CN101271157A - 雷达系统中检测干扰的方法和使用该方法的雷达 - Google Patents

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Abstract

一种雷达系统中检测干扰的方法和使用该方法的雷达。一种用于检测由雷达发射且具有随时间振荡的振幅的雷达波的回波和由其它雷达发射的无线电波之间的干扰的发生的方法，所述方法包括步骤：检测所述其它雷达发射的无线电波被叠加在所述雷达波的回波上的入射无线电波的极值点，每一个极值点是出现入射无线电波的振幅的最大值或最小值的时刻；在时间上顺序地提取每个时段内入射无线电波的极值点的出现模式，以获得一系列极值点出现模式；在该系列极值点出现模式中检测极值点出现模式不规律的周期；和确定是否检测到在所检测的周期内发生的干扰。

Description

雷达系统中检测干扰的方法和使用该方法的雷达
技术领域
本发明涉及一种针对雷达的用于检测该雷达和其它雷达之间的干扰的方法。本发明还涉及一种频率调制连续波(FMCW，frequencymodulated continuous wave)雷达的干扰检测装置，以及装配有干扰检测装置的、使用用于检测该雷达和其它雷达之间的干扰的方法的FMCW雷达。
背景技术
已知许多适合车辆安全系统的汽车雷达系统，例如，使事故影响最小的碰撞保护系统、警告驾驶员车辆将要倒车撞到例如儿童或其它车辆等物体的倒车警告系统等。因此，向驾驶员提供一些关于目标物的性质或位置的信息对这些汽车雷达系统来说很重要。非常重要的一个目标特征是雷达到目标物的距离(发射方向距离)。特别地，如果有多个目标物，则对驾驶员来说到那些目标物的距离是重要的信息。因此，显然，需要提供针对多个目标物的准确发射方向信息的雷达。
最简单的汽车雷达系统使用发射器以单一频率连续发射电磁能的连续波(CW，continuous wave)雷达。所发射的电磁能被目标物反射并由雷达接收器接收。由于目标物相对于雷达移动产生的多普勒效应，所接收的信号发生频移。CW接收器过滤出任何没有多普勒频移的回波，即，没有相对于雷达运动的目标。当接收器检测出存在多普勒频移信号时，接收器发送含有关于目标物存在的信息的通知。
另一种雷达是双频CW雷达。双频CW雷达发射具有第一频率和第二频率的电磁能。所发射的能量被目标物反射并由双频接收器接收。接收器测量在第一频率接收的信号的相位和在第二频率接收的信号的相位之间的差。可以根据所测量的相位差计算出到目标物的距离。不幸的是，当在不同范围存在多个目标物时，双频CW雷达的表现较差，因此，在存在多个目标物时从双频CW雷达获得的范围测量不可靠。
已知有这样的FMCW雷达，其被用作车载雷达，来检测目标物或障碍的存在、到前车的距离、以及前车相对于装配有FMCW雷达的车辆的相对速度。
为了检测例如前车的存在、到前车的发射方向距离以及前车的相对速度的目标特征，FMCW雷达通过有向天线单元发射雷达波。调制雷达波的频率使其随时间线性改变。在目标物反射雷达波之后，所反射的雷达波被雷达接收并转换为接收信号以进行用于获得目标特征的信号处理。FMCW雷达将发射信号和接收信号混合，以生成差拍信号(beat signal)。对差拍信号进行频率分析，例如快速傅立叶变换(FFT，fast Fouriertransformation)等，以获得差拍信号的峰值频率(拍频)，根据该峰值频率可以确定到目标物的距离以及FMCW雷达和目标物之间的相对速度。在强度对频率特征曲线中，频谱具有峰值强度。拍频具有峰值强度。
在那些操作期间，存在这样的可能性：FMCW雷达不仅接收来自目标物的反射波，而且还接收从安装在另一个车辆中的其它雷达发射的雷达波，另一个车辆例如是在马路的同侧或另一侧行驶的车辆(例如，前车或迎面而来的车)。即，可能发生对象车辆装配的FMCW雷达和其它车辆中安装的其它雷达之间的干扰。干扰的结果是，难以准确地检测拍频，且不能准确地检测出到例如前车的目标物的距离和目标物的相对速度。
