特表 2024-508723 レーダシステムおよび対応する方法

(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】2024-02-28

(54)【発明の名称】レーダシステムおよび対応する方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/34 20060101AFI20240220BHJP

【ＦＩ】

G01S13/34

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023548723

(86)(22)【出願日】2022-02-07

(85)【翻訳文提出日】2023-08-10

(86)【国際出願番号】 EP2022052868

(87)【国際公開番号】W WO2022171565

(87)【国際公開日】2022-08-18

(31)【優先権主張番号】102021103398.5

(32)【優先日】2021-02-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(31)【優先権主張番号】102021118074.0

(32)【優先日】2021-07-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】516287933

【氏名又は名称】シメオ 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】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ファビアン・キルシュ

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ・マミッチ

(72)【発明者】

【氏名】マルティン・シュッツ

(72)【発明者】

【氏名】マルク・クリストマン

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AB17

5J070AC02

5J070AC06

5J070AD03

5J070AF04

5J070AF06

5J070AK22

(57)【要約】

本発明は、以下を含む、環境の検出のための、特に車両および/または輸送デバイスおよび/または静止した用途のための、環境の検出のためのレーダシステムに関する:複数Nの仮想角度変調信号、特にチャープ、がそこから形成され得る複数Mの物理角度変調信号、特にチャープ、を送信するように構成された、レーダ信号を送信および受信するための少なくとも1つの送受信ユニット、それぞれの仮想信号は、物理チャープにわたって分布したいくつかの、特にMの、サンプリングポイントを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

特に車両および/または輸送デバイスの、および/または静止した用途の、環境の検出のための、レーダシステムであって、
複数Nの仮想角度変調信号、特にチャープ、がそこから形成され得る複数Mの物理角度変調信号、特にチャープ、を送信するように構成された、レーダ信号を送信および受信するための少なくとも1つの送受信ユニットであり、それぞれの仮想信号が、物理チャープにわたって分布したいくつかの、特にMの、サンプリングポイントを含む、前記少なくとも1つの送受信ユニットと、
少なくとも1つの評価ユニットであり、前記評価ユニットが、前記送受信ユニットによって受信された、特にダウンミックスされた、前記環境のオブジェクトから反射されたレーダ信号から少なくとも1つのオブジェクトパラメータ - 特に距離またはそれに依存するおよび/または基づく変数、および/または、速度またはそれに依存するおよび/または基づく変数 - を決定し、前記評価ユニットが、それぞれの物理信号内のいくつかのサンプリングポイントならびにそれぞれの仮想信号内のいくつかのサンプリングポイントの両方を考慮して、前記それぞれのオブジェクトパラメータを決定する、前記少なくとも1つの評価ユニットと
を備える、レーダシステム。

【請求項2】

前記仮想および/または物理信号が、システム要件に、特に距離および/またはベロシティ決定における分解能および/または精度および/または一意性の仕様および/または照準安定度の仕様に、調整可能である、請求項1に記載のシステム。

【請求項3】

前記物理および/または仮想信号が、特に線形に、周波数において変調されるおよび/または傾斜させられる、請求項1から2のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項4】

前記距離(d)またはそれに依存する前記変数、たとえば、特に信号伝搬時間(τ)および/またはそれに基づく変数、および/またはベロシティ(v)および/またはそれに依存するおよび/またはそれに基づく変数が、好ましくは関係性

【数1】

【数2】

と

【数3】

を考慮して、スロータイム周波数(f_slow)および/またはファストタイム周波数(f_fast)および/または前記仮想信号の掃引速度(μ_P)および/または前記物理信号の掃引速度(μ_R)および/または前記仮想信号の信号継続時間(T_P)、特にチャープ継続時間、および/または中心RF送信周波数(f_c)を考慮して、決定される、請求項1から3のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項5】

前記システムが、MIMOレーダシステムとして設計される、請求項1から4のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項6】

前記システムが、特に対応する送信信号が同じ仮想信号を形成するような、時分割多重化のために好ましくは構成された少なくとも2つの送信チャネルを備える、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項7】

前記システムが、好ましくは周波数分割多重化のために、さらに好ましくはファストタイム周波数分割多重化および/またはスロータイム周波数分割多重化のために、構成された少なくとも2つの送信チャネルを備える、請求項1から6のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項8】

特に多重化によって、好ましくはインターリーブされる、仮想および/または物理信号の少なくとも2つのグループが、定義される、請求項1から7のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項9】

前記個々の物理信号の間の距離が、等距離である、請求項1から8のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項10】

前記個々の物理信号の間の距離が、等距離間隔になっていない、請求項1から9のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項11】

