特表 2023-545407 オンフィールド位相較正

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-30

(54)【発明の名称】オンフィールド位相較正

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/40 20060101AFI20231023BHJP

   G01S 13/34 20060101ALI20231023BHJP

【ＦＩ】

G01S7/40 108

G01S13/34

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023520297

(86)(22)【出願日】2021-10-01

(85)【翻訳文提出日】2023-06-01

(86)【国際出願番号】 US2021053077

(87)【国際公開番号】W WO2022072771

(87)【国際公開日】2022-04-07

(31)【優先権主張番号】202041042792

(32)【優先日】2020-10-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN

(31)【優先権主張番号】17/132,857

(32)【優先日】2020-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】507107291

【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】230129078

【弁護士】

【氏名又は名称】佐藤 仁

(72)【発明者】

【氏名】サンディープ ラオ

(72)【発明者】

【氏名】カーティク サブライ

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AB17

5J070AC02

5J070AC06

5J070AC11

5J070AD09

5J070AH35

5J070BA01

(57)【要約】

レーダトランシーバ集積回路（ＩＣ）（３０２）とレーダトランシーバＩＣ（３０２）に結合されたプロセッサ（３０８）とを含むレーダシステムが提供される。レーダトランシーバＩＣは、複数のチャープ信号を生成するように構成されるチャープ生成器（３１４）と、信号位相シフトを誘導するように構成される位相シフタ（３１６）とを含む。レーダトランシーバＩＣは、複数のチャープ信号に基づいてチャープのフレームを送信し、複数のデジタル信号を生成するように構成され、各デジタル信号は複数のチャープ信号に基づいて受け取られたそれぞれの反射に対応する。プロセッサ（３０８）は、位相シフタ（３１６）を制御して、複数のチャープ信号のうちのチャープ信号の第１のサブセットにおける信号位相シフトを誘導し、デジタル信号に基づいて、位相シフタによってチャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される位相シフトを判定するように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーダシステムであって、
レーダトランシーバ集積回路（ＩＣ）と、
前記レーダトランシーバＩＣに結合されるプロセッサと、
含み、
前記レーダトランシーバＩＣが、
複数のチャープ信号を生成するように構成されるチャープ生成器と、
前記複数のチャープ信号を受信するためにチャープ生成器に結合され、信号位相シフトを誘導するように構成される位相シフタと、
を含み、
前記レーダトランシーバＩＣが、
前記複数のチャープ信号に基づいてチャープのフレームを送信し、
各々が前記複数のチャープ信号に基づいて受信されるそれぞれの反射に対応する、複数のデジタル信号を生成する、
ように構成され、
前記プロセッサが、
前記複数のチャープ信号のうちのチャープ信号の第１のサブセットにおいて前記信号位相シフトを誘導するように位相シフタを制御し、
前記複数のデジタル信号に基づいて、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される位相シフトを判定する、
ように構成される、
レーダシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のレーダシステムであって、前記複数のチャープ信号が、チャープ信号の第２のサブセットを更に含み、
前記プロセッサが、前記位相シフタを介してチャープ信号の前記第２のサブセットの前記チャープ信号において第２の位相シフトを誘導するように更に構成される、レーダシステム。

【請求項3】

請求項２に記載のレーダシステムであって、前記第２の位相シフトがゼロである、レーダシステム。

【請求項4】

請求項１に記載のレーダシステムであって、前記複数のチャープ信号が、チャープ信号の第２のサブセットを更に含み、
前記チャープ信号の第１のサブセットの前記チャープ信号が、チャープ信号の前記第２のサブセットの前記チャープ信号とインターリーブされる、レーダシステム。

【請求項5】

請求項１に記載のレーダシステムであって、前記複数のチャープ信号が、チャープ信号の第２のサブセットを更に含み、
前記プロセッサが更に、
前記複数のデジタル信号のデジタル信号の第１のサブセットに基づいて第１の行列を生成することであって、前記デジタル信号の第１のサブセットが、前記チャープ信号の第１のサブセットに基づいて受信される１つ又は複数の反射に対応する、前記第１の行列を生成することと、
前記複数のデジタル信号のデジタル信号の第２のサブセットに基づいて第２の行列を生成することであって、前記デジタル信号の第２のサブセットが、前記チャープ信号の第２のサブセットに基づいて受信される１つ又は複数の反射に対応する、前記第２の行列を生成することと、
を行うように構成される、
レーダシステム。

【請求項6】

請求項５に記載のレーダシステムであって、前記プロセッサが更に、
前記第１の行列内の各デジタル信号に対してレンジ高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施して、前記第１の行列内の各デジタル信号に対して第１のレンジアレイを生成し、
前記第２の行列内の各デジタル信号に対してレンジＦＦＴを実施して、前記第２の行列内の各デジタル信号に対して第２のレンジアレイを生成し、
前記第１のレンジアレイの列に対してドップラーＦＦＴを実施して、第１のレンジドップラーアレイを生成し、
前記第２のレンジアレイ内の列に対してドップラーＦＦＴを実施して、第２のレンジドップラーアレイを生成する、
ように構成される、
レーダシステム。

