特許 6383364 距離範囲分類を有するＦＭＣＷレーダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6383364

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】距離範囲分類を有するＦＭＣＷレーダ

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/34 20060101AFI20180820BHJP

   G01S 7/35 20060101ALI20180820BHJP

   G01S 13/93 20060101ALN20180820BHJP

【ＦＩ】

   G01S13/34

   G01S7/35

   !G01S13/93 220

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-552010(P2015-552010)

(86)(22)【出願日】2013年12月3日

(65)【公表番号】特表2016-507046(P2016-507046A)

(43)【公表日】2016年3月7日

(86)【国際出願番号】EP2013075357

(87)【国際公開番号】WO2014114391

(87)【国際公開日】20140731

【審査請求日】2015年7月14日

(31)【優先権主張番号】102013200951.8

(32)【優先日】2013年1月22日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】501125231

【氏名又は名称】ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(72)【発明者】

【氏名】ショア，ミヒャエル

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３０６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３３４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５４１７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０３０９９６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００８−５０３７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２５３７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２２９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５１８７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６６０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５１４９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２８９６９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１１１７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２８７８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１６６８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ １３／００−１３／９５、

７／００−７／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

位置測定された対象物の距離および相対速度に関する情報をＦＭＣＷレーダにより決定するための方法において、
１回の測定サイクル内で送信信号の周波数（ｆ）が周波数ランプ（２６）の様々な連続の形に変調され、この際に、その都度の連続内において、前記周波数ランプ（２６）の中心点が上位のランプ（２８）上に位置し、前記測定サイクルが、異なるランプ勾配を有する少なくとも２つの上位のランプ（２８）を有しており、
１つの連続の前記周波数ランプ（２６）内で受信された信号がベースバンド分割信号（ｓ）に低減混合され、この際に、連続するそれぞれの周波数ランプ（２６）に分割信号が時間的に割り当てられており、
前記ベースバンド分割信号（ｓ）の周波数スペクトル（Ａｎ）内の少なくとも１つの周波数状態（ｋ）のために、前記ベースバンド分割信号（ｓ）の連続の周波数スペクトル（Ａｎ）内の前記周波数状態（ｋ）における振幅の時間的な連続に亘って上位の周波数スペクトル（Ａ（ｋ））が決定され、
少なくとも１つの前記上位のスペクトル（Ａ（ｋ））内におけるピークが、距離／速度空間内の、その都度のランプ勾配が前記上位のランプ（２８）のそれぞれのランプ勾配に依存する直線（４４，４６，４８，５０）によって表わされ、
ピークが上位のスペクトル（Ａ（ｋ））において発生する前記ベースバンド分割信号（ｓ）の前記周波数スペクトル（Ａｎ）内の様々な周波数状態（ｋ）が少なくとも１つの距離範囲に限定された距離／速度空間の様々な帯域（４０，４２）によって表わされ、
前記距離／速度空間内で直線（４４，４６，４８，５０）によって表わされた前記上位のスペクトル（Ａ（ｋ））内のピークを対象物に割り当てるために、一方では周波数ランプ（２６）の連続に亘る上位のスペクトル（Ａ（ｋ））内の周波数によって前記距離／速度空間内の直線が前記ピークに割り当てられ、他方では前記ベースバンド分割信号（ｓ）の前記周波数スペクトル（Ａｎ）内の前記周波数状態（ｋ）を表わす前記距離／速度空間のその都度の前記帯域（４０，４２）が考慮され、これらの帯域（４０，４２）が、前記ベースバンド分割信号（ｓ）の前記周波数スペクトル（Ａｎ）内のピークの前記周波数状態（ｋ）によって前記ピークに割り当てられ、
前記距離／速度空間内で位置測定が行われる際、公差範囲の枠内で４つのランプセットからなる、得られた周波数に属する直線（４４、４６、４８、５０）が交差する２つの位置（５２、５４）が検出される
位置測定された対象物の距離および相対速度に関する情報を決定するための方法。

【請求項2】

前記上位のスペクトル内の前記距離／速度空間内の直線によって表わされたピークを対象物に割り当てるために、１つのピークに属する前記ベースバンド分割信号（ｓ）の前記周波数スペクトル（Ａｎ）内の周波数状態（ｋ）に割り当てられた帯域（４０，４２）に相当する距離（ｄ）および速度（ｖ）の可能な値として、前記ベースバンド分割信号（ｓ）の前記周波数スペクトル（Ａｎ）内の所属の周波数状態（ｋ）によって前記帯域に割り当てられた前記上位のスペクトル（Ａ（ｋ））内で得られたピークだけが考慮される
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

