2检测并且传输。如果主 天线3和仰角天线4具有不同的定向，从而这两个天线的主射束方向不相同，则来自主天线 3和仰角天线4的相应接收信号的振幅比根据目标物体的垂直位置变化。接着，通过分析该 振幅比可对该目标物体求得仰角。在此，对振幅比的分析评价可以基于完整的复振幅分析， 也就是说，不仅关于幅值而且关于相位进行分析。替换地，分析也可仅仅在考虑振幅幅值的 情况下进行。
[0037] 但是，经由仰角天线4发出的信号在此应优选相应于一个信号，该信号以相同的 方式经由主天线3发出，由此可直接实现信号振幅的比较。
[0038] 但是，上述仰角的确定只有当雷达区内仅有一个唯一的目标物体时才能实现。否 贝1J，以这种方式无法得到关于仰角的可用报告。
[0039] 为了在雷达区内有多个目标物体的情况下也能正确地确定相应的仰角，在这种情 况下必须首先确定这些目标物体沿方位方向的参数。为此，用于确定方位上的目标参数的 设备5首先求得检测到的目标的数量n，并且为这些检测到的目标中的每一个确定所属的 方位角Θ。此外，也可以在此确定另外的参数，例如目标物体的距离和相对速度。
[0040] 如果已知了目标的数量η和其方位角θη，那么可以由其构成所谓的控制矩阵A。 [0041 ] A = [a ( Θ D，a ( Θ 2)，· · ·，a ( θ η)]
[0042] 在此，该控制矩阵A的大小取决于检测到的目标的数量η。对于每个检测到的目 标，控制矩阵A分别包括一列。该控制矩阵的各个列分别由控制向量a(0)构成。根据各 个目标的相应方位角Θ，从天线方向图的参数中确定这些控制向量a(0)。因此，由入射信 号 S根据控制矩阵A在理论上得到接收信号X，其方式是通过：
[0043] X = A · s
[0044] 基于该方程可以如下估算各个入射信号的振幅：
[0045]
[0046] 其中，^是信号振幅的估算，X是接收信号并且是控制矩阵A的伪逆。因此，基于 该方程可以估算各个入射信号的振幅。
[0047] 因此，为了在雷达区段内有多于一个的目标物体时求得仰角，用于确定仰角的设 备6首先建立一个控制矩阵A，为此考虑了之前求得的方位上的目标参数。接着构成该控 制矩阵的一个伪逆矩阵3*。这可例如根据摩尔彭若斯方法（Moore-Penrose-Verfahren)进 行。接着，通过该伪逆的控制矩阵与一个出自接收信号的向量X相乘可以估算入射信号 在相应方位方向上的振幅。在得到相应信号振幅的估算5之后，可以求得主天线3的信号与 仰角天线4的信号之间的振幅比。接着，从信号的由此求得的振幅比3可以为每个单独的目 标估算仰角。
[0048] 为了在此不必每次都重新进行用于由振幅比确定仰角的复杂运算，可以事先创建 一个表格，其方式是：以表格形式存储振幅比与由此得到的仰角之间的关系。这样的表格例 如可以存放在存储器7中。在必要时用于确定仰角的设备6访问存储器7并且由此可无需 另外的复杂运算地直接确定相应的仰角。
[0049] 以相同方式也可以提前逆转一个控制矩阵A并且同样以适当的方式存储一个或 多个逆转的控制矩阵。例如这些逆转的控制矩阵可被存放在存储器7的另一存储区域中。 由此，必要时可从该存储器7中读出适合的逆转的控制矩阵并且被考虑用于迅速求得仰角 估算。
[0050] 因此，尤其针对时间要求非常严格的应用，如其恰好在机动车行驶期间实时分析 评价时所需的那样，可实现在多于一个目标物体的情况下迅速求得仰角。
[0051] 在上述的实施例中，通过建立控制矩阵及接着逆转该控制矩阵来进行仰角的确 定。此外，在根据本发明的方案中其它的方法也是可行的，这些方法基于，以控制矩阵描述 雷达系统的系统性能及接着基于求得的系统性能计算仰角估算。
[0052] 通过由此实现的在雷达区内多于一个目标时的仰角估算，可实现在雷达区内多于 一个目标物体的情况下对目标物体的精确分类。尤其是可以对置于地面上的、可被机动车 无危险地驶过的物体进行区分，并且另一方面可靠地识别这样的物体，这些物体不能允许 与机动车碰撞。因此，这样的可靠分类也可以实现驾驶辅助系统的改进构造。
[0053] 图4示出了用于在雷达系统中确定仰角的方法。在第一步骤41中，在此首先求得 方位上的目标参数。这些目标参数如前述那样一方面是检测到的目标的数量及此外也是用 于每个检测到的目标的方位上的角估算。在此，同样可以确定另外的参数，例如目标物体的 距离和/或目标物体相对于雷达系统的相对速度。
[0054] 在下一步骤42中，基于这些方位上的目标参数形成控制矩阵A。该控制矩阵A对 于每个检测到的目标物体包括一个具有相应的控制向量a的列。在此，相应的控制向量a 分别是在相应的方位方向上具有系统响应的向量。
[0055] 在下一步骤43中，接着构成该控制矩阵A的伪逆。例如可以根据摩尔彭若斯方 法求得该伪逆的控制矩阵。显然，用于求得伪逆矩阵的替代方法同样是可行的。
