確定物體的速度和方位的裝置、方法和制造的產品的制作方法

專利名稱：確定物體的速度和方位的裝置、方法和制造的產品的制作方法
技術領域：
本發明的領域涉及利用相位識別雷達確定物體方位和速度信息的系統，尤其涉及由物體反射的兩個或更多的雷達信號之間的相位差確定物體方位和速度信息的裝置，方法和制造的產品。
背景技術：
在各種各樣的應用中使用了各種類型的近程傳感器，在這些應用中確定距離物體的距離，以及在一些情況下物體相對于傳感器的速度。該數據能夠被提供給處理系統，處理系統分析接收到的數據并確定是否超出了安全閾值。如果超出了安全閾值，處理器能夠確定是否設置警報或者采取其它行動。近程傳感器被應用在例如可以包括防竊報警器、障礙檢測器以及汽車的各種各樣的應用中。汽車中的近程傳感器可以用來確定在該汽車附近其它汽車或物體的相對位置和相對速度。在汽車系統中，該位置和速度數據可以用來，例如，在巡航控制的操作下調整汽車的速度，施加一部分可利用的剎車能量減低車速，或者向駕駛者提供聲覺或視覺的報警指示。
在這些系統中同樣有益的是能夠確定物體在哪個方位接近汽車。該傳感器還必須體積小，重量輕，可靠性高，以及成本低。對于這些傳感器的系統要求通常是非常嚴格的，不僅是在傳感器的技術性能方面，而且在物理和經濟因素方面。傳感器越復雜，零件數就越多，并且隨之而來的，成本越高，質量越高，傳感器的物理體積越大，傳感器的可靠性越低。

發明內容
因此，優選的是提供一種傳感器系統，其能夠識別在一特定范圍內的物體和在該范圍之外的物體，并且能夠確定物體正在哪個方位靠近汽車。
解決方案通過用于檢測物體的傳感器系統而提供，其中傳感器系統優選地包括信號源，其向物體傳輸至少第一和第二傳感器信號脈沖并接收來自于那里的第一和第二反射信號脈沖，并分別產生第一和第二信息信號；及信息處理器，其被設計以接收來自于信號源的第一和第二信息信號，并基于第一和第二信息信號之間的相位差確定物體的方位信息。


從結合附圖的下述詳細描述中可以更充分的理解本發明圖1是測量速度以及確定方位的傳感器高頻端(sensor front end)實施例的方框圖；圖2是在圖1中描述的實施例中采用的各種波形的時序圖；圖3A是適合于在本發明中使用的混頻器(mixer)的一個實施例；圖3B是適合于在本發明中使用的混頻器的另一個實施例；圖3C是適合于在本發明中使用的混頻器的另一個實施例；圖4是適合于在本發明中使用的采樣器模塊的原理圖；圖5是描述根據本發明實施例的兩個典型采樣輸出信號的多普勒正弦圖；圖6是根據本發明一個實施例，代表三個典型采樣輸出信號的在復平面中的三個離散采樣Sn，以及循環離散采樣 及圖7是根據本發明一個實施例，在復平面中將循環離散采樣 變換到圓Cn上的圖。
具體實施例方式
公開了一種傳感器高頻端系統，其能夠識別在一特定范圍之內的物體和在該特定范圍之外的物體，并且與現有傳感器相比其具有更少數量的部件。具體而言，傳感器高頻端包括脈沖信號源，該脈沖信號源向雙模混頻器提供脈沖第一信號。雙模混頻器傳輸來自于天線的部分脈沖第一信號作為傳感器信號。雙模混頻器還利用部分脈沖第一信號作為本機振蕩器，通過與脈沖第一信號混合和在其中形成基帶信號來降頻變換接收到的反射信號。然后這些被降頻變換的信號被處理，并作為傳感器輸出信號被提供。因此，僅在脈沖第一信號和反射信號同時存在于雙模混頻器中的情況下才能檢測物體。所以，為了使物體能夠被檢測到，該物體必須具有一范圍，以至于到達物體和從物體返回的全部傳播時間少于由脈沖振蕩器提供的信號的脈沖寬度。
圖1是傳感器系統基本結構和操作的優選實施例，并且圖3A、3B、3C和4描述了適合于應用在圖1中實施例的典型電路。