対象物に対する前記上位のスペクトル内で発生したピークの割り当てが前記ベースバンド分割信号（ｓ）の前記周波数スペクトル（Ａｎ）のその都度の様々な周波数状態（ｋ）に割り当てられた帯域（４０，４２）のために個別に実施される
請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

少なくとも１つの走行パラメータに基づいて、前記ベースバンド分割信号（ｓ）の前記周波数スペクトル（Ａｎ）内の少なくとも１つの可能な周波数状態（ｋ）に割り当てられた少なくとも１つの適切な帯域（４０；４２）の選択が行われ、
上位のスペクトル内で発生した前記ピークのうち、選択されるべき帯域（４０，４２）が前記ベースバンド分割信号（ｓ）の前記周波数スペクトル（Ａｎ）内の所属の周波数状態（ｋ）によって割り当てられているピークだけが対象物に割り当てられる
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記測定サイクル内で、様々な連続の前記周波数ランプ（２６）が同じランプ勾配を有している
請求項１に記載の方法。

【請求項6】

１回の測定サイクルの前記周波数ランプ（２６）の少なくとも１回の連続のために、前記周波数ランプ（２６）が、絶対値が前記ベースバンド分割信号（ｓ）の前記周波数スペクトル（Ａｎ）内の所属の上位のランプ（２８）の勾配の絶対値よりも大きいランプ勾配を有している
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

１回の測定サイクルの周波数ランプ（２６）の少なくとも１回の連続のために、前記周波数ランプ（２６）が、絶対値が前記ベースバンド分割信号（ｓ）の前記周波数スペクトル（Ａｎ）内の所属の上位のランプ（２８）の周波数偏移（Ｆｓｌｏｗ）の絶対値よりも小さいかまたはこれと同じである周波数偏移（Ｆｆａｓｔ）を有している
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記ベースバンド分割信号（ｓ）の前記周波数スペクトル（Ａｎ）内のその都度の周波数状態（ｋ）が、少なくとも１０ｍの距離（ｄ）に対応する距離分解能に相当する分解能で決定される
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

ＦＭＣＷレーダセンサであって、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法を実行する制御および評価装置（１４）を備える
ＦＭＣＷレーダセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、位置測定された対象物の距離および相対速度に関する情報をＦＭＣＷレーダにより決定するための方法であって、送信信号の周波数を周波数ランプの形に変調し、前記周波数ランプ内で受信された信号をベースバンド信号に低減混合する方法に関する。

【0002】

また本発明は、この方法を実行する、例えば自動車のための運転者支援システムに使用されるＦＭＣＷレーダセンサに関する。

【背景技術】

【0003】

ＦＭＣＷレーダセンサ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ；周波数変調連続波）の機能の基本原理は、送信されたレーダ信号の周波数をランプ状に変調し、対象物から反射されてセンサによって再び受信された信号を、受信時点で送信された信号の一部と混合してベースバンド信号を発生させる、という点にある。次いで、ベースバンド信号は、送信された信号と受信された信号との間の周波数差に相当する周波数成分を有している。周波数は、一方では信号到達時間中に発生した送信周波数の変化に基づいて対象物の距離に依存しているが、他方ではドップラー効果に基づいて対象物の相対速度にも依存している。

【0004】

ベースバンド信号は、一般的な形式で高速のフーリエ変換によってその周波数スペクトルに分析され、このスペクトル内でそれぞれ位置測定された対象物が、対象物の距離および相対速度に依存する周波数のピークによって表わされる。この場合、得られたピークの周波数によって、相対速度と距離との関係が、距離／速度空間内の直線に相当する一次関数的な関係の形で決定される。この場合、用語「一次関数的」とは、これによって表わされた関係が、直線性ファクターおよび加法項を含んでいてよい、と理解される。

【0005】

従って、個別に得られた周波数を用いて、対象物の実際の距離および実際の速度を明確に決定することはまだできない。このためにはむしろ、同じ対象物を、送信された信号の少なくとも２つの周波数変調ランプ上で位置測定する必要があり、この場合、これら２つの周波数変調ランプは、異なる勾配を有していなければならない。

【0006】

個別の周波数変調ランプ内で得られたベースバンド信号の周波数を対象物に割り当てることは、２つの周波数に所属する、距離と相対速度との可能な値間の一致によって行われる。これは、距離／速度空間内の２つの直線において２つの直線の交点に相当する。このような仮想対象物に対する周波数または直線の割り当ては、マッチングまたは周波数マッチングと呼ばれる。個別の周波数変調ランプにおいて得られた異なる一次関数的な関係を調整することによって、レーダ対象物の距離および相対速度が演算される。ＦＭＣＷ法は特に、僅かなレーダ対象物しか検出されない場合に効果的である。

