DE102016202936A1 - Vorrichtung zum Ermitteln von Betriebsdaten für einen Radarsensor - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Ermitteln von Betriebsdaten eines Radarsensors, aufweisend die Schritte: – Übermitteln von definierten Daten einer ersten Subsequenz (S1) von Rampensignalen (R1...Rm) an ein HF-Bauelement (10) des Radarsensors; – Ermitteln der Daten der restlichen Subsequenzen (S2...Sn) der Rampensignale (R1...Rm) aus den definierten Werten der ersten Subsequenz (S1) mittels des HF-Bauelements (10); und – Speichern der ermittelten Daten der restlichen Subsequenzen (S2...Sn) in einem ersten Speicher (30) des HF-Bauelements (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Betriebsdaten für einen Radarsensor. Die Erfindung betrifft ferner einen Radarsensor.
  • Stand der Technik
  • FMCW-(engl. frequency modulated continuous wave radar) und Chirp-Sequence-Modulation sind zwei beispielhafte Arten von Modulationsarten, die besonders häufig in automotiven Radarsystemen eingesetzt werden. In entsprechenden Radarsensoren wird dabei vorwiegend die Chirp-Sequence-Modulation eingesetzt, die es im Gegensatz zum FMCW-Verfahren ermöglicht, die Sensorparameter Abstand und Geschwindigkeit getrennt voneinander zu ermitteln. Hierfür wird eine Sequenz mehrerer gleicher, linearer Frequenzrampen ausgesendet. Um einen Speicherbedarf bei expliziter Programmierung jeder Frequenzrampe zu reduzieren, ist es bekannt, dass ein Rampengenerator die Möglichkeit bietet, Daten für die Frequenzrampen aus einem Speicher mehrfach zu verwenden.
  • Es ist bekannt, die Chirp-Sequence-Modulation dahingehend zu ergänzen, dass die Sequenz der Frequenzrampen selbst eine überlagerte Frequenzrampe darstellt, wie zum Beispiel aus DE 10 2014 212 280 A1 und DE 10 2012 212 888 A1 bekannt. Die Mittenfrequenzen der Frequenzrampen müssen dadurch bedingt kontinuierlich ansteigen, was zur Folge hat, dass ein Mechanismus zur Wiederholung der Frequenzrampen nicht genutzt werden kann und somit Daten für jedes Rampensignal explizit im Speicher abgelegt werden müssen. Dies bedeutet einen erhöhten Speicherbedarf und durch die begrenzte Datenrate des Steuerungsinterfaces auch eine längere Zeit, um die Rampensignale zu programmieren.
  • US 2010/0289692 A1 offenbart ein Verfahren einer Modulationssequenz zum Generieren von Rampensignalen für Radarsensoren.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln von Betriebsdaten eines Radarsensors bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem Verfahren zum Ermitteln von Betriebsdaten eines Radarsensors, aufweisend die Schritte:
    • – Übermitteln von definierten Daten einer ersten Subsequenz von Rampensignalen an ein HF-Bauelement des Radarsensors;
    • – Ermitteln der Daten der restlichen Subsequenzen der Rampensignale aus den definierten Werten mittels des HF-Bauelements; und
    • – Speichern der ermittelten Daten der restlichen Subsequenzen in einem ersten Speicher des HF-Bauelements.
  • Auf diese Weise kann vorteilhaft Programmierzeit eingespart werden, weil die Ermittlung von Rampendaten großteils mittels des HF-Bauelements durchgeführt werden kann. Eine vom HF-Bauelement externe Ermittlung der Rampendaten ist nicht erforderlich, wodurch ein Datenübertragungsaufwand zwischen dem HF-Bauelement und einem externen Mikrocontroller vorteilhaft verringert sein kann. Vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise z.B. mittels Firmware realisieren.
  • Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die definierten Daten der ersten Subsequenz der Rampensignale folgendes umfassen: Startfrequenz des Rampensignals, Stopfrequenz des Rampensignals. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine einfache Möglichkeit zur Ermittlung der Daten der weiteren Subsequenzen der Rampensignale bereitgestellt.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Daten der restlichen Subsequenzen der Rampensignale mittels eines Inkrementierens der Startfrequenz und der Stopfrequenz um ein Frequenzinkrement ermittelt werden. Dadurch ist ein einfaches Ermitteln der Daten der weiteren Subsequenzen der Rampensignale unterstützt.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die definierten Daten der ersten Subsequenz der Rampensignale folgendes umfassen:
    Startfrequenz des Rampensignals, Dauer des Rampensignals, Steigung des Rampensignals. Auf diese Weise wird eine alternative Möglichkeit zur Ermittlung der Daten der weiteren Subsequenzen der Rampensignale bereitgestellt.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass mittels einer Ablaufsteuerungseinrichtung des HF-Bauelements alle Daten der Subsequenzen im ersten Speicher gespeichert werden, wobei jeweils vor Beginn eines zyklischen Durchlaufs des Verfahrens der Inhalt des ersten Speichers mit den Daten der nächsten Subsequenz der Rampensignale beschrieben wird, wobei das Frequenzinkrement aus einem zweiten Speicher abgerufen wird. Auf diese Weise wird eine weitere Ausprägung des Verfahrens bereitgestellt, dass zusätzlich zur Einsparung von Programmierzeit auch noch Einsparung von Rampenspeicher ermöglicht.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung, sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.