【請求項7】

請求項６に記載のレーダシステムであって、前記プロセッサが更に、
前記第１及び第２のレンジ‐ドップラーアレイの各々における１つ又は複数のピークを識別することであって、前記１つ又は複数のピークが、それぞれのレンジ‐ドップラーセルに対応し、また、前記レーダシステムの視野内の１つ又は複数のオブジェクトに対応している、前記１つ又は複数のピークを識別することと、
１つ又は複数の位相シフトを識別することであって、各位相シフトが、前記第１のレンジ‐ドップラーアレイにおける前記１つ又は複数のピークのそれぞれのピークと前記第２のレンジ‐ドップラーアレイにおける対応するピークとの間の位相シフトに対応している、前記１つ又は複数の位相シフトを識別することと、
前記識別された１つ又は複数の位相シフトに基づいて、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される位相シフトを判定することと、
を行うように構成される、
レーダシステム。

【請求項8】

請求項７に記載のレーダシステムであって、前記プロセッサが、前記識別された１つ又は複数の位相シフトの平均位相シフトを計算するように更に構成され、
前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される前記位相シフトを判定するように構成されている前記プロセッサが、前記平均位相シフトに基づいて、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される前記位相シフトを判定するように構成される、
レーダシステム。

【請求項9】

請求項７に記載のレーダシステムであって、前記プロセッサが、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導された前記判定された位相シフトをコンピュータ可読ストレージメモリに格納するように更に構成される、レーダシステム。

【請求項10】

請求項７に記載のレーダシステムであって、前記プロセッサが、前記信号位相シフトの前記位相と、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される前記判定された位相シフトの前記位相との間の差が、許容値内にあるかどうかを判定するように更に構成され、
前記差が、前記許容値内にない場合、
チャープの反復フレームを送信し、
前記チャープの反復フレームのチャープ信号の第１のサブセットにおいて改変された信号位相シフトを誘導するように位相シフタを制御することであって、前記改変された信号位相シフトが、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導された前記判定された位相シフトに基づいている、前記制御することと、
前記チャープの反復フレームの前記複数のチャープ信号に基づいて受信された反射に対応するデジタル信号に基づいて、前記位相シフタによって前記チャープの反復フレームの前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される反復位相シフトを判定することと、
を行うように構成される、
レーダシステム。

【請求項11】

請求項６に記載のレーダシステムであって、前記プロセッサが、速度誘導位相シフトを補償するために、前記第１及び第２のレンジドップラーアレイにおける位相値を補正するように更に構成される、レーダシステム。

【請求項12】

方法であって、
複数のチャープ信号を生成することと、
位相シフタによって、前記複数のチャープ信号のうちのチャープ信号の第１のサブセットにおける信号位相シフトを誘導することと、
前記複数のチャープ信号に基づいてチャープのフレームの送信を開始することと、
前記チャープのフレームの前記複数のチャープ信号の反射チャープの受信に応答して複数のデジタル信号を生成することと、
複数のデジタル信号に基づいて、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される位相シフトを判定することと、
を含む、方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の方法であって、前記複数のチャープ信号が、チャープ信号の第２のサブセットを更に含み、前記チャープ信号の第２のサブセットに、前記位相シフタによって誘導される位相シフトがない、方法。

【請求項14】

請求項１３に記載の方法であって、前記チャープ信号の第１のサブセットの前記チャープ信号を、チャープ信号の前記第２のサブセットの前記チャープ信号とインターリーブすることを更に含む、方法。

【請求項15】

請求項１３に記載の方法であって、
前記複数のデジタル信号のデジタル信号の第１のサブセットに基づいて第１の行列を生成することであって、前記デジタル信号の第１のサブセットが、前記チャープ信号の第１のサブセットに基づいて受信された１つ又は複数の反射に対応する、前記第１の行列を生成することことと、
前記複数のデジタル信号のデジタル信号の第２のサブセットに基づいて第２の行列を生成することであって、前記デジタル信号の第２のサブセットが、前記チャープ信号の第２のサブセットに基づいて受け取られた１つ又は複数の反射に対応する、前記第２の行列を生成することと、
を更に含む、方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法であって、
前記第１の行列内の各デジタル信号に対してレンジ高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施して、前記第１の行列内の各デジタル信号に対して第１のレンジアレイを生成することと、
前記第２の行列内の各デジタル信号に対してレンジ高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施して、前記第２の行列内の各デジタル信号に対して第２のレンジアレイを生成することと、
前記第１のレンジアレイ内の列に対してドップラーＦＦＴを実施して、第１のレンジドップラーアレイを生成することと、
前記第２のレンジアレイ内の列に対してドップラーＦＦＴを実施して、第２のレンジ‐ドップラーアレイを生成することと、
を更に含む、方法。