在該實施例中，傳感器高頻端100包括在一優選實施例中包括控制器102的第一信號源，該控制器102產生多個控制脈沖，包括傳輸觸發信號103以及采樣和保持脈沖信號105。脈沖發生器104接收傳輸觸發信號103，并且向脈沖振蕩器106提供優選的具有預定脈沖寬度的選通功能“on”脈沖信號107。優選地，脈沖振蕩器106的頻率位于大約20-30GHz之間。在一個實施例中，脈沖振蕩器是壓控振蕩器。脈沖振蕩器106響應于選通功能“on”脈沖信號107，并且在“on”脈沖激活期間，也就是預定脈沖持續期間，提供脈沖信號108。在一優選實施例中，脈沖信號108是脈沖編碼的，來避免虛假的雷達返回信號。脈沖信號108的預定脈沖持續期間優選的是大于0小于大約66納秒，并且最優選的是大約33.33納秒。在“on”脈沖激活期間，由脈沖振蕩器106提供的脈沖信號108包括第一頻率、第一振幅和第一相位。在一優選的實施例中，傳輸觸發信號103被提供了預定脈沖重復頻率，其根據頻率啟動隨后的觸發脈沖信號。
傳感器系統100還優選的包括移相器組件，其在一優選實施例中，包括信號分配器110，該信號分配器110接收脈沖信號108并將其轉換成第一信號111和第二信號112。第一信號111和第二信號112優選的，但不是必須的，具有基本相等的功率。本發明預想的一個信號分配器110的例子是無源威爾金森(Wilkinson)功率分配器，但不限于此。第一移相器耦合在信號分配器110和第一雙模混頻器116之間。優選地，第一移相器被固定，并且更優選的是如圖1所示的第一45°延遲線114。第一45°延遲線114接收來自于信號分配器110的第一信號111，并且移動第一信號111相位45°。第一雙模混頻器116在第一輸入端口117接收相移第一信號113。第二雙模混頻器120與信號分配器110耦合，并且在第二輸入端口121接收第二信號112。
第一雙模混頻器116在第一輸入端口117和第一輸入/輸出端口118之間提供預定數量的信號傳輸。因此，相移第一信號113的第一部分(第一傳感器信號123)通過第一雙模混頻器116，并且被作為在第一輸入/輸出端口118的輸出來提供。第一輸入/輸出端口118通過第一天線端口125被直接耦合到第一天線124。第一天線124是一傳輸和接收天線，典型的具有通用窗孔，來傳輸第一傳感器信號123以及接收從物體150反射的第一反射信號126。
第二雙模混頻器120在第二輸入端口121和第二輸入/輸出端口122之間提供預定數量的信號傳輸。因此，第二信號的第一部分通過第二雙模混頻器120，并且被作為在第二輸入/輸出端口122的輸出來提供。第二移相器通過第二天線端口129被串連在第二輸入/輸出端口122和第二天線128之間。優選地，第二移相器被固定，并且是如圖1所示的第二45°延遲線127。第二45°延遲線127移動穿過混頻器120的部分第二信號112的相位來形成第二傳感器信號130。第二天線128是傳輸和接收天線，典型的具有通用窗孔(aperture)，來傳輸第二傳感器信號130并且接收由物體150反射的第二反射信號131。優選地，在第一天線124的窗孔和第二天線128的窗孔之間的距離不大于大約脈沖信號108波長的一半。
當物體150存在于第一天線124和第二天線128的波束寬度內時，一部分第一傳感器信號123和一部分第二傳感器信號130被從物體150反射。第一天線124捕獲第一反射信號126。第二天線128捕獲第二反射信號131。第一雙模混頻器116在第一輸入/輸出端口118接收來自于第一天線124的第一反射信號126，并且將其與由信號分配器110和延遲線114提供的一部分相移第一信號113混合。從而，由于相移第一信號113的持續時間和選通功能“on”脈沖信號107的脈沖持續時間相等，所以第一反射信號126和部分相移第一信號113的混合僅能在脈沖發生器104向脈沖振蕩器106提供選通功能“on”脈沖107期間發生。
