[发明专利]用于机动车的MIMO雷达传感器

说明书

一种用于机动车的MIMO雷达传感器，该MIMO雷达传感器具有在矩形电路板(16)上的天线装置(10)，该电路板的边缘定义y方向和z方向，其中，天线装置包括由发送天线(TX)组成的至少两个阵列(TA1，TA2)和由接收天线(RX)组成的至少两个阵列(RA1，RA2)，每个阵列内的发送天线(TX)在z方向上彼此错位，而发送天线的两个阵列(TA1、TA2)在y方向上彼此错位，每个阵列内的接收天线(RX)在y方向上彼此错位，而接收天线的两个阵列(RA1、RA2)在z方向上彼此错位，其特征在于，发送天线的两个阵列(TA1、TA2)布置为与电路板(16)的两个彼此相对置的边缘相邻，接收天线的两个阵列(RA1、RA2)布置为与电路板(16)的其余两个边缘相邻，并且在该电路板上在发送天线与接收天线的阵列之间在电路板(16)的中心区域中布置有至少一个高频模块(18)。

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的MIMO雷达传感器，该MIMO雷达传感器具有在矩形电路板上的天线装置，该电路板的边缘定义y方向和z方向，其中，该天线装置包括由发送天线组成的至少两个阵列和由接收天线组成的至少两个阵列，每个阵列内的发送天线在z方向上彼此错位，而两个发送天线的阵列在y方向上彼此错位，并且每个阵列内的接收天线在y方向上彼此错位，而两个接收天线的阵列在z方向上彼此错位。

背景技术

雷达传感器用于机动车的驾驶员辅助系统或自主驾驶引导系统中，以进行周围环境监测、尤其是测量与其他车辆以及与静止对象的间距、相对速度和方向角。除了检测对象的方位角(即车辆的前向方向与至对象的视线(Sehstrahl)在水平面上的投影之间的角度)之外，通常还需要检测仰角(即至对象的视线与水平面之间的角度)。仰角例如实现关于目标的相关性的陈述，即关于以下相关性：目标是否是可驶过的或可穿过的(例如桥梁)，或者目标是否涉及真正的障碍物。

可以由天线阵列的多个发送天线和/或接收天线之间的幅度和/或相位差求取目标的方位角和仰角。如果使用多个发送天线和多个接收天线，则称之为“多输入多输出(MIMO)系统”。由此得到(虚拟)扩大的天线孔径并且因此得到经改善的角度准确度和角度分离能力。

对于方位角估计，必须在专门的分析处理通道中分析处理由各个接收天线接收到的信号。为了在给定分析处理通道数量的情况下改善方位角的角度准确度和角度分离能力，通常如下选择各个天线之间的间距：该间距大于雷达波的半波长λ/2。但是，由此可能出现多值性(Mehrdeutigkeit)，该多值性要么必须借助单独的天线阵列来解决，要么必须借助其他方法来解决，例如通过在较长的时间段上追踪所定位的目标。

在常见的FMCW雷达传感器中，所发送的雷达信号的频率被斜坡状地调制。所接收的信号与在接收时刻所发送的信号的一部分混频，从而获得中频信号，该中频信号的频率对应于所发送的信号与所接收的信号之间的频率差。该频率差由于频率调制而取决于信号传播时间，并且由于多普勒效应还取决于对象的相对速度，从而在多个测量周期(在这些测量周期中使用(gefahren)具有不同的斜率的斜坡)中获得关于对象的间距和相对速度的信息。在测量周期中所记录的中频信号通过快速傅里叶变换(FFT)被转换成频谱，在该频谱中每个所定位的对象都通过某个频率区间(Frequenzbin)中的峰值来表征。

对于角度估计则充分利用以下情况：由不同接收天线获得的信号的幅度关系和相位关系以特征性的方式取决于对象的角度。例如构造所谓的DML函数(DeterministicMaximum Likelihood Funktionen，确定性最大似然函数)，该DML函数说明针对对象实际测量的幅度关系和相位关系与针对不同角度假设的理论上的幅度关系和相位关系的关联程度。于是，关联程度最大的角度假设表示对于对象角度的最佳估计值。

为了获得尽可能大的角度分辨率，整个天线装置应在y方向以及z方向上都具有尽可能大的孔径或至少尽可能大的虚拟孔径。因此，天线装置必须具有相对较大的尺寸，从而需要相应大的电路板。由于电路板必须由昂贵的高频兼容(hochfrequenztauglich)的材料组成，这会导致成本增加。

发明内容