【請求項17】

請求項１６に記載の方法であって、
前記第１及び第２のレンジ‐ドップラーアレイの各々における１つ又は複数のピークを識別することであって、前記１つ又は複数のピークが、それぞれのレンジ‐ドップラーセルに対応し、また、視野内の１つ又は複数のオブジェクトに対応する、前記１つ又は複数のピークを識別することと、
１つ又は複数の位相シフトを識別することであって、各位相シフトが、前記第１のレンジ‐ドップラーアレイにおける前記１つ又は複数のピークのそれぞれのピークと、前記第２のレンジ‐ドップラーアレイにおける対応するピークとの間の位相シフトに対応する、前記１つ又は複数の位相シフトを識別することと、
前記識別された１つ又は複数の位相シフトに基づいて、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される前記位相シフトを判定することと、
を更に含む、方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の方法であって、前記方法が、前記識別された１つ又は複数の位相シフトの平均位相シフトを計算することを更に含み、
前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される前記位相シフトを判定することが、前記平均位相シフトに基づいて、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される前記位相シフトを判定することを含む、方法。

【請求項19】

請求項１７に記載の方法であって、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導された前記判定された位相シフトをコンピュータ可読ストレージメモリに格納することを更に含む、方法。

【請求項20】

請求項１２に記載の方法であって、前記方法が、
前記信号位相シフトの前記位相と、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導された前記判定された位相シフトの前記位相との間の差が許容値内にあるかどうかを判定すること、
前記差が許容値内にない場合に、
チャープの反復フレームを送信することと、
前記チャープの反復フレームのチャープ信号の第１のサブセットにおいて改変された信号位相シフトを誘導するように前記位相シフタを制御することであって、前記改変された信号位相シフトが、前記位相シフタによって前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導された判定された位相シフトに基づいている、前記位相シフタを制御することと、
前記チャープの反復フレームの前記複数のチャープ信号に基づいて受け取られた反射に対応するデジタル信号に基づいて、前記位相シフタによって前記チャープの反復フレームの前記チャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される反復位相シフトを判定することと、
を更に含む、方法。

【請求項21】

請求項１６に記載の方法であって、速度誘導位相シフトを補償するために、前記第１及び第２のレンジドップラーアレイにおける位相値を補正することを更に含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

レーダシステムは、電磁波信号を送信し、その信号をレーダシステムの経路内の任意のオブジェクトが反射する。反射された信号を捕捉することによって、レーダシステムが、検出したオブジェクトを評価することができる。

【0002】

ビームフォーミングは、指向性信号送信又は受信のためのセンサアレイと共に用いられる信号処理技法である。適応性又は固定の受信／送信ビームパターンを用いることによって空間選択性が達成される。ドップラー分割多元接続（「ＤＤＭＡ」）もまた信号処理技法であり、受信経路内の一意の送信アレイ要素の識別のためにセンサアレイと共に用いられる。

【0003】

ビームフォーミング又はＤＤＭＡ技法を用いる電子デバイスは、送信（「ＴＸ」）位相シフタを含む。これらの位相シフタはデバイス依存の非線形性を有し、これは、所望のプログラムされた位相と実際のプログラムされた位相との間の非線形マッピングをもたらす。このような非線形性を克服するために、位相シフタを組み込む電子デバイスの製造中に、工場で位相シフタの較正が成され得る。しかしながら、工場での較正は、デバイスの寿命の間の温度／経年変化の影響を捕捉するには不十分であり得る。

【0004】

代替的に、内部ループバック手順を用いて、送信チャネルにおいて生成され、内部ループバック経路を介して受信チャネルに提供されるテスト信号を用いて、各送信チャネルの位相応答を判定することができる。位相応答は、任意のオフセットで位相シフトを較正するように送信信号を調整するために用いることができる。しかしながら、そのようなオンチップループバック較正は、オンボード配路ミスマッチに起因する位相シフトを較正するのに望ましくない場合がある。

【発明の概要】

【0005】

一態様において、レーダシステムが、レーダトランシーバ集積回路（ＩＣ）と、レーダトランシーバＩＣに結合されたプロセッサとを含む。レーダトランシーバＩＣは、複数のチャープ信号を生成するように構成されたチャープ生成器と、信号位相シフトを誘導するように構成された位相シフタとを含む。レーダトランシーバＩＣは、複数のチャープ信号に基づいてチャープのフレームを送信し、複数のデジタル信号を生成するように構成され、各デジタル信号は、複数のチャープ信号に基づいて受信されたそれぞれの反射に対応する。プロセッサは、位相シフタを制御して、複数のチャープ信号のうちのチャープ信号の第１のサブセットにおける信号位相シフトを誘導し、デジタル信号に基づいて、位相シフタによってチャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される位相シフトを判定するように構成される。

【0006】

別の態様において、或る方法が、複数のチャープ信号を生成することと、複数のチャープ信号のうちのチャープ信号の第１のサブセットにおける信号位相シフトを誘導することと、複数のチャープ信号に基づいてチャープのフレームの送信を開始することとを含む。この方法はまた、チャープのフレームの複数のチャープ信号の反射チャープを受信することに応答して複数のデジタル信号を生成することと、デジタル信号に基づいて、位相シフタによってチャープ信号の第１のサブセットにおいて誘導される位相シフトを判定することとを含む。

【0007】

図面において下記のとおりである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一例に従った振幅‐時間プロット上のチャープ信号の信号図である。

