[发明专利]用于停车辅助的毫米波传感器系统

摘要

本发明涉及一种停车辅助设备和操作方法，包括具有集成的毫米波IC前端的毫米波雷达传感器。所提出的设备能够检测停车障碍物的物距和角度，具有固有的低成本系统拓扑结构，适合在功能方面作为常用超声波传感器的替代物。所提出的设备拓扑结构包括一个发射天线和两个平面天线；基于FMCW雷达、CW雷达和多普勒雷达的带有一个下变频链和一个发射机链的毫米波雷达拓扑结构；模拟组合电路和N个毫米波功率检测器，其中N取1和更大的整数值。具体提出的操作方法被调整为专用应用程序。多于一个的所提出的设备的组合能够通过有线或无线连接到信息评估和控制实体来智能地观测移动平台前方的停车区。所提出的具有较低复杂度的设备拓扑结构包括一个发射天线和两个平面天线；基于CW雷达操作的不具有任何下变频链和一个发射机链的毫米波雷达拓扑结构；模拟组合电路和N个毫米波功率检测器，其中N取值为从1到3。系统操作拓扑结构允许设备本身在一个拓扑结构解决方案中进行全距离和障碍物角度的计算，或者本创新中提出的结合更多传感器，使用低复杂度的设备拓扑结构来计算所述信息。所提出的设备在车辆保险杠中的集成本质上是可能的，并且可以在光学上和功能上作为超声停车辅助系统的有效替代。具有集成天线、毫米波IC和数字处理部件的完整建议的传感器设备拓扑结构可以在小于1×1×0.5cm的模块中实现，并在77－81GHz频段中操作。

主权项

停车传感器设备和操作方法100，其中毫米波在30GHz和300GHz之间进行操作，包括：发送毫米波无线电信号的平面天线系统22；用于接收毫米波无线电信号的平面天线系统211；用于接收毫米波无线电信号的平面天线系统212，所述平面天线系统212与平面天线系统211相距距离d并垂直于传感器观测区域；采用任意半导体技术实现的集成的毫米波无线电前端10，其具有片上集成的毫米波压控振荡器、毫米波功率放大器、数字控制接口、电源；允许FMCW操作的小数N分频锁相环，N个毫米波功率检测器214、215，其中N是大于零的整数；模拟信号组合实体213、功率分配器、混频器、具有较低频率的电压增益控制的信号调节模拟电路以及具有任意实现选项的较低频率的模拟滤波结构；模数转换实体30；数字处理功能40，包括控制功能41以及用于通过任意类型的实现选项执行数字信号处理的计算和存储器能力；与设备100之外的实体的接口，包括N个数位有线接口，其中N是整数；支持电路50，包括与环境的机械接口，其中所述设备100工作并支持用于所述设备100的电源的电子电路，其中设备100是观测区域，具有直接视线操作，其中所述操作方法包括：·使用平面天线系统22发送在毫米波RF集成电路前端10中生成的毫米波信号，其中所述信号包含由压控振荡器(VCO)，频率斜坡大于400MHz的小数N分频锁相环和增益控制功率放大器(PA)生成的频率斜坡，所述小数N分频锁相环和增益控制功率放大器(PA)均集成在实体10中；·使用平面天线系统211接收从观测区域反射的毫米波信号；在实体10中分离信号并将其提供给混频器；·通过混合输入信号来降频转换所述信号，压控振荡器在实体10中产生频率斜坡信号；·在通过实体10中的混频器后，放大转换后的信号；·在实体10中放大后，进行信号的模拟滤波；·在实体10中进行信号调节，用于模数转换实体30进行后续模数转换；并提供给实体40；·实体40中信号的数字处理是：o使用FMCW雷达计算原理从先前任意处理的信号中提取距离信息，并将该信息提供给实体60；o为了满足功率检测器214、215的检测范围，初始化实体10中功率放大器的增益控制的调整；·设备100通过天线22以特定的操作频率发送CW信号，所述CW信号由实体10中的分频锁相环和压控振荡器产生；·使用平面天线系统211接收从观测区域反射的毫米波信号；分离信号并将其提供给线性信号组合实体213，其中实体213实现幅度改变、信号相位改变以及信号组合，其中实体213由任意分布的无源或有源的模拟电路器件释放；·使用平面天线系统212接收从观测区域反射的毫米波信号；并将其提供给线性信号组合实体213，其中实体213实现幅度改变、信号相位改变以及信号组合，其中实体213由任意分布的无源或有源的模拟电路器件释放；·通过实体213向功率检测器214、215提供线性组合的天线输入信号；·将功率检测器214、215输出提供给模数转换实体30，模数转换实体30向实体40提供数字化信号；·数字处理实体40：o通过利用具有以下输入的数学计算来计算与障碍物的方位角：设备100中的功率检测器214、215的值以及天线211和212的物理距离，使用以多项式方式的代数和反三角数学计算，其中设备100中的天线之间的物理距离被选择为取与操作频率的波长和操作频率相关的特定值；o给实体60提供计算的角度信息；·实体60将关于物体角度和物距的信息提供给车辆基础设施。