【0007】

複数の対象物が同時にレーダセンサの位置測定範囲内に存在する場合、２つの変調ランプを評価する際にも、どのピークがどの対象物に所属するのかを明確に決定することはもはやできない、という問題がある。例えば距離／速度空間内に２つの対象物が存在する状況下で、以下ではｄ−ｖ空間とも呼ばれる、互いに４つの交差点を形成する、２対の平行な直線が得られる。しかしながら、これら交差点のうちの２つだけが実際の対象物に相当し、これに対してその他の交差点はいわゆる見せかけの対象物を表わす。

【0008】

従って一般的には、異なる勾配を有する２つ以上の変調ランプ、例えば４つの変調ランプが使用される。実際の対象物は、ｄ−ｖ空間内で、ベースバンド信号の、４つの異なる周波数ランプを有する周波数に属する距離−速度対の間で一致が生じることによって認識される。

【0009】

しかしながら、ピークの周波数は、限定的な正確さでしか決定することができないので、実際の対象物のために、４つの変調ランプに属する４つの直線が精確に１つの点で交差することを期待することもできない。むしろ、６つまでの異なる交差点が得られるが、これらの交差点は比較的互いに近くに隣り合わせて位置している。従って、様々な一次関数的な関係を一致の検索に従って調整する際に、所定の公差が認められる。実際の対象物のための基準は、例えば、様々な変調ランプより得られるすべての直線が許容限界の範囲内で１つの点で交差するということにある。

【0010】

しかしながら、多数のレーダ標的、例えば複数のガードレールポストの形の複数の対象物を有する状況、または位置測定範囲内に多数の自動車が存在する状況、例えば自動車が渋滞の終わりまたは駐車場にある状況において、対象物を検出するために必要なコストは高くなる。従って、対象物の数および変調ランプの数が増えるにつれて、位置測定コストは高くなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明の課題は、位置測定された対象物の距離および相対速度に関する情報を決定するための方法で、改善された検出能力を有し、かつ／または低減された計算コストを要求する方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

この課題は本発明によれば、位置測定された対象物の距離および相対速度に関する情報をＦＭＣＷレーダにより決定するための方法によって解決され、この方法によれば、
送信信号の周波数が周波数ランプの連続の形に変調され、この際に、その都度の連続内において、周波数ランプの中心点が上位のランプ上に位置し、
１つの連続の周波数ランプ内で受信された信号がベースバンド分割信号に低減混合され、この際に、連続するそれぞれの周波数ランプに分割信号が時間的に割り当てられており、
ベースバンド分割信号の周波数スペクトル内の少なくとも１つの周波数状態のために、ベースバンド分割信号の連続の周波数スペクトル内の周波数状態における振幅の時間的な連続に亘る上位の周波数スペクトルが決定され、
少なくとも１つの上位のスペクトル内におけるピークが、距離／速度空間内の、その都度の勾配が上位のランプの勾配に依存する直線によって表わされ、
ピークが上位のスペクトルにおいて発生する、分割信号の周波数スペクトル内の様々な周波数状態が、少なくとも１つの距離範囲に限定された、距離／速度空間の様々な帯域によって表わされ、
距離／速度空間内で直線によって表わされた、上位のスペクトル内のピークを対象物に割り当てるために、ベースバンド分割信号の周波数スペクトル内の周波数状態を表わす、距離／速度空間のその都度の帯域が考慮され、これらの帯域が、ベースバンド分割信号の周波数スペクトル内のピークの周波数状態によってピークに割り当てられている。

【0013】

これによって、好適な形式で、周波数マッチング、つまり、距離／速度空間内の直線によって表わされた、上位のスペクトル内のピークの、対象物に対する割り当てが、少なくとも１つの上位のスペクトル内のピークを表わす、距離／速度空間内の直線に基づいて、およびベースバンド分割信号の周波数スペクトル内の周波数状態を表わす、ベースバンド分割信号の周波数スペクトル内のピークの周波数状態によってピークに割り当てられた、距離／速度空間のその都度の帯域に基づいて、実施される。特に、好適な形式で、周波数マッチングは、距離／速度空間の帯域を、上位のスペクトル内のピークに割り当てることに基づいて行われる。

【0014】

上位のランプは、例えば、もちろんその都度短い周波数ランプの連続によって再現される従来形式の変調ランプとして解釈することができる。好適には、互いに連続する、１つの連続の短いランプのために、大きい周波数ジャンプは必要ない。これによって、周波数発生に課せられる要求は低く維持される。

