特許 7545568 レーダシステム、レーダシステムのためのアンテナアレイ、少なくとも１つのレーダシステムを備える車両、及び少なくとも１つのレーダシステムを操作するための方法

(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】

(24)【登録日】2024-08-27

(45)【発行日】2024-09-04

(54)【発明の名称】レーダシステム、レーダシステムのためのアンテナアレイ、少なくとも１つのレーダシステムを備える車両、及び少なくとも１つのレーダシステムを操作するための方法

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/06 20060101AFI20240828BHJP

   G01S 7/02 20060101ALI20240828BHJP

   G01S 13/931 20200101ALI20240828BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/06

G01S7/02 210

G01S13/931

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023506070

(86)(22)【出願日】2021-07-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-17

(86)【国際出願番号】 EP2021070911

(87)【国際公開番号】W WO2022023297

(87)【国際公開日】2022-02-03

【審査請求日】2023-03-15

(31)【優先権主張番号】102020119936.8

(32)【優先日】2020-07-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】508108903

【氏名又は名称】ヴァレオ・シャルター・ウント・ゼンゾーレン・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100137523

【弁理士】

【氏名又は名称】出口 智也

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンダー、バナエフ

(72)【発明者】

【氏名】ワカス、マリク

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアン、ストゥルム

(72)【発明者】

【氏名】シュテファン、ゲルナー

(72)【発明者】

【氏名】ウルス、リュベルト

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１９１０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０５６７８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

Ｇ０１Ｓ ７／０２

Ｇ０１Ｓ １３／９３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オブジェクト（１８）について少なくとも１つの監視領域（１４）を監視するためのレーダシステム（１２）であって、
各送信信号を用いて制御可能であり、且つ、対象レーダ信号（３０）を前記少なくとも１つの監視領域（１４）に送信するように用いることができる複数の送信アンテナ（２６）を備え、
前記送信されたレーダ信号（３０）のエコー（４４）を受信し、前記エコーを対応する受信信号に変換するように用いることができる複数の受信アンテナ（２８）を備え、
前記送信アンテナ（２６）及び前記受信アンテナ（２８）に接続され、前記送信アンテナ（２６）を制御する送信信号を生成するように用いることができ、且つ、前記レーダ信号（３０）を用いて検出されたオブジェクト（１８）に関連するオブジェクト情報（ｒ、φ、Θ）を前記受信信号から確認することに用いることができる、少なくとも１つの制御及び評価装置（２４）を備える、レーダシステム（１２）であって、
少なくとも４つの前記受信アンテナ（２８）の各位相中心（３２）が、仮想の受信機縦軸（４６）上に配置され、
少なくとも２つの隣接する前記受信アンテナ（２８）の前記各位相中心（３２）が互いにベース間隔（４０）で配置され、且つ、少なくとも２つの隣接する前記受信アンテナ（２８）の前記各位相中心（３２）が互いに、前記ベース間隔（４０）より大きな各受信機縦間隔（４８ａ，４８ｂ，４８ｃ）で配置されているものであり、
少なくとも１つの前記受信機縦間隔（４８ａ、４８ｂ、４８ｃ）が前記ベース間隔（４０）の整数倍、特に公差のプラスマイナスであり、
前記送信アンテナ（２６）及び受信アンテナ（２８）の構成は、少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素（５２）が、少なくとも１つの仮想のアレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）上に配置されるバーチャル受信アンテナアレイ（５０）を実現するように、前記レーダシステム（１２）の方向操作モードにおいて用いられ、
少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素（５２）が、互いに前記ベース間隔（４０）で配置され、及び／又は
少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素（５２）が、前記ベース間隔（４０）より大きい間隔（５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ）で配置され、及び／又は
少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素（５２）が、前記ベース間隔（４０）の整数倍に対応する間隔（５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ）で配置されるものであり、
前記バーチャル受信アンテナアレイ（５０）内の前記バーチャル受信アレイ要素（５２）が、少なくとも２つのアレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）にわたって分配される方式で配置され、
異なるアレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）に配置された少なくとも２つのバーチャル受信アレイ要素（５２）が、前記アレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）の方向に見たときに同じ高さに配置され、及び／又は
異なるアレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）に配置された少なくとも２つのバーチャル受信アレイ要素（５２）が、前記アレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）の前記方向に見たときに、互いにオフセットされる方式で配置され、及び／又は
異なるアレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）に配置された少なくとも２つのバーチャル受信アレイ要素（５２）が、前記アレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）の前記方向に見たときに、互いに前記ベース間隔（４０）だけオフセットされる方式で配置される、
ことを特徴とするレーダシステム。

【請求項2】

前記受信機縦軸（４６）の外側に位置する２つの受信アンテナ（２８）の前記位相中心（３２）が、前記ベース間隔（４０）で配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダシステム。

【請求項3】

互いに隣接する少なくとも２つの受信アンテナ（２８）の前記位相中心（３２）は、ベース間隔（４０）で配置された２つの受信アンテナ（２８）の前記位相中心（３２）と同じ側に配置され、
前記ベース間隔（４０）で配置された前記２つの受信アンテナ（２８）に最も近い前記受信アンテナ（２８）の前記位相中心（３２）と、前記ベース間隔（４０）で配置された前記２つの受信アンテナ（２８）のうちの最も近い前記位相中心（３２）との間の受信機縦間隔（４８a）が、前記ベース間隔（４０）で配置された前記２つの受信アンテナ（２８）に最も近い前記受信アンテナ（２８）の前記位相中心（３２）と、前記ベース間隔（４０）で配置された前記２つの受信アンテナ（２８）から離間している前記受信アンテナ（２８）の前記位相中心（３２）との間の受信機縦間隔（４８ｂ）より小さい、又は、
前記ベース間隔（４０）で配置された前記２つの受信アンテナ（２８）に最も近い前記受信アンテナ（２８）の前記位相中心（３２）と、前記ベース間隔（４０）で配置された前記２つの受信アンテナ（２８）のうちの最も近い前記位相中心（３２）との間の受信機縦間隔（４８a）が、前記ベース間隔（４０）で配置された前記２つの受信アンテナ（２８）に最も近い前記受信アンテナ（２８）の前記位相中心（３２）と、前記ベース間隔（４０）で配置された前記２つの受信アンテナ（２８）から離間している前記受信アンテナ（２８）の前記位相中心（３２）との間の受信機縦間隔（４８ｃ）より大きい、
ことを特徴とする請求項１～２のいずれか一項に記載のレーダシステム。

【請求項4】

３つの隣接する受信アンテナ（２８）間の、２つの受信機縦間隔（４８ａ、４８ｂ；４８ａ、４８ｃ）の大きい方と、前記２つの受信機縦間隔（４８ａ、４８ｂ；４８ａ、４８ｃ）の小さい方との商が、１．５又は１．５の整数倍である、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のレーダシステム。

【請求項5】

前記ベース間隔（４０）が、前記送信アンテナ（２６）を用いて送信された前記レーダ信号（３０）の波長（λ）の半分、特に公差のプラスマイナスに対応する、
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のレーダシステム。

