【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于根据雷达传感器的信号进行角度估计的方法。尤其是，本专利技术涉及用于雷达传感器的方法，所述雷达传感器使用在机动车的驾驶员辅助系统中以便进行环境检测。
技术介绍
1、在驾驶员辅助系统中，除了被定位的对象的间距和相对速度之外，方位角和仰角也是重要的，因为根据这些角度信息可以执行行车道分派并且可以作出说明目标的相关性(可在上方行驶/可迎面行驶/可在下方行驶)的陈述。目标的方位角和仰角可以由天线阵列的发射和/或接收天线的振幅和/或相位差异来求取。为了改进角度估计的准确性和可分离性，对于雷达传感器，通常使用mimo(multiple input multiple output，多输入多输出)原理。在此，不同于在传统的simo(single input multiple output，单输入多输出)雷达(所述simo雷达使用仅仅一个发射天线和多个接收天线)中地，使用多个发射天线和多个接收天线。在进行角度估计时，将接收信号与先前所测量的与角度相关的天线图案进行比较。对于在(d,v)单元(间距/速度单元)中只有一个目标的情况，被估计的角度作为在接收信号和天线图案之间最佳匹配的位置产生。
2、在m.wintermantel《包含重叠的发射器和接收器天线的雷达系统(radar systemcomprising overlapping transmitter and receiver antennas)》中以及在us 8 436763b2中，说明一种mimo雷达传感器，该mimo雷达传感器利用具有码分复用的mimo原理
3、如果在信号模型中忽略了多路传播，则mimo角度估计提供具有多个角度的误差的错误的估计值。然后，这可能导致如邻近车道干扰或者目标对象损失这样的非期望的系统行为。
4、多路传播也导致，在mimo波束成形(不但发射波束而且接收波束的波束成形)中，不可以使用虚拟的阵列模型。在f.engels，p.heidenreich，m.wintermantel，l.stacker，m.al kadi和a.m.zoubir的《汽车雷达信号处理：研究方向和实际挑战(automotive radarssignal processing:research directions and practical challenges)》(ieee信号处理选题期刊，doi：10.1109/jstsp.2021.3063666)中介绍了一种具有针对发射角(出发方向，direction-of-departure，dod)和接收角(到达方向，direction-of-arrival，doa)分隔开的网格的波束成形作为一种补救措施。
5、在专利申请de 10 2021 212 393.7中，提出一种用于雷达传感器的方法，该雷达传感器具有一个有mimo能力的天线阵列，该天线阵列具有至少三个发射天线和至少三个接收天线，其中，使用交叉路径模型来估计雷达目标的定位角，该交叉路径模型由控制矩阵表示并且也对所发射的和/或所接收的信号在进行反射的表面上的反射进行建模。在交叉路径模型的基础上，准确地计算在发射侧和接收侧的波束成形运算。为此，控制矩阵被分解为两个子矩阵的克罗内克积，在所述两个子矩阵中，一个子矩阵表示发射天线的布置并且另外的子矩阵表示接收天线的布置。然后，为了计算dml估计函数，由子矩阵和接收矩阵计算矩阵乘积y，所述接收矩阵给出通过发射和接收天线的不同的组合接收的信号的复振幅。
6、在该方法中，使用完整的多路信号模型。虽然这使得可能进行稳健的角度估计，但是由于所需要的发射和接收天线的数量(至少各三个)而需要相当大的计算花费和因此需要高的计算容量。用仅仅两条发射天线不能利用mimo在多路传播中的优点(增大的虚拟孔径、改进的角度分离)，因为在信号模型中考虑到多路传播时，则退回到simo性能(参看：f.engels、m.wintermantel、p.heidenreich的《在多路传播的情况下的汽车多输入多输出雷达角度估计(automotive mimo radar angle estimation in the presence ofmultipath)》，欧洲雷达会议(eurad)，2017年，第82-85页)。类似于此地，在多路传播的情况下存在着仅仅两条接收天线时，则退回到miso(multiple-input-single-output，也就是说，多条发射天线、一条接收天线)性能。随着发射和接收天线数量的不断增加，计算花费还会显著增加。
技术实现思路
1、本专利技术的任务在于，在多路传播的情况下也实现一种稳健的、唯一明确的和有效率的mimo角度估计(在方位角上和/或在仰角上)。