【0015】

ベースバンド信号のスペクトル分析時に、例えば２次元のフーリエ変換が実施される。この場合、第１の次元は、個別の短い周波数ランプに割り当てられたその都度のベースバンド分割信号の周波数スペクトルの決定に相当する。周波数スペクトルは、例えばその都度の周波数状態における複雑な振幅より成っている。フーリエ変換の第２の次元は、上位のランプに亘る経過時間に相当し、この場合、各ランプに１つの時点が割り当てられる。２次元の周波数スペクトル内のピークは、短いランプに割り当てられたベースバンド分割信号の周波数スペクトル内の周波数状態、並びにこれらの周波数スペクトルの値の、分割信号周波数スペクトル内の当該の周波数状態における、上位のランプに亘る経過時間中の周波数を表わす。換言すれば、所定の周波数状態における上位のスペクトル内の周波数におけるピークは、分割信号周波数スペクトル内にある。

【0016】

好適な形式で、上位のスペクトルは、ベースバンド分割信号の連続の周波数スペクトル内の振幅の所属の位相を考慮して決定される。これは例えば、ベースバンド分割信号の周波数スペクトル内の少なくとも１つの周波数状態のための上位の周波数スペクトルを決定するステップで、ベースバンド分割信号の連続の周波数スペクトル内の周波数状態における複雑な振幅の時間的な連続に亘る上位の周波数スペクトルが決定されることによって、行われる。複雑な振幅は、例えば大きさおよび位相によって表わされる。このように、その都度の上位のスペクトルを正確な位相で形成することは、上位のスペクトル内のピークを精確に検出するために好都合である。

【0017】

上位のスペクトル内で発生する周波数は、その都度ｄ−ｖ空間内の、上位のランプの勾配に依存する直線によって表わされる。これは、従来のＦＭＣＷ変調ランプにおいて、ｄ−ｖ空間内のピーク周波数によって表わされる直線に相当する。

【0018】

本発明によれば、ベースバンド分割信号の周波数スペクトル内の様々な周波数状態が、ｄ−ｖ空間の、その都度の距離範囲に限定された様々な帯域によって表わされる。帯域はｄ−ｖ空間の分割面を表わす。例えば、分割信号は個々の周波数空間において少ない走査個所で走査される。これによって、ｄ−ｖ空間は複数の帯域に大まかに分類されるが、これは、距離と相対速度との間の明確な関係を決定するためにはまだ不十分である。これらの帯域は、その都度の距離範囲に限定されている。特に、これらの帯域はその都度の速度値のために、帯域の距離幅に相当する距離範囲を有している。例えば、これらの帯域の距離幅は、その都度少なくとも１０ｍ、好適には少なくとも２０ｍ、例えば少なくとも３０ｍである。

【0019】

従って、２次元の周波数スペクトル内のピークに、一方では、周波数ランプの連続に亘る上位のスペクトル内の周波数によってｄ−ｖ空間内の直線が割り当てられ、他方では、短い周波数ランプの分割信号周波数スペクトル内の周波数状態によってｄ−ｖ空間内の帯域が割り当てられている。本発明に従って、このように、ｄ−ｖ空間内の帯域をｄ−ｖ空間内のその都度の直線に割り当てることを、周波数マッチングの際に考慮することによって、マッチングのためのコストを低減することができる。例えば、ｄ−ｖ空間のその都度の帯域の一致の検索を別個に実施することができる。従って、例えばｄ−ｖ空間の調べようとする帯域のために、一致の検索は、ピークがベースバンド信号の周波数スペクトル内の相応の周波数位置を有している直線若しくは周波数に限定され得る。

【0020】

これらの帯域を考慮することによって、周波数範囲内のレーダ対象物と、静止している別のレーダ標的とのオーバーラップを良好に評価することができる。好適な形式で、複数のアンテナローブ、特に多チャンネル式のＦＭＣＷレーダを備えたレーダセンサにおいて、対象物間の距離および相対速度の改善された検出によって、位置測定された対象物の方位角の改善された決定を期待することができる。さらに、フーリエ変換の第１の次元による距離範囲分類のための計算コストは、走査個所若しくは周波数ビンの必要数が少ないことに基づいて、採算が取れるものであり、これに対して、周波数マッチングのための計算コストは低減され、かつ／または多くのレーダ標的を有する状況における検出性能および検出確実性は著しく改善される。

【0021】

本発明の別の好適な実施態様は、従属請求項に記載されている。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】自動車用のレーダセンサシステムの概略的なブロック制御回路図である。

【図2】上位のランプを形成する、送信信号の周波数変調ランプの連続を示す概略図である。

【図3】本発明による方法を説明する線図である。

【図4】距離／速度空間内における直線と距離範囲の関係を示す概略図である。

【図5】距離／速度空間内における直線と距離範囲の配置の別の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の実施例を以下に図面を用いて詳しく説明する。