在日本公开专利申请No.2002-168947中，Hirata等人公开了一种设置有确定FMCW雷达是否被其它雷达干扰的干扰检测单元的FMCW雷达。Hirata等人的干扰检测单元基于由FMCW雷达接收的入射无线电波、或根据从FMCW雷达发射的雷达波和由FMCW雷达接收的入射雷达波生成的差拍信号，确定是否发生装配有干扰检测单元的FMCW雷达和其它雷达之间的干扰。入射无线电波不仅可以包括从目标物发射的雷达波的回波，还可以包括从其它雷达发射的雷达波或从位于FMCW雷达的测量距离范围(雷达范围)之外的障碍返回的雷达波的回波。更详细地，如果入射无线电波或差拍信号的振幅大于预定振幅阈值，或如果作为可以在差拍信号的频谱特征中找到强度峰的频率分量的拍频大于预定频率阈值，则Hirata等人的干扰检测单元确定干扰发生。
由Hirata等人采用的、基于入射无线电波或差拍信号的振幅与预定振幅阈值的比较执行的方法来源于下面思路：当发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰时，从其它雷达发射的无线电波被叠加在从目标物反射的无线电波的回波上。因此，进入FMCW雷达的入射无线电波或通过混合从FMCW雷达发射的无线电波和入射无线电波生成的差拍信号的振幅与没有发生干扰的情况相比应该增大。
由Hirata等人采用的、基于拍频分量与预定频率阈值的比较执行的方法来源于下面思路：当作为可以在差拍信号的频谱特征中找到强度峰的频率分量的拍频高于预定频率阈值时，拍频分量的源可以被归为位于FMCW雷达的测量距离范围(雷达范围)之外的某个障碍。
然而，在从其它雷达发射的无线电波的振幅较低的情况下，Hirata等人的方法可能给出关于干扰存在的错误确定。即，当入射无线电波或差拍信号的绝对振幅不高于阈值时，Hirata等人的干扰检测单元不能检测干扰的发生。此外，如果由于一些原因，例如从FMCW雷达辐射雷达波的发射天线和用来接收入射无线电波的接收天线之间的短距离等，低频噪声被叠加在入射雷达波或差拍信号上，则入射雷达波或差拍信号的绝对振幅可能超过阈值，即使不存在干扰。
在日本公开专利申请No.2006-300550号和对应的美国专利申请No.7187321中，Watanabe等人公开了具有提高的准确度、用于使用由FMCW雷达接收的入射无线电波或根据从FMCW雷达发射的雷达波和由FMCW雷达接收的入射无线电波生成的差拍信号的绝对振幅的变化来检测干扰的发生的FMCW雷达。在Watanabe等人的FMCW雷达中，按预定间隔对入射波或差拍信号进行采样，以生成振幅数据。通过比较在相邻采样点的两个采样绝对振幅值来计算入射无线电波或差拍信号的绝对振幅的变化。如果变化的最大振幅超过预定值，则确定发生干扰。如果采样入射波或差拍信号的预定间隔变短，则即使从其它雷达发射的无线电波的振幅较低，也可以检测干扰的发生。然而，不建议缩短预定间隔，因为这在一些情况下导致计算量的增加，例如，在车载FMCW雷达不容易进行大规模计算的情况下。
此外，如前关于Hirata等人的方法所讨论的，如果低频噪声被叠加在入射雷达波或差拍信号上，则入射无线电波或差拍信号的振幅变化可能超过阈值，即使不存在干扰。
此外，如果将Watanabe等人的方法与用于检测目标物的方向的方法相结合，则对雷达和其它雷达之间的发生干扰的检测是很重要的，因为某时刻对干扰发生的错误检测影响之后长时间内的目标物方向检测的准确度；所述检测目标物的方向的方法例如多信号分类(MUSIC，multiplesignal classification)方法，其中，由多个接收天线接收进入雷达的入射无线电波以生成多个数据信号，每一个数据信号由被对应的一个接收天线接收到的入射无线电波生成，且根据多个数据信号的历史数据构成可以用于计算目标物方向的自相关矩阵。
因此，需要这样的雷达：即使在雷达测量距离范围之外存在例如卡车和货车的一些大或长的障碍或例如高速公路桥和其桥墩的大且长的建筑物，且即使在雷达的测量距离范围内存在多个目标物，也能够减少可靠地检测雷达和其它雷达之间的干扰的发生的计算成本，并准确测量各目标特征，例如，雷达系统测量范围内的目标物的存在、雷达系统和目标物之间的距离、以及目标物相对于雷达系统的相对速度。
发明内容