【請求項6】

オブジェクト（１８）について少なくとも１つの監視領域（１４）を監視するレーダシステム（１２）のためのアンテナアレイ（２２）であって、
各送信信号を用いて制御可能であり、且つ、対象レーダ信号（３０）を送信するように用いることができる複数の送信アンテナ（２６）を備え、
送信されたレーダ信号（３０）のエコー（４４）を受信し、前記エコーを対応する受信信号に変換するように用いることができる複数の受信アンテナ（２８）を備え、
少なくとも４つの前記受信アンテナ（２８）の各位相中心（３２）が、仮想の受信機縦軸（４６）上に配置され、
少なくとも２つの隣接する前記受信アンテナ（２８）の前記各位相中心（３２）が互いにベース間隔（４０）で配置され、且つ、少なくとも２つの隣接する前記受信アンテナ（２８）の前記各位相中心（３２）が互いに、前記ベース間隔（４０）より大きな各受信機縦間隔（４８ａ，４８ｂ，４８ｃ）で配置されているものであり、
少なくとも１つの前記受信機縦間隔（４８ａ、４８ｂ、４８ｃ）が前記ベース間隔（４０）の整数倍、特に公差のプラスマイナスであり、
前記送信アンテナ（２６）及び受信アンテナ（２８）の構成は、少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素（５２）が、少なくとも１つの仮想のアレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）上に配置されるバーチャル受信アンテナアレイ（５０）を実現するように、前記レーダシステム（１２）の方向操作モードにおいて用いられ、
少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素（５２）が、互いに前記ベース間隔（４０）で配置され、及び／又は
少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素（５２）が、前記ベース間隔（４０）より大きい間隔（５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ）で配置され、及び／又は
少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素（５２）が、前記ベース間隔（４０）の整数倍に対応する間隔（５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ）で配置されるものであり、
前記バーチャル受信アンテナアレイ（５０）内の前記バーチャル受信アレイ要素（５２）が、少なくとも２つのアレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）にわたって分配される方式で配置され、
異なるアレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）に配置された少なくとも２つのバーチャル受信アレイ要素（５２）が、前記アレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）の方向に見たときに同じ高さに配置され、及び／又は
異なるアレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）に配置された少なくとも２つのバーチャル受信アレイ要素（５２）が、前記アレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）の前記方向に見たときに、互いにオフセットされる方式で配置され、及び／又は
異なるアレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）に配置された少なくとも２つのバーチャル受信アレイ要素（５２）が、前記アレイ縦軸（５４ａ、５４ｂ）の前記方向に見たときに、互いに前記ベース間隔（４０）だけオフセットされる方式で配置される、
ことを特徴とするアンテナアレイ。

【請求項7】

オブジェクト（１８）について少なくとも１つの監視領域（１４）を監視する、少なくとも１つのレーダシステム（１２）を備える車両（１０）であって、
前記少なくとも１つのレーダシステム（１２）は、
各送信信号を用いて制御可能であり、且つ、対象レーダ信号（３０）を前記少なくとも１つの監視領域（１４）に送信するように用いることができる複数の送信アンテナ（２６）と、
送信されたレーダ信号（３０）のエコー（４４）を受信し、前記エコーを対応する受信信号に変換するように用いることができる複数の受信アンテナ（２８）と、
前記送信アンテナ（２６）及び前記受信アンテナ（２８）に接続され、前記送信アンテナ（２６）を制御する送信信号を生成するように用いることができ、且つ、前記レーダ信号（３０）を用いて前記受信信号から検出されたオブジェクト（１８）に関連するオブジェクト情報（ｒ、φ、Θ）を確認することに用いることができる、少なくとも１つの制御及び評価装置（２４）と、を備えるレーダシステム（１２）であって、
前記車両（１０）が、請求項１～５のいずれか一項に記載のレーダシステム（１２）を備えることを特徴とする車両（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オブジェクトについて少なくとも１つの監視領域を監視するためのレーダシステムであって、
各送信信号を用いて制御可能であり、且つ、対象レーダ信号を少なくとも１つの監視領域に送信するように用いることができる複数の送信アンテナを備え、
送信されたレーダ信号のエコーを受信し、エコーを対応する受信信号に変換するように用いることができる複数の受信アンテナを備え、
送信アンテナ及び受信アンテナに接続され、送信アンテナを制御する送信信号を生成するように用いることができ、且つ、レーダ信号を用いて検出されたオブジェクトに関連するオブジェクト情報を受信信号から確認するように用いることができる、少なくとも１つの制御及び評価装置を備える、レーダシステムに関する。

【0002】

さらに、本発明は、オブジェクトについて少なくとも１つの監視領域を監視するレーダシステムのためのアンテナアレイであって、
各送信信号を用いて制御可能であり、且つ、対象レーダ信号を送信するように用いることができる複数の送信アンテナを備え、
送信されたレーダ信号のエコーを受信し、エコーを対応する受信信号に変換するように用いることができる複数の受信アンテナを備える、アンテナアレイに関する。

【0003】

また、本発明は、オブジェクトについて少なくとも１つの監視領域を監視する、少なくとも１つのレーダシステムを備える車両であって、
少なくとも１つのレーダシステムは、
各送信信号を用いて制御可能であり、且つ、対象レーダ信号を少なくとも１つの監視領域に送信するように用いることができる複数の送信アンテナと、
送信されたレーダ信号のエコーを受信し、エコーを対応する受信信号に変換するように用いることができる複数の受信アンテナと、
送信アンテナ及び受信アンテナに接続され、送信アンテナを制御する送信信号を生成するように用いることができ、且つ、レーダ信号を用いて検出されたオブジェクトに関連するオブジェクト情報を受信信号から確認するように用いることができる、少なくとも１つの制御及び評価装置と、を備える、車両に関する。

【0004】

さらに、本発明は、 オブジェクトについて少なくとも１つの監視領域を監視するように用いられる、レーダシステムを操作する方法であって、
送信信号を用いて複数の送信アンテナを制御し、且つ、適用可能なレーダ信号を監視領域に送信することと、
複数の受信アンテナを用いて送信されたレーダ信号のエコーを受信し、エコーを対応する受信信号に変換し、信号処理を利用して受信信号を処理し、監視領域内のオブジェクトに関するオブジェクト情報を受信信号から確認することと、
を含む方法に関する。

【0005】

［先行技術文献］
独国特許出願公開第１０２０１８１１８２３８号明細書から、レーダ装置を操作する方法及びレーダ装置が知られている。この方法は、監視領域に送信信号を送信するように、互いに間隔を空けて配置された少なくとも２つの送信アンテナを用いることを含む。必要であれば、少なくとも１つの受信アレイ要素を用いて、監視される領域に存在する少なくとも１つのオブジェクトによって反射されたエコー信号が受信される。少なくとも１つのオブジェクト情報が、エコー信号から確認される。レーダ装置は、同じ送信信号を同時に送信するように少なくとも２つの送信アンテナ要素が用いられ、レーダ装置に対する少なくとも１つのオブジェクトの距離及び／又は速度が対応するエコー信号から確認される距離操作モード、又は互いに区別可能な送信信号を送信するように少なくとも２つの送信アンテナ要素が用いられ、適切に区別可能なエコー信号が送信アンテナ要素に割り当てられ、オブジェクトの少なくとも１つの方向成分が確認される方向操作モードのいずれかで操作される。

【0006】

本発明は、レーダシステムの検出範囲と方向決定のための角度分解能という点でレーダシステムの性能が改善される、冒頭に言及された種類のレーダシステム、アンテナアレイ、車両及び方法を設計する目的に基づく。

【発明の開示】

【0007】

本発明によれば、この目的は、レーダシステムのために、
少なくとも４つの前記受信アンテナの各位相中心が、仮想の受信機縦軸上に配置され、
少なくとも２つの隣接する前記受信アンテナの前記各位相中心が互いにベース間隔で配置され、且つ、
少なくとも２つの隣接する前記受信アンテナの前記各位相中心が互いに、前記ベース間隔より大きな各受信機縦間隔で配置されている、
ことで達成される。

【0008】

本発明によれば、４つの受信アンテナは、仮想の受信機縦軸に沿って互いの隣に配置される。ここで、少なくとも２つの受信アンテナがベース間隔で配置される。これにより、受信アンテナは明確な方向決定をするように用いられることができる。少なくとも２つの受信アンテナは、より大きな間隔で配置される。これにより、受信アンテナ構成は全体的により大きくなり得る。これにより、レーダシステムのアパーチャが大きくなり得る。

【0009】

本発明の受信アンテナ構成は、受信アンテナが異なる受信信号を用いて制御される方向操作モードと、受信アンテナが同じ受信信号を用いて制御される範囲稼働モードと、の両方において、レーダシステムを用いるために採用され得る。