關于在圖1中所示的實施例中描述的第二反射信號131，第二45°延遲線127移動從第二天線128接收到的第二反射信號131的相位45°。第二雙模混頻器120在第二輸入/輸出端口122接收來自于第二45°延遲線127的相移第二反射信號115，并且將其與由信號分配器110提供的一部分第二信號112混合。從而，由于第二信號112的持續時間與選通功能“on”脈沖107的脈沖持續時間相等，所以相移第二反射信號115和第二信號112的第二部分僅能在脈沖發生器104向脈沖振蕩器106提供選通功能“on”脈沖信號107期間發生混合。
因此，只有當反射信號126或131被接收，并且在脈沖發生器104向脈沖振蕩器106提供選通功能“on”脈沖107期間被降頻變換的情況下，物體150才可以被檢測到。如上述參考圖1中結構的解釋，這將固有地允許從第一天線124或第二天線128上根據物體的范圍識別物體。僅能夠檢測到具有小于選通功能“on”信號的預定脈沖寬度的范圍(傳感器信號和反射信號傳播的距離)的物體。檢測范圍和選通功能“on”脈沖信號預定脈沖寬度之間的關系由下面的方程式1表示。在這一范圍之外的物體將不能正確地檢測；這也就是說，從較早傳輸信號發出的虛假雷達反射波將不會指示真實的物體。
因此檢測范圍可以由方程式確定Rd≤c2*τw]]>方程1其中，c是光的速度，τw是選通功能“on”信號脈沖的預定脈沖寬度。在該范圍之外的物體將不會被檢測到。
第一雙模混頻器116提供從一部分相移第一信號和第一反射信號126的混合操作獲得的信號(第一混合反射信號132)作為從第一輸出端口119的輸出。相似地，第二雙模混頻器120提供從一部分第二信號112和相移第二反射信號的混合操作獲得的信號(第二混合反射信號136)作為從第二輸出端口137的輸出。優選地，第一雙模混頻器116和第二雙模混頻器120都提供了在它們各自輸入端口和輸出端口之間的低隔離。
在一個實施例中，移相器優選的是與接收器組件耦合。優選地，接收器具有連接在第一輸出端口119和第一電壓參考節點138之間的第一保持電容器133。第一保持電容器133接收在選通功能“on”脈沖107的持續期間提供的第一混合反射信號132。第一前置放大器134與第一保持電容器133耦合，以便在第一保持電容器133上的同一信號被第一前置放大器134放大，然后被提供給采樣模塊135。第二保持電容器139連接在第二輸出端口137和第二電壓參考節點140之間。第二保持電容器139接收在選通功能“on”脈沖107的持續期間提供的混合第二反射信號136。第二前置放大器141與第二保持電容器139耦合，以便在第二保持電容器139上的同一信號被第二前置放大器141放大，然后被提供給采樣模塊135。混合第一反射信號132和第二混合反射信號136的放大是優選的，但是不是必須的。
如圖5所示，在采樣和保持脈沖信號105的持續時間，信號采樣器135接收來自于控制器102的采樣和保持脈沖信號105，并且提供代表第一前置放大器134輸出的第一采樣輸出信號501以及表示第二前置放大器141輸出的第二采樣輸出信號502。例如，在本發明優選的實施例中，利用模數轉換器，將這些輸出信號轉換成數字信號。在本發明的實施例中，第一采樣輸出信號501可以基于第一混合反射信號132，或者其一部分，第二采樣輸出信號502可以基于第二混合反射信號136，或者其一部分。優選地，與采樣器135通信的信息處理器142，如下面將進一步描述的，接收和/或處理這些采樣輸出信號。信息處理器142被設計以重新取得方位信息，如下所述。信息處理器142還可以被設計以利用這里描述的方法，例如，快速傅立葉變換(FFT)算法，重新取得物體150的速度信息。