【0009】

【図2】一例に従った周波数‐時間プロット上の図１のチャープ信号の信号図である。

【0010】

【図3】一例に従ったＦＭＣＷレーダシステムのブロック図である。

【0011】

【図4】別の例に従ったＦＭＣＷレーダシステムのブロック図である。

【0012】

【図5】一例に従ったチャープ送信フレームの一例である。

【0013】

【図6】一例に従ったアナログ‐デジタルサンプルの行列の一例である。

【0014】

【図7】一例に従った２Ｄ‐ＦＦＴ行列を図示する図である。

【0015】

【図8】一例に従った位相シフト較正のための方法のフローチャートである。

【0016】

【図9】一例に従ったチャープ送信フレームの一例である。

【0017】

【図10】一例に従ったアナログ‐デジタルサンプルをグループ化する行列の例である。

【0018】

【図11】一例に従った、図１０の行列に基づく２Ｄ‐ＦＦＴ行列を図示する例である。

【0019】

【図12】一例に従った、奇数の行を有する２Ｄ‐ＦＦＴのためのドップラーインデックスのためのインデックス付け方式の例である。

【0020】

【図13】一例に従った、偶数の行を有する２Ｄ‐ＦＦＴのためのドップラーインデックスのためのインデックス付け方式の例である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

ミリ波（ｍｍＷａｖｅ）は、短波長電磁波を用いるレーダ技術の特別なクラスである。ＦＭＣＷ（frequency-modulated continuous wave）と呼ばれるミリ波技術のクラスでは、ＦＭＣＷレーダが、レンジならびに角度及び速度を測定するために、周波数変調された信号を連続的に送信する。レーダシステムにおいて、電磁信号が送信され、その信号をレーダシステムの経路内の任意のオブジェクトが反射する。ＦＭＣＷレーダにおいて用いられる信号では、周波数は時間と共に線形に増加する。このタイプの信号はチャープとも呼ばれる。図１は、代表的なチャープ信号１０２の信号図１００を、大きさ（振幅）を時間の関数として用いて図示する。図２は、図１のチャープ信号１０２を、周波数を時間の関数として用いて図示する。チャープ信号１０２は、開始周波数（ｆｃ）２００、帯域幅（Ｂ）２０２、及び持続時間（Ｔｃ）２０４によって特徴付けられる。チャープ信号の勾配は、周波数の変化率を捕捉する。

【0022】

図３は、ＦＭＣＷレーダシステム３００のブロック図を図示し、ＦＭＣＷレーダシステム３００は、チャープ信号１０２などのチャープ信号を送信し、ＦＭＣＷレーダシステムの経路内の任意のオブジェクトによって反射された信号を捕捉するように構成される。図示のように、レーダシステム３００は、レーダトランシーバ集積回路（ＩＣ）３０２と処理ユニット３０４とを含む。処理ユニット３０４は、シリアルインタフェース３０６を介してレーダトランシーバＩＣ３０２に結合されて、レーダトランシーバＩＣ３０２にデータを送信し、レーダトランシーバＩＣ３０２からデータを受信する。一例において、シリアルインタフェース３０６は、低電圧差動シグナリング（ＬＶＤＳ）インタフェースなどの高速シリアルインタフェースであり得る。別の例において、シリアルインタフェースは低速ＳＰＩ（serial peripheral interface）であってもよい。

【0023】

トランシーバＩＣ３０２は、反射されたチャープから複数のデジタル中間周波数（ＩＦ）信号（代替的に、デチャープ信号、ビート信号、又は未処理レーダ信号と呼ばれる）を生成する機能性を含む。また、トランシーバＩＣ３０２は、トランシーバＩＣ内で受信されたレーダ信号の信号処理の一部を実施し、この信号処理の結果をシリアルインタフェース３０６を介して処理ユニット３０４に提供する機能性を含み得る。一例において、レーダトランシーバＩＣ３０２は、各レーダフレームに対してレンジ高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施する。別の例において、レーダトランシーバＩＣ３０２は、各レーダフレームに対してレンジＦＦＴ及びドップラーＦＦＴを実施する。

【0024】

処理ユニット３０４は、レーダトランシーバＩＣ３０２から受信されたデータを処理して、任意の残りの信号処理を完了し、例えば、任意の検出されたオブジェクトのレンジ、速度、位置、及び／又は角度を判定する機能性を含む。処理ユニット３０４はまた、検出されたオブジェクトについての情報の後処理、例えば、オブジェクトの追跡、移動の速度及び方向の判定などを実施する機能性を含んでもよい。処理ユニット３０４は、本明細書で説明する較正の任意の例に従って位相シフタ較正を実施し得る。処理ユニット３０４は、レーダデータを用いる応用例の処理スループットのために必要に応じて、任意の適切なプロセッサ又はプロセッサの組合せ（プロセッサ３０８として示される）を含み得る。例えば、処理ユニット３０４は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロコントローラー（ＭＣＵ）、ＤＳＰ及びＭＣＵ処理の両方を組み合わせたＳＯＣ、又は、浮動小数点ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）及びＤＳＰを含み得る。処理ユニット３０４はまた、位相較正データを格納するためのコンピュータ可読ストレージメモリ３１０を含む。