  • Offenbarte Verfahrensmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Vorrichtungsmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend das Verfahren zum Ermitteln von Betriebsdaten eines Radarsensors in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen betreffend einen Radarsensor ergeben und umgekehrt.
  • In den Figuren zeigt:
  • 1 eine prinzipielle Darstellung eines Wirkprinzips einer Rampensignalerzeugung für einen Radarsensor;
  • 2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 3 eine prinzipielle Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • 4 ein prinzipielles Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Radarsensors.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass eine Ausbildung eines linearen Frequenzrampensignals von Rampe zu Rampe nach definierten Regeln durchgeführt wird und so von einem HF-Bauelement, z.B. in Form einer monolithischen Mikrowellenschaltung (engl. monolithic microwave integrated circuit, MMIC) selbst berechnet werden kann. Auf diese Weise ist es vorteilhaft nicht erforderlich, sämtliche Daten für die Frequenzrampensignale mithilfe eines extern angeordneten Mikrocontrollers zu ermitteln und über einen Datenbus an das HF-Bauelement zu übertragen. Im Ergebnis ist dadurch vorteilhaft eine Verringerung von Rechenzeit realisierbar. Vorteilhaft kann das Verfahren über einen Softwareoder Hardwaremechanismus selbstständig Rampenspeicher im HF-Bauelement nach einem vorgegebenen Muster beschreiben.
  • 1 zeigt in prinzipieller Weise den mittels des vorgeschlagenen Verfahrens realisierten an sich bekannten Modulationsmechanismus für Frequenzrampen des Radarsensors. Man erkennt eine erste Subsequenz S1 mit m = 4 Rampensignalen R1...R4, wobei in diesem Fall die Anzahl vier lediglich beispielhaft ist. Daten der ersten Subsequenz S1 werden während des Betriebs des Radarsensorss n mal wiederholt generiert bzw. ermittelt bzw. programmiert, wobei jede Subsequenz S2...Sn gegenüber ihrer Vorgängerin in ihrer Mittenfrequenz um das Frequenzinkrement Δfm zu einer höheren oder tieferen Frequenz verschoben ist. Jedes der vier Rampensignale R1...R4 innerhalb der Subsequenz S1...Sn hat die gleiche Startfrequenz fStart und die gleiche Stopfrequenz fStop, wobei mithilfe der vier Rampensignale R1...R4 unterschiedliche Antennenkonfigurationen realisiert werden können. Vorzugweise sind die vier Rampensignale mit leicht unterschiedlichen Parametern ausgebildet, um auf diese Weise Ausleuchtszenarien für den Radarsensor zu optimieren, zum Beispiel um einen Fernbereichsmodus und/oder einen Nahbereichsmodus des Radarsensors zu realisieren.
  • Derartige Rampensignale sind aus sehr vielen kleinen Einzelstufen gebildet, wobei mit einem derartigen Stufensignal ein analoger spannungsgesteuerter Oszillator (engl. voltage-controlled oscillator, VCO) beaufschlagt wird, wobei mittels eines Tiefpassverhaltens einer Phasenregelschleife (engl. phase-locked loop, PLL) eine Stufigkeit aus dem Stufensignal eliminiert wird. Im Ergebnis ist auf diese Weise das ausgesendete Rampensignal des Radarsensors linear und stufenlos.
  • In einer ersten Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens ist vorgesehen, dass Daten der Rampensignale R1...R4 nur ein einziges Mal von extern programmiert und an das HF-Bauelement übermittelt werden, wodurch Rechenzeit eingespart werden kann. Die genannte Berechnung der Daten für die Rampensignale erfolgt für alle weiteren Rampenblöcke bzw. Subsequenzen S2...Sn intern des HF-Bauelements. Durch einen Software- oder Hardwaremechanismus innerhalb des HF-Bauelements werden die restlichen Daten der restlichen Subsequenzen S2...Sn ermittelt und in einem dafür vorgesehenen Speicher des HF-Bauelements abgelegt.
  • Ein entsprechendes prinzipielles Ablaufdiagramm zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens zeigt 2:
    In einem Schritt 100 erfolgt der Start des Verfahrens.