處理器142根據第一混合反射信號132和第二混合反射信號136之間的相位差重新獲取物體150的物體方位信息。在圖1中描述的實施例中，第一45°延遲線114和第二45°延遲線127對于從瞄準線(bore-sight)接近的物體150造成了在第一混合反射信號132和第二混合反射信號136之間90°(正交)的相位差。根據本發明，當物體從瞄準線離開時，如果第一天線124和第二天線128之間的距離小于脈沖信號108波長的一半，那兩個混合反射信號之間的相位差將變化并且對于任意方位角度該相位差都是確定的(non-ambiguous)。在一優選的實施例中，通過處理來自于第一采樣輸出信號501和第二采樣輸出信號502的采樣點獲取方位信息，如下所述。
圖2描述了表示圖1中傳感器高頻端100操作的各種波形。具體地，一個波形202表示由控制器102提供的傳輸觸發信號103。在波形202中，傳輸觸發信號103的上升沿在t1被提供給脈沖發生器104。另一個波形204表示具有預定脈沖寬度“T”的脈沖發生器選通功能“on”脈沖信號107。脈沖振蕩器106接收脈沖信號107，并且提供第一信號，該第一信號對于預定信號(脈沖)寬度的持續期間以第一頻率震蕩，具有第一相位，并且具有第一振幅，如波形206所示。如果物體150在天線124和128的波束寬度之內，能量將從那里反射并且分別作為從傳感器信號衰減并延時的反射信號126和131接收，如波形208所示。這些接收到的反射信號由雙模混頻器116和120降頻變化成基帶信號(例如，視頻信號，盡管不限于此)，如波形210所示。控制器102提供如波形212所示的采樣和保持脈沖105，來在下一個脈沖產生之前采樣基帶信號。可選擇地，如果一個信號脈沖不包含為保持電容器充電的足夠能量，就可以在提供采樣觸發脈沖之前接收若干脈沖，來確保保持電容器具有能夠準確操作的足夠大的電荷。
在可以與汽車傳感系統一同使用的一個實施例中，將討論各種系統參數，例如傳輸器脈沖寬度、脈沖重復頻率、保持電容、視頻帶寬、以及I和Q采樣時間。對于汽車系統的一個實施例，表1包含對于安全帶預拉緊系統的可能測量需求。
表1

在接近200km/hr的速率時，在1.0毫秒內的范圍變化是.055米，并且碰撞的時間是.09秒。對于5米的最大檢測范圍，脈沖調制器選通功能“on”脈沖寬度是33.33納秒。
速度測量限制是由在1毫秒的數據采集時間內采集和處理位置向量數據的能力來確定的。為了確保在5米的最大檢測范圍內的物體檢測，必須擴展脈沖寬度，以便在傳輸和接收信號之間發生足夠的時間重疊。對于足夠寬的視頻帶寬，也就是，在單一脈沖重復頻率周期期間能夠為保持電容充電，位置向量數據可以在脈沖重復頻率的四個周期中獲得。在5米范圍內的物體會產生17納秒的重疊，并且這樣，視頻帶寬(遺漏延遲)可以顯示為是23MHz。如果脈沖重復頻率是1MHz，采集位置向量數據所需要的時間就是4微秒。
為了明確的確定多普勒頻率，由于在雙向相位中的最大變化是2π弧度，對于4微妙的數據采集周期，最大速度是1554米/秒。在汽車系統中，遇到這么高的速度是不可能的。在降低帶寬以促進檢測和測量的準確性的更大可能性之間可以采取一種折衷辦法。因此，對于250km/hr的最大速度，最小的采集時間大概為90微秒。因此，在1MHz的脈沖重復頻率，對于兩個位置向量的四個組分的每一個可以利用大概20個采樣，或者關于單一脈沖采集，可以將視頻寬度減小因子20。此外，雷達范圍方程可以用來在下述參數條件下估計可操作的檢測范圍Rmax=4(PtGtGrλ2σ(4π)3FskTBnα)]]>方程2其中Pt是傳輸器功率(例如，.001瓦)，Gt是傳輸天線增益(例如，10)，Gr是接收天線增益(例如，10)，λ是操作波長(例如，.0124米)，Fs是高頻端噪聲系數(例如，10)，σ是物體雷達截面(例如，5平米)，T是絕對溫標的絕對溫度(例如，300°K)，k是玻爾茲曼常數(1.38*10-23J/K)，α是希望的檢測信噪比(例如，30)，并且Bn是系統噪聲帶寬(例如，5.0MHz)。對于這些典型的系統參數，方程6顯示了大約8.8米的可操作的檢測范圍，以及在5.0米范圍內大約24.7分貝的信噪比。