特に請求項1から10のいずれか一項に記載のシステムを使用する、前記環境の検出のための方法であって、少なくとも1つの複数Mの物理角度変調信号、特にチャープ、が、送信され、少なくとも1つの複数Nの仮想角度変調信号、特にチャープ、が、定義され、それぞれの仮想信号が、物理チャープにわたって分布したいくつかの、特にMの、サンプリングポイントを含み、そして、少なくとも1つのオブジェクトパラメータが、前記送受信ユニットによって受信された、特にダウンミックスされた、前記環境のオブジェクトから反射されたレーダ信号から決定され、前記それぞれのオブジェクトパラメータが、物理信号内のサンプリングポイントならびに仮想信号内のサンプリングポイントの両方を考慮して、決定される、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーダシステムに関し、詳細には、環境の検出、および対応する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

環境の検出のためのレーダの方法および対応するシステムは、原理的に知られている。[1] (=「Concept and Implementation of a PLL-Controlled Interlaced Chirp Sequence Radar for Optimized Range-Doppler Measurements, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques」(Volume:64、Issue:10、2016年10月)、ページ:3280～3289、DOI:10.1109/TMTT.2016.2599875)において、チャープシーケンスを使用する概念が、レーダによって、それぞれ、範囲および速度測定を改善するために、提案された。しかしながら、この概念は、特に技術的実装の観点や、そこで提案された多数の補正ステップに関して、比較的複雑であると考えられている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】「Concept and Implementation of a PLL-Controlled Interlaced Chirp Sequence Radar for Optimized Range-Doppler Measurements, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques」(Volume:64、Issue:10、2016年10月)、ページ:3280～3289、DOI:10.1109/TMTT.2016.2599875

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の目的は、比較的正確なレーダ測定が比較的単純なやり方で可能な、環境の検出のための、特に車両および/または輸送デバイスのためのおよび/または静止した用途のための、環境の検出のためのレーダシステムを提案することである。特に、比較的大きな距離および/または高速(相対的半径方向速度)についても明白な測定結果を達成することが可能であるべきである。この目的は、特に請求項1の特徴によって解決される。

【課題を解決するための手段】

【0005】

特に、目的は、以下を含む、特に車両(たとえば、特に少なくとも部分的自律運転のための機能を有する、自動車、または、特に少なくとも部分的に自律飛行するおよび/または無人のための機能を有する航空機、たとえば飛行機またはヘリコプタ)のためのおよび/または輸送デバイスのための(たとえば、クレーンのための)および/または静止した用途のための環境の検出のための(好ましくは、環境のまたはターゲットのオブジェクトおよび/または構造の距離および/または速度、特に相対的半径方向速度、の検出のための)レーダシステムによって解決される:いくつか(特に複数)Mの仮想角度変調(特に周波数および/または位相変調)信号、特にチャープ(互いに時間において重複し得る)、が、そこから形成され得るまたは形成される、いくつか(特に複数)Nの(特に連続する、場合により時間的に間隔を隔てた)物理角度変調(特に位相および/または周波数変調)信号、特にチャープ、を送信するように構成された、レーダ信号を送信および受信するための少なくとも1つの送受信ユニット、そこで、それぞれの仮想信号は、物理チャープにわたって分布した、いくつか、特にM、のサンプリングポイントを含む。

【0006】

複数Nの物理信号が、特に、信号シーケンスの個々の信号になり得、そこで、個々の信号は、たとえば、互いに間隔を空けている(一定間隔または等距離を有するあるいは少なくとも部分的に - 1サブグループのすべての信号に関して - またはすべて一定でない間隔を有するまたは等距離間隔になっていない)。

【0007】

それぞれの信号の形状および数は、あらかじめ決定され得る(たとえば、外部で)。レーダシステムが、外部仕様に基づいて適切に適合した信号ならびに信号形状を決定するように構成されたユニット(計算ユニット)を備える、ということも可能である。

【0008】

本開示のアイディアは、(角度変調された)物理信号を実際に送信することのみならず、物理信号または異なる物理信号のサンプリングポイントから少なくとも1つの仮想信号を形成または定義することである。

【0009】

仮想信号は、それぞれが個々の物理信号に関連する、複数のサンプリングポイントで構成され得る。たとえば、第1の仮想信号は、それぞれの物理信号のそれぞれの(時間に関する)第1のサンプリングポイントを有することができ、第2の仮想信号は、それぞれの第2のサンプリングポイントを有することができる(任意選択で:以下同様)。