做出本发明以解决上述问题，因此本发明的目的是提供一种FMCW雷达，尤其是车载FMCW雷达，以及一种用于基于差拍信号的极值点的周期性来准确地检测由雷达发射出的且具有随时间振荡的振幅的雷达波的回波和由其它雷达发射的无线电波之间的干扰的发生的方法。
该根据本实施例的用于检测FMCW雷达2和其它雷达之间的干扰的发生的方法包括以下步骤：计算接收信号或差拍信号的振幅差VD的随时间改变，识别差拍信号B的时间相关振幅曲线中的极值点，对每个子时段内的极值点的数目计数，判断每个子时段内的每个极值点数目是否正常，并基于判断每个子时段内的每个极值点数目是否正常的结果来确定FMCW雷达2和其它雷达之间发生干扰的子时段。
即，在根据本发明的方法中，只利用差拍信号B的时间相关振幅曲线中极值点的数目来确定FMCW雷达2和其它雷达之间发生干扰。该方法利用这样的事实：通常，从其它雷达发射的且被叠加在雷达波的回波上的噪声信号只具有与雷达波有较大不同的谐波分量，或非周期分量。因此，即使噪声信号的水平低，也可以检测干扰的发生。这意味着执行该方法只需要小量的运算量。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于检测由雷达发射且具有随时间振荡的振幅的雷达波的回波和由其它雷达发射的无线电波之间的干扰的发生的方法。
根据本发明该方面的方法包括步骤：检测入射无线电波的极值点，在时间上顺序地提取极值点的出现模式，检测极值点出现模式不规律的周期，和确定是否发生干扰。
在检测入射无线电波的极值点的步骤中，检测所述其它雷达发射的无线电波被叠加在所述雷达波的回波上的入射无线电波的极值点，每一个极值点是出现入射无线电波的振幅的最大值或最小值的时刻。
在时间上顺序地提取极值点的出现模式的步骤中，提取每个时段内入射无线电波的极值点的出现模式，以获得一系列极值点出现模式。
在检测极值点出现模式不规律的周期的步骤中，在系列极值点出现模式中检测极值点出现模式不规律的周期。
在确定是否发生干扰的步骤中，确定是否检测到在所检测的周期内发生的干扰。
根据本发明的第二方面，提供一种用于检测由雷达发射且具有随时间振荡的振幅的雷达波的回波和由其它雷达发射的无线电波之间的干扰的发生的方法。
根据本发明这个方面的方法包含步骤：检测入射无线电波的极值点，在时间上顺序地对极值点的数目进行计数，对极值点的计数数目求平均值，和确定是否发生干扰。
在时间上顺序地对极值点的数目进行计数的步骤中，对预定计数周期中入射无线电波的极值点的数目进行计数，以确定每个计数周期内入射无线电波的每个极值点计数数目。
在确定平均值的步骤中，对入射无线电波的极值点的计数数目求平均值，以确定每计数周期极值点的平均数目。
在确定是否发生干扰的步骤中，根据极值点的平均数目与计数周期之一内入射无线电波的极值点的计数数目之一之间的差来确定在预定周期之一内是否发生干扰。
此外，允许根据本发明一个方面的方法还包含通过分别混合由雷达接收到的入射无线电波与从所述雷达发射的向上调制段和向下调制段的无线电波，生成第一差拍信号和第二差拍信号的步骤。
在这种情况下，优选地，雷达是发射频率随时间改变的频率调制雷达波的频率调制连续波(FMCW)雷达，所述雷达波具有雷达波频率随时间增加的向上调制段，以及雷达波频率随时间减小的向下调制段，并且所述第一和第二差拍信号中的至少一个被用来计算差拍信号的频率分量的强度直方图。
根据本发明的第三方面，提供一种频率调制连续波(FMCW)雷达，其检测包括所述雷达的测量范围内的目标物的存在、所述目标物和所述雷达之间的距离、以及所述目标物相对于所述雷达的相对速度中的至少一个的目标物特征。
根据本发明该方面的FMCW雷达包括：发射信号生成器、发射天线、接收天线单元、差拍信号生成器、极值点检测器、计数器、平均值计算器，确定单元、频率分析器、峰值频率检测器、以及目标物特征计算器。
发射信号生成器生成发射信号，该发射信号的频率被调制成具有所述发射信号的频率随时间增加的向上调制段和所述发射信号的频率随时间减小的向下调制段。
发射天线沿所述测量范围的方向发射作为雷达波的所述发射信号，所述测量范围被限制为其最远距离对应于最大测量频率。
接收天线单元接收包括来自位于所述雷达的测量范围内的所述目标物的所述雷达波的回波的入射无线电波，以基于所述入射无线电波生成接收信号。