2、根据本专利技术，该任务通过用于根据至少在一个维度上进行角度分辨的雷达传感器的所发射的和在被一对象反射之后所接收的信号进行角度估计的方法解决，所述雷达传感器具有有mimo能力的天线阵列，所述天线阵列具有至少三个发射天线和至少三个接收天线，其中，为了估计雷达目标的定位角，使用交叉路径模型，并且，在此，必要的在发射侧和接收侧的波束成形运算借助于快速傅里叶变换近似地计算。
3、根据本专利技术，该任务通过具有发射和接收装置和数字的分析利用装置的雷达传感器解决，其中，在所述数字的分析利用装置中实现根据本专利技术的方法。
4、不同于在在de 10 2021 212 393.7中所提出的方法中地，矩阵乘积的准确计算由计算花费较低的近似计算代替。在此，充分利用这样的情况：在实践中以良好的近似满足或者可满足这样的两个条件：在所述两个条件下，近似的计算提供足够准确的结果。这些条件中的第一个在于，针对不同的发射和接收天线对所获得的信号的振幅在量上相等，或者至少量相对彼此的比例关系与角度无关。当到待定位的对象和从待定位的对象起的信号路径彼此不但在长度上而且在信号衰减特性上非常类似并且发射和接收天线分别具有相同的天线特性时，该条件大致被满足。即，应避免，在一条信号路径中存在着阻尼元件，在另外的信号路径中不存在所述阻尼元件。第二条件在于，在针对不同的天线对所获得的信号之间的相位差可以用一个模型正确地描述，仅仅天线阵列的几何参数被纳入到该模型中。当不同的天线相对彼此的位置是准确已知的时并且当在不同的信号路径中不存在不同的折射率时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于根据在至少在一个维度上进行角度分辨的雷达传感器(8)的所发射的和在被一对象(24)反射之后所接收的信号进行角度估计的方法，所述雷达传感器具有有MIMO能力的天线阵列(34，36)，所述天线阵列具有至少三个发射天线和至少三个接收天线，其中，为了估计雷达目标的定位角，使用交叉路径模型，并且，在此，必要的在发射侧和接收侧的波束成形运算借助于快速傅里叶变换近似地计算。
2.根据权利要求1所述的方法，在所述方法中，所述交叉路径模型由控制矩阵A表示，所述控制矩阵被分解为两个子矩阵的克罗内克积在所述两个子矩阵中，一个子矩阵Atx表示所述发射天线的布置，并且另外的子矩阵Arx表示所述接收天线的布置，并且所述波束成形运算包括近似地计算由所述子矩阵和接收矩阵X产生的矩阵积Y＝AHrx.X.A*tx，所述接收矩阵X给出通过发射和接收天线的不同的组合所接收的信号的复振幅。
3.根据权利要求1或2所述的方法，在所述方法中，在所述发射和接收天线的网格中的空隙借助于零插入来填满。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，在所述方法中，所述发射和接收天线的网格借助于零
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，在所述方法中，在基于近似地计算的波束成形运算进行的角度估计的基础上，基于准确的波束成形运算进行精细搜索。
6.具有发射和接收装置和数字的分析利用装置的雷达传感器，其特征在于，在所述数字的分析利用装置中实现根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
7.根据权利要求6所述的雷达传感器，其具有内部的分析利用级(32)和外部的硬件加速器(48)，根据权利要求1至5中任一项所述的方法的至少有些部分在所述外部的硬件加速器中实现。
...【技术特征摘要】
1.用于根据在至少在一个维度上进行角度分辨的雷达传感器(8)的所发射的和在被一对象(24)反射之后所接收的信号进行角度估计的方法，所述雷达传感器具有有mimo能力的天线阵列(34，36)，所述天线阵列具有至少三个发射天线和至少三个接收天线，其中，为了估计雷达目标的定位角，使用交叉路径模型，并且，在此，必要的在发射侧和接收侧的波束成形运算借助于快速傅里叶变换近似地计算。
2.根据权利要求1所述的方法，在所述方法中，所述交叉路径模型由控制矩阵a表示，所述控制矩阵被分解为两个子矩阵的克罗内克积在所述两个子矩阵中，一个子矩阵atx表示所述发射天线的布置，并且另外的子矩阵arx表示所述接收天线的布置，并且所述波束成形运算包括近似地计算由所述子矩阵和接收矩阵x产生的矩阵积y＝ahrx.x.a*tx，所述接收矩阵x给出通过发射和接收天线的不同的组合所接收的信号的复振...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·勒施，A·希普克，J·屈，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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