【0010】

１つの有利な実施形態によれば、少なくとも１つの受信機縦間隔はベース間隔の整数倍、特に公差のプラスマイナス（plus or minus a tolerance）であってよい。これにより、受信アンテナ構成の広がりが受信機縦軸の方向に増加され得る。これにより、送信構成及び受信構成から形成された、対応する大きなバーチャル受信アンテナアレイが、レーダシステムの方向操作モードの方向に、対応する大きなアパーチャを容易にすることができる。

【0011】

更なる有利な実施形態によれば、受信機縦軸の外側に位置する２つの受信アンテナの各位相中心は、ベース間隔で配置されてよい。これにより、レーダシステムの方向操作モードにおいて、より良い角度分解能を容易にする、対応するバーチャル受信アンテナアレイが実現され得る。

【0012】

更なる有利な実施形態によれば、互いに隣接する少なくとも２つの受信アンテナの各位相中心は、ベース間隔で配置された２つの受信アンテナの位相中心の同側に配置され、
ベース間隔で配置された２つの受信アンテナに最も近い受信アンテナの位相中心と、ベース間隔で配置された２つの受信アンテナの最も近い位相中心との間の受信機縦間隔が、ベース間隔で配置された２つの受信アンテナに最も近い受信アンテナの位相中心と、ベース間隔で配置された２つの受信アンテナから離間している受信アンテナの位相中心との間の受信機縦間隔より小さくてよく、又は、
ベース間隔で配置された２つの受信アンテナに最も近い受信アンテナの位相中心と、ベース間隔で配置された２つの受信アンテナの最も近い位相中心との間の受信機縦間隔が、ベース間隔で配置された２つの受信アンテナに最も近い受信アンテナの位相中心と、ベース間隔で配置された２つの受信アンテナから離間している受信アンテナの位相中心との間の受信機縦間隔より大きくてよい。これにより、大きなアパーチャと大きな角度分解能とを兼ね備えるバーチャル受信アンテナアレイが、レーダシステムの方向操作モードにおいて実現され得る。

【0013】

最も近い受信アンテナの受信機縦間隔が、離間された受信アンテナの受信機縦間隔より小さい場合、受信アンテナ構成はよりコンパクトになり得る。

【0014】

この場合、ベース間隔及び２つの縦間隔は、有利にはゴロム定規（Golomb ruler）の表示に従って配置されてよい。

【0015】

最も近い受信アンテナの受信機縦間隔が、離間された受信アンテナの受信機縦間隔より大きい場合、対応する大きな角度分解能を容易にする、対応する広がったバーチャル受信アンテナアレイがレーダシステムの方向操作モードにおいて実現され得る。この場合、レーダシステムの範囲操作モードにおいて、より大きなアパーチャを容易にすることができる。

【0016】

更なる有利な実施形態によれば、３つの隣接する受信アンテナ間の、２つの受信機縦間隔の大きい方と、２つの受信機縦間隔の小さい方との商は、有利には１．５又は１．５の整数倍であってよい。これにより、角度測定の明確さが向上され得る。

【0017】

３つの隣接する受信アンテナ間の、２つの受信機縦間隔の大きい方と、２つの受信機縦間隔の小さい方との商は、有利には１．５の２倍、つまり３であってよい。

【0018】

さらなる有利な実施形態によれば、ベース間隔は、送信アンテナを用いて送信されたレーダ信号の波長の半分、特に公差のプラスマイナスに対応してよい。これにより、レーダシステムの方向操作モードにおける、送信機で明確に向けられたレーダ信号（distinctly directed radar signals）が実現され得る。加えて、方向操作モードにおいて明確な角度測定をすることができる。

【0019】

少なくとも１つの送信アンテナは、有利には複数のアンテナ要素を備えてよい。これにより、少なくとも１つの送信アンテナの送信特性が改善され得る。代わりに又は加えて、少なくとも１つの受信アンテナは、有利には複数のアンテナ要素を備えてよい。これにより、少なくとも１つの受信アンテナの受信特性が向上され得る。

【0020】

送信アンテナの位相中心は、有利には送信アンテナ平面に配置されてよい。これにより、位相中心の位置がより容易に定義され得る。そのため、より正確なレーダ測定を行うことができる。送信アンテナの主ビーム方向は、有利には送信アンテナ平面に垂直に走っていてもよい。これにより、主ビーム方向がより容易に定義され得る。

【0021】

代わりに又は加えて、送信アンテナの位相中心は、有利には受信アンテナ平面内に配置されてよい。これにより、位相中心の位置がより簡単に定義され得る。したがって、より正確なレーダ測定を行うことができる。受信アンテナの主受信方向は、有利には受信アンテナ平面に垂直に走っていてもよい。これにより、主受信方向がより簡単に定義され得る。

【0022】

代わりに又は加えて、送信アンテナの位相中心と受信アンテナの位相中心は、有利には共通のアンテナ平面内に配置されてよい。これにより、位相中心の位置がより正確に配置され得る。

【0023】

送信アンテナの少なくとも幾つかは、有利にはアンテナアレイとして実現されてよい。これにより、送信アンテナは共に製造され、組み立てられることができる。

【0024】

代わりに又は加えて、受信アンテナの少なくとも幾つかは、有利にはアンテナアレイとして実現されてよい。これにより、受信アンテナは共に製造され、組み立てられることができる。

【0025】

代わりに又は加えて、送信アンテナの少なくとも幾つかと受信アンテナの少なくとも幾つかは、有利には共通のアンテナアレイとして実現されてよい。これにより、送信アンテナ及び受信アンテナは共に製造され、組み立てられることができる。

【0026】

有利には、少なくとも２つの隣接する送信アンテナの各位相中心は、仮想の送信機縦軸上に配置されてよく、少なくとも１つの更なる送信アンテナの位相中心は、送信機縦軸から送信機横間隔で配置されてよい。

【0027】

少なくとも１つの更なる送信アンテナの位相中心を通って、送信機縦軸に垂直に走る仮想の送信機横軸は、有利には、送信機縦軸上の少なくとも２つの送信アンテナのうちの１つの位相中心を通って、送信機縦軸に垂直に走る前記仮想の送信機横軸からベース間隔に位置してよい。

【0028】

送信機縦軸上の少なくとも２つの隣接する送信アンテナの各仮想の送信機縦軸間の送信機縦間隔は、有利にはベース間隔より大きくてよい。

【0029】

少なくとも２つの送信アンテナは、有利には送信機縦軸に沿って配置されてよい。少なくとも１つの更なる送信アンテナは送信機縦軸の隣に配置されてよい。送信機縦軸の隣に配置された少なくとも１つの送信アンテナは、少なくとも２つの送信アンテナのうち１つの対象送信機横軸の隣にベース間隔で配置されていてもよい。

【0030】

この有利な送信アンテナ構成は、送信アンテナが異なる送信信号を用いて制御可能な方向測定モードと、送信アンテナが同じ送信信号を用いて制御可能な範囲操作モードと、の両方で操作され得る。

【0031】

送信機縦間隔は、有利にはベース間隔の整数倍、特に公差のプラスマイナスであってよい。

【0032】

代わりに又は加えて、送信機横間隔は、有利にはベース間隔より大きくてよい。

【0033】

代わりに又は加えて、送信機横間隔は、有利には送信機縦間隔より小さくてよい。

【0034】

これにより、特にコンパクトな送信アンテナ構成が実現され得る。

【0035】

少なくとも１つの更なる送信アンテナの送信機横軸は、有利には、送信機縦軸上で隣接する少なくとも２つの送信アンテナの送信機横軸間に配置されてよい。これにより、送信アンテナ構成がよりコンパクトに実現され得る。

【0036】

送信アンテナの少なくとも幾つかは、有利には、同じ送信信号を用いて少なくとも一時的に制御可能である。

【0037】

代わりに又は加えて、送信アンテナの少なくとも幾つかは、有利には、各送信されたレーダ信号が少なくとも受信アンテナで少なくとも一時的に区別可能であるように、異なる送信信号を少なくとも一時的に用いて制御可能である。