差拍信号生成器基于所述发射信号和所述接收信号二者，分别生成针对所述向上调制段和所述向下调制段中的每一个的第一和第二差拍信号。
极值点检测器检测所述其它雷达发射的无线电波被叠加在所述雷达波的回波上的入射无线电波的极值点，每一个极值点是出现第一或第二差拍信号的振幅的最大值或最小值的时刻。
计数器对预定计数周期中入射无线电波的极值点的数目进行计数，以确定每个计数周期内入射无线电波的每个极值点计数数目。
平均值计算器对入射无线电波的极值点的计数数目求平均值，以确定每计数周期极值点的平均数目。
确定单元根据极值点的平均数目与计数周期之一内入射无线电波的极值点的计数数目之一之间的差来确定在预定周期之一内是否发生干扰。
频率分析器对所述第一和第二差拍信号进行频率分析，以分别获得针对所述向上调制段和所述向下调制段示出差拍信号在频域中的强度分布的第一和第二频谱特征。
峰值频率检测器在所述第一和第二峰值频率位于所述最大测量频率以下的情况下，分别检测在所述第一和第二频谱特征中具有相应最高强度的第一和第二峰值频率。
目标物特征计算器基于第一和第二峰值频率计算目标物特征。
此外，根据本发明该方面的FMCW雷达还包括计算器。
此外，允许所述极值点检测器包括采样单元，差计算器，以及检测器。
采样单元在采样时间按时间顺序对所述第一和第二差拍信号的振幅进行采样，以分别生成所述第一和第二差拍信号的振幅的改变。
差计算器计算相继采样时间之间所述第一和第二差拍信号的振幅的改变的差，以分别生成所述第一和第二差拍信号的振幅的差的改变。
检测器检测所述第一和第二差拍信号的振幅的差的符号相对前一采样时间的振幅的差的符号发生翻转的采样时间之一，以作为极值点之一。
附图说明
通过下面给出的本发明的优选实施例的详细说明和附图会更加全面地理解本发明，这些说明和附图并未将本发明限于具体实施例，而是应当看作单纯出于说明和理解的目的。
在附图中：
图1是示出根据本发明的FMCW雷达的框图；
图2A是示出向上调制段和向下调制段内的从FMCW雷达发射的雷达波随时间频率改变以及来自目标物的反射雷达波的随时间频率改变的说明性曲线图；
图2B是示出通过混合从FMCW雷达发射的雷达波和来自目标物的反射雷达波生成的差拍信号的电压振幅的时间相关性的说明性曲线图；
图2C是示出差拍信号的随时间频率改变的说明性曲线图；
图2D是示出向上调制段和向下调制段内的拍频的说明图，拍频被用来确定到目标物的距离和目标物的相对速度；
图3A是对照时间示出当差拍信号的频谱特征受到来自发射具有与从FMCW雷达发射的雷达波不同的调制梯度的雷达波的其它雷达的干扰影响时，从FMCW雷达发射的雷达波以及从其它雷达发射的接收雷达波的频率改变的说明图；
图3B是示出当差拍信号的频谱特征受到发射具有与从FMCW雷达发射的雷达波不同的调制梯度的雷达波的其它雷达的存在的影响时，差拍信号的频率和差拍信号的电压振幅的随时间改变的说明图；
图3C是示出当差拍信号的频谱特征受到发射具有与从FMCW雷达发射的雷达波不同的调制梯度的雷达波的其它雷达的存在的影响时，差拍信号的电功率谱特征的说明图；
图4A是示出当差拍信号的频谱特征受到发射具有随时间恒定的频率的雷达波的其它雷达的影响时，从FMCW雷达发射的雷达波的频率的随时间改变，以及从其它雷达发射的接收雷达波的恒定频率的说明图；
图4B是示出当差拍信号的频谱特征受到以随时间恒定的频率进行发射的其它雷达的影响时，差拍信号的频率和差拍信号的电压振幅的随时间改变的说明图；
图4C是示出当差拍信号的频谱特征受到发射具有随时间恒定的频率的雷达波的其它雷达的影响时，差拍信号的电功率谱特征的说明图；
图5是示出根据本发明第一实施例的用于检测目标物特征的处理的流程图，目标物特征例如雷达的雷达范围内的目标物的存在、目标物和雷达之间的距离以及目标物相对于FMCW雷达的相对速度，该处理包括基于接收信号或差拍信号的振幅曲线中极值点的周期性来检测FMCW雷达和其它雷达之间干扰的发生的步骤；
图6是示出根据本发明第一实施例的用于基于接收信号或差拍信号的振幅曲线中极值点的周期性来检测FMCW雷达和其它雷达之间的干扰的发生的处理的流程图；
图7A是示出差拍信号的随时间振幅改变以及差拍信号的振幅被图1中所示的信号处理单元以预定间隔采样的采样点的说明图；
