专利名称：传感器与定位调整方法
传感器与定位调整方法
技术领域：
本发明是一种传感器的定位调整(alignment adjustment)技术，特别是涉及一种具有特殊天线结构的传感器以及由传感器提供的定位调整方法，该技术能够对传感器进行简单地、准确地调整，甚至不需要分离的机械调整装置，或者不需要对车辆结构进行调整。
背景技术：
车辆的传感器例如雷达传感器安装在车辆的至少某一特定位置，以发送传输信号和接收从车辆附近的某个物体反射回来的信号，(下文中的“某个物体”是指“目标物”)， 因此传感器可以感应目标物是否存在，也能确定目标物的方位、方向和目标物的大小。上述目标物的感应结果可以适用于各种车辆系统，即所述车辆系统载有自适应导航控制功能 (adaptive cruise control, ACC)，跟随领航车的停止和运行功能，车辆盲区检测盲点功能 (blind spot detection，BSD)，可安全改变车道的变道辅助功能(a lane change assist, LCA)，预撞功能和避免与前行车辆碰撞的功能等等。为了能够准确地控制不同车辆系统，传感器需要能够准确地感应出目标物。而且， 为了能够准确感应出目标物，传感器必须在水平方向和垂直方向上作出定位。因此，生产车辆过程中必须包括下列步骤，对于安装在车辆水平和垂直方向的传感器进行定位调整。当车辆出了部件厂后，经过一段时间的行车，会出现这种情况各种原因造成车辆水平和垂直方向的传感器的定位变得不准确，这些原因，例如是挡泥板或者保险杆经常受到碰撞。当有这种情况发生时，检测目标物的传输信号可能在传输时候其方向与准确定位目标的方向发生了偏差，或者收到从目标物反射回来的信号方向与准确定位目标的方向发生了偏差。这样，就不可能准确地感应目标物。
发明内容本发明是在现有的技术基础上来解决上述问题的。本发明的目的在于以简单地、 准确地进行传感器的定位调整，甚至不需要分离的机械调整装置，或者不需要对车辆结构进行调整。本发明的另一个目的是提供一个带有天线结构的传感器，从而能够简单地、准确地进行传感器的定位调整，甚至不需要分离的机械调整装置，或者不需要对车辆结构进行调整。而且，本发明的目的是对于未出部件厂的车辆就可以容易地、简单地、准确地完成传感器的定位调整。同样，对于那些由于不同原因，(例如，挡泥板或保险杆的碰撞，或者车辆已出部件厂)而造成的传感器定位误差，也可以容易地、简单地、准确地进行补偿。因此， 对于需要进行定位调整而言，减少了相关的费用和时间。为了达到上述目的，需要提供一个传感器，包括多个天线或多个天线组，彼此之间要有预先设定的距离，且至少是同一个方向上。这样，在同一个方向上会有相位差。根据本发明的另一特点，需要提供传感器的定位调整方法。其方法包括收集多个天线或多个天线组的天线信道之间的数据，而天线彼此之间的是至少在一个方向上具有一预定距离，这样，至少在一个方向上有相位差；根据天线信道的数据来计算同一方向上的相位差；判定天线射束是否在要求的方向。当天线射束不在要求的方向时，至少要在一个方向上来调整天线射束的方向可以通过多个天线或多个天线组的每个信道上分配的权重，或者通过从多个天线中选择一个天线或多个天线组中选择一个天线组来调整。如上所述，根据本发明可以简单地、准确地进行传感器的定位调整，甚至不需要分离的机械调整装置，或者不需要对车辆结构进行调整。
通过下面的具体描述并结合附图，对本发明的目的、特点和效果做详细的阐述图1 根据本发明的具体实施例，以图示方式表明传感器应用于车辆的一个案例。图2 根据本发明的具体实施例，以�？榛绞剿得鞔衅鞯呐渲�。图3 根据本发明的具体实施例，以图示方式表明具有天线结构的传感器，能提供定位调整功能。图4A和4B 根据本发明的具体实施例，以图示方式解释具有天线结构的传感器的特征。图5 根据本发明的另一具体实施例，以图示方式表明具有天线结构的传感器，能提供定位调整功能。图6A和6B 根据本发明的另一具体实施例，以图示方式表明当具有天线结构的传感器进行定位调整时，天线波束区域用于传输天线单元，而天线结构用于接收单元。图7 根据本发明的具体实施例，以流程图方式说明传感器的定位调整方法。图8 根据本发明的另一具体实施例，以流程图方式说明传感器的定位调整方法。