【0025】

トランシーバＩＣ３０２は、局部発振器３１２と、ランプ生成構成要素３１４と、位相シフタ３１６と、送信アンテナ３１８と、受信アンテナ３２０と、ミキサ３２２と、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）３２４と、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）３２６とを含む。図３は、単一の代表的な送信チェーン及び受信チェーンを示しているが、幾つかの例において、複数の送信及び受信アンテナをサポートするために複数のチェーンが用いられてもよい。

【0026】

局部発振器３１２は、基準信号（タイミング及び／又は基準周波数など）をランプ生成構成要素３１４に提供するように動作可能である。幾つかの例において、局部発振器３１２自体が、より低い周波数を中心とする周波数ランプを提供し得、それは、ランプ生成構成要素３１４によって送信の周波数に変換され得る。ランプ生成構成要素３１４は、結果として得られるランプ信号を、ライン３３０を介して位相シフタ３１６に提供するように構成される。位相シフタ３１６は、例えば、ビームフォーミング又はＤＤＭＡレーダ技法などにおいて位相シフトが必要とされる場合に、ライン３３０上の生成されたランプ信号に位相シフトを適用するように、処理ユニット３０４によって制御され得る。位相シフタ３１６は、ランプ信号の位相を変更し得、又はランプ信号が、変更されずにライン３３２を介して送信アンテナ３１８に通過することを可能にし得る。レーダシステム３００の前の較正に基づいて、処理ユニット３０４は、位相シフタ３１６が、送信アンテナ３１８によって送信された信号における予期される結果を達成する位相シフトを適用するように、所望される特定の位相シフト値について（例えば、ストレージ３１０からの）位相シフト値にアクセスし得、送信アンテナ３１８は、それらの信号を無線で送信するように動作可能である。

【0027】

幾つかの例において、一連のチャープ又はチャープされた連続波（ＣＷ）信号が、局部発振器３１２からの入力に基づいてランプ生成構成要素３１４において生成され、それが送信アンテナ３１８によって無線で送信される。送信されたチャープ信号は、レーダビームのレンジ及びカバレッジ内の任意のオブジェクトから反射する。

【0028】

受信アンテナ３２０は、無線で信号を受信し、受信した信号をライン３３４上のミキサ３２２に提供するように動作可能である。次いで、ミキサ３２２はまた、ライン３３２上でランプ生成構成要素３１４から信号を受信し、受信アンテナ３２０からの信号をランプ生成構成要素３１４からの信号と混合し、得られた混合信号をＡＤＣ３２４に送り得る。ＡＤＣ３２４は、アナログ信号をデジタル信号に変換するように動作可能である。ＤＳＰ３２６は、ライン３３６を介してＡＤＣ３２４から信号を受信し、デジタル信号を処理するように動作可能である。

【0029】

幾つかの例において、送信アンテナ３１８からの送信チャープ信号はオブジェクトから反射し、反射信号はアンテナ３２０で受信され、ミキサ３２２に渡される。ミキサ３２２は、受信された信号を送信された周波数ランプと混合して、ライン３３８上にアナログ中間周波数（ＩＦ）信号を生成する。アナログＩＦ信号は、ＡＤＣ３２４によってサンプリングされ、ライン３３６上にデジタルＩＦ信号を生成する。デジタルＩＦ信号は、ビーム内のオブジェクトの速度及びレンジを判定するために、ＤＳＰ３２６によって処理及び分析される。

【0030】

図３のレーダシステム３００は、例えば、同じトランスミッタが位相シフトの有無にかかわらず信号を発信し得るＤＤＭＡレーダ技法において用いることができる。ビームフォーミングの例において、図４が提供される。図４は、図３について上記で説明した同様の要素を含み、複数の送信経路を有するレーダシステム４００を図示し、経路の１つが、位相シフタ３１６と送信アンテナ３１８とライン３３２とを含み、別の経路が、位相シフタのないライン４０４によってランプ生成構成要素３１４に結合される追加の送信アンテナ４０２を含む。代替的に、位相シフタ（図示せず）が送信アンテナ４０２に結合され得、活性化されない、又は送信シーケンスにおいてゼロの位相シフトを適用するために活性化され、送信信号の位相シフトが生じない場合がある。また、図４のレーダシステム４００を用いてＤＤＭＡレーダ技法が実施され得る。

【0031】

ビーム内のオブジェクトのレンジを判定することは、デジタル化されたサンプルに対してＦＦＴ処理を実施することを含み、レンジＦＦＴ内のピークの周波数は、シーン内の様々なオブジェクトのレンジに直接対応する。レンジＦＦＴにおけるピークの周波数はオブジェクトのレンジに直接対応し、一方、このピークの位相は、オブジェクトのレンジのわずかな変化に対して極めて敏感である。例えば、波長の１／４（７７ＧＨｚで約１ｍｍ）のオブジェクトの位置の変化が、１８０度の完全な位相反転に変換される。この位相感度は、振動するオブジェクトの周波数を推定するレーダの能力の基礎である。それは、速度推定のための基礎ともなる。速度次元におけるシーンを分解するために、レーダは、図５に図示されるようにフレーム５０２と呼ばれるユニットにおいて、時間的に等間隔のチャープ５００のシーケンスを送出し得る。各フレーム５０２は、等間隔（図示のように）又は非対称間隔であり得るＮ個のチャープを含み得る。