【0010】

特に好ましくは、レーダシステムは、((第1の)送受信ユニットによって部分的にまたは完全に形成され得る、あるいは送受信ユニットに加えて部分的にまたは完全に形成され得る)評価ユニットを備え、そこで、評価ユニットは、送受信ユニットによって受信された(および後者に元々由来する)環境のオブジェクトから反射された(特にダウンミックスされた)レーダ信号から、少なくとも1つのオブジェクトパラメータ(特に距離またはそれに依存するおよび/またはそれに基づく変数および/またはベロシティ、特に半径方向ベロシティ、またはそれに依存するおよび/またはそれに基づく変数)を決定し、そこで、評価ユニットは、(それぞれの)物理信号内の両方の(いくつかの、特にすべての)サンプリングポイントを考慮する(または1つもしくは複数の(それぞれの)物理信号自体を考慮する)それぞれのオブジェクトパラメータ(すなわち、たとえば、距離または半径方向ベロシティ)ならびに(それぞれの)仮想信号(または1つもしくは複数の(それぞれの)仮想信号自体)内の(いくつかの、特にすべての)サンプリングポイントを決定する。特に好ましくは、評価ユニットは、スロータイム周波数ならびにファストタイム周波数(それぞれについてさらに後述される)の両方を考慮して、それぞれのオブジェクトパラメータを決定することができる。オブジェクトパラメータを決定するときのそれぞれの信号(またはそれのサンプリングポイント)の考慮(または採用もしくは使用)は、特に、それぞれの信号(または対応するサンプリングポイント)が、たとえば対応する計算動作内で、前記決定の間に評価される(特に直接に)ことと理解されるべきである。特に、仮想信号の単なる定義が、オブジェクトパラメータの決定におけるこの信号の対応する考慮(または使用)として理解されるべきではない。

【0011】

本開示によるレーダシステムは、比較的に効率的である。特に、比較的に少ない計算ステップが、オブジェクトパラメータを確実に決定または推定するために必要とされる。

【0012】

ファストタイムは、それぞれの物理信号の間に経過する時間として特に理解されるべきである。別法としてまたは追加で、ファストタイムは、それぞれの物理信号の2つの(時間的に連続する)サンプリングポイントの間の時間間隔に対応する時間として理解することができる。

【0013】

スロータイムは、それぞれの仮想信号の間に経過する時間として特に理解されるべきである。別法としてまたは追加で、スロータイムは、それぞれの仮想信号の2つの(時間的に連続する)サンプリングポイントの間の時間間隔に対応する時間として理解することができる。

【0014】

ファストタイム周波数は、物理信号の送信中に生じる信号周波数として特に理解されるべきである。

【0015】

スロータイム周波数は、それぞれの仮想信号の考慮中に生じる信号周波数と特に理解されるべきであり、好ましくはスロータイムのサンプリングレートに正規化される(それが、あるいは、無次元になり得るように)。

【0016】

オブジェクトパラメータは、それの位置および/または向きおよび/または運動力(直動および/または回転)に関して検出されるべきオブジェクト(ターゲットまたはターゲット構造)の特徴を示すパラメータと特に理解されるべきである。好ましくは、オブジェクトパラメータは、単一の物理変数であり、すなわち、パラメータセットではない。

【0017】

特に好ましい態様(特に、前述のおよび/または以下の態様と結合可能な)によれば、仮想および/または物理信号は、調整可能であるおよび/またはシステム要件に適合される。好ましくは、仮想および/または物理信号は、距離および/または速度決定のための所定の分解能および/または精度および/または一意性範囲および/または所定の照準安定度に調整可能である。本アイディアによれば、システム(特に計算および/または評価ユニット、たとえば前述の評価ユニット)は、達成されるべき要件に関するある特定の仕様(たとえば、明白な測定が可能であるべき、ある特定の最高速度)が、特に、仮想および/または物理信号の決定または仕様において使用されるまたは使用され得るようなやり方で、構成される。具体的には、対応する仮想信号は、先ず、指定された要件に基づいて定義され得、それによって、(たとえば、その後のステップにおいて)対応する物理信号が、定義される(そして、最終的に、次いで送信される)。

【0018】

物理および/または仮想信号は、周波数において変調された線形信号によって傾斜をつけるまたは形成することができる(または、1つの、特に単一の、ランプ(ramp)によって、それぞれ形成される)。物理信号は、上向きのランプによって形成され得る。別法としてまたは追加で、仮想信号が、上向きのランプによって形成され得る。物理信号は、下向きのランプによって形成され得る。別法としてまたは追加で、仮想信号もまた、下向きのランプによって形成され得る。物理ランプが、上向きのランプによって形成され、仮想信号は、下向きのランプによって形成される、ということが可能である。さらに、物理信号が、下向きのランプによって形成され、仮想信号が、上向きのランプによって形成される、ということが可能である。とりわけ、物理および仮想信号のランプの傾斜が、等しくない(それらの記号に関して)場合、良い結果が、達成され得る。