  • In einem Schritt 110 erfolgt eine Abfrage, ob die Gesamtzahl kleiner ist als die Anzahl der Subsequenzen S1...Sn mal der Anzahl der Rampensignale R1...Rm. Falls dies der Fall ist, werden Daten für alle m Rampensignale R1...Rm innerhalb der Subsequenz in einen entsprechenden Speicher des HF-Bauelements 10 geschrieben.
  • In einem Schritt 130 erfolgt ein Erhöhen bzw. Inkrementieren der Startfrequenz fStart der Rampensignale der Subsequenz um das Frequenzinkrement Δfm.
  • In einem Schritt 140 erfolgt ein Erhöhen bzw. Inkrementieren der Stopfrequenz fStop der Rampensignale der Subsequenz um das Frequenzinkrement Δfm.
  • In einem Schritt 150 erfolgt ein Inkrementieren der Subsequenz und ein Verzweigen zu Schritt 110.
  • Im Falle, dass in Schritt 110 die Gesamtzahl der Subsequenzen bereits erreicht wurde, verzweigt das Verfahren in Schritt 160 zum Ende des Verfahrens, andernfalls erfolgt ein neuerlicher Durchlauf des Verfahrens bis zum Schritt 150.
  • Alle Rampensignale werden auf diese Weise aus den m programmierten Rampensignalen generiert, indem diese kopiert und anschließend die Start- und Stopfrequenz um das Frequenzinkrement Δfm erhöht wird. Für den Fall, dass die Stopfrequenz sich aus Startfrequenz, Dauer der Rampe und Steigung der Rampe ergibt, kann die Imkrementierung der Stopfrequenz auch entfallen.
  • Vorteilhaft lässt sich das beschriebene Verfahren z.B. mittels einer Firmware des HF-Bauelements 10 realisieren, kann alternativ aber auch per Software oder per Hardware realisiert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann vorteilhaft zusätzlich zur Programmierzeit auch Rampenspeicher eingespart werden, indem nicht ein umfangreicher Bereich des Speichers mit Rampensignaldaten nach dem oben beschriebenen Prinzip beschrieben wird, sondern in einem begrenzten Bereich des Speichers Daten aller Rampensignale manipuliert werden.
  • Die genannte Ausführungsform verzichtet somit auf das Beschreiben des Rampenspeichers für alle Rampensignale, wobei die Änderung der Mittenfrequenz durch eine Manipulation der bereits programmierten Rampensignale erreicht wird. Dadurch kann zusätzlich zur Ersparnis an Rechen- bzw. Programmierzeit auch ein verringerter Speicheraufwand realisiert werden.
  • 3 zeigt eine prinzipielle Darstellung der genannten weiteren Ausführungsform des Verfahrens. In einem rechten Abschnitt von 3 erkennt man einen Speicher 30 des HF-Bauelements 10. Ein n-maliger zyklischer Durchlauf des Verfahrens ist mit einer Schleifenstruktur angedeutet, wobei der Speicher 30 jeweils von oben nach unten zyklisch manipuliert bzw. beschrieben wird. Zu diesem Zweck erfolgt mit einer Ablaufsteuerungseinrichtung 20 ein Abrufen des Frequenzinkrements Δfm aus einem zweiten Speicher 40, wobei der zweite Speicher 40 ebenfalls im HF-Bauelement 10 angeordnet ist.
  • Danach wird in der oben geschilderten Weise entsprechend der Anzahl der Subsequenzen n mal das Durchfahren der Schleife durchgeführt, wobei jeweils ein spezifischer Bereich des ersten Speichers 30 manipuliert wird. Dadurch kann Aufwand an erstem Speicher 30 und Rechenzeit eingespart werden, weil das Manipulieren des spezifischen Bereichs des ersten Speichers 30 und das Abrufen des Frequenzinkrements Δfm vor dem Beginn des neuerlichen Durchlaufs der Schleife erfolgt. Zu Beginn des neuen Schleifendurchlaufs stehen somit im ersten Speicher 30 bereits sämtliche geänderten Rampensignaldaten zur Verfügung.
  • Der zweite Speicher 40 ist somit nur dazu vorgesehen, um Daten für das Frequenzinkrement Δfm abzuspeichern, das in der Regel unverändert bleibt, bei Bedarf jedoch auf einfache Weise geändert werden kann. Dadurch kann zum Beispiel definiert werden, dass das Frequenzinkrement Δfm für jeweils eine Subsequenz um einen definierten Wert erhöht wird, beispielsweise um 100 MHz, 200 MHz oder um einen anderen geeigneten Wert.
  • Aufgrund der Tatsache, dass bei der beschriebenen weiteren Ausgestaltung des Verfahrens eine Manipulation des ersten Speichers 30 mittels Hardware in Form der Ablaufsteuerungseinrichtung 20 durchgeführt wird, kann die Manipulation des ersten Speichers 30 vorteilhaft sehr schnell erfolgen.