[0056] 接着在步骤44中，在考虑算出的伪逆的控制矩阵的情况下，可以求得入射信号 的振幅比S，并且基于这样求得的振幅比S可求得用于各个检测到的目标物体的相应仰角。
[0057] 替代形成伪逆地，以如下为基础的其他方法也是可行的，即，描述雷达系统的系统 性能并且执行用于多个目标物体的角估算的该系统性能的求解。
[0058] 因此，基于这样求得的用于每个单独的目标物体的方位角和仰角可以实现比无仰 角确定好得多的对各个目标的分类。
[0059] 尤其是通过可靠的仰角确定可以特别好地在位于地面上的物体与这样与地面有 间距的物体之间进行区分。在此，恰恰对于驾驶辅助系统有重要意义的是，能够进行目标物 体准确且可靠的分类，并且在能够被车辆无危险地驶过的物体与这些不允许驶过的物体之 间进行区分。
[0060] 根据本发明的用于确定仰角的方案，此外还可以的是，利用仅一个发射天线确定 多个目标物体的方位角和仰角。为此，首先进行方位角估算并且接着进行仰角估算。
[0061] 为了确定多个数量的目标物体N的方位角，所提供的接收通道的数量必须超过待 检测的目标的数量。也就是说，对于N个待检测的目标物体需要至少N+1个接收通道。由 此，从求得的信号中以根据本发明的方式再计算出用于角估算的解。
[0062] 在接着确定目标的方位角之后，根据本发明的通过求解相应方程系统的方案借助 更多的N+1个接收通道进行仰角的确定。通过该两级的角估算方法，可以在多个目标场景 时实现特别高效的方位角及仰角确定。
[0063] 总而言之，本发明涉及一种确定仰角的方案，其用于多于一个目标31、32位于雷 达区20内的情况。通过根据本发明的在多目标场景中对仰角的估算，也可以在这样的情 况下求得方位角和仰角，并且由此对相应的目标物体31、32进行可靠的分类。本发明尤其 也涉及一种具有雷达系统的机动车10,该雷达系统包括根据本发明的方位角和仰角估算装 置。
【主权项】
1. 一种用于确定仰角的设备，所述设备包括： 用于发出和接收雷达信号的发射和接收单元（11); 用于确定方位上的目标参数的设备（5)，所述用于确定方位上的目标参数的设备被设 计用于求得检测到的目标（31、32)的数量并且对每个检测到的目标（31、32)确定方位角； 和 用于确定仰角的设备(6)，所述用于确定仰角的设备被设计用于基于所述方位上的目 标参数形成控制矩阵并且在考虑所述控制矩阵的情况下对每个检测到的目标（31、32)确 定仰角。2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述发射和接收单元（11)包括信号产生设备 (1)、主天线（3)和仰角天线（4)。3. 根据权利要求2所述的设备，其中，所述发射和接收单元（11)经由所述主天线（3) 发出多个信号并且经由所述仰角天线（4)发出至少一个信号，所述至少一个信号相应于经 由所述主天线（3)发出的所述信号中的一个。4. 根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述控制矩阵由天线方向图的参数 形成。5. 根据上述权利要求中任一项所述的设备，所述设备还包括用于存储信号比与仰角之 间的预先确定的关系和/或用于存储基于所述控制矩阵预先算出的中间结果的存储设备 (7)。6. 根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，雷达信号是FMCW雷达信号。7. -种具有雷达系统的机动车，所述雷达系统包括根据上述权利要求中任一项所述的 用于确定仰角的设备。8. -种用于在雷达系统中确定仰角的方法，所述方法包括以下步骤： 确定（41)方位上的目标参数，其中，所述方位上的目标参数包括检测到的目标数量和 对每个检测到的目标的方位上的角估算； 基于所述方位上的目标参数形成（42)控制矩阵；以及 在考虑所述控制矩阵的情况下确定（44)所述目标的仰角。9. 根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括用于逆转所述控制矩阵的步骤（43)。10. 根据权利要求8或9所述的方法，所述方法还包括用于分类所述检测到的目标的步 骤。
【专利摘要】本发明涉及在多于一个目标31、32位于雷达区20内的情况下对仰角的确定。通过根据本发明的在多目标场景中的仰角估算，也可以在这种情况下求得方位角和仰角，并且接着对相应的目标物体31、32进行可靠的分类。本发明尤其也涉及一种具有雷达系统的机动车10，该雷达系统包括根据本发明的方位角和仰角估算装置。
【IPC分类】G01S13/93
【公开号】CN105103004
【申请号】CN201380059693
【发明人】V·格罗斯, M·朔尔
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2013年9月25日
【公告号】DE102012220773A1, EP2920606A1, WO2014075839A1