【0019】

複数の物理信号(シーケンス内の)は、少なくとも2個または少なくとも4個または少なくとも10個および/または多くても1000個または多くても100個でもよい。複数の仮想信号(物理信号の特定のシーケンスに関連する)は、少なくとも2個または少なくとも4個または少なくとも10個および/または多くても1000個または多くても100個の信号でもよい。それぞれの複数の物理または仮想信号はまた、それぞれの信号シーケンスと称され得る。そのような信号シーケンスで、対応するレーダ測定が、次いで、好ましくは実施される。

【0020】

好ましくは、距離(d)またはそれに依存する変数(特に信号伝搬時間(τ))またはそれに基づく変数が、好ましくは以下の関係性または類似の(たとえば、少なくとも1つの異なる記号を有する)関係性を考慮(使用)して、スロータイム周波数(f_slow)および/またはファストタイム周波数(f_fast)および/または仮想信号の掃引速度(μP)および/または物理信号の掃引速度(μR)および/または仮想信号の信号継続時間(T_P)、特にチャープ継続時間、および/または中心RF送信周波数(f_c)を考慮して、決定される:

【0021】

【数1】

【0022】

【数2】

【0023】

と

【0024】

【数3】

【0025】

好ましくは、ベロシティ(v)またはそれに依存するおよび/またはそれに基づく変数は、好ましくは以下の関係性または類似の(たとえば、少なくとも1つの異なる記号を有する)関係性を考慮(使用)して、スロータイム周波数(f_slow)および/またはファストタイム周波数(f_fast)および/または仮想信号の掃引速度(μP)および/または物理信号の掃引速度(μR)および/または仮想信号の信号継続時間(T_P)、特にチャープ継続時間、および/または中心RF送信周波数(f_c)を考慮して、決定される:

【0026】

【数4】

【0027】

【数5】

【0028】

そして、

【0029】

【数6】

【0030】

好ましくは、物理信号(信号シーケンス)の送信が、ベロシティ測定の一意性範囲がそれぞれの物理信号の長さと無関係であるような(たとえば、[1]、方程式(20)、(21)を参照、とは異なる)やり方で、実行される。

【0031】

特に好ましくは、システムは、MIMOレーダシステムとして設計される。

【0032】

実施形態において、特に、対応する送信信号が、同じ仮想信号(対応する時間的オフセットを有する)を形成する(すなわち、特に、それぞれの仮想信号は、2つ以上の送信チャネルの物理信号の対応するサンプリングポイントによって定義され得る)ように、システムは、好ましくは時分割多重化のために構成された、少なくとも2つの送信チャネルを備え得る。

【0033】

別法としてまたは追加で、システムは、好ましくは周波数分割多重化のために、さらに好ましくはファストタイム周波数分割多重化および/またはスロータイム周波数分割多重化のために、構成された、少なくとも2つの送信チャネルを備え得る。

【0034】

実施形態において、物理信号の対応するシーケンスによって(特に、物理信号の時分割多重化によって)生成または定義される、仮想信号の少なくとも2つの(特に時間において重なる)グループが、定義され得る。

【0035】

個々の物理信号の間の距離は、等距離であるまたは(少なくとも物理信号のサブグループに関して、場合によりすべての物理信号に関して)等距離間隔になっていない可能性がある。

【0036】

いくつかの仮想信号は、時間において重複し得る。

【0037】

前述の目的はさらに、特に前述のシステムおよび/または後述のシステムを使用して、環境の検出のための方法によって、解決され、そこで、少なくともいくつか/複数Mの物理(角度変調)信号、特にチャープ、が、送信され、少なくともいくつか/複数Nの仮想角度変調信号、特にチャープ、が、定義され、そこで、それぞれの仮想信号は、物理チャープにわたって分布した、いくつかの、特にM、サンプリングポイントを含み、そこで、少なくとも1つのオブジェクトパラメータが、環境内のオブジェクトから反射された、特にダウンミックスされた、および送受信ユニットによって受信されたレーダ信号から決定され、そこで、それぞれのオブジェクトパラメータは、(それぞれの)物理信号内の(いくつかの)サンプリングポイントと(それぞれの)仮想信号内の(いくつかの)サンプリングポイントとの両方を考慮して、決定される。

【0038】

さらなる方法の特徴が、特にシステムの機能ならびに構成の前述のおよび/または以下の説明から生じる。これらは、対応する方法ステップとして実施され得る(それによって、対応する評価および/または計算ステップは、前述のおよび/または後述のユニットのうちの1つによって、あるいは任意の他の計算および/または評価ユニットによって、実施され得る)。

【0039】

前述の目的はさらに、前述のシステムを含むおよび/または前述の方法を実施するために構成された、車両(特に自動車、たとえば自律型自動車、特に乗用車および/またはトラック)および/または静止したデバイスによって解決される。

【0040】

前述の目的はさらに、特に、前述の方法を実施するために構成されたおよび/または1つの/その評価デバイスについて記述された前述の特徴を有する計算および/または評価デバイスによって、解決される。