图7B是示出差拍信号的相继时段之间的振幅差的随时间改变的说明图；
图7C是示出差拍信号的振幅差的符号翻转的极值点的说明图；
图7D是示出每个子时段内的极值点的数目的改变的说明图，每个子时段具有单位时段τ，并检查各子时段其中之一内的极值点的数目，检查是否存在具有超过干扰阈值数的极限点个数的子时段。
图8是示出当接收信号或差拍信号遭遇了从其它雷达发射的强干扰无线电波时，接收信号或差拍信号的随时间振幅改变的说明图；
图9是示出当接收信号或差拍信号遭遇了从其它雷达发射的弱干扰无线电波时，接收信号或差拍信号的随时间振幅改变的说明图；
图10是示出根据本发明第二实施例的用于检测目标物特征的处理的流程图，目标物特征例如雷达的雷达范围内的目标物的存在、目标物和雷达之间的距离以及目标物相对于FMCW雷达的相对速度，该处理包括基于由FMCW雷达接收的入射无线电波转换的接收信号或差拍信号的振幅曲线中极值点的周期性来检测FMCW雷达和其它雷达之间干扰的发生的步骤，以及从接收信号或差拍信号中去除干扰影响的步骤；以及
图11是示出在去除了干扰影响之后接收信号或差拍信号的随时间校正振幅改变的说明图。
具体实施方式
下面将参考附图说明本发明的优选实施例。贯穿各附图，相同的构成用相同的附图标记表示。
(第一实施例)
将参考图1～图9说明本发明的第一实施例。
图1是示出根据本发明的车载FMCW雷达的框图。FMCW雷达检测到位于测量范围内的目标物的距离和/或例如前车的目标物的相对速度。
如图1中所示，FMCW雷达2包括数模(D/A)转换器10、振荡器12、分离器14、发射天线16及信号处理单元30。
D/A转换器10从信号处理单元30接收数字数据Dm，并将接收到的数字数据Dm转换为模拟信号M。振荡器12从D/A转换器10接收模拟信号M，从而产生毫米波段的射频信号，信号的频率根据包含在模拟信号M中的信息随时间改变。分离器14将振荡器12生成的射频信号的电功率分离为：涉及作为毫米波段中的射频信号的发射信号Ss的第一部分，以及涉及将用来生成差拍信号的本地信号L的第二部分。发射天线16朝向目标物可能位于的测量范围发射作为雷达波的发射信号Ss。
模拟信号M被D/A转换器10调制，从而以具有2×ΔT周期的三角波形形成，其中ΔT被称为扫描时间。根据模拟信号M，由振荡器12生成的射频信号的频率被调制，从而在扫描时间ΔT内线性增加，然后在扫描时间ΔT内线性减少。所以，发射信号Ss的频率的时间相关性与本地信号L的时间相关性具有相同的形式。下面，将射频信号的频率线性增加的时段称为向上调制段或向上扫描调制段，且将射频信号的频率线性减小的时段称为向下调制段或向下扫描调制段。
FMCW雷达还包括接收天线单元20、天线切换器22、混合器24、放大器26以及模数(A/D)转换器28。
接收天线单元20由接收被位于测量范围内的目标物反射的反射雷达波的N个接收天线构成。优选地，N个接收天线被排列成行且均匀间隔。该设置将对检测目标物的方向有用。每个接收天线连接到接收切换器22的对应接收信道。天线切换器22选择构成接收天线单元20的N个接收天线中的一个，并将来自所选择的接收天线的接收信号Sr提供给下游阶段。天线切换器22被连接到信号处理单元30。信号处理单元30控制用于在接收天线单元20的N个接收天线之间选择工作天线的改变的定时。混合器24将从天线切换器22提供的接收信号Sr和从分离器14输入的本地信号L混合，以生成差拍信号B。放大器26放大由混合器24基于接收信号Sr和本地信号L生成的差拍信号。由放大器26生成的经放大的差拍信号被输入到A/D转换器28，以使用用于数字化经放大的差拍信号的技术转换为数字数据Db，例如，通过以预定的采样频率采样经放大的差拍信号的大小。为了以与预定采样频率相对应的采样周期生成采样信号，A/D转换器28还包括与信号处理单元30的时钟同步的定时器。信号处理单元30从A/D转换器28接收数字数据Db，并对数字数据Db执行信号处理，以获得关于目标特征的信息，目标特征例如为到反射雷达波的目标物的发射方向距离，以及装配有FMCW雷达12的对象车辆和目标物之间的相对速度。