【0038】

代わりに又は加えて、送信アンテナの少なくとも幾つかは、同じ送信信号又は異なる送信信号を用いて切り替え可能な方式で制御可能である。

【0039】

送信アンテナの少なくとも幾つかを、同じ送信信号を用いて少なくとも一時的に制御することは、対象送信アンテナから同じレーダ信号を同時に放出することを可能とする。したがって、各送信アンテナからのレーダ信号を合成して、より大きな信号強度を有する共通のレーダ信号を形成することができる。これにより、検出範囲が増加され得る。送信アンテナの少なくとも幾つかが、同じ送信信号を用いて制御されるレーダシステムの操作モードは、範囲操作モードとして呼ぶことができる。

【0040】

少なくとも２つの隣接する受信アンテナは、有利には、ビームフォーミング方式を用いて操作されてよい。ビームフォーミング方式では、複数の送信チャネルがそれぞれ、定義された位相オフセットを有する同じレーダ信号を送信するように、特にベース間隔で配置された隣接する送信アンテナをコヒーレントに用いることができる。

【0041】

レーダ信号を区別できることは、受信アンテナを用いて受信したレーダ信号の対応するエコーを対象送信アンテナに割り当てることを可能とする。これにより、方向決定のための送信アンテナへの投資（investment）が減少され得る。各送信されたレーダ信号が少なくとも受信アンテナで少なくとも一時的に区別可能であるように、送信アンテナの少なくとも２つが制御されるレーダシステムの操作モードは、方向操作モードとして呼ぶことができる。

【0042】

送信アンテナの少なくとも２つは、有利にはＭＩＭＯ方式を用いて操作されてよい。ＭＩＭＯ方式では、少なくとも受信アンテナで少なくとも一時的に区別可能な各レーダ信号を、送信アンテナが送信する。これにより、方向決定のための角度分解能が改善され得る。

【0043】

送信アンテナの少なくとも幾つかが、同じ送信信号又は異なる送信信号を用いて切り替え可能な方式で制御可能であるため、レーダシステムは方向操作モードと範囲操作モードとの間で切り替え可能である。送信アンテナの少なくとも幾つかは、有利には自動的に及び／又は必要に応じて切り替え可能である。

【0044】

方向操作モードにおいては、範囲操作モードにおいてよりも高い角度分解能が可能である。逆に、範囲操作モードにおいては、方向操作モードにおいてよりも広い検出範囲が可能である。

【0045】

レーダシステム、特にレーダシステムの少なくとも１つの制御及び評価装置は、有利には、送信アンテナの少なくとも幾つかが同じ送信信号を用いて制御可能な操作モード、特に範囲稼働モード又はビームフォーミングモードと、送信アンテナの少なくとも幾つかが異なる送信信号を用いて制御可能な操作モード、特に方向モード又はＭＩＭＯモードと、の間でレーダシステムを切り替えるように用いられてよい、少なくとも１つの切り替え手段を備えてよい。

【0046】

受信アンテナ構成と送信アンテナ構成との特別な本発明の組み合わせは、レーダシステムが方向操作モード、特にＭＩＭＯモードで操作される場合、大きなアパーチャと大きな角度分解能を兼ね備えるバーチャル受信アンテナアレイが実現され得ることを意味する。

【0047】

レーダシステムは、オブジェクト情報、特に距離、方向、及び／又はオブジェクトの速度、特にレーダシステムに対するオブジェクト目標（target）、を確認するように用いられてよい。オブジェクト目標は、レーダ信号が反射されるオブジェクトの領域であり、反射されるレーダ信号は受信アンテナを用いてエコーとして受信され得る。

【0048】

方向決定は、レーダシステムに対して目標が位置する方向の決定である。この場合、方向は、レーダシステムの基準軸、特に送信アンテナの主ビーム方向に対する角度として特定されてよい。

【0049】

送信機縦軸及び／又は受信機縦軸、さらに送信アンテナの主ビーム方向は、有利には空間的に水平方向に方向付けられる。これにより、水平方向に延在する監視領域が、角度分解能で監視され得る。方向は、ここでは方位角として決定されてよい。

【0050】

レーダシステムは、有利には送信アンテナを制御するための手段、特に送信信号を生成するための手段を備えてよい。さらに、レーダシステムは受信信号を処理する手段を備えてもよい。制御及び／又は処理のための手段は、共通の制御及び評価装置を用いるソフトウェア及び／又はハードウェアの形態で実現されてよい。制御及び評価装置は、送信信号のための適切な送信チャネル及び／又は受信信号のための受信チャネルを備えてよい。送信信号及び／又は受信信号は、電気信号であってよい。これにより、制御及び／又は評価のために電子的手段が用いられてよい。

【0051】

本発明は、車両（vehicle）、特に自動車両のレーダシステムに用いられてよい。本発明は、有利には、陸上車両、特に自動車、トラック、バス、バイク等、又は飛行機、及び／又は船に用いられてよい。本発明は、自動又は少なくとも半自動で操作され得る車両に用いられてよい。しかしながら、本発明は車両での使用に限定されない。本発明は、固定されて動作するレーダシステムにも用いられてよい。

【0052】

レーダシステムは、有利には車両の少なくとも１つの電子制御装置、特に運転者補助システム又はシャシー（Chassis）制御システム及び／又は運転者情報装置及び／又は駐車補助システム及び／又は姿勢認識システム等に接続されてよく、又はそのような装置又はシステムの一部であってもよい。これにより、車両は自動又は半自動で操作され得る。

【0053】

レーダシステムは、静止している又は動いているオブジェクト、特に車両、人、動物、植物、障害物、特にくぼみ又は石の道路の凸凹、道路境界、道路標識、特に駐車空間の空き空間、降水等を検出するように用いられてよい。

【0054】

更なる有利な実施形態によれば、送信アンテナ及び受信アンテナの構成は、少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素が、少なくとも１つの仮想のアレイ縦軸上に配置されるバーチャル受信アンテナアレイを実現するように、レーダシステムの方向操作モードにおいて用いられ、
少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素が、互いにベース間隔で配置されてよく、及び／又は
少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素が、ベース間隔より大きい間隔で配置されてよく、及び／又は
少なくとも２つの隣接するバーチャル受信アレイ要素が、ベース間隔の整数倍に対応する間隔で配置されてよい。互いにベース間隔で配置されるバーチャル受信アンテナアレイは、明確な方向決定を実現するように用いられてよい。概して、ベース間隔より大きな間隔のバーチャル受信アンテナアレイは、より大きなバーチャル受信アンテナアレイを実現するように用いられてよい。より大きなバーチャル受信アンテナアレイは、より大きなアパーチャを実現するように用いられてよい。これにより、概して、レーダシステムは、目標オブジェクトの方向を明確且つより正確に確認するように、対応する大きな角度範囲において用いられ得る。

【0055】

送信アンテナ及び受信アンテナの本発明の構成は、送信アンテナの位相中心及び受信アンテナの位相中心の位置の幾何学的畳み込み方式によって、数多くのバーチャル受信アンテナアレイ要素を備えるバーチャル受信アンテナアレイを達成するために用いられてよい。

【0056】

さらなる有利な実施形態によれば、バーチャル受信アンテナ内のバーチャル受信アレイ要素は、少なくとも２つの仮想のアレイ縦軸にわたって分配される方式で配置されてよく、
異なるアレイ縦軸に配置された少なくとも２つのバーチャル受信アレイ要素が、アレイ縦軸の方向に見たときに同じ高さに配置されてよく、及び／又は
異なるアレイ縦軸に配置された少なくとも２つのバーチャル受信アレイ要素が、アレイ縦軸の方向に見たときに、互いにオフセットされる方式で配置されてよく、及び／又は
異なるアレイ縦軸に配置された少なくとも２つのバーチャル受信アレイ要素が、アレイ縦軸の方向に見たときに、互いにベース間隔だけオフセットされる方式で配置されてよい。

【0057】

異なるアレイ縦軸上のバーチャル受信アンテナアレイ要素の構成は、目標オブジェクトの方向が二次元的に確認されることを可能とする。バーチャル受信アンテナアレイのオフセット構成は、目標オブジェクトの方向を決定するとき、より良い角度分解能を達成することを可能とする。