具体实施例方式本发明的具体实施例将参照附属图来具体描述。在下面的说明过程中，同样的元素虽然它们在不同的图中出现，但会被作为相同的参考数字。此外，对于那些已知功能或不兼容配置，若可能会使本发明的事物关系变得不明确，那么将其忽略。此外，在描述本发明的组件时，可以使用的术语，例如第一，第二，A，B，(a), (b)等类似词。这些用词不是为了用于定义一个实质，次序或者是相应组件的顺序，而是仅仅为了把那些组件与其他组件区别出来。应当指出，当在规范中描述一个组件与另一个组件“连接” “结合” “联合”时，只是说明第一个组件直接地与第二个组件“连接” “结合” “联合”， 但第三个组件可能与第一个组件或第二组件“连接” “结合” “联合”。图1为根据本发明实施例中，传感器100应用于车辆10之示意图。如图1所示之， 本发明实施例，传感器100安装在车辆10上至少一个特定位置，发送传输信号和接收从车辆10附近的某个物体反射回来的信号(下文，“某个物体”是指“目标物20”)。其车辆系统载有自适应导航控制功能(ACC)，跟随领航车的停止和运行功能，车辆盲区检测盲点功能(BSD)，可安全改变道的变车道辅助功能(LCA)，预撞功能和避免与前行车辆碰撞的功能等等。
为了准确控制各种的车辆系统，需要传感器100能够准确地感应出目标物20。而且，为了能够使传感器100准确感应出目标物20，传感器100必须在垂直和水平位置上做出定位。因此，在生产车辆过程中必须包括下列步骤，对于安装在车辆10垂直和水平方向上的传感器100，进行定位调整。当车辆10出了部件厂后，经过一段时间的行车，会出现这种情况各种原因造成车辆在垂直和水平方向的传感器100的定位变得不准确，例如是挡泥板或者保险杆经常受到碰撞。当有这种情况发生时，检测目标物20的传输信号可能在传输时候其方向与准确定位目标物20的方向发生了偏差，或者收到从目标物20反射回来的信号方向与准确定位目标物20的方向发生了偏差。因此，根据本发明实施例，需要对传感器100进行配置，不管车辆是否出部件厂， 都能够在垂直或水平方向上进行定位调整。当传输信号传输至目标物20，能够收到从目标物20反射回来的信号，而准确地感应出目标物20。根据本发明的具体实施例，传感器100需要包括通用传感�？�(general sensor module)以及定位调整�？�(alignment adjust module)器，所述通用传感�？橛靡源�/ 接收信号并感应目标物20，所述定位调整�？榫哂卸ㄎ坏髡δ�。此外，根据本发明的实施例，传感器100例如是雷达传感器、超声波传感器、激光雷达传感器等等。然而，本发明不仅仅限于此，只要能够传输/接收信号且感应出目标物20 的设备均可作为传感器100。传感器100可以包括信号传输/接收�？�、目标物感应�？橐约岸ㄎ坏髡？椋饪梢栽谝惶ㄉ璞干匣蛘咴诜掷氲纳璞干鲜凳�。根据本发明的具体实施例，参照附图，对传感器100进一步地描述。根据本发明的具体实施例，图2以�？榛绞剿得鞔衅�100的配置。参照图2， 根据本发明的具体实施例，传感器100包括一个传输天线单元210，其包括一个或多个传输天线用于传输信号以感应目标物20 ；—个接收天线单元220，其包括一个或多个接收天线用于接收从目标物20反射回来的信号，且目标物20在接收天线单元220的附近；以及一个波束成型单元230，其配合传输天线来完成传输信号的波束成型，或配合能准确感应出目标物20的接收天线完成接收信号的波束成型，且波束成型单元230用以调整传感器100的定位位置。当传感器100的定位调整是在传输天线单元210内完成波束成型(beamforming)， 传输天线单元210包括多个传输天线。