圖3A、3B、以及3C顯示了適合于在圖1中的傳感器高頻端100中使用的雙模混頻器的三個典型實施例。圖3A是雙平衡混合器(“DBM”)108’，其分別包括第一和第二平衡-不平衡轉換器(balun)304和306以及四邊形二極管環308。
圖3B是適合于應用在圖1中的傳感器高頻端中使用的雙模混頻器的另一個實施例。混頻器108″是單一平衡混頻器。單一平衡混頻器108″通過從平衡-不平衡轉換器320跨接二極管322和324與雙極驅動信號相關聯的零位，在第一輸入端口109和第一輸入/輸出端口111之間具有固有隔離。提供電感326來阻止來自于第一輸入/輸出端口111的RF能量進入第一輸出端口117。增加電容器328來阻止降頻轉換的基帶視頻信號通過第一輸入/輸出端口117傳輸。
圖3C描述了正交混合混頻器108，其能夠作為適合于在圖1中傳感器高頻端中使用的雙模混頻器。正交混合混頻器是這樣一種裝置，該裝置將在一個端子的輸入信號，分成在混合電路相對端的端子上輸出的兩個信號。兩個輸出信號典型的具有輸入信號一半的能量，并且彼此相位差為90度。任何一個端口可以被用作輸入端口，其它端口根據正交混合混頻器的已知特性響應。這樣，正交混合混頻器可以被用來傳輸和接收信號，如在下面段落中詳細描述的。
如圖3C描述的，正交混合混頻器340包括接收第一信號109的第一端口342，典型稱作本機振蕩器輸入。正交混合混頻器340還包括與移相器110(未示出)耦合的第二端口344，并且為移相器110提供信號111或接收來自移相器110的信號111。端口346和348分別耦合到與地353耦合的混頻器二極管350和352。端口346和348還分別通過電感354和356耦合以向保持電容器114發信號(未示出)，并提供隨附信號117。
圖4描述了適合于與圖1中傳感器高頻端一同使用的寬帶采樣電路。圖4中示出的電路利用高速雙極采樣脈沖411和413來迅速的開、關二極管420和430來采樣存在于輸入436的信號，并且在節點426提供采樣輸出。適合于產生高速采樣脈沖411和413的脈沖發生器包括階躍恢復二極管(SRD)414，其具有非常快速的過渡時間，也就是，當施加反偏壓時，SRD迅速從導通狀態轉換到非導通狀態。當來自于驅動器404的驅動信號下降時，SRD將斷開，并且快速負向脈沖被提供給區分負向脈沖并提供脈沖411和413的電容器418和432。
圖5描述了根據本發明的兩個典型采樣輸出信號的多普勒正弦圖，例如，上述參考圖1討論的第一采樣輸出信號501和第二采樣輸出信號502。圖的x軸是標準化多普勒頻率的圖，以“1/rad”表示，y軸是輸出振幅，以“A”表示。在圖5的例子中，兩個輸出信號的振幅是相等的，并且兩個輸出信號都無偏移。
根據本發明的一個實施例，以恒定的采樣頻率采樣第一采樣輸出信號501和第二采樣輸出信號502預定次數，以從信號采集采樣點。從第一采樣輸出信號501采集一組第一采樣點503，并且從第二采樣輸出信號502采集一組第二采樣點504。優選地，在每組中點的預定數量是至少三個。每一采樣點可以利用方程式定位xn＝A·sin(ωn)yn＝A·sin(ωn+Δφ)方程3其中xn表示第一采樣輸出信號501的采樣點n的X坐標，yn表示第二采樣輸出信號502的采樣點n的Y坐標，A是振幅，ωn是采樣點n的角頻率，并且Δφ是信號間的相位差。