【0058】

本発明によれば、
少なくとも４つの前記受信アンテナの各位相中心が、仮想の受信機縦軸上に配置され、
少なくとも２つの隣接する受信アンテナの各位相中心が互いにベース間隔で配置され、且つ、
少なくとも２つの隣接する前記受信アンテナの前記各位相中心が互いに、ベース間隔より大きな各受信機縦間隔で配置されている、
ことで、本目的がアンテナアレイのためにさらに達成される。

【0059】

本発明によれば、車両が少なくとも１つの本発明のレーダシステムを備えることで、本目的が車両についても達成される。

【0060】

本発明によれば、車両は、車両の周りのオブジェクトを監視できる少なくとも１つのレーダシステムを備える。少なくとも１つのレーダシステムを用いて確認されたオブジェクト情報は、運転者補助システムと共に、車両の操作を制御するように使われ得る。これにより、車両は自動又は半自動で操作され得る。

【0061】

本発明によれば、
送信アンテナの少なくとも幾つかが同じ送信信号を用いて少なくとも一時的に制御される範囲操作モード、及び、
送信アンテナの少なくとも幾つかが、各受信されたレーダ信号が少なくとも受信アンテナで少なくとも一時的に区別可能であるように、異なる送信信号を用いて少なくとも一時的に制御される方向操作モードの間の切り替えが行われる、
ことで、本目的が方法についてもさらに達成される。

【0062】

本発明によれば、レーダシステムは、長い検出範囲を達成するための範囲操作モードと、方向決定のための角度分解能を増加させるための方向操作モードとの間で交互に操作される。

【0063】

方向操作モードにおける区別性は、反射されたレーダ信号、つまりエコーが、受信アンテナにおける各送信アンテナに割り当てられることを可能とする。

【0064】

少なくとも２つの送信アンテナは、有利には、異なるように符号化されたレーダ信号を送信するように用いられてよい。これにより、レーダ信号は、受信アンテナにおいて互いに少なくとも一時的に区別されることができる。

【0065】

送信信号は、有利には、区別可能なレーダ信号を生成するために、特に位相変調によって互いに関連して符号化されてよい。これにより、送信信号及び受信信号の間に、少なくとも一時的な信号の直交性が達成され得る。これにより、レーダ信号及び対応するエコーは、互いに区別されてレンダリングされることができる。

【0066】

受信信号は、有利には、特にフーリエ変換を用いる適切な評価によって、受信機で処理されてよい。評価を行う手段は、有利にはソフトウェア及び／又はハードウェアの形態で、特に少なくとも１つの制御及び評価装置において実現されてよい。

【0067】

或いは、本発明のレーダシステム、本発明のアンテナアレイ、本発明の車両、本発明の方法、及びそれらのそれぞれの有利な構成と関連して示された機能及び利点は、相互に対応する方式で適用され、逆もまた然りである。もちろん、個別的な機能及び利点も互いと組み合わせられることができ、個別的な効果を超える有利な効果も発生することがある。

【図面の簡単な説明】

【0068】

本発明のさらなる利点、特徴、及び詳細は、図面を参照して本発明の例示的な実施形態がより詳細に説明される以下の説明から明らかになるであろう。当業者は、便宜上、図面、説明、及び特許請求の範囲で組み合わせて開示された特徴を個別に考慮し、それらを組み合わせて意味のあるさらなる組み合わせを形成するであろう。概略的に、図では、

【図1】図１は、自動車両の移動方向前方の監視領域を監視するための運転者支援システム及びレーダシステムを備える、自動車両の正面図を示す。

【図2】図２は、図１の自動車両の平面図を示す。

【図3】図３は、図１及び図２の自動車両の側面図を示す。

【図4】図４は、図１乃至図３の自動車両に用いられてよい、第１の例示的な実施形態に係る送信アンテナ及び受信アンテナを備えるレーダシステムのアンテナアレイの正面図を示す。

【図5】図５は、図４のアンテナアレイで、レーダシステムが方向操作モードで操作される場合に実現されるバーチャル受信アンテナアレイを示す。

【図6】図６は、レーダシステムが距離操作モード及び方向操作モードで操作される場合、レーダシステムの検出範囲が方向の関数として示される、図４のアンテナアレイの距離／方向グラフを示す。

【図7】図７は、目標オブジェクトが検出される場合、レーダシステムが方向操作モードで操作される、図４のアンテナアレイの受信信号／方向のグラフを示す。

【図8】図８は、２つの目標オブジェクトが検出される場合、レーダシステムが方向操作モードで操作される、図４のアンテナアレイの、多数の測定曲線を有する受信信号／方向のグラフを示す。

【図9】図９は、図８の２つの目標オブジェクトが検出されるとき、レーダシステムが範囲操作モードで操作される、図４のアンテナアレイの、多数の測定曲線を有する受信信号／方向グラフを示す。

【図10】図１０は、図１乃至図３の自動車両に用いられてよい、第２の例示的な実施形態に係るレーダシステムの送信アンテナ及び受信アンテナを備えるアレイの正面図を示す。

【図11】図１１は、図１０のアンテナアレイで、レーダシステムが方向操作モードで操作される場合実現される、バーチャル受信アンテナアレイを示す。

【図12】図１２は、レーダシステムが範囲操作モード及び方向操作モードで操作される場合、検出範囲が方向の関数として示される、図１０のアンテナアレイの範囲／方向のグラフを示す。

【図13】図１３は、目標オブジェクトが検出される場合、レーダシステムが方向操作モードで操作される、図１０のアンテナアレイの受信信号／方向のグラフを示す。

【図14】図１４は、２つの目標オブジェクトが検出される場合、レーダシステムが方向操作モードで操作される、図１０のアンテナアレイの、多数の測定曲線を有する受信信号／方向のグラフを示す。

【図15】図１５は、図１４から２つの目標オブジェクトが検出される場合、レーダシステムが範囲操作モードで操作される、図１０のアンテナアレイを備えるレーダシステムの受信信号／方向のグラフを示す。

【0069】

図面において、同じ構成要素には同じ参照符号がつけられている。

【発明の詳細な説明】

【0070】

図１は、自動車両１０の正面図を、自動車の形態として示している。図２は、自動車両１０を平面図で示している。図３では、自動車両１０は側面図で示されている。

【0071】

自動車両１０は、レーダシステム１２を備える。例として、レーダシステム１２は、自動車両１０のフロントフェンダー（Fender）に配置されている。レーダシステム１２は、進行方向１６において、オブジェクト１８について、自動車両１０の前方の監視領域１４を監視するように用いられてよい。また、レーダシステム１２は、自動車両１０の他の位置に、異なるように配置され方向付けられてよい。レーダシステム１２は、自動車両１０又はレーダシステム１２に対するオブジェクト１８のオブジェクト目標の、例えば距離ｒ及び方向、例えば、方位角φ及び仰角Θの形態でのオブジェクト情報を確認するように用いられてよい。選択的に、自動車両１０に対するオブジェクト目標の速度も確認され得る。オブジェクト１８のオブジェクト目標は、レーダビームが反射されてエコーとして反射され得るオブジェクト１８の一部である。

【0072】

オブジェクト１８は、停止している又は動いているオブジェクト、特に車両、人、動物、植物、障害物、特にくぼみ又は石の道路の凸凹、道路境界、道路標識、特に駐車空間の空き空間、降水等であり得る。

【0073】

より良い方向付けのため、カーテジアンｘｙｚ座標の対象座標軸が図１乃至図５、図１０、及び図１１に示されている。示された例示的な実施形態において、x軸は自動車両１０の車両縦軸の方向に延在し、ｙ軸は車両横軸に沿って延在し、ｚ軸はｘ－ｙ平面に空間的に垂直で上方向に延在する。自動車両１０が水平な道路上で動作中の場合、ｘ軸及びｙ軸は空間的に水平に延在し、ｚ軸は空間的に垂直に延在する。