在这种情况下，多个传输天线彼此之间至少在一个垂直或水平方向上具有一预定距离，以至于垂直或水平方向上形成一个相位差(phase difference)0 在这种情况下，波束成型单元230进行波束方向的调整，可以通过对至少在一个垂直或水平方向上有相位差的多个传输天线，进行每个天线信道的权重分配，或者可以通过在多个传输天线中选择一个传输天线，其至少在水平或垂直方向上有一个特定相位差， 接着，至少在一个水平和垂直方向上完成传输信号的波束成型。 在这里，传输信号在垂直方向上的波束成型，以如此方式来完成从多个传输天线中选择一个传输天线，而天线彼此之间有预先设定的距离，且在同一垂直方向上，通过选定的传输天线来传输信号。同样，传输信号在水平方向上的波束成型，以如此方式来完成从多个传输天线中选择一个传输天线，而天线彼此之间有预先设定的距离，且在同一水平方向有相位差，通过选定的传输天线来传输信号。
同样，传感器100的定位调整是在接收天线单元220内完成波束成型。接收天线单元220包括多个接收天线。在这种情况下，多个接收天线彼此之间至少在一个垂直或水平方向上具有一预定距离，以至于垂直或水平方向上形成有一个相位差。在这种情况下，波束成型单元230进行波束方向的调整，可以通过对至少在一个垂直或水平方向上有相位差的多个接收天线，进行每个天线信道的权重分配，或者可以通过在多个接收天线中选择一个接收天线，其至少在水平或垂直方向上有一个特定相位差， 接着，至少在一个水平或垂直方向上完成接收信号的波束成型。在这里，接收信号在垂直方向上的波束成型，以如此方式来完成从多个接收天线中选择一个接收天线，而天线彼此之间有预先设定的距离，且在同一垂直方向上，通过选定的接收天线来接收信号。同样，接收信号在水平方向上的波束成型，以如此方式来完成从多个接收天线中选择一个接收天线，而天线彼此之间有预先设定的距离，且在同一水平方向有相位差，通过选定的接收天线来接收信号。如上所述，根据本发明的具体实施例，基于天线的配置结构，通过使用相位差，对传感器100在水平方向或者垂直方向上进行定位调整。上述中的“天线”(antenna)可能是天线组，包括多个天线分支。在下面描述过程中，多个传输天线的天线结构包括传输天线单元210或多个接收天线的天线结构包括了接收天线单元220，将会参照图3 图6解释说明。在这里，因为传输信号或者接收信号完成波束成型，所以能够对传感器100进行定位调整，在下文描述过程中，传输天线和接收天线可以统一指明为“天线”。图3 根据本发明的具体实施例，以图示方式表明具有天线结构的传感器，能提供定位调整功能。根据图3，传感器100包括多个天线或者多个天线组310，320，330，彼此之间有预先设定的距离，至少是同一个方向上，且至少在一个方向上有相位差。如图3所示的样例， 传感器100包括3个天线组(即第一个天线组310，第二个天线组320，第三个天线组330)， 彼此之间的距离分别是在水平方向上的水平距离+，在垂直方向上的垂直距离4来表示。 如图3所示的具有天线结构的传感器100之外，也指如图5所示的传感器100。多个天线或多个天线组310，320，330由于天线彼此之间在垂直方向上的垂直距离dv而引起天线在垂直方向上有垂直相位差cPdv，同样，由于天线彼此之间在水平方向上的水平距离dH而引起天线在水平方向上有水平相位差9dH。在垂直方向上的垂直相位差9^是由于多个天线或多个天线组310，320，330彼此之间有预先设定的垂直距离而产生，其值可以通过水平相位差cPdll和在多个天线或多个天线组310，320，330的天线信道之间的相位差 (即和Φυ之间的差)来计算得到。参照图4Α和4Β，在下文中将描述这种天线结构的特征。参照图4Β，每一个天线或者天线组310，320和330，当天线或天线分支在水平方向上是如此配置时，水平相位差cPd11，即见-92，水平方向的信号在天线信道之间的距离(^可以通过以下公式来表达.