信号处理单元30主要包括：中央处理单元(CPU)、例如只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)的存储器、以及用于在数字数据Db的信号处理中执行快速傅立叶变换(FFT)的数字信号处理器。信号处理单元30还包括控制CPU和数字信号处理器的运行速度并用来测量时间的时钟。信号处理单元30连接到天线切换器22和A/D转换器28，以分别控制用于选择工作天线的改变的定时，并将差拍信号B转换为数字数据Db。
接收天线单元20的N个接收天线被分别分配给信道1(ch1)到信道N(chN)。使每信道采样频率为fs，则A/D转换器28的预定采样频率应该为Fsamp＝N×fs。
每信道采样频率fs被如下设定：如果最大测量频率被定义为与FMCW雷达2的测量范围内的最远距离相对应的差拍信号B的频率，则最大测量频率限制测量频率范围，使得可以使用最大测量频率以下的频率来检测到反射雷达波的目标物的距离以及装配有FMCW雷达2的对象车辆和目标物之间的相对速度。因此，每信道采样频率fs被设定为最大测量频率的两倍或更大，优选设定为最大测量频率的四倍或更大。这意味着A/D转换器28执行过采样以从差拍信号B提取冗余信息。
在以上述方式构成的FMCW雷达2中，D/A转换器10根据来自信号处理单元30的数字数据Dm生成模拟信号M。模拟信号M的频率随时间改变。振荡器12则在毫米波段中生成射频信号。射频信号的频率以与模拟信号M的频率改变相同的方式随时间改变。分离器14分离由振荡器12产生的射频信号，以生成发射信号Ss和本地信号L。天线16朝向测量范围辐射作为雷达波的发射信号Ss。
从FMCW雷达2的天线16发射的雷达波被例如位于测量范围内的前车或迎面而来的车辆的目标物反射。回到FMCW雷达2的反射雷达波被接收天线单元20的全部N个接收天线接收。然而，接收天线单元20接收从其它雷达发射的或由位于FMCW雷达2的测量范围之外的一些障碍反射的电磁波。这些未期望用来检测位于测量范围内的目标物的电磁波被认作噪声信号。
N个接收天线由信道i(chi)(i＝1，2，...，N)索引。天线切换器22相继选择N个接收天线中的一个，使得由天线切换器22选择的信道按预定间隔改变，并将由连接到接收切换器22的所选择信道的天线接收到的接收信号Sr提供给混合器24。优选地，天线切换器22包括定时器，以按预定间隔改变所选择的天线。此外，允许天线切换器22连接到信号处理单元30并接收改变信道的定时信号。混合器24将从天线切换器22提供的接收信号Sr和从分离器14输入的本地信号L混合，以产生差拍信号B。差拍信号B被放大器26放大，然后被输入到A/D转换器28以使用数字化经放大的差拍信号的技术将其转换为数字数据Db。信号处理单元30从A/D转换器28接收数字数据Db并对数字数据Db执行信号处理，以获得关于目标特征的信息，目标特征例如为到反射雷达波的目标物的发射方向距离，以及装配有FMCW雷达2的对象车辆和目标物之间的相对速度。
参考图2A～图2D，说明用于检测目标特征的方法，目标特征例如为到反射雷达波的目标物的距离，以及装配有FMCW雷达2的对象车辆和目标物之间的相对速度。
如图2A中所示，对应于发射信号Ss并从天线16发射的雷达波fs的频率成锯齿状波形周期性变化。雷达波fs的频率变化的锯齿状波形具有向上调制段或向上扫描调制段，以及向下调制段或向下扫描调制段；在向上调制段或向上扫描调制段期间，雷达波fs的频率在等于雷达波fs的频率变化宽度1/fm的一半的扫描时间ΔT期间线性增加一个频率调制宽度ΔF；在向下调制段或向下扫描调制段期间，雷达波fs的频率在等于雷达波fs的频率变化周期1/fm的一半的扫描时间ΔT期间线性降低一个频率调制宽度ΔF。因此，雷达波fs的频率变化的一个周期为2×ΔT，包含一个向上调制段和后面的向下调制段。如图2A中所示，用来计算装置2和目标物之间的距离以及目标物的相对速度的雷达波fs的中心频率为f0。雷达波fs的中心频率f0可以被调整。从FMCW雷达2的天线16辐射的雷达波fs被位于测量范围内的目标物反射。于是，目标物充当反射雷达波fs的源，且反射雷达波fs被接收天线单元20接收以生成接收信号Sr。混合器24将从天线切换器22提供的接收信号Sr和从分离器14输入的本地信号L混合，以生成差拍信号B。这里，差拍信号包括：向上调制段内接收信号Sr和本地信号L产生的混合信号，以及向下调制段内接收信号Sr和本地信号L产生的另外的混合信号。