【0074】

レーダシステム１２は、周波数変調連続波レーダ（Frequency-modulated continuous wave radar）として構成される。周波数変調連続波レーダは、専門家の間ではＦＭＣＷ（Frequency modulated continuous wave）とも呼ばれる。レーダシステム１２は、方位角φと仰角Θとの間の関係において、大きな角度分解能で、遠距離ｒに位置するオブジェクト１８を検出するように用いられてよい。

【0075】

レーダシステム１２は、運転者補助システム２０に接続されている。運転者補助システム２０は、自動車両１０を自動又は半自動で操作するように用いられてよい。

【0076】

レーダシステム１２は、アンテナアレイ２２と、制御及び評価装置２４を備える。図４は、第１の例示的な実施形態に係るアンテナアレイ２２を示す。図１０は、第２の例示的な実施形態に係るアンテナアレイを示す。

【0077】

第１の例示的な実施形態に係るアンテナアレイ２２に関連するレーダシステム１２は、以下、まず図４乃至図９と関連して説明されている。

【0078】

例として、アンテナアレイ２２は３つの送信アンテナ２６及び４つの受信アンテナ２８を備える。例として、受信アンテナ２８は送信アンテナ２６の空間的に下に配置されている。しかし、受信アンテナ２８は上、隣、または少なくとも幾つかの場合においては、例えば送信アンテナ２６の間、同じ高さで配置されてもよい。

【0079】

各送信アンテナ２６は、対応する送信チャネルに接続されている。送信チャネルは、適切な電気的送信信号を用いて各送信アンテナ２６を制御するように用いられてよい。したがって、各受信アンテナ２８も対応する受信チャネルに接続されている。受信チャネルは、受信アンテナ２８から電気的受信信号を送信するように用いられてよい。送信チャネル及び受信チャネルは、例えば制御及び評価装置２４内に統合されてよい。

【0080】

送信アンテナ２６は、制御のため電気的送信信号を用いて対象レーダ信号３０を送信するように用いられてよい。

【0081】

各送信アンテナ２６の位置は、それぞれの位相中心３２によって定義される。

【0082】

送信アンテナ２６のうち２つの各位相中心３２は、仮想の送信機縦軸３４上に隣接して配置されている。例として、送信機縦軸３４は、ｙ軸と平行に延在する。

【0083】

３番目の送信アンテナ２６の位相中心３２は、図４において、送信機縦軸３４の下に隣接して配置されている。３番目の送信アンテナ２６は、送信機縦軸３４から送信機横間隔３６に位置する。

【0084】

それぞれの場合において、対応する仮想の送信機横軸３８が３つの送信アンテナ２６の位相中心を通って走っている。送信機横軸３８は送信機縦軸３４と垂直に、例としてｚ軸に平行に延在する。

【0085】

個々の送信アンテナ２６の送信機横軸３８は、送信機縦軸３４上で隣接する２つの送信アンテナ２６の送信機横軸３８間に配置されている。

【0086】

個々の送信アンテナ２６の送信機横軸３８は、図４で、右側の送信アンテナ２６の送信機横軸３８からベース間隔４０で位置する。例として、ベース間隔４０が、送信アンテナ２６を用いて送信されたレーダ信号３０の波長λの半分に対応し、選択的に公差のプラスマイナスがある。

【0087】

送信機縦軸３４上の２つの送信アンテナ２６の各送信機横軸３８間の送信機縦間隔４２は、ベース間隔４０の３倍、選択的に公差のプラスマイナスである。送信機横間隔３６は送信機縦間隔４２より小さく、ベース間隔４０より大きい。

【0088】

さらに、アンテナアレイ２２は、例として、４つの受信アンテナ２８を備える。受信アンテナ２８は、送信されたレーダ信号３０のエコー４４を受信し、当該エコーを対応する電気的受信信号に変換するように用いられてよい。

【0089】

例として、送信アンテナ２６の位相中心３２及び受信アンテナ２８の位相中心３２は、共通のアンテナ平面に配置されている。例として、アンテナ平面はｙ―ｚ平面と平行に延在する。送信アンテナ２６の主ビーム方向は、例として、アンテナ平面に垂直に走る、つまり車両縦軸に平行又はｘ軸と平行に走る。受信アンテナ２８の主受信方向も、同様に、例として、アンテナ平面と垂直に走る。

【0090】

受信アンテナ２８の各位相中心３２は、仮想の受信機縦軸４６上に配置されている。受信機縦軸４６は、送信機縦軸３４と平行に走る。

【0091】

図４の左から見て１番目及び２番目の受信アンテナ２８の位相中心３２は、互いにベース間隔４０で配置されている。ベース間隔で配置された２つの受信アンテナ２８は、オブジェクト目標の明確な方向決定を行うように用いられてよい。

【0092】

３番目及び４番目の受信アンテナ２８の位相中心３２は、ベース間隔４０で配置された２つの受信アンテナ２８の位相中心３２の同じ側に配置されている。

【0093】

図４の左から２番目の受信アンテナ２８の位相中心３２は、左から３番目の受信アンテナ２８の位相中心３２から第１受信機縦間隔４８ａで配置されている。第１受信機縦間隔４８ａはベース間隔４０の２倍、選択的に公差のプラスマイナスである。

【0094】

図４の左から３番目の受信アンテナ２８の位相中心３２は、左から４番目の受信アンテナ２８の位相中心３２から第２受信機縦軸４８ｂで配置されている。第２受信機縦間隔４８ｂはベース間隔４０の６倍、選択的に公差のプラスマイナスである。第２受信機縦間隔４８ｂと第１受信機縦間隔４８ａとの商は、３である。

【0095】

例として、ベース間隔４０及び２つの受信機縦間隔４８ａ、４８ｂは、ゴロム定規の表示に従って配置されてよい。

【0096】

２つの外側受信アンテナ、つまり左から１番目の受信アンテナ２８及び４番目の受信アンテナ２８の間の最も大きな間隔は、方位角φの方向に、レーダシステム１２の対応する大きなアパーチャを実現するように用いられる。

【0097】

送信アンテナ２６の位相中心３２及び受信アンテナ２８の位相中心３２の特定の構成は、図５に示されたバーチャル受信アンテナアレイ５０がレーダシステム１２の方向操作モードにおいて実現されることを可能とし、そのアレイは方位角φの方向に大きなアパーチャと大きな角度分解能とを兼ね備える。例として、受信アレイ要素５２は、送信アンテナ２６の位相中心３２及び受信アンテナ２８の位相中心３２の位置の幾何学的畳み込み方式によって達成される。

【0098】

バーチャル受信アンテナアレイ５０は、合計１２個のバーチャル受信アンテナアレイ要素５２を備える。受信アレイ要素５２は、第１仮想アレイ縦軸５４ａ及び第２仮想アレイ縦軸５４ｂに分散された方式で配置されている。アレイ縦軸５４ａ及び５４ｂ上の受信アレイ要素５２の分散された構成は、目標オブジェクトの方向が２つの空間次元、つまり、y軸又は方位角φの方向と、ｚ軸又は仰角Θの方向と、において確認されることを可能とする。受信アレイ要素５２は、例として、共通のアレイ平面に位置する。例として、アレイ平面はｙ－ｚ軸と平行に延在する。

【0099】

受信アレイ要素５２のうち６つが、第１仮想アレイ縦軸５４ａ上に配置されている。

【0100】

図５の左から見て１番目と２番目の受信アレイ要素５２、３番目と４番目の受信アレイ要素５２、及び５番目と６番目の受信アレイ要素５２は、それぞれ第１アレイ縦軸５４ａ上に、互いにベース間隔４０で配置されている。互いにベース間隔４０で配置されている受信アレイ要素５２は、明確な方向決定を実現するように用いられることができる。

【0101】

図５の左から見て２番目と３番目の受信アレイ要素５２、５番目と６番目の受信アレイ要素５２，６番目と７番目の受信アレイ要素５２、及び７番目と８番目の受信アレイ要素５２は、第１アレイ縦軸５４ａ上に、互いに第１間隔５６aで配置されている。第１間隔５６ａはベース間隔４０の2倍に対応する。