第一采樣點組503和第二采樣點組504之間的關系可以通過將這些采樣點看作復數來定義。例如，對于離散采樣，SnSn＝A·cos(n)+i·A·sin(n+Δ)方程4Sn的實部(A·cos(n))表示第一采樣輸出信號501，虛部i·A·sin(n+Δ)表示第二采樣輸出信號502。圖6中示出了在復平面中的Sn圖，該復平面具有表示Sn實部的x軸和表示Sn虛部的y軸。
如圖6所示，采樣Sn表示在具有實分量和虛分量的橢圓601上的點(采樣對xn，yn)。為了示范的目的，選擇了振幅3。然而，應該可以理解的是，根據本發明，如下面更詳細描述的，可以從采樣點獲得幅值，并不局限于任何特定的數值范圍。為了解這個橢圓方程，通過將橢圓601繞著笛卡爾坐標系統的原點旋轉(這里公開的實施例中是45°)，從而變換成旋轉橢圓602。橢圓的旋轉沒有改變橢圓601的形狀，并且因此，可以從橢圓601中獲得的信息沒有丟失。
在旋轉橢圓602上，變換的采樣由方程式表示 方程5其可以寫成 方程6旋轉橢圓602還可以通過通用的橢圓方程式表征 方程7其中參數‘a’是旋轉橢圓602的半長軸(或基線(base))，并且參數‘b’是旋轉橢圓602的半短軸。
如上述結合圖5可以注意到的，采樣輸出信號，例如圖5所示的第一采樣輸出信號501和第二采樣輸出信號502，被以恒定的采樣頻率采樣以生成采樣對。從而，每個采樣對之間的相位變化(變化增量delta)是恒定的，并且因此 方程8其中‘c’是常數。如果確定了參數‘a’和‘b’，該方程使得能夠對于每個采樣對計算幅值變化增量。
根據本發明的實施例，對于參數‘a’和參數‘b’解方程，就會確定物體的速度和方位信息。因此，從方程7和8，可以建立線性系統方程來得到參數‘a’和參數‘b’ 其中 當存在一如圖1中描述的物體150時，求解矩陣，得出參數a，b和c的值。如果參數‘a’與參數‘b’相等，信息處理器142提供一輸出，物體150的方位角大約是90°。如果參數‘a’小于參數‘b’，信號處理器142提供一輸出，物體150的方位角是
θ=arccos(ab)·180π]]>方程9如果參數‘a’大于參數‘b’，信號處理器142提供輸出，物體150的方位角是θ=arccos(ba)·180π]]>方程10因此，在參數‘a’小于參數‘b’的情況下，物體是在0°到90°之間的方位角，在參數‘a’大于參數‘b’的情況下，物體是在90°到180°之間的方位角。通過求解矩陣， 可以寫成 方程11并且可以獲得物體速度信息，如下所述。
例如，參考圖7，速度信息可以通過下面的方程獲得 方程12通過將采樣值 從旋轉橢圓602轉換到具有與旋轉橢圓602的中心相同中心702的圓601上。圓701表示 的一種特殊情況，其中參數a與參數b相等。因為已經確定了橢圓參數a、b和c，采樣值 和 可以根據下述方程式轉換到圓701上 方程13圖7顯示了一典型的實施例，其中采樣值 和 根據方程式13分別轉移到圓701上的C1706、C2707和C3708。一旦轉換完，例如，可以確定記作Δθc2-c1的C1和C2之間的相位差。在相位差已知的情況下，物體的速度信息可以從下面的方程中直接獲得fDoppler=ΔθΔt]]>方程14和vr=λ·fDoppler2=λ2·ΔθΔt]]>方程15在優選的實施例中，計算可以記作Δθc3-c2的C2和C3之間的相位差來得到第二速度信息。在該實施例中，計算第一速度信息和第二速度信息的平均值，并且將其提供作為表示物體速度的輸出。應該可以理解的是發明預期根據上述方程式處理任何數量的點 來得到平均速度信息。
本領域普通技術人員應該還可以理解對于傳感器高頻端的上述方法和裝置的變化和改進，包括但不限于這里提到的或等同的這些組件之間或者其中的無線通信。例如，可以與該系統使用的其它應用包括周邊安全系統和電子防護裝置。因此，被發明應該視為僅通過權利要求的范圍和精神加以限制。
