[发明专利]用于提高多普勒雷达传感器精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于提高多普勒雷达传感器精度的方法，该多普勒雷达传感器具有用于测量车辆相对于地面的速度的微波收发器天线。

背景技术

在根据多普勒效应的雷达速度测量中，分析所接收的微波相对于所发射的微波的频移。如果倾斜地向背景发射，则要考虑辐射角度。因为总是必须要辐射背景最终较小的面积，不同的角度分量对总信号做出贡献。对现存频率混合的分析是这样包含误差的：大的带宽也导致高的测量误差。因此人们尝试将被照射的面积在运动方向上保持尽可能地窄。为此，迄今为止需要带有巨大的孔径的价格昂贵的天线。此外，对于高精度的测量追求平坦的辐射，以便减小由于角度和背景造成的误差。在此，在对背景的常规的椭圆辐射面积的条件下，出现了限制可实现的带宽最小值的额外的效果。尽管有昂贵的天线技术，精度提高的效果仍然有限。在行驶方向上狭窄的受辐射的背景条带，一方面导致在单个的散射体的信号分量内部的极小的相关长度以及又由此导致的测量不可靠，另一方面在高的精度要求下的噪声条带迄今为止不大于在行驶道路或者轨道路基中的常见的结构，例如轨枕或者金属外壳。因此由于高的强度波动而导致可用性受限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种提高用于车辆速度测量的多普勒雷达传感器的精度的方法。

根据多普勒效应的测量方法的精度由对应的频率混合的相对频谱带宽决定性地确定。该相对带宽对应于在背景上假设的两条等多普勒线之间的独立于速度的区域。这些线可以根据精度规定推导出。

按照本发明，将所照射的背景面积从行驶方向旋转出并有针对性地与所照射的背景的等多普勒加权相匹配。由此，在两条限定精度的等多普勒线之间经过了明显更大的照射面积。这样采集了多个散射体并且提高了统计可靠性。在横跨照射面积时散射体的信号分量的相关长度变长，由此提高了可能的精度。

由于天线主辐射方向相对于行驶方向的翻转，几乎不出现在行驶道路或者轨道路基中的金属物体上的镜像反射，因为这些金属物体多数情况下垂直于或者平行于行驶方向地取向。由此，避免了多普勒信号的极端的强度波动。

平行于行驶方向的采集长度大于轨枕，其中从该采集长度中同时地采集信号分量。由此，减小了由其造成的限制精度和可用性的、多普勒信号的强度调制。可以成功地采用更简单的分析方法。

与迄今为止的使用方案相比，可以毫无损失地进一步降低孔径、即在较少成束的辐射方向上的天线宽度。由此减小了决定天线造价的、昂贵的高频印刷电路材料所需要的面积。

传感器的垂直结构高度显著地减小。由此也可以通过对应的应用满足关键的装配空间(例如在ICE的条件下)。可以实现具有较小的机壳的整体上紧凑的传感器结构形式。

通过在行驶方向中较小的天线投影面积以及天线表面相对于流入的空气的极其尖锐的角度(特别是在下雨、下雪和污染的喷淋水的条件下)，对应的传感器相对于污染和天气影响是不敏感的。

一并考虑由装配条件、行驶道路条件、精度和可靠性要求、传感器尺寸、抗污染性以及频率分析方法的边界条件构成的形成天线特性的要求。根据等多普勒图(等多普勒场)可以将这些特性交互地优化。由此实现的对天线尺寸和取向的所有自由度的利用在没有限制的附加条件的情况下带来一种最佳的调整，即，在横向上的强烈成束，该横向几乎垂直于天线的常规取向(即在行驶方向上强烈成束)地区分。

在此，也可以采用廉价的标准微波收发器天线。

附图说明

本发明在权利要求中详细地标识出，并且下面结合附图对其作进一步说明。附图中：

图1示例性地示出了散射体对于多普勒频谱的贡献，

图2示出了一种典型的等多普勒结构以及不同取向的天线的照射面积，并且

图3示出了一种用于在优化天线取向时对过程进行说明的等多普勒结构。

具体实施方式

下面的考察针对模型介绍。在此的出发点是在背景上的线，为多普勒频谱贡献相同频率的散射体位于这些线上。这些线被称为等多普勒线。因为这里仅仅考察相对的特性(如多普勒频率混合的相对带宽)，多普勒结构是速度不变的。为了更好地理解，下面从匀速运动出发。

多普勒频谱由所有由天线照射的散射体的在幅度和频率上加权的功率分量形成。在此，单个的散射体为总频谱所提供的频率，取决于在行驶方向上的速度分量与在该散射体的方向上的速度分量之间角度。

如果在背景上标记在频谱中造成相同的频率的散射体，则形成了双曲线形式的等多普勒线。

从相同的频率对应于相同的角度α出发，给出了等多普勒线的数学表示。