【0102】

７番目と８番目の受信アンテナ要素５２の間の第２間隔５６ｂは、ベース間隔４０の４倍に対応する。

【0103】

受信アレイ要素５２のうち４つは、第２仮想アレイ縦軸５４ｂ上に配置されている。第２アレイ縦軸５４ｂは、アレイ平面において第１アレイ縦軸５４ａと平行に走る。２つのアレイ縦軸５４ａ及び５４ｂは、y軸と平行に延在する。

【0104】

アレイ縦軸５４ａ及び５４ｂの方向に見た場合、図５の左から見て、第２アレイ縦軸５４ｂ上の、１番目の受信アレイ要素５２は、例として、第１アレイ縦軸５４ａ上の３番目の受信アレイ要素５２と同じ高さに配置されている。アレイ縦軸５４ａ及び５４ｂの方向から見た場合、第２アレイ縦軸５４ｂ上の、左から２番目の受信アレイ要素５２は、第１アレイ縦軸５４ａ上の４番目の受信アレイ要素５２と同じ高さに配置されている。

【0105】

アレイ縦軸５４ａ及び５４ｂの方向に見た場合、第２アレイ縦軸５４ｂ上の、図５の左から見て３番目の受信アレイ要素５２は、それぞれの場合、例として、第１アレイ縦軸５４ａ上の５番目と６番目の受信アレイ要素５２間の中心に、ベース間隔４０で、つまり当該要素からオフセットされた方式で配置されている。

【0106】

アレイ縦軸５４ａ及び５４ｂの方向に見た場合、第２アレイ縦軸５４ｂ上の、図５の左から見て４番目の受信アレイ要素５２は、第１アレイ縦軸５４ａ上の７番目と８番目の受信アレイ要素５２間に、ベース間隔４０で、つまり当該要素からオフセットされた方式で配置されている。

【0107】

第２アレイ縦軸５４ｂ上の、図５の左から見て１番目及び２番目の受信アレイ要素５２は、互いにベース間隔４０で配置されている。

【0108】

第２アレイ縦軸５４ｂ上の、左から見て２番目と３番目の受信アレイ要素５２は、互いに、ベース間隔４０の２倍に対応する第１間隔５６aで配置されている。第２アレイ縦軸５４ｂ上の、左から見て３番目と４番目の受信アレイ要素５２は、互いに、ベース間隔４０の６倍に対応する第３間隔５６ｃで配置されている。

【0109】

縦軸５４ａ及び５４ｂの方向、つまりｙ軸方向におけるレーダシステム１２のアパーチャは、バーチャル受信アンテナアレイ５０の最大幅によって定義される。アレイ縦軸５４ａ及び５４ｂの方向におけるバーチャル受信アンテナアレイ５０の最大幅は、第１アレイ縦軸５４ａ上の２つの外側受信アレイ要素５２間の間隔５６ｄによって規定される。２つの外側アレイ要素５２間の間隔５６ｄは、ベース間隔４０の１２倍に対応する。

【0110】

２つのアレイ縦軸５４ａ及び５４ｂ上の、受信アレイ要素５２のオフセット構成は、方位角φ及び仰角Θの両方で目標オブジェクトの方向を決定する場合、より良い角度分解能を得ることを可能とする。

【0111】

制御及び評価装置２４は、ソフトウェア及びハードウェアの形態で実現される。制御及び評価装置２４は、送信アンテナ２６及び受信アンテナ２８に接続されている。制御及び評価装置２４は、送信アンテナ２６を制御するための電気的送信信号を生成するために用いられてよい。加えて、制御及び評価装置２４は、レーダ信号３０を用いて検出されたオブジェクト１８に関するオブジェクト情報を、受信アンテナ２８の電気的受信信号から確認するように用いられてよい。

【0112】

レーダシステム１２は、範囲操作モード及び方向操作モードの間で切り替えることができる。このため、送信アンテナ２６は同じ送信信号又は異なる送信信号を用いて切り替える方式で制御可能であってよい。したがって、受信アンテナ２８は範囲操作モードと方向操作モードとの間で切り替え可能である。

【0113】

範囲操作モードから方向操作モードへの切り替えは、自動で又は必要に応じて行われてよい。方向操作モードは、範囲操作モードより、方向決定のためのより高い角度分解能が可能である。逆に、範囲操作モードは、方向操作モードより大きな検出範囲が可能である。制御及び評価装置２４は、レーダシステム１２を範囲操作モードと方向操作モードとの間で切り替え可能な切り替え手段５８を備える。

【0114】

レーダシステム１２の範囲操作モードにおいて、送信アンテナ２６は同じ送信信号を用いて制御可能である。送信アンテナ２６を同じ送信信号を用いて制御することは、対象送信アンテナ２６が同じレーダ信号３０を同時に放出することを可能とする。この目的のため、送信アンテナ２６はいわゆるビームフォーミング方式を用いて操作可能である。この場合、複数の送信チャネルが、定義された位相オフセットで同じレーダ信号３０を送信するように、隣接する送信アンテナ２６をそれぞれコヒーレントに用いることができる。各送信アンテナ２６のレーダ信号３０の信号強度は、加算されてより大きな信号強度になる。このため、検出範囲が拡大され得る。

【0115】

レーダシステム１２は、オブジェクト１８について監視領域１４を監視するため、連続的にレーダ測定を行うように用いられる。各レーダ測定は、レーダシステム１２が範囲操作モードで操作される範囲測定シーケンスと、レーダシステム１２が方向操作モードで操作される方向測定シーケンスを有する。レーダ測定において、レーダシステム１２は範囲操作モードから方向操作モードに切り替わる。ここで、各レーダ測定は、範囲測定シーケンスで始まってもよいし、方向測定シーケンスで始まってよい。

【0116】

例として、以下のテキストは範囲測定シーケンスで始まるレーダ測定を説明する。

【0117】

範囲測定シーケンスは、制御及び評価装置２４が、同じ送信信号を用いる各送信チャネルを介して送信アンテナ２６を制御するように用いられることを含む。送信アンテナ２６はそれぞれ、同じレーダ信号３０を同時に放出する。各レーダ信号３０の信号強度は加算されて、増加された検出範囲と共に監視領域１４に送信される。

【0118】

レーダ信号３０がオブジェクト１８に当たると、レーダ信号３０は対応するオブジェクト目標によって反射される。反射されたレーダ信号３０のエコー４４は受信アンテナ２８を用いて受信され、各受信信号に変換される。

【0119】

受信信号は制御及び評価装置２４に送信され、後者により、例えばフーリエ変換によって信号処理される。オブジェクト１８に関するオブジェクト情報、つまり距離ｒ、及び方向、つまり方位角φ及び仰角Θ、そして選択的にレーダシステム１２に対する検出された目標オブジェクトの速度が、受信信号から確認される。

【0120】

それから、レーダシステム１２は、範囲操作モードから方向操作モードに、例えば制御及び評価装置２４を使って切り替えられ、方向測定シーケンスが行われる。

【0121】

方向測定シーケンスは、制御及び評価装置２４が、異なる送信信号を用いて各送信チャネルを介して送信アンテナ２６を制御するように用いられることを含む。異なる送信信号は、互いに対して符号化される。送信アンテナ２６は、互いに対して適切に符号化されたレーダ信号３０を放出する。レーダ信号３０は監視領域１４に送信される。

【0122】

区別可能なレーダ信号３０がオブジェクト１８に当たると、レーダ信号３０は対象オブジェクト目標によって反射される。反射された区別可能なレーダ信号３０のエコー４４は受信アンテナ２８を用いて受信され、各受信信号に変換される。

【0123】

受信信号は、制御及び評価装置２４に送信される。受信信号は送信アンテナ２６に割り当てられる。これはレーダ信号３０とエコー４４が区別されるため可能である。割り当てられた受信信号は、例えばフーリエ変換によって信号処理される。オブジェクト１８に関するオブジェクト情報、つまり距離ｒ、及び方向、つまり方位角φ及び仰角Θ、そして選択的にレーダシステム１２に対する検出された目標オブジェクトの速度が、受信信号から確認される。