【0024】

図１は、自動車のレーダセンサシステムの構成を概略的に示す。このシステムは、送信信号を発生させるための電圧制御高周波（ＨＦ）発振器１０を有している。ＨＦ発振器１０の周波数ｆは、周波数変調装置１２によって制御され、この周波数変調装置１２は制御および評価ユニット１４によって制御される。ＨＦ発振器のアウトプットは、レーダセンサシステムの送信信号を放射するために、少なくとも１つの送信アンテナエレメント１６に接続されている。

【0025】

さらに、ＨＦ発振器１０のアウトプットはミキサ１８に接続されている。このミキサは、受信アンテナエレメント２０によって受信された受信信号を送信信号と混合し、それによってベースバンド信号を発生させる。ベースバンド信号は、アナログデジタル変換器２２によってデジタル化されて、制御および評価ユニット１４に供給される。混合およびデジタル化は、送信信号と受信された信号との間の位相関係を受信することによって行われる。制御および評価ユニット１４は、ベースバンド信号の周波数スペクトルを評価し、かつ受信したピークを仮想対象物またはレーダ標的に割り当てるためのマッチングを行うデジタル式の信号処理ユニット２４を有している。

【0026】

周波数変調装置１２は、レーダセンサシステムの測定サイクル内で、それぞれ周波数変調ランプの連続を含むランプセットを有する送信信号を変調するように調整されている。

【0027】

図２は、ランプセットの例として、時間ｔに亘る送信信号の周波数ｆの経過を概略的に示す。

【0028】

図２の拡大した切り抜き部内に、連続する同じ形の短い周波数ランプ２６の短い時間間隔を示す。短い周波数ランプ２６の中心点は、それぞれの周波数ランプ２６の時間的な中心点を通る、短い周波数ランプ２６のそれぞれの平均周波数に相当し、上位のランプ２８上に位置する。この上位のランプ２８は、拡大した切り抜き部内で点線によって示されていて、上位のランプ２８の全体を示す図面では、実線で示されている。従って、短い周波数ランプ２６の連続は、上位の周波数ランプ２８を形成する。上位のランプ２８は、複数の短いランプ２６より構成されている。

【0029】

上位のランプ２８の複数の短いランプ２６は、それぞれ同じ勾配を有していて、この勾配は、高速の短いランプ２６の経過時間Ｔ_ｆａｓｔに亘る周波数偏移Ｆ_ｆａｓｔから得られる商に相当する。しかも、上位のランプ２８の短いランプ２６は、同じ周波数偏移Ｆ_ｆａｓｔを有していて、ひいては同様に同じランプ経過時間Ｔ_ｆａｓｔを有している。さらに、上位のランプ２８の短いランプ２６はそれぞれ、２つのランプ２６の時間的な間隔に相当する同じランプ繰り返し時間Ｔ_ｒ２ｒを有している。図示の実施例では、ランプ間隔Ｔ_ｒ２ｒはランプ経過時間Ｔ_ｆａｓｔに等しい。

【0030】

上位のランプ２８は、周波数偏移Ｆ_ｓｌｏｗとランプ２８のランプ経過時間Ｔ_ｓｌｏｗとから得られる商に相当するランプ勾配を有している。上位のランプ２６の平均周波数はｆ_０で表わされている。

【0031】

送信信号の平均的な周波数は７６ＧＨｚの大きさであって、周波数がそれぞれ上位のランプ２８の経過中に変化する周波数偏移Ｆ_ｓｌｏｗは、数１００ＭＨｚの大きさである。短いランプの周波数偏移は数ＭＨｚの大きさであって、短いランプのランプ経過時間は数マイクロ秒の大きさである。短いランプ２６が互いに連続する側方の間隔Ｔ_ｒ２ｒは、数マイクロ秒の大きさである。上位のランプ２８の周波数Ｆ_ｓｌｏｗは、数１００ＭＨｚの大きさであって、上位のランプ２８のランプ勾配Ｆ_ｓｌｏｗ／Ｔ_ｓｌｏｗは、１００ＭＨｚ／ｍｓの大きさである。

【0032】

上位のランプ２８のランプ勾配およびランプ偏移は、例えば、得られた周波数を検出された対象物に割り当てるための周波数マッチングを実施するＦＭＣＷレーダセンサの、複数の周波数ランプより成る変調サイクルの従来の周波数ランプに相当する。

【0033】

ベースバンド信号の周波数は、送信信号と、対象物で反射後に受信アンテナエレメント２０によって受信されかつ同様にミキサ１８に入射する信号との間の周波数差に相当する。この周波数差は、距離に依存する成分ｆ_ｄと速度に依存する成分ｆ_ｖとの加算的な合計より成っている。