【0041】

前述の目的はさらに、命令がプロセッサによって実行されるときに少なくとも1つのプロセッサに以下のステップを実装させる命令を含む、特に前述の方法を実施するためのおよび/または前述のシステムおよび/または前述の評価ユニットの構成要素としての、コンピュータ可読記憶媒体によって特に解決される:

【0042】

環境のオブジェクトによって反射された、特にダウンミックスされた、および送受信ユニットによって受信されたレーダ信号から少なくとも1つのオブジェクトパラメータを決定すること、そこで、それぞれのオブジェクトパラメータは、物理信号内のサンプリングポイントならびに仮想信号内のサンプリングポイントの両方を考慮して、決定される。実施形態によるさらなるステップが、前述のおよび/または以下の記述から生じる。

【0043】

実施形態の例について、図を参照して以下でさらに詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0044】

【図1】横の周波数範囲におけるサンプリングの図を示す。

【図2】異なるターゲットの2Dフーリエスペクトルと距離およびベロシティの極限の場合とを示す図である。

【図3】同じ仮想ランプ上に配置されたTDMチャネルの図を示す。

【図4】オフセットなどの異なるファストタイム周波数に割り当てられたファストタイムFDMチャネルを示す図である。

【図5】物理ランプの2つのグループの交互的送信を示す図である。

【図6】実施形態による自律型車両およびレーダシステムを含むシステムの略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0045】

図1において、物理チャープ(チャープは、ランプレットとも称され得る)が、仮想ランプ(概念的ランプとも称される)が次にそこから時間周波数平面をもたらす、対応するサンプリングポイント(ADCによって生成された)と示されている。特に、これらは、処理するためのその後の方法またはアルゴリズムが、場合により2Dポイント広がり関数により得る(およびそれのサイドローブが識別された)、ターゲットの物理距離および/または(半径方向)ベロシティを再構築することができるような仕方で、設定される。サンプリングポイントは、ADCサンプルを集合的に生み出す。

【0046】

チャープ内でのADCサンプリング(ADC = Anlag-Digital-Converter)は、ファストタイムサンプリングと呼ぶことができる。チャープ(同じ仮想ランプ上の)の間のサンプリングポイントは、スロータイムサンプリングポイントと呼ぶことができる。

【0047】

チャープおよび仮想(概念的)ランプは、上向きのまたは下向きのランプとして実行され得る(図1では、それぞれの上向きのチャープが、示されている)。特に、物理信号(チャープ)が上向きのランプとして実行され、仮想信号が下向きのランプとして実行されること(またはその逆)が、可能である。これは、以下でさらに説明または定義されるように、ターゲットのビート信号のスロータイム周波数またはファストタイム周波数の記号に影響を及ぼすことができる。以下では、例示を目的として、物理信号としての上向きのランプおよび仮想信号としての上向きのランプを有する一実施形態が、説明される(一般性の制限なしに)。

【0048】

図1は、これの一例として示される。

【0049】

物理信号(チャープ)の特性は、一意性範囲(範囲およびドップラの)、ターゲット分解能および照準安定度における要件に依存し得る。入力パラメータは、好ましくは:
- 範囲分解能dR
- 距離の一意の範囲R_max
- 一意のドップラ範囲v_max
- 照準安定度T_target。

【0050】

レーダセンサに依存し得るシステムパラメータは、以下によって与えられる:
- ADCサンプリングレートf_s、サンプリング期間t_s
- HFキャリア周波数f₀

【0051】

これから、物理ランプの変調パラメータは、以下のようになり得る:
- 仮想(概念的)ランプ距離(図1において:「tau_P」):

【0052】

【数7】

【0053】

- 仮想帯域幅:

【0054】

【数8】

【0055】

- 仮想ランプ継続時間:

【0056】

【数9】

【0057】

- 仮想ランプ掃引速度:

【0058】

【数10】

【0059】

- 周波数増分:

【0060】

【数11】

【0061】

- チャープ継続時間

【0062】

【数12】

【0063】

- チャープの数

【0064】

【数13】

【0065】

- チャープ帯域幅

【0066】

【数14】

【0067】

- チャープ掃引速度

【0068】

【数15】

【0069】

距離dにあるおよび/またはラウンドトリップ遅延時間τのそれに依存する変数、特に時間依存距離d(t)および/または(半径方向)ベロシティでのターゲットのラウンドトリップ遅延時間τ(t)に依存する変数、を有する単一のターゲット、は、以下のビート信号(ダウンミックスされた信号)を生み出すことができる:

【0070】

【数16】

【0071】

ここでtは、物理信号(ファストタイム)内の時間および仮想信号(スロータイム)内の物理信号のインデックスkを指定する。

【0072】

ビート信号の2Dフーリエスペクトルへの変換(たとえば、[1]にあるような、付加的位相および/または周波数補正を有さない、図4を参照)によって、ターゲットの(正規化された、前述を参照)スロータイム周波数およびファストタイム周波数が、取得される。