【0124】

概して、オブジェクト目標に関するオブジェクト情報は、レーダ測定における方向測定シーケンスより範囲測定シーケンスにおいて、より大きな検出範囲で確認される。オブジェクト目標に関するオブジェクト情報は、方向測定シーケンスにおいては範囲測定シーケンスよりも短い検出範囲で確認されるが、範囲測定シーケンスよりも高い角度分解能で確認される。

【0125】

図６は、比較のため、範囲操作モードにおけるレーダシステム１２の範囲／方向のグラフ６０ａを破線で示し、方向操作モードにおけるレーダシステム１２の範囲／方向のグラフ６０ｂ実線で示す。ここで、各範囲は方位角φで記録されている。図６から、レーダシステム１２が範囲操作モードにおいて約２５０ｍの最大検出範囲を有することがわかる。しかしながら、方向操作モードにおいて、レーダシステム１２は２００ｍより僅かに短い最大検出範囲だけを有する。対照的に、方位角φ方向で、レーダシステム１２は範囲操作モードより方向操作モードにおいてより大きな視野を有する。

【0126】

例として、図７は、目標オブジェクトが、自動車両１０の前方の０度の方位角φで検出された方向測定シーケンスからの受信信号／方向グラフ６２ａを示す。サイドローブレベルは、約８ｄＢである。これは、例えばその方向、つまり各方位角φに対する自動車両１０の実際の運転状況において、異なる反射率を有する目標オブジェクトを区別するに十分である。

【0127】

例として、図８は、レーダシステム１２に対して同じ距離ｒ及び同じ速度を有する２つの目標オブジェクトが、自動車両１０の前方の０度の方位角φの周囲に約１１度の角度間隔で検出された、複数の方向測定シーケンスの受信信号／方向のグラフ６２ｂに関連する曲線の群を示す。受信信号／方向のグラフ６２ｂの群の曲線は、送信信号の異なる位相差に対応する。２つの目標オブジェクトは、全ての可能な位相差において区別され得る。受信信号／方向のグラフの群６２ｂの曲線は、例えば、いわゆるビームフォーミング方式及び／又はいわゆる超解像法や同様の方式によって確認され得る。

【0128】

図８の方向測定シーケンスに対応する、範囲測定シーケンスにおける受信信号／方向のグラフは図９に示されている。方位角φに基づく角度分解能は約１１度である。この場合のサイドローブレベルは約３ｄＢであり、範囲操作モードにおける２つの目標オブジェクトを区別するに不十分である。

【0129】

図１０は、第２の例示的な実施形態に係るレーダシステム１２のためのアンテナアレイ２２を示す。図１１は、図１０のアンテナアレイ２２の一部であるバーチャル受信アンテナアレイ５０を示す。

【0130】

図４乃至図１１の第１の例示的な実施形態のものと同様であるこれらの要素は、同じ符号をもって提示される。第２の例示的な実施形態は、左から２番目の受信アンテナ２８の位相中心３２が、左から３番目の受信アンテナ２８の位相中心３２から、受信機縦間隔４８ｃで配置されている点で第１の例示的な実施形態と異なる。受信機縦軸４８ｃは、ベース間隔４０の３倍、選択的に公差のプラスマイナスに対応する。

【0131】

図１０の左から３番目の受信アンテナ２８の位相中心３２は、左から４番目の受信アンテナ２８の位相中心３２から、受信機縦間隔４８ａで配置されている。受信機縦間隔４８ａはベース間隔４０の２倍、選択的に公差のプラスマイナスに対応する。縦間隔４８ｃと縦間隔４８ａとの商は１．５である。

【0132】

図１１の第２の例示的な実施形態に係るバーチャル受信アンテナアレイ５０は、第２の例示的な実施形態に係るバーチャル受信アンテナアレイ５０が受信アンテナ２８を１１個のみ備え、そのうち７個のみが第１アレイ縦軸５４ａ上に配置されている点で、図５の第１の例示的な実施形態に係るバーチャル受信アンテナアレイ５０と異なる。

【0133】

第１の例示的な実施形態と異なり、第２の例示的な実施形態において、第１アレイ縦軸５４ａ上の、左から３番目の受信アレイ要素５２は、左から２番目の受信アレイ要素５２から、ベース間隔４０の３倍に対応する間隔５６ｅで配置されている。左から７番目の受信アレイ要素５２は、第１アレイ縦軸５４ａ上の最も右の受信アレイ要素５２である。バーチャル受信アンテナアレイ５０の最大幅は、最も左の受信アレイ要素５２と最も右の受信アレイ要素５２との間隔５６ｆに対応する。間隔５６ｆは、ベース間隔４０の１０倍に対応する。

【0134】

加えて、アレイ縦軸５４ａ及び５４ｂの方向に見られる場合、第２アレイ縦軸５４ｂ上の、左から見て１番目の受信アレイ要素５２は、第１アレイ縦軸５４ａ上の２番目及び３番目の受信アレイ要素５２の間に、３番目の受信アレイ要素５２からベース間隔４０で配置、つまり当該要素からオフセットされる方式で配置されている。

【0135】

アレイ縦軸５４ａ及び５４ｂの方向に見られる場合、第２アレイ縦軸５４ｂ上の、左から見て２番目の受信アレイ要素５２は、第１アレイ縦軸５４ａ上の３番目の受信アレイ要素５２と同じ高さに配置されている。

【0136】

アレイ縦軸５４ａ及び５４ｂの方向に見られる場合、いずれの場合にも、第２アレイ縦軸５４ｂ上の、左から見て４番目の受信アレイ要素５２は、例として、第１アレイ縦軸５４ａ上の６番目と７番目の受信アレイ要素５２の間の中心に、ベース間隔４０で配置、つまり当該要素からオフセットされる方式で配置されている。

【0137】

オブジェクト１８について監視領域１４を監視する方法は、第２の例示的な実施形態に係るアンテナアレイ２２を備えるレーダシステム１２が、第１の例示的な実施形態に係るアンテナアレイ２２を備えるレーダシステム１２と同様に操作されることを含む。

【0138】

図１２は、比較のため、範囲操作モードにおけるレーダシステム１２の範囲／方向のグラフ６０ｃを破線で示し、方向操作モードにおけるレーダシステム１２の範囲／方向のグラフ６０ｄ実線で示す。ここで、各範囲は方位角φで記録されている。図１２から、レーダシステム１２が範囲操作モードにおいて約２５０ｍの最大検出範囲を有することがわかる。しかしながら、方向操作モードにおいて、レーダシステム１２は２００ｍより僅かに短い最大検出範囲だけを有する。対照的に、方位角φで、レーダシステム１２は範囲操作モードより方向操作モードにおいて、より大きい視野を有する。

【0139】

例として、図１３は、目標オブジェクトが、自動車両１０の前方の０度の方位角φで検出された方向測定シーケンスからの受信信号／方向グラフ６２ｄを示す。サイドローブレベルは、約１１．２ｄＢである。これは、例えばその方向に対する、つまり各方位角φに対する自動車両１０の実際の運転状況において、異なる反射率を有する目標オブジェクトを区別するに十分である。

【0140】

例として、図１４は、レーダシステム１２に対して同じ距離ｒ及び同じ速度を有する２つの目標オブジェクトが、自動車両１０の前方の０度の方位角φの周囲に約１５度の角度間隔で検出された、複数の方向測定シーケンスの受信信号／方向のグラフ６２ｅに関連する曲線の群を示す。曲線の群は、異なる位相差を有するレーダ信号３０が送信された方向測定シーケンスに対応する。２つの目標オブジェクトは、全ての可能な位相差において区別され得る。受信信号／方向のグラフ６２ｅの群の曲線は、例えば、いわゆるビームフォーミング方式及び／又はいわゆる超解像法や同様の方式によって確認され得る。

【0141】

図１４の状況に対応する範囲測定シーケンスにおける受信信号／方向のグラフ６２ｆが、図１５に示されている。メインローブの幅は約１６度である。サイドローブレベルは約５．２５ｄＢであり、これは範囲操作モードにおいて２つの目標オブジェクトを区別するに不十分である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】