【0034】

短いランプ２６内において、周波数の距離に依存する成分ｆ_ｄは、短いランプ２６を有する周波数変調から、以下の式により得られる：
ｆ_ｄ＝２ｄＦ_ｆａｓｔ／（ｃＴ_ｆａｓｔ） （１）
この式中、ｃは光速度、ｄは対象物距離を表わす。速度に依存する成分は、ドップラー効果の結果として生じ、短いランプ２６内において近似的に次の式によって得られ、
ｆ_ｖ＝２ｆ_{０，ｆａｓｔ}ｖ／ｃ （２）
この式中、ｆ_{０，ｆａｓｔ}は、短いランプ２６の連続に亘って変化する、それぞれ短いランプ２６の平均周波数である。短いランプ２６の平均周波数は、上位のランプ２８の直線的な経過に従って、ランプ２６の連続に亘って変化する。

【0035】

図３は、それぞれ短いランプ２６に与えられたベースバンド信号の処理を概略的に示す。それぞれの短いランプ２６のベースバンド分割信号は、少数の走査個所Ｎ_ｆａｓｔでＡ／Ｄ変換器２２によって走査される（３０）。それぞれランプ指数ｎ，ｎ＝０，…，Ｎ−１を有する各短いランプ２６において、高速のフーリエ変換（ＦＦＴ）の形の第１のフーリエ変換３２によって、複素値の周波数スペクトル（Ａ_ｎ（ｋ_０），…，Ａ_ｎ（ｋ_Ｍ−１））が決定される。走査個所の数は、例えばＭ＝Ｎ_ｆａｓｔ＝１６である。一連の短いランプ２６の数は、例えばＮ＝Ｎ_ｓｌｏｗ＝５１２である。

【0036】

短いランプ２６の短い偏移Ｆ_ｆａｓｔに基づいて、比較的低い距離分解能Ｒ＝ｃ／（２Ｆ_ｆａｓｔ）が得られる。例えば、周波数偏移Ｆ_ｆａｓｔ＝５ＭＨｚでは、Ｒ＝３０ｍの距離分解能が得られる。従って、第１のＦＦＴ３２の周波数スペクトルにおけるピークの周波数状態は、対象物の距離ｄに関する正確な情報を提供するのではなく、対象物の相対速度ｖおよび距離ｄの可能な値のためのパラメータ範囲の特徴を示すだけであり、この場合、それぞれの相対速度ｖのためのパラメータ範囲は、少なくとも前記距離分解能Ｒに相当する幅を有する距離範囲に限定されている。従って、このパラメータ範囲は、以下ではｄ−ｖ空間とも呼ばれている距離／速度空間内の帯域の形の分割面に相当する。

【0037】

短いランプ２６が急勾配になればなるほど、得られた周波数の距離に依存する成分ｆ_ｄがより優勢となる。第１のＦＦＴ３２内の周波数状態、つまり分割信号周波数スペクトル内の周波数状態は、ｄ−ｖ空間内において、幅Ｒの少なくとも１つの距離範囲に限定された帯域に相当する。短いランプ２６の勾配が大きくなるにつれて、測定の明瞭性範囲内の帯域の形は、距離方向で幅Ｒの矩形に近くなる。

【0038】

第１のフーリエ変換３０の分割信号周波数スペクトルは、各帯域のために統合されて、ＦＦＴの形の第２のフーリエ変換３４に提供される。この統合は、距離ゲートの形成とも呼ばれる。例えば第１のＦＦＴ３２は、周波数ビンまたは距離ゲートｍ＝０．１，…，Ｍ−１の数Ｍに関するそれぞれ１つの周波数スペクトルを提供する。上位のランプ２８のすべての短いランプ２６において、それぞれの距離ゲートｍのために、ＦＦＴ３４によって、短いランプ２６の連続の周波数ビンの複素値Ａ_０（ｋ_ｍ），…，Ａ_Ｎ−１（ｋ_ｍ）の経過時間に亘って、上位の周波数スペクトル（Ａ（ｋ_ｍ）（ｌ_０），…，Ａ（ｋ_ｍ）（ｌ_Ｎ−１））が演算される。

【0039】

従来の周波数ランプにおけるベースバンド信号の周波数スペクトルの、従来の演算によれば、例えばフーリエ変換が実施され、次いでそれぞれｄ−ｖ空間内の直線に相当する周波数ピークが検出される。これに対して、ここでは、第２のＦＦＴ３４において、それぞれ、距離ｄおよび相対速度ｖが、その都度の距離ゲートｍに相当する、つまり距離／速度空間のその都度の帯域内に位置し、ひいてはその都度の距離範囲に近似的に相当する、その都度検出された対象物だけが考慮される。