【0032】

図６は、チャープインデックス６０２及びＡＤＣサンプルインデックス６０４に従って配置されたフレーム内のＮ個のチャープに対応するＡＤＣサンプルを図示する行列６００を図示する。信号処理チェーンにおいて、ＤＳＰ３２６などのデバイスが、各チャープ５００に対応するデジタル化サンプルに対してレンジＦＦＴを実施し、出力は行列内の連続する行として格納される。行列６００の各行は、それぞれのチャープ５００からのＡＤＣサンプルを含む。連続する行は、チャープ５００にわたるデータを含む。その後、ドップラーＦＦＴが行列６００の列にわたって実施されて、フレーム５０２に対応するデジタル化サンプルの２Ｄ‐ＦＦＴが得られる。

【0033】

図７は、一例に従った、ドップラーインデックス７０２及びレンジインデックス７０４に従って配置された２Ｄ‐ＦＦＴ行列７００を図示する。２Ｄ‐ＦＦＴ行列７００内のピーク７０６、７０８、７１０、７１２は、検出されたオブジェクトに対応する。２Ｄ‐ＦＦＴ行列における各ピーク７０６、７０８、７１０、７１２の位置は、オブジェクトの（レーダに対する）レンジ及びドップラーに対応する。２Ｄ‐ＦＦＴ行列７００は、「レンジ‐ドップラー」行列と呼ばれることがある。また、２Ｄ‐ＦＦＴ行列７００中の各セルは、「レンジ‐ドップラー」セルと呼ばれることがある。

【0034】

図８は、一例に従った位相シフタ較正技法８００のフローチャートを図示する。プロセッサ（例えば、図３、図３ｂの処理ユニット３０４）が、レーダシステムにおいて用いられるランプ信号に特定の位相シフトを適用するよう位相シフタを制御するようにプログラムされ得る。理想的なシステムでは、システムにおいて実現される位相シフトは、所望の位相シフトと一致するか又は実質的に等しくなり得る。しかしながら、デバイス特性、及び特定の位相シフタのためのその他の理想的でないパラメータなどの要因に応じて、プログラムされた位相は、信号に適用される実際の位相ではない場合がある。従って、プロセッサは、特定の位相シフタと共に用いるために工場で較正された較正値を調べて、位相シフタがその信号に所望の位相を適用するように、プログラムされた位相を改変するようにプログラムされ得る。従って、位相シフタの較正は、所望の位相信号修正を達成する際の要因である。しかしながら、位相シフタは、より初期の較正値が古くなるように、経時的に変化し得る。この場合、位相シフタは、ドリフトし得、信号に誤った位相をもう一度適用し始めることがある。従って、位相シフタは、再較正される必要があり得る。加えて、複数のトランスミッタ経路間の配路ミスマッチが、実際の位相シフトと、信号に適用されることが望まれる位相シフトとの間の差に更に寄与する場合がある。技法８００は、位相シフタが組み込まれているレーダシステムがその製造施設で較正されているか、又は現場で較正されているかにかかわらず、位相シフタを較正するための方法を提供する。

【0035】

技法８００は、交互の位相シフトを有するチャープのフレームの送信の開始８０２から始まる。ランプ生成構成要素３１４などのランプ生成器は、一連の同様のチャープを生成するように制御されるが、一連の第１のサブセット（例えば、一連の１つおきのチャープ）が、送信アンテナによって送信される前に第１の位相シフトで改変され、一方、一連の第２のサブセット（例えば、第１のサブセットに属さない一連のチャープ）は未修正であってもよく、又は送信される前に第２の位相シフトで改変されてもよい。図９を参照すると、交互のチャープフレーム９００が一例に従って示されている。チャープ９００のフレームにおいて、奇数番号のチャープ９０１、９０３、９０５（例えば、第１、第３、第ｎ－１等）が、位相シフタがランプ生成器からのランプ信号に所望の又は意図された位相シフトを適用することなく、送信される。あるいは、位相シフタは、送信される前に、奇数番号のチャープ９０１、９０３、９０５にゼロの位相シフトを適用するように制御されてもよい。しかしながら、偶数番号のチャープ９０２、９０４、９０６（例えば、第２、第４、第ｎ等）については、ランプ信号が位相シフタによって変更されて、伝送のための位相シフトの所望の値（ΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}）を誘導する。このようにして、位相シフトされていないチャープが、位相シフトされたチャープとインターリーブされる。位相シフトの所望の値（ΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}）は、較正されるべき値である。代替の例において、奇数番号のチャープ９０１、９０３、９０５は、位相シフトされたチャープで送信され得、偶数番号のチャープ９０２、９０４、９０６は、位相シフトが適用されずに送信され得る。

【0036】

技法８００は、送信された奇数及び偶数のチャープ９０１～９０６間の位相の実際の差が所望の位相シフト値（ΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}）に合致しないときに位相シフタを較正するために用いられ得る。特定の位相シフタと共に用いられる各所望の位相シフト値は、位相シフタが各位相に対して同様の効果を示さないことがあるので、別々に較正され得る。しかしながら、一対の較正された値を用いてそれらの間の未較正値を見つけることによる補間を用いて、未較正値に対する位相シフタの効果を近似することができる。

