[发明专利]用于雷达信号的信号处理的方法、雷达系统和车辆

说明书

本发明描述了一种根据权利要求1所述的用于雷达信号的信号处理的方法。本发明描述一种用于雷达系统、尤其车辆雷达系统、优选汽车雷达系统的雷达信号的信号处理的方法，所述雷达系统具有至少两个彼此间隔布置的雷达单元，所述方法包括以下步骤：‑利用所述至少两个雷达单元的雷达信号检测所述雷达系统的至少一个空间上的可视区域；‑产生所述可视区域的离散的总坐标系，在所述总坐标系中所述雷达系统的所述至少两个雷达单元的通过检测所述可视区域而产生的测量数据被配准；以及‑求取离散的总坐标系的至少一个像素的优选多维的矢量速度和/或求取所述雷达系统的优选多维的矢量速度‑根据所求取的矢量速度和/或所述雷达系统的矢量速度以及根据所述雷达单元中的至少一个雷达单元的测量数据来重建所述可视区域的至少一个空间上的子区域。此外，本发明描述了根据权利要求21的雷达系统和根据权利要求25的车辆。利用本发明可以实现雷达系统的改善的角分辨率，而不增大接收天线阵列的孔径的物理尺寸，优选不必事先已知或者通过外部的传感装置求取自身运动或目标运动。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于雷达信号的信号处理的方法、一种根据权利要求21所述的雷达系统和一种根据权利要求25所述的车辆。

背景技术

雷达系统尤其在车辆的周围区域检测中、例如在汽车领域中除了光学传感器、如单体或立体摄像头系统或光探测和测距(激光雷达)传感器外越来越多地得到应用，因为借助雷达系统能够实现精确的径向的距离测量和速度测量。车辆(汽车)的可靠的周围区域检测可以视为用于车辆的有时安全关键的行驶功能的进一步自动化的前提，例如在驾驶员辅助系统、高度自动化的行驶系统和完全自主的行驶系统中。

在IEEE信号处理杂志2019年9月第32-44页的G.Hobyan和B.Yang的“高性能汽车雷达-信号处理算法和调制方案的回顾”中描述的是，在周围区域检测中尤其使用发射或发送经频率调制的连续波信号(FMCW信号)、所谓的啁啾序列雷达单元。在啁啾序列雷达单元中，由雷达单元发射由I个FMCW信号构成的周期序列作为发送信号，所述FMCW信号分别具有线性的频率斜坡。

这种从现有技术中已知的雷达单元具有至少一个发送天线(或者也可以是发送天线阵列的多个发送天线元件)和多个接收天线元件，所述接收天线元件可以作为接收天线阵列运行，其中，所述接收天线阵列既可以被设计为一维的也可以被设计为二维的。

利用这种雷达单元例如可以测量(求取)处于雷达单元的可视区域或视野(FoV)中的一个(或多个)对象的相对于雷达单元的径向距离和/或径向速度。

典型地，相对于雷达单元的径向距离和/或径向速度的求取可以借助啁啾序列雷达单元来进行，其中，由所述雷达单元的至少一个发送天线通过互易的传输信道发送或发射发送信号，所述发送信号由至少一个对象反射并且由所述雷达单元的接收天线阵列的接收天线元件接收。

可以这样处理雷达单元的接收天线阵列的所接收的信号，即，使得产生三维结果空间上的，该三维结果空间上的包含对象相对于雷达单元的(径向)距离d_j、径向速度v_r,j和方位角

在此，可实现的角分辨率(例如对于方位角)尤其受所使用的接收天线阵列的半值宽度或3dB张角限制。

对于(等距孔径分配的)接收天线阵列，其中，各个接收天线元件等距地布置，以及对于矩形窗口，得出关于以下的角分辨率

其中，L表示接收天线阵列在方位角和/或俯仰角方向上的尺寸(孔径大小)，这取决于该接收天线阵列是一维的还是二维的接收天线阵列。

然而，尤其在汽车领域中，接收天线阵列的最大可能的尺寸、即孔径大小L由于小的安装空间上的以及由于设计和成本原因严格受限。这导致，可实现的角分辨率对于在道路交通中的安全应用来说常常过低，如例如在IEEE微波杂志2019年9月第58-72页的F.Roos、J.Bechter、C.Knill、B.Schweizer和C.Waldschmidt的“用于自动驾驶的雷达传感器”中所述。