【0073】

この方程式は、特に、ターゲット距離およびターゲットベロシティは、ファストタイムならびにスロータイム周波数の両方において統合されるので、距離およびベロシティ軸は(必ずしも)互いに直交しないということを示す。この理由から、この2Dフーリエスペクトルはまた、アラインされていない空間として指定され得る。

【0074】

以下のアフィン変換で、それは、アラインされていない空間と距離-ベロシティ空間との間で変換される:

【0075】

【数17】

【0076】

【数18】

【0077】

と

【0078】

【数19】

【0079】

これは、任意選択で完全なMIMO処理および/または(特にその後の)CFAR処理(CFAR= constant false alarm rate:一定フォルスアラームレート)および/またはターゲット検出の後に、(結果として生じる)ターゲットリストに基づいて、特に全周波数スペクトルに基づかずに、行われ得る。

【0080】

図2は、多数の重畳ターゲットエコーを有する、受信信号(ビート信号)の2Dフーリエスペクトルを示す。このスペクトルから、ターゲットの距離およびベロシティは、実施形態によれば、方程式Xに従って決定され得る。2Dフーリエスペクトルは、異なるターゲットと距離およびベロシティの極限の場合とを示す。特定の極限の場合(たとえば、一意性に関する最高距離/最高ベロシティ)が、示されている。「スロータイム」/「ファストタイム」は、「スロータイム周波数」/「ファストタイム周波数」を表す。

【0081】

図3は、同じ仮想ランプ上に配列された(または、同じ仮想ランプ上に配置された)TDM(時分割多重化)MIMOチャネルを示す。基本的に、TDMでは、いくつかの送信器が、交互で切り替えられる。この変調波形では、すべてのTXチャネルで同じ仮想ランプをスキャナすることが好ましい。

【0082】

この場合、第kのTDMチャネルの位相エラー補正は、スロータイム周波数(サンプリング周波数)に沿った線形位相偏移である。
H_TDM,k(f_slow) = exp{-j2πkT_Rf_slow}

【0083】

TDM方法では、変調パラメータが、調整され得る。これは、物理信号のチャープ継続時間を減らすことによっておよび/または仮想ランプ継続時間を増やすことによって行うことができ、そこでは、それぞれの場合に、その他のパラメータは、分解能および一意性の必要範囲を維持するように調整され得る。特に、物理ランプ継続時間とTDMチャネル内の2つの物理ランプの間の距離とは区別され得る。

【0084】

図4は、異なるファストタイム周波数オフセットf_oに割り当てられたファストタイムFDMチャネルを示す。チャープ内の送信器のねじれ型周波数変調によって、TXチャネルは、図4に示すように、ファストタイム周波数軸上で分けられ得る。ビート信号は、

【0085】

【数20】

【0086】

に拡大する。

【0087】

そのようなMIMO変調において、オフセット変調器およびオフセット周波数f_oによって引き起こされた位相エラーは、以下によって補正され得る:
H_{FTFDM, fo}(f_fast, f_slow) = exp{-j2πf_oτ(f_fast, f_slow)}
ここで、τ(f_fast、f_slow)は、スロータイム周波数f_slowおよびファストタイム周波数f_fastにおけるターゲットのラウンドトリップ時間である。

【0088】

仮想ランプに沿った送信器のねじれ型周波数変調によって、TXチャネルは、ファストタイムFDMと同様に、スロータイム周波数軸上で分けられ得る。

【0089】

ファストタイム周波数またはスロータイム周波数の分解能/感度を増やすために、物理および/または仮想ランプの追加グループが、インターリーブされて、送信され得る。これは、1つのグループからのターゲット位相が互いに比較されることおよび位相偏移または周波数が追加の軸に沿って推定されることを可能にする。この追加の軸は、たとえば、超スロータイムと称され得る。

【0090】

図5には、仮想ランプの2つのグループの交互的送信の対応する例が、示されている。これは、たとえば、グループからグループへのターゲット位相の比較を可能にすることができる。さらに、新しい軸(ファストタイムおよびスロータイムに加えて、超スロータイム)が、導入され得る。

【0091】

一般に、フーリエ変換への代替方法、特に圧縮センシング、でターゲットのスロータイム周波数および/またはファストタイム周波数の再構築を実行するための非等距離間隔方式で物理および/または仮想信号を繋ぎ合わせることが可能である。これは、ある特定のターゲットシナリオの周波数推定の分解能および/または一意性範囲を拡張するために有利であり得る。