當本發明通過示范的實施例描述時，對于本領域技術人員會出現額外的優點和改善。因此，本發明在廣義上不限于這里顯示和描述的具體細節。
在不偏離本發明范圍和精神的情況下，可以實現對天線種類和數量、控制器、信號分配器、移相器、以及采樣點的改進。
權利要求
1.一種檢測物體(150)的傳感器系統(100)，包含信號源，其向所述物體(150)傳輸至少第一和第二傳感器信號(123，130)，接收來自于那里的第一和第二反射信號(126，131)，并且分別基于第一和第二反射信號(126，131)產生第一和第二信息信號(132，136)；以及信息處理器(142)，其被設計以接收來自于所述信號源的所述第一和第二信息信號(132，136)，并且基于所述第一和第二信息信號(132，136)之間的相位差確定所述物體(150)的方位信息。
2.如權利要求1所述的傳感器系統(100)，其中所述信息處理器(142)還設計成確定對于所述物體(150)的速度和方位信息。
3.如權利要求1所述的傳感器系統(100)，其中所述信號源包含脈沖源，其提供至少第一和第二傳感器信號(123，130)；傳輸所述第一傳感器信號脈沖(123)的至少第一天線(124)和傳輸所述第二傳感器信號脈沖(130)的第二天線(128)，其中所述第一天線(124)適合于接收來自于所述物體的第一反射信號(126)，并且所述第二天線(128)適合于接收來自于所述物體(150)的第二反射信號(131)；信息信號發生器，如果所述一部分第一信號脈沖(111)和所述第一反射信號脈沖(126)同時存在于所述信息信號發生器中，該信息信號發生器向所述信息處理器提供所述第一信息信號(132)，如果所述一部分第二信號脈沖(112)和所述第二反射信號脈沖(131)同時存在于所述信息信號發生器中，該信息信號發生器向所述信息處理器提供所述第二信息(136)信號。
4.如權利要求3所述的傳感器系統(100)，其中脈沖源包含與脈沖發生器(104)耦合的振蕩器(106)，所述脈沖發生器(104)配置來產生具有與預定脈沖持續時間相等的脈沖寬度的脈沖(107)，并且所述脈沖發生器(104)脈動振蕩器(106)的偏差來向移相器模塊(114，127)提供脈沖信號。
5.如權利要求4所述的傳感器系統(100)，其中所述振蕩器(106)是壓控振蕩器。
6.如權利要求3所述的傳感器系統(100)，其中脈沖源包含產生振蕩信號(108)的振蕩器(106)，產生具有與預定脈沖持續時間相等的脈沖寬度的脈沖(107)的脈沖發生器(104)，與振蕩器和脈沖發生器耦合的RF開關，所述RF開關對脈沖響應，并且向移相器模塊提供脈沖信號。
7.如權利要求6所述的傳感器系統(100)，其中所述振蕩器(106)是壓控振蕩器。
8.如權利要求3所述的傳感器系統(100)，其中所述信息信號發生器包含至少一個雙模混頻器(116)，該雙模混頻器(116)將所述第一信號脈沖(111)與所述第一反射信號脈沖(126)混合，并將所述第二信號脈沖(112)和所述第二反射信號脈沖(131)混合。
9.如權利要求8所述的傳感器系統(100)，其中所述脈沖源還包含至少一個移相器(114，127)，其將所述第一信號脈沖(111)相移第一預定角度，并且其將所述第二信號脈沖(112)和所述第二反射信號脈沖相移第二預定角度；其中所述第一信息信號(132)包含所述相移第一信號脈沖(111)和所述第一反射信號脈沖(126)；并且所述第二信息信號包含所述相移第二信號脈沖(112)和所述相移第二反射信號脈沖(131)。
10.如權利要求8所述的傳感器系統(100)，其中所述移相器包含位于所述第一雙模混頻器(116)前面的第一延遲線(114)和位于所述第二雙模混頻器(120)之后的第二延遲線(127)，所述第一和第二延遲線(114，127)都向通過其中的信號引入45度的相位延遲。