【0040】

従って、距離ゲートｍの第２のＦＦＴ３４の上位の周波数スペクトル（Ａ（ｋ_ｍ）（ｌ_０），…，Ａ（ｋ_ｍ）（ｌ_Ｎ−１））内の周波数ビンｌのピークは、対象物から受信された信号に相当し、この信号は、第１のＦＦＴ３２で、周波数ビンｍの周波数状態を有していて、距離／速度空間内の対応する帯域に位置し、同時に上位のランプ２６のためのＦＭＣＷ方程式の条件も満たす。つまり、短いランプ２６の連続に亘って発生し、かつ第２のＦＦＴ３４で決定された周波数ｆ_２は、距離に依存する成分ｆ_２ｄと速度に依存する成分ｆ_２ｖとから成っており、次の式が適用される：
ｆ_２ｄ＝２ｄＦ_ｓｌｏｗ／（ｃＴ_ｓｌｏｗ）、および （３）
ｆ_２ｖ＝２ｆ_０ｖ／ｃ （４）

【0041】

それに応じて、上位のランプ２８のためのＦＭＣＷ方程式は、ｄ−ｖ空間内で直線ｄ（ｖ）を描く：
ｄ＝Ｔ_ｓｌｏｗ／Ｆ_ｓｌｏｗ（ｆ_２ｃ／２−ｆ_０ｖ） （５）

【0042】

第１および第２のＦＦＴ３２，３４の直列回路は、２次元のフーリエ変換に相当する。第２のＦＦＴ３４の周波数スペクトル内におけるピークの周波数のピーク検出３６後に得られた、位置測定された対象物の距離および相対速度に関する情報が、ステップ３８で周波数マッチングに供給される。周波数マッチングは、ｖ−ｄ空間内のその都度の直線に相当する、第２のＦＦＴ３４から得られた情報の他に、追加的に、第１のＦＦＴ３２を用いて得られた、ｖ−ｄ空間の割り当てられた帯域に関する情報を使用する。

【0043】

距離ゲートで得られた情報を用いた周波数マッチングの実施について、以下に４つの異なるランプセットを有する測定サイクルを用いて説明されており、この場合、各ランプセットは、図２を用いて説明された、短いランプ２６の連続より成る構成を有している。測定サイクルのランプセットの上位のランプ２８は、好ましくはそのランプ勾配および／または平均周波数において異なっている。図示の実施例では、その都度のランプセットによって形成された、ランプ勾配に関する上位のランプ２８が異なっているので、ｖ−ｄ空間内において位置測定されたそれぞれの対象物のために、異なる勾配を有する直線が得られる。

【0044】

図４は、距離／速度空間の表示を用いて、検出された対象物に対する、得られたピーク周波数の割り当てを概略的に示す。図示の実施例では、測定サイクルは複数の特に４つのランプセットを有している。

【0045】

好適な形式で、測定サイクルの周波数ランプ２６の少なくとも１つの連続のために、周波数ランプ２６は、絶対値が所属の上位のランプ２８の勾配の絶対値よりも大きいランプ勾配を有している。

【0046】

好適な形式で、測定サイクルの周波数ランプ２６のうちの少なくとも１つの連続の周波数ランプ２６は、周波数偏移Ｆ_ｆａｓｔを有しており、この周波数偏移の絶対値は、割り当てられた上位のランプ２８の周波数偏移Ｆ_ｓｌｏｗの絶対値よりも小さいかまたはこれと同じであり、特に好適には、割り当てられた上位のランプ２８の周波数偏移Ｆ_ｓｌｏｗの絶対値の１／１０より小さいかまたはこれと同じである。

【0047】

図４の実施例では、４つのランプセットの短いランプ２６は、上位のランプ２８の経過によってその都度決定された平均周波数が異なっているだけである。短いランプ２６のパラメータは、Ｆ_ｆａｓｔ＝５ＭＨｚ、Ｔ_ｆａｓｔ＝０．００８ｍｓ、Ｔ_ｒ２ｒ＝０．００８ｍｓ、および短いランプに相当するベースバンド信号は、Ｎ_ｆａｓｔ＝８において走査個所で走査される。これは、それぞれのランプセットにおいて得られた、第１のＦＦＴ内の様々な周波数状態に相当する、ｄ−ｖ空間の帯域が、ランプセットのために近似的に同じである、という利点を有している。特に、このｄ−ｖ空間の帯域は、距離方向で同じ幅Ｒを有し、距離方向で原点ｄ＝０，ｖ＝０に対して同じオフセットを有している。

【0048】

ランプセットの上位のランプ２８のパラメータは、その周波数偏移Ｆ_ｓｌｏｗだけが異なっている。４つのランプセットのための周波数偏移Ｆ_ｓｌｏｗは：Ｆ_ｓｌｏｗ＝（４２５ＭＨｚ，−４００ＭＨｚ，−１００ＭＨｚ，２００ＭＨｚ）である。上位のランプ２８の平均周波数は、例えばそれぞれのランプセットにおいてｆ_０＝７６．５ＧＨｚである。上位のランプ２８のランプ継続時間は、例えば４つのランプセットのためにＴ_ｓｌｏｗ＝４．０９６ｍｓと同じであり、ランプセットは、それぞれＮ_ｓｌｏｗ＝５１２の短いランプ２６の連続を有している。