【0092】

図6は、実施形態による自律型車両110およびレーダ測定システム(レーダシステム)10を備えるシステム100を示す。レーダ測定システム10は、少なくとも1つの第1のレーダアンテナ111(対応するレーダ信号を送信および/または受信するための)を有する第1のレーダユニット11と、任意選択で、少なくとも1つの第2のレーダアンテナ121(対応するレーダ信号を送信および/または受信するための)を有する第2のレーダユニット12と、評価ユニット13とを備える。

【0093】

システム100は、乗客入力デバイスおよび/または出力デバイス120(乗客インターフェース)、車両コーディネータ130、および/または、外部入力および/または出力デバイス140(リモートエキスパートインターフェース、たとえば、制御センタのための)を有し得る。実施形態において、外部入力および/または出力デバイス140は、(車両)外部の人および/またはデバイスが自律型車両110に関するまたは自律型車両110における設定を行うおよび/または修正することを可能にし得る。この外部の人/デバイスは、車両コーディネータ130とは異なり得る。車両コーディネータ130は、サーバでもよい。

【0094】

システム100は、(たとえば、乗客入力デバイスおよび/または出力デバイス120を用いて)車両乗客および/または(たとえば、車両コーディネータ130および/または外部入力および/または出力デバイス140を介して)含まれる他の人および/またはデバイスによって修正および/または設定するためのパラメータに依存する運転挙動を自律型車両110が有することを可能にする。自律車両の運転挙動は、(明示的)入力またはフィードバック(たとえば、最高速度または相対的快適度を指定する乗客による)によって、黙示的入力またはフィードバック(たとえば、乗客の脈拍)によって、および/または運転挙動または好みの他の適切なデータおよび/または通信方法によって、前もって決定するまたは修正することができる。

【0095】

自律型車両110は、好ましくは完全自律型自動車(たとえば、乗用車および/またはトラック)であるが、別法としてまたは追加で、半自律または(他の)完全自律型車両、たとえば船舶(ボートおよび/または船)、(特に無人の)航空機(飛行機および/またはヘリコプタ)、運転者のいない自動車(たとえば、乗用車および/またはトラック)などでもよい。加えてまたは別法として、自律型車両は、半自動状態と完全自動状態とを切り替えることができるようなやり方で、構成され得、そこで、自律型車両は、半自動の車両ならびに完全自動の車両(車両の状態に依存する)に関連し得る特性を有し得る。

【0096】

自律型車両110は、好ましくは、搭載コンピュータ145を備える。

【0097】

評価ユニット13は、車両110内および/または上に少なくとも部分的に配列する、特に搭載コンピュータ145に(少なくとも部分的に)統合する、および/または、搭載コンピュータ145に加えて計算ユニットに(少なくとも部分的に)統合することができる。別法としてまたは追加で、評価ユニット13は、第1のおよび/または第2のレーダユニット11、12に(少なくとも部分的に)統合され得る。評価ユニット13が、搭載コンピュータ145に加えて(少なくとも部分的に)提供される場合、評価ユニット13は、データが評価ユニット13から搭載コンピュータ145におよび/またはその逆に送信され得るように、搭載コンピュータ145と通信し得る。

【0098】

加えてまたは別法として、評価ユニット13は、乗客入力デバイスおよび/または出力デバイス120、車両コーディネータ130、および/または、外部入力および/または出力デバイス140と(少なくとも部分的に)統合され得る。特に、そのような場合には、レーダ測定システムは、乗客入力デバイスおよび/または出力デバイス120、車両コーディネータ130、および/または外部入力および/または出力デバイス140を備え得る。

【0099】

少なくとも1つのレーダユニット11、12に加えて、自律型車両110は、少なくとも1つの他のセンサデバイス150、(たとえば、少なくとも1つのコンピュータビジョンシステム、少なくとも1つのLIDAR、少なくとも1つの速度センサ、少なくとも1つのGPS、少なくとも1つのカメラなど)を備え得る。

【0100】

搭載コンピュータ145は、自律型車両110を制御するように構成され得る。搭載コンピュータ145はさらに、少なくとも1つのセンサデバイス150および/または少なくとも1つの他のセンサ、特に少なくとも1つのレーダユニット11、12によって提供または形成されたセンサ、からのデータ、および/または、評価ユニット13からのデータを処理して自律型車両110の状況を決定することができる。

【0101】

車両の状況および/またはプログラムされた命令に基づいて、搭載コンピュータ145は、好ましくは、自律型車両110の運転挙動を修正または制御することができる。評価ユニット13および/または搭載コンピュータ145は、好ましくは、車両制御システムおよび少なくとも1つのセンサシステムとのI/O通信に適合した(一般)計算ユニットであるが、追加でまたは別法として、任意の適切な計算ユニット(コンピュータ)によって形成され得る。搭載コンピュータ145および/または評価ユニット13は、ワイヤレス接続を介してインターネットに接続され得る。別法としてまたは追加で、搭載コンピュータ145および/または評価ユニット13は、任意の数のワイヤレスまたはワイヤード通信システムに接続され得る。