【0037】

再び図８を参照すると、反射信号が反射チャープから受信されると、デジタルＩＦ信号が生成される（８０４）。デジタルＩＦ信号は分割され（８０６）、シフトされていないチャープ（例えば、奇数番号のチャープ９０１、９０３、９０５）からの受信信号のセット、及びシフトされたチャープ（例えば、偶数番号のチャープ９０２、９０４、９０６）からの受信信号のセットに属する信号に基づいて、それぞれのサブフレームにグループ化される。図１０は、分離されたデジタルＩＦ信号から作成された行列１０００、１００２を図示する。行列１０００は、チャープ１、チャープ３、・・・、チャープＮ－１などの奇数のチャープを含み、行列１００２は、チャープ２、チャープ４、・・・、チャープＮなどの偶数のチャープを含む。

【0038】

再び図８を参照すると、各行列１０００、１００２内のデジタルＩＦ信号に対してレンジＦＦＴが実施されて（８０８）、各デジタルＩＦ信号に対してレンジアレイが生成される。次いで、ドップラーＦＦＴが、各奇数又は偶数のレンジアレイに対して実施されて（８１０）、一対のレンジドップラーアレイを生成する。図１１に示されるように、様々なレンジドップラーセルにおいて参照されるピーク１１０２、１１０４、１１０６、１１０８を有する奇数番号のドップラーＦＦＴ １１００が、奇数番号のチャープ行列１０００に基づいて生成され、様々なレンジドップラーセルにおいて参照されるピーク１１１２、１１１４、１１１６、１１１８を有する偶数番号のドップラーＦＦＴ １１１０が、偶数番号の行列１００２に基づいて生成される。

【0039】

図８及び図１１を参照すると、検出アルゴリズムが実施されて、２Ｄ‐ＦＦＴ行列１１００、１１１０内の検出されたオブジェクトを識別する（８１２）。オブジェクト識別は、行列要素の絶対値をとることによって、複素２Ｄ‐ＦＦＴ行列１１００、１１１０を実数の正の数に変換することを含む。次いで、例えば、一定誤警報率（ＣＲＡＲ）検知などの検知アルゴリズムが、得られた行列に対して実施され、ピーク１１０２、１１１２が識別される。ピーク１１０２、１１１２は、その後、検出されたオブジェクトとして識別される。幾つかの例において、受信アンテナにわたる２Ｄ‐ＦＦＴ行列の対応する要素の絶対値の合計が計算され、次いで、得られた行列が検出されたオブジェクトを識別するために用いられる。一対の２Ｄ‐ＦＦＴ行列の対応する要素の絶対値（特定の受信アンテナの奇数及び偶数チャープに対応する）を合計し、これを検出に用いることも可能である。

【0040】

検出されたオブジェクトに対応する２Ｄ‐ＦＦＴ行列１１００、１１１０内のセルが識別されると、技法８００は、２つの２Ｄ‐ＦＦＴ行列１１００、１１１０間のレンジドップラーセルの対応する位相を比較する（８１４）。ｉ番目の検出されたオブジェクトについて、対応するセル対（同じレンジインデックス及びドップラーインデックスにおける各２Ｄ‐ＦＦＴ １１００、１１１０からのもの）の位相間の差又はシフトをΔΦ_ｉとする。１つのチャープパルスの適用中又は１つのチャープパルスの適用とそれに続くチャープパルスとの間のオブジェクトの移動は、単にオブジェクトがチャープ間を移動したために位相シフタによって誘導される位相シフトとは無関係に、速度誘導位相シフトを誘導する。非ゼロの行のドップラーセル内のオブジェクトについて、速度誘導位相シフトを補償するために位相を補正し得る（８１６）。この補正は下記のように算出される。

ここで、Ｎ_{ｄｏｐｐｌｅｒ}は、２Ｄ‐ＦＦＴ行列１１００、１１１０のドップラー次元の長さであり、ｋ_{doppler_bin}は、ターゲットに対応するレンジ‐ドップラーセルのドップラーインデックスである。各ΔΦ_ｉについて、補正された値は、ΔΦ_ｉ,corrと表される。

【0041】

図１２は、奇数の行１２０４を有する２Ｄ‐ＦＦＴ１２０２のためのドップラーインデックス（ｋ_{Doppler_bin}）のためのインデックス付け方式１２００を図示する。図示のように、第１の行１２０６（ｋ_{doppler_bin}＝０）が、中央の垂直の行として配置される。行１２０８及び１２１０などのゼロドップラー行１２０６より上の行が正のドップラー（ｋ_{Doppler_bin}＞０）に対応する一方、ゼロドップラー行１２０６より下の行１２１２及び１２１４などの行は、負のドップラー（ｋ_{Doppler_bin}＜０）に対応する。