【0049】

特に、ランプセットの短いランプ２６の勾配は、所属の上位のランプ２８の勾配とは異なっている。特に、短いランプ２６の勾配の絶対値も、測定サイクルの上位のランプ２８の勾配のすべての絶対値よりも大きい。

【0050】

図示の実施例では、第１の標的は、相対速度ｖ＝−１０ｍ／ｓで距離ｄ＝２０ｍにおいて位置測定され、第２の対象物は、やはり相対速度ｖ＝−１０ｍ／ｓで距離ｄ＝８０ｍにおいて、位置測定されるものとする。

【0051】

距離ｄと相対速度ｖとを有するｄ−ｖ空間を示す図４の線図で、ハッチングを施した面によって、２つの対象物に割り当てられた帯域４０，４２の、ｄ−ｖ空間内における位置が示されている。直線４４，４６，４８，５０として、その都度の第２のＦＦＴ３４より得られた、速度ｖと距離ｄとの間の一次関数的な関係に基づく周波数が示されている。

【0052】

マッチングにおいてｖ−ｄ空間内で位置測定が行われ、この際に、公差範囲の枠内で４つのランプセットから成る、得られた周波数に属する直線４４，４６，４８，５０が、位置（ｖ，ｄ）５２若しくは５４で交差する。周波数マッチングは、第１のＦＦＴの様々な周波数状態のために、およびひいてはｄ−ｖ空間の図示の面４０，４２のために別個に実施されることによって、著しく簡略化される。この場合、所定の距離ゲートのために、つまり第１のＦＦＴにおける所定の帯域４０，４２のために、マッチングがそれぞれ、第１のＦＦＴの、帯域に相当する周波数状態において得られた直線、および相応の第２のＦＦＴの周波数で実施される。これによって、例として挙げられた２つの対象物は、確実に検出される。

【0053】

図４の図面では、上位のランプ２８のための距離の限定された明瞭性範囲に基づいて、直線４４，４６，４８，５０が図示の距離範囲内で繰り返される。これらの直線に割り当てられた帯域４０，４２によって、それぞれの直線の評価が、その都度割り当てられた帯域に限定されて可能であるので、前記曖昧さを解消することができる。

【0054】

図５は、１つのランプセット内の２つの対象物が、ｄ−ｖ空間内で同じ直線５０上に位置している場合のｄ−ｖ空間の別の例を概略的に示す。異なって割り当てられた帯域４０，４２は、２つの対象物に対する割り当てを可能にする。２つの対象物のために共通に得られた直線５０は、第２のＦＦＴ３４において２つの異なる距離ゲートで得られた周波数に相当する。それに応じて、この周波数は、第１のＦＦＴ３２の２つの異なる周波数状態において、図示の帯域４０，４２に対応して発生する。

【0055】

交通状況に応じて、得られた周波数の評価は、ｄ−ｖ空間の該当する帯域に限定される。例えば、走行パラメータ例えば自車の走行速度を用いて、当該の帯域が選択され得る。従って、例えば速度限界を下回る低速走行時に、選択は、距離限界を下回る距離ｄを有する帯域に限定される。それによって、例えば車両の停止状態では、遠い対象物は位置測定のために重要ではなく、評価しようとする帯域を相応に選択することによって考慮されない。走行パラメータとして、例えば、変速レバーの選択された変速段も考慮されてよい。

【符号の説明】

【0056】

１０ 高周波発振器
１２ 周波数変調装置
１４ 制御および評価ユニット
１６ 送信アンテナエレメント
１８ ミキサ
２０ 受信アンテナエレメント
２２ アナログデジタル変換器
２４ 信号処理ユニット
２６ 周波数ランプ
２８ 上位のランプ
３２ 第１のフーリエ変換
３４ 第２のフーリエ変換
３６ ピーク検出
３８ ステップ
４０，４２ 帯域
４４，４６，４８，５０ 直線
ｄ 距離
ｆ 周波数
ｆ_０ 平均周波数
Ｆ_ｆａｓｔ 周波数偏移
Ｆ_ｓｌｏｗ 周波数偏移
ｓ ベースバンド分割信号
ｔ 時間
Ｔ_ｆａｓｔ 経過時間
Ｔ_ｒ２ｒ ランプ繰り返し時間
Ｔ_ｓｌｏｗ ランプ経過時間
ｖ 相対速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】