【0102】

たとえば、任意の数の電気回路、特に、評価ユニット13および/または搭載コンピュータ145、乗客入力デバイスおよび/または出力デバイス120、車両コーディネータ130および/または外部入力および/または出力デバイス140の一部としての、が、対応する電子デバイスの回路基板上に実装され得る。回路基板は、(内部)電子システム、電子デバイスおよび他の(周辺)デバイスの接続の様々な構成要素を有し得る、一般回路基板(「回路基板」)でもよい。具体的には、回路基板は、それを介してシステムの他の構成要素が電気的に(電子的に)通信し得る、電気接続を有し得る。任意の適切なプロセッサ(たとえば、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、支持チップセット、コンピュータ可読(不揮発性)メモリ要素など)が、回路基板に連結され得る(適切な処理要件、コンピュータ設計などに応じて)。他の構成要素、たとえば、外部メモリ、追加のセンサ、オーディオビデオ再生のためのコントローラ、および周辺デバイス、が、ケーブルを介して、回路基板、たとえば、プラグインカード、に接続され得る、または基板自体に統合され得る。

【0103】

様々な実施形態において、本明細書に記載の機能性が、その機能を可能にする構造において配列された1つまたは複数の構成可能な(たとえば、プログラム可能な)要素で、エミュレーションされた形で(ソフトウェアまたはファームウェアとして)実装され得る。エミュレーションを提供するソフトウェアまたはファームウェアが、対応する機能(対応するプロセス)を1つまたは複数のプロセッサが実行することを可能にする命令を含む(不揮発性)コンピュータ可読記憶媒体において提供され得る。

【0104】

示された実施形態の前述の説明は、記述された正確な実施形態に関して包括的または制限的であることを意図していない。様々な実施形態または概念の特定の実装形態および例が、例示を目的として本明細書に記述されてあるが、逸脱する(同等の)修正形態が可能であることが、当業者には明らかとなろう。これらの修正形態は、前述の詳細な記述または図を参照して作られ得る。

【0105】

様々な実施形態は、接続形で前述した実施形態の代替実施形態を含む、前述の実施形態の任意の適切な組合せを含み得る(たとえば、対応する「および」は、「および/または」でもよい)。

【0106】

さらに、いくつかの実施形態は、実行されるとき、前述の実施形態のうちの任意の1つによるアクション(方法)をもたらす、命令が記憶された1つまたは複数のオブジェクト(たとえば、特に、不揮発性コンピュータ可読媒体)を含み得る。さらに、いくつかの実施形態は、前述の実施形態の様々な動作を実行するための任意の適切な手段を有するデバイスまたはシステムを含み得る。

【0107】

ある種の文脈では、本明細書で論じられた実施形態は、自動車システム、特に自律型車両(好ましくは自律型自動車)、(安全重視すべき)工業用途および/または工業プロセス制御に適用可能であり得る。

【0108】

さらに、記載のレーダシステムまたは記載のレーダ測定システム(または一般に:波に基づく測定システム)の部分は、本明細書に記載の機能ならびに方法を実行するための電子回路を含み得る。場合によっては、それぞれのシステムの1つまたは複数の部分は、特に本明細書に記載の機能ならびに方法ステップを実行するために構成されたプロセッサによって、提供され得る。たとえば、プロセッサは、1つまたは複数の特定用途向け構成要素を含み得る、あるいは、プロセッサは、本明細書に記載の機能を実行するようなやり方で構成された、プログラム可能論理ゲートを含み得る。

【0109】

この時点で、個々におよび任意の組合せで前述されたすべての部分または機能、特に図に示された詳細、は、本開示に必須なものとして請求されている、ということに留意されたい。その修正形態は、当業者には良く知られている。

【0110】

さらに、可能な限り広い保護の範囲が求められているということが指摘される。この点で、特許請求の範囲に含まれる開示はまた、さらなる特徴(これらのさらなる特徴が必ずしも含まれていなくても)で説明された特徴によって、さらに明確にされ得る。丸括弧および「特に」という用語は、それぞれの文脈における特徴の任意選択性を強調することになる(反対に、そのような識別なしに特徴が、対応する文脈において強制として見なされることになるということを意味することは意図されてない)、ということが明示的に指摘される。

【符号の説明】

【0111】

10 レーダ測定システム
11 第1のレーダユニット
12 第2のレーダユニット
13 評価ユニット
100 システム
110 自律型車両
111 第1のレーダアンテナ
120 乗客入力デバイスおよび/または出力デバイス
121 第2のレーダアンテナ
130 車両コーディネータ
140 外部入力および/または出力デバイス
145 搭載コンピュータ
150 センサデバイス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】