  • Zusammenfassend wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum speichereffizienten, automatisierten Bereitstellen von Betriebsdaten eines Radarsensors bereitgestellt, mit dem ein leistungsfähiger automotiver Radarsensor realisierbar ist. Durch die Verlagerung von Berechnungsaufwand der Rampenparameter bzw. Rampensignaldaten auf das HF-Bauelement können ein Hauptcontroller des Radarsensors und ein Bus zwischen dem HF-Bauelement und dem Hauptcontroller effizient entlastet werden.
  • Aufgrund der Tatsache, dass HF-Schaltungen mit analogen Prozessen mit vergleichsweise großen Strukturbreiten realisiert werden, steht digitaler Speicher auf derartigen Schaltungen nur begrenzt zur Verfügung. Eine digitale Schaltungstechnik muss daher mit den genannten groben Schaltungsstrukturen realisiert werden. Auf die oben genannte Weise kann der systembedingt ohnehin knappe Speicher des HF-Bauelements vorteilhaft optimal genutzt werden.
  • Für den Fachmann ist es selbstverständlich, dass die beschriebenen Merkmale der Erfindung geeignet abgewandelt und miteinander kombiniert werden können, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014212280 A1 [0003]
    • DE 102012212888 A1 [0003]
    • US 2010/0289692 A1 [0004]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Ermitteln von Betriebsdaten eines Radarsensors, aufweisend die Schritte: – Übermitteln von definierten Daten einer ersten Subsequenz (S1) von Rampensignalen (R1...Rm) an ein HF-Bauelement (10) des Radarsensors; – Ermitteln der Daten der restlichen Subsequenzen (S2...Sn) der Rampensignale (R1...Rm) aus den definierten Werten der ersten Subsequenz (S1) mittels des HF-Bauelements (10); und – Speichern der ermittelten Daten der restlichen Subsequenzen (S2...Sn) in einem ersten Speicher (30) des HF-Bauelements (10).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die definierten Daten der ersten Subsequenz (S1) der Rampensignale folgendes umfassen: Startfrequenz des Rampensignals, Stopfrequenz des Rampensignals.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Daten der restlichen Subsequenzen (S2...Sn) der Rampensignale (R1...Rm) mittels eines Inkrementierens der Startfrequenz und der Stopfrequenz um ein Frequenzinkrement (Δfm) ermittelt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die definierten Daten der ersten Subsequenz (S1) der Rampensignale folgendes umfassen: Startfrequenz des Rampensignals, Dauer des Rampensignals, Steigung des Rampensignals.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei mittels einer Ablaufsteuerungseinrichtung (20) des HF-Bauelements (10) alle Daten der Subsequenzen (S1...Sn) im ersten Speicher (30) gespeichert werden, wobei jeweils vor Beginn eines zyklischen Durchlaufs des Verfahrens der Inhalt des ersten Speichers (30) mit den Daten der nächsten Subsequenz der Rampensignale beschrieben wird, wobei das Frequenzinkrement (Δfm) aus einem zweiten Speicher (40) abgerufen wird.
  6. Radarsensor, aufweisend: – ein HF-Bauelement (10); und – eine Ablaufsteuerungseinrichtung (20), die ausgebildet ist, Daten für Subsequenzen (S2...Sn) von Rampensignalen (R1...Rm) zu ermitteln, wobei definierte Daten einer ersten Subsequenz (S1) von Rampensignalen an das HF-Bauelement (10) übermittelbar sind, wobei die Daten der restlichen Subsequenzen (S2...Sn) der Rampensignale aus den definierten Werten der ersten Subsequenz (S1) mittels des HF-Bauelements (10) ermittelbar sind, wobei die ermittelten Daten der restlichen Subsequenzen (S2...Sn) der Rampensignale (R1...Rm) in einem ersten Speicher (30) des HF-Bauelements (10) speicherbar sind.
  7. Radarsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Werte der ersten Subsequenz (S1) der Rampensignale folgendes umfassen: Startfrequenz des Rampensignals, Stopfrequenz des Rampensignals.
  8. Radarsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Daten der restlichen Subsequenzen (S2...Sn) der Rampensignale (R1...Rm) aus einer Inkrementierung der Startfrequenz und der Stopfrequenz um ein Frequenzinkrement (Δfm) ermittelbar sind.
  9. Radarsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der weiteren Subsequenzen (S2...Sn) der Rampensignale aus der Startfrequenz und dem Frequenzinkrement (Δfm) ermittelbar sind.
  10. Radarsensor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Ablaufsteuerungseinrichtung (20) Daten der restlichen Subsequenzen (S2...Sn) im ersten Speicher (30) speicherbar sind und Daten des Frequenzinkrements (Δfm) aus einem zweiten Speicher (40) abrufbar sind.
  11. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wenn es auf einem elektronischen HF-Bauelement (10) abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
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