11.如權利要求1所述的傳感器系統(100)，其中所述第一和第二傳感器信號(123，130)彼此同相，并且所述第一和第二信息(132，136)信號彼此正交。
12.如權利要求3所述的傳感器系統(100)，其中第一天線(124)和第二天線(128)每個都具有以不大于脈沖信號一半波長的距離分隔開的窗孔。
13.如權利要求1所述的傳感器系統(100)，其中所述信息處理器包含采樣所述第一和第二信息信號的信號采樣電路(135)來提供多個采樣點，以及設計成從所述采樣點計算所述方位信息的微處理器(142)。
14.如權利要求8所述的傳感器系統(100)，其中所述信息處理器還包含耦合在第一雙模混頻器(116)和第一電壓參考節點(138)之間的第一保持電容器(133)，其中第一保持電容器(133)存儲至少一部分所述第一信息信號(132)；耦合在第二雙模混頻器(120)和第二電壓參考節點(140)之間的第二保持電容器(139)，其中第二保持電容器(139)存儲至少一部分所述第二信息信號(136)；與所述第一保持電容器和所述第二保持電容器耦合的前置放大器(134，141)，其分別從所述第一和第二保持電容器(133，139)提供第一和第二前置放大信號；與所述前置放大器(134，141)耦合的采樣器(135)來采樣所述第一和第二前置放大信號，以生成由此的第一和第二組采樣點。
15.如權利要求13所述的傳感器系統(100)，其中采樣所述第一信息信號(132)來生成第一組采樣點，采樣所述第二信息信號(136)來生成第二組采樣點，并且其中所述微處理器(142)被設計成執行所述第一和第二組采樣點的坐標轉換，其中所述轉換的第一和第二組采樣點定義了橢圓的一部分，所述橢圓具有基線a和b；計算所述轉換的第一和第二組采樣點的振幅變化增量來生成所述橢圓的第一和第二組變化增量坐標；求解所述基線a和b的線性方程；以及利用所述基線a和b計算所述物體的所述方位信息。
16.如權利要求15所述的傳感器系統(100)，其中所述微處理器(142)還設計成將由所述第一和第二組采樣點形成的采樣對轉換成定義一圓；計算所述轉換的采樣對之間的相位差；以及利用所述相位差計算所述物體的速度。
17.一種計算物體(150)方位信息的方法，該方法包括以下步驟向所述物體(150)傳輸至少第一和第二傳感器信號脈沖(123，130)；接收來自于那里的第一和第二反射信號脈沖(126，131)；從所述第一和第二反射信號脈沖(126，131)生成第一和第二信息信號(132，136)；以及基于所述第一和第二信息信號(132，136)之間的相位差確定所述物體的方位信息。
全文摘要
公開了一種傳感器高頻端，其能夠基于物體距傳感器的距離范圍識別物體，并且由此獲得物體的方位信息。傳感器系統包括信號源，該信號源向物體(150)傳輸至少第一和第二傳感器信號(123，130)，接收來自于那里的第一和第二反射信號脈沖(126，131)，并且分別基于第一和第二反射信號(126，131)生成第一和第二信息信號(132，136)；信息處理器(142)，其設計成接收來自于信號源的第一和第二信息信號(132，136)，并且基于第一和第二信息信號(132，136)之間的相位差確定物體(150)的方位信息。信息處理器(142)優選的能夠從第一和第二信息信號(132，136)產生采樣點，并且利用這些采樣點計算方位信息。
文檔編號G01S13/44GK1749776SQ200510116529
公開日2006年3月22日 申請日期2005年8月11日 優先權日2004年8月11日
發明者克里斯琴·R·H·弗蘭克, 德克·克洛茨比徹, 沃爾特·波伊格 申請人:蒂科電子Amp有限責任公司