例如，天线切换器22被设计来执行下面的操作：每一次从信号处理单元30接收到定时信号时，天线切换器22从信道1(ch1)到信道N(chN)顺序改变天线单元20的所选信道，并重复地选择它们。使每信道、在每个雷达波fs的包括向上调制段和向下调制段的一个频率变化周期的采样次数为2×Msamp，一个频率变化周期即扫描时间2×ΔT＝2×1/fm。
因此，当等同于向上调制段和向下调制段其中之一的测量完成时，针对信道ch1到chN的每一个生成Msamp个采样数据。
图2B是示出由混合器24生成的差拍信号的电压振幅的说明性时间图。如果没有发生干扰且在FMCW雷达2的测量范围之外不存在大或长的障碍，且在测量范围内只存在到雷达2的相对速度为0的目标物，则差拍信号具有恒定频率的正弦曲线波形。
如图2A和图2C所示，在向上调制段和向下调制段的每一个中，A/D转换器28按预定采样周期递归地采样差拍信号B，并将采样的差拍信号B转换为数字信号Db。因此，产生包括频率增加周期和频率减小周期的反射雷达波fr的频率变化。
例如，在车载FMCW雷达2的速度等于目标物的速度的情况下，即，在目标物相对速度为0的情况下，反射雷达波被延迟了雷达波在雷达2和目标物之间以光速c传播的时间。在这种情况下，来自目标物的反射雷达波fr相对于雷达波fs被沿时间位移了延迟时间td，如图2A所示。此外，用傅立叶分析或其它频率分析工具分析差拍信号B，以获得差拍信号B的功率谱特征或其它频率谱特征。
图2D是示出向上调制段和向下调制段内的拍频的说明图。
在当前考虑的目标物相对速度为0的情况下，差拍信号在频率增加周期中的峰值频率fbu等于差拍信号在频率下降周期中的峰值频率fbd。令雷达2和目标物之间的距离为D，通过用延迟时间td乘以光速c容易地获得距离D为：D＝td ×c。
然而，在车载FMCW雷达2的速度与目标物的速度不同的情况下，即，在目标物的相对速度不为0的情况下，反射雷达波具有多普勒频移fd。因此，反射雷达波fr的频率沿频率位移了多普勒频移fd，且沿时间位移了延迟时间td。在这种情况下，如图2D中所示，差拍信号在频率增加周期中的峰值频率fbu与差拍信号在频率减小周期中的峰值频率fbd不同。即，反射雷达波fr的频率沿时间位移了延迟时间td，并沿频率位移了多普勒频移fd。令目标物的相对速度为V，则可以根据沿图2A中的频率轴的雷达波fs和反射雷达波fr之间的频率差来计算目标物的相对速度V。
反射雷达波fr相对雷达波fs的延迟时间td对应于反射雷达波fr相对雷达波fs的频率位移的第一分量fb，使得：
fb = | fbu | + | fbd | 2 - - - ( 1 )
其中，fbu和fbd分别是差拍信号在频率增加周期中的峰值频率和差拍信号在频率减小周期中的峰值频率。因为通过去除多普勒频移的影响获得了等式(1)中的第一分量fb，所以频率位移的第一分量fb与设备2和目标物之间的距离D对应如下：
D = c 4 × ΔF × f m × fb - - - ( 2 )
其中，ΔF是在雷达波fs的频率变化周期1/fm的一半期间的频率调制宽度，c为光速。
与目标物的相对速度V相关的多普勒频移fd可以使用差拍信号在频率增加周期中的峰值频率fbu和差拍信号在频率减小周期中的峰值频率fbd来表达如下：
fd = | fbd | - | fbu | 2 - - - ( 3 )
可以使用下面的表达式，根据峰值频率fbu和fbd获得目标物的相对速度V：
V = c 2 × f 0 × fd - - - ( 4 )
其中，f0是雷达波fs的中心频率。