【0042】

図１３は、偶数の行１３０４を有する２Ｄ‐ＦＦＴ１３０２のためのドップラーインデックス（ｋ_{Doppler_bin}）のためのインデックス付け方式１３００を図示する。図示のように、行列１３０２が偶数の行１３０４を有するので、行１３０４は中心の行ではない。この場合、行１３０４の下半分の頂部行に対応する第１の行１３０６が、中央の垂直の行（ｋ_{doppler_bin}＝０）として配置されている。行１３０８及び１３１０などのゼロドップラー行１３０６より上の行はが正のドップラー（ｋ_{Doppler_bin}＞０）に対応する一方、ゼロドップラー行１３０６より下の行１３１２及び１３１４などの行は、負のドップラー（ｋ_{Doppler_bin}＜０）に対応する。

【0043】

再び図８を参照すると、幾つかの例において、集合｛ΔΦ_1、corr，ΔΦ_{２、corr，}ΔΦ_{３，corr、．．．}｝内の外れ値を検出及び除去するために、外れ値検出アルゴリズムが実施される（８１８）。例えば、外れ値は、それらの信号対雑音比によって、外れ値が予期される値のレンジ外であるという推定等によって、識別され得る。（外れ値が除去されているか又は除去されていない）すべての識別された位相差の平均が下記のように計算される（８２０）。

ここで、ΣΔΦ_i,corrは全ての補正された値の合計であり、Ｎ_{ｏｂｊｅｃｔｓ}は補正された値の数である。

【0044】

ΔΦ_ａｖｅは、ΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}の意図された設定に対して適用される真の又は実位相シフトの推定値を表す。ΔΦ_ａｖｅ値とΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}との間の差が所望の許容範囲外である（８２２）場合、技法８００は、一例において、８０２の送信工程に戻り、改変されたΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}値で再試行し得る。例えば、ΔΦ_ａｖｅが信号に大きすぎる位相シフトを挿入すると判定された場合、ΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}の値は、余分な位相シフトの差分だけ減少され得、別の反復のために技法８００の工程を介して処理され得る。ΔΦ_ａｖｅが所望の許容範囲内に収まるまで、ΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}を改変する反復を繰り返すことができる。

【0045】

ΔΦ_ａｖｅ及びΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}の両方は、ルックアップテーブルなどのコンピュータ可読メモリに格納し得る（８２４）。このようにして、ルックアップテーブルは、適用された位相シフトΔΦ_ａｖｅと共に位相シフタ設定ΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}を列挙して作成される。技法８００は、ΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}の他の値について繰り返すことができる。こういったルックアップテーブルは、網羅的である必要はなく、特定の応用例に適用されるべき位相シフトの付近の位相シフトのみを含むように構成し得る（例えば、ＤＤＭＡのような送信多重化方式を実装することは、位相シフトの特定のセットを含む）。次いで、各応用例はテーブルを検索し、所望の設定に最も近いΔΦ_ａｖｅを有するエントリーを識別し、位相シフタを対応するΔΦ_{ｓｅｔｔｉｎｇ}に設定するか、又は上述のように値を補間する。複数の受信アンテナが存在する場合、各受信アンテナにおいて生成された２Ｄ‐ＦＦＴの対について技法８００を繰り返すことができ、その推定された位相差を平均計算に含めることができる。

【0046】

技法８００は、レーダシステム３００及び４００が、例えば、システム３００及び４００がそれらの製造設備を離れた後に、現場でそれらの位相シフタ３１６を較正するために用いられ得る。技法８００は、時間ベースのスケジュールで実行するように又は手動で実行するように、設定し得る。また、技法８００は、レーダシステム３００及び４００の不動性を必要としない。従って、技法８００を実施することによるレーダシステム３００及び４００の位相シフタ３１６の較正は、例えば、移動する車両に設置されたときなど、レーダシステム３００及び４００が動いている間に達成し得る。本明細書で説明するように、受信信号が、位相シフトされたチャープ送信に対応するか又は位相シフトされていないチャープ送信に対応するかに基づいて、個別の２Ｄ‐ＦＦＴを作成することは、各２Ｄ‐ＦＦＴにおいて検出されたピークが、同じレンジ‐ドップラーセル位置に対応する、２Ｄ‐ＦＦＴを生成するのに有用である。静止視野の場合、位相シフトが適用されないチャープの１つのセットは、信号伝送タイプ間で視野が変化しないので、位相シフトされたチャープの送信に続いて送信されてもよく、逆もまた同様である。しかしながら、移動する視野の場合（例えば、レーダシステム、視野内のオブジェクト、又は両方が互いに対して位置を変更させる場合）、チャープ信号をインターリーブすることで、１つのタイプのチャープ送信が時間的に他のタイプのチャープ送信に従うときに、結果として生じる２Ｄ‐ＦＦＴ間の視野差を低減され得る。

【0047】

本発明の様々な好ましい実施例の前述の説明は、例示及び説明の目的のために提示されている。これは網羅的なものではなく、記載された正確な形態に本発明を限定するものではなく、上記の教示に照らして多くの改変及び変形が可能なことが明らかである。上述の実施例は、本発明の原理及びその実用的な適用を最も良く説明するために選択され、説明され、それによって、企図される特定の使用に適しているように、他の当業者が、種々の実施において様々な改変を伴って本発明を最も良く利用することが可能となる。本発明の範囲は、本明細書に添付の特許請求の範囲によって定義される。

【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】

【国際調査報告】