收雷达波束的 物体时，仅在一定条件下可以把接收到的雷达信号分配给特定的进 行反射的目标。在使用应答器或应答器装置的情况下至少可以减少 该问题。

典型地，应答器装置可以响应于询问信号来发射经调制的无线 电应答信号。如果雷达系统的接收器与无线电应答信号的调制相匹 配，则可以借助于合适的滤波方法来使由应答器装置发射的无线电 应答信号清楚地与背景干扰信号或其它干扰信号区分开，且对该无 线电应答信号进行分析处理以用于距离确定。应答器可设计为无源 的应答器或也可设计为有源的、也就是说功率放大的应答器。

由应答器装置调制的无线电应答信号能够实现应答器装置和 雷达系统的接收模块之间的距离确定。特别是考虑到不断变化的环 境条件，应用单个的应答器是有缺陷的。例如，如果雷达系统的应 答器和接收模块发生移动或进行吸收或屏蔽的物体临时地处于应 答器和接收模块之间，则会强烈地干扰无线电应答信号的接收以及 询问信号向应答器的发射，从而也许不再能够确定距离。

因此对在空间上伸展很大的目标，例如机器进行定位或距离确 定时适当地在该机器的四周来设置多个应答器，以由此确保：在任 何时候都可以在发射-和接收模块与至少一个应答器之间交换无线 电信号。

由现有技术已知了一种连续波雷达系统，其具有不同应答器的 在空间上分散的布置，该系统可以把无线电应答信号明确地分配给 其中一个应答器。在应答器中对无线电应答信号进行第一调制，从 而使接收模块可以进行发射-和接收模块与应答器之间的距离确定。 此外，在应答器中对无线电应答信号进行第二调制，以进行在至少 一个应答器与发射-和接收模块之间的数据传输。例如可以这样来传 输一个应答器ID，以明确地识别出相应的应答器。

在此，询问信号由发射-和接收模块发射出且应答器响应于询问 信号来发射无线电应答信号，该询问信号是经频率调制的连续波信 号(FMCW信号)。也就是说，FMCW信号不仅应用于数据传输而 且也应用于测距。通常不断地发射出询问信号以搜索应答器，也就 是说即使当未设有用于与发射-和接收模块进行通信的应答器时也 这样做。然而在对FMCW信号的频率进行了周期性的调制之后， 这也是非常有可能的，即连续发射出FMCW信号的相邻的发射-和 接收模块互相影响，以致于不能进行可靠的测距。此外，持续地发 射出FMCW信号的发射-和接收模块会干扰在相同频率范围中工作 的其它系统，例如WLAN系统。当仅仅临时地发射出FMCW信号 时，当然也出现该问题。此外，FMCW信号也可干扰在连续波雷达 系统中从应答器到发射-和接收模块的数据传输，这是因为询问信号 通常远强于无线电应答信号。