权利要求
1.一种传感器，包括多个天线或多个天线组，所述多个天线或多个天线组其彼此之间是至少在一个方向上，具有一预定的距离，以至在至少一个方向上具有相位差。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述的多个天线或多个天线组至少有一个垂直相位差和水平相位差，垂直相位差是由于天线或天线组彼此之间在垂直方向上具有一预定的距离而产生的；水平相位差是由于天线或天线组彼此之间在水平方向上具有一预定的距离而产生的。
3.如权利要求2所述的传感器，其特征在于根据多个天线或多个天线组的天线信道之间的相位差和水平相位差，计算得到垂直相位差。
4.如权利要求2所述的传感器，其特征在于所述的传感器调整波束的方向是通过对至少有一个垂直相位差和水平相位差的多个天线或者多个天线组的每个信道进行权重分配， 或者通过从多个天线中选一个天线或多个天线组中选一组，至少具有垂直相位差或水平相位差，至少在一个垂直方向和水平方向上，对传输信号或接收信号的波束方向进行调整。
5.如权利要求4所述的传感器，其特征在于所述的传感器至少在一个垂直和水平方向上完成波束成型，从而能够即时地感应附近的目标物。
6.如权利要求4所述的传感器，其特征在于，至少在一个方向上，基于在垂直方向上有垂直相位差或者在水平方向上有水平相位差，传感器能对传输信号或接收信号的波束方向进行调整，使得由于汽车生产线上的车辆制造公差而造成的定位误差，通过至少在一个垂直方向和水平方向上进行补偿。
7.如权利要求4所述的传感器，其特征在于，当载有传感器的车辆在垂直方向上有不平度的斜坡上行车，多个天线或多个天线组有垂直相位差，传感器对每个天线信道权重分配，或者在多个天线中选一个天线或者在多个天线组中选一组，其天线有垂直相位差，基于斜坡的信息，在垂直方向上，对传输信号或接收信号的波束方向进行调整，因此，可以在垂直方向上的定位误差得以补偿校正；当载有传感器的车辆在水平方向上有曲度的弯道上行车，多个天线或者多个天线组有水平相位差，传感器对每个天线信道进行权重分配，或者至少在多个天线中选一个天线或者在多个天线组中选一组，其天线有水平相位差，基于弯道的信息，在水平方向上，对传输信号或接收信号的波束方向进行调整，以至在水平方向上的定位误差得以补偿。
8.如权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述的传感器对多个天线或多个天线组的每个天线信道进行权重分配，或者基于周围目标物的高度，在多个天线中选一个天线或者在多个天线组中选一组，在水平方向上，对传输信号或接收信号的波束方向进行调整，从而可以识别出目标物。
9.如权利要求2所述的传感器，其特征在于，当多个天线或多个天线组，其至少有一个垂直相位差和水平相位差，包括传输天线单元，传感器对多个天线或多个天线组的每个天线信道进行权重分配，或在多个天线中选一个天线或者在多个天线组中选一组，至少在一个垂直和水平方向上，对传输信号的波束方向进行调整。
10.如权利要求9所述的传感器，其特征在于，当传感器包括接收天线，其用于接收从周围目标物反射回来的接收信号，当多个天线或多个天线组有着不同的传输天线波束区域，从而对至少在一个垂直方向和水平方向上有不同的角度的传输信号进行传输；接收天线有单独的接收天线波束区域，包括所有不同的传输天线波束区域。
11.如权利要求2所述的传感器，其特征在于，当多个天线或多个天线组，其至少有一个垂直相位差和水平相位差，包括接收天线单元，所述传感器对多个天线或多个天线组的每个天线信道进行权重分配，或在多个天线中选一个天线或者在多个天线组中选一组，至少在一个垂直和水平方向上，对接收信号的波束方向进行调整。
12.如权利要求11所述的传感器，其特征在于，当传感器包括了传输天线，在多个天线中选一个天线或者在多个天线组中选一组来接收从周围目标物反射回来的接收信号，当多个天线或多个天线组有着不同接收天线波束区域，从而对至少在一个垂直方向或水平方向上有不同的角度的接收信号进行接收，传输天线有单独的传输天线波束区域，包括所有不同的接收天线波束区域。
13.一种传感器的定位调整方法，包括收集多个天线或多个天线组的天线信道之间的数据，而天线彼此之间的是至少在一个方向上具有一预定距离，这样，至少在一个方向上有相位差；根据天线信道之间的数据，至少在一个方向，计算得到相位差；判定天线波束是否在要求的方向上，当天线波束不在要求的方向上，至少要在一个方向上来调整天线波束的方向可以通过多个天线或多个天线组的每个信道上分配的权重， 或者通过从多个天线中选择一个天线或多个天线组中选择一个天线组来调整。
全文摘要
本发明所公开的是一种传感器的定位调整技术，涉及具有天线结构的特定传感器以及由传感器提供的定位调整方法。该技术能够对传感器进行简单地、准确地调整，甚至不需要分离的机械调整装置，或者不需要对车辆结构进行调整。
文档编号G01S13/06GK102288952SQ20111012721
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者李在殷, 郑圣熹 申请人:万都株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