因此，使用差拍信号在频率增加周期中的峰值频率fbu和差拍信号在频率减小周期中的峰值频率fbd，可以获得FMCW雷达2和目标物之间的距离，以及目标物相对于FMCW雷达2的相对速度。因此，差拍信号B中峰值频率fbu和fbd的确定是频率分析中的重要主题之一。为了准确地确定峰值频率fbu和fbd，分离出差拍信号的频谱特征中与目标物和雷达2之间的距离以及目标物的相对速度不直接相关的噪声分量是重要的。差拍信号的频谱特征中的噪声分量可能由于在如下情况下发生的干扰而产生：装配对象车辆的FMCW雷达和安装在另一干扰车辆中的其它雷达具有彼此不同的雷达波调制梯度，即使是略微的不同；或其它雷达不是FMCW雷达。差拍信号的频谱特征中的那些噪声分量导致噪声本底水平上升，使得峰值频率fbu和fbd处的高度可能不超过噪声本底水平。通常，噪声本底水平被定义为有用信号水平的最低界限。因此，噪声本底水平是来源未明的弱噪声的强度，且如果干扰发生，则受FMCW雷达和其它雷达之间的干扰的影响。此外，由于存在位置超出测量范围的大型目标物，所以用于判断FMCW雷达和其它雷达之间是否存在干扰的传统工具给出错误的结论。因此，检测位置超出FMCW雷达2的测量区域的大型目标物非常重要。
参考图3A～图4C，将更详细地说明噪声本底水平如何在一些情况下增加，该一些情况例如：对象车辆装配的FMCW雷达和安装在其它(干扰)车辆中的其它雷达具有彼此不同的雷达波调制梯度，即使是略微的不同；其它雷达不是FMCW雷达，例如是双频连续波、多频连续波、脉冲、扩展频谱等雷达的情况。
图3A是示出从FMCW雷达2发射的雷达波以及从其它雷达发射的接收雷达波的频率的随时间改变的说明图，其中其它雷达发射具有与发射自FMCW雷达的雷达波不同的调制梯度的雷达波。在这种情况下，在某时间段中，雷达波fs在向上调制段和向下调制段内的频率变化范围与同时从其它雷达发射的雷达波的频率变化范围重叠。
图3B是示出差拍信号的频率和差拍信号的电压振幅随时间改变的说明图。如图3B中所示，在向上调制段内，本地信号L0和包括从其它雷达发射的雷达波的接收雷达波之间的频率差是可变的，且与图2A中所示的情况相比较大地变化。通过混合本地信号L0和接收到的信号Sr生成差拍信号。
如果其它雷达发射具有与从FMCW雷达2发射的雷达波相同的频率变化模式的雷达波，即，如果从其它雷达发射的雷达波的频率在雷达波的向上调制段内增加并在向下调制段内减小，则窄峰在差拍信号的频谱特征中出现。
然而，如果由其它雷达发射的雷达波的频率梯度与从FMCW雷达2发射的雷达波的不同，则因为从其它雷达和FMCW雷达2发射的雷达波的频率之间的差随时间改变，使得频谱的许多分量被包括在差拍信号的频谱特征中，所以将在差拍信号的频谱特征中引起宽峰。
图3C是示出在这种情况下差拍信号的电功率谱特征的说明图。可见，噪声本底水平被FMCW雷达2和其它雷达之间的干扰提高，其中其它雷在发射具有与从FMCW雷达2发射的雷达波的不同的调制梯度的雷达波。
图4A是示出从FMCW雷达2发射的雷达波的频率随时间的改变，以及从其它雷达发射的接收雷达波的恒定频率的说明图。发射具有恒定频率的雷达波的雷达例如是双频连续波型雷达、多频连续波型雷达、脉冲型雷达、以及频谱扩展型雷达。
图4B是示出差拍信号的频率和差拍信号的电压振幅的随时间改变的说明图。在图4B所示的情况下，在向上调制段和向下调制段内，本地信号L0和包括从其它雷达发射的雷达波的接收雷达波之间的频率差不是恒定的，且与图2A中所示的情况相比较大地变化。
在这种情况下，如图4C中所示，噪声本底水平被FMCW雷达2和其它雷达之间的干扰提高，其中其它雷达发射具有与从FMCW雷达2发射的雷达波的不同的调制梯度的雷达波。
在图3A和图4A中所示的两种情况下，因为本地信号L0和包括从其它雷达发射的雷达波的接收雷达波之间的频率差不是恒定的且较大地变化，所以差拍信号包括从低频到高频的频率分量。因此，当在从FMCW雷达2和其它雷达发射的雷达波之间发生干扰时，通过频率分析获得的频谱特征可以包括宽峰或增强的噪声本底水平。如果我们将最大测量频率定义为这样的频率：与位于FMCW雷达的测量范围内的目标物的目标特征相对应的拍频在该频率之下，则宽峰的一些频率分量超过最大测量频率。
利用差拍信号的频谱特征的噪声本底水平的上升导致高频分量的强度的和或满足预定条件的频率分量的数目的增大的事实，使用已知技术之一来检测由其它雷达的干扰产生的宽峰。利用该事实，如果这种和或数目超过相应的阈值，则连续波FMCW雷达得出发生其它雷达的干扰的结论。
如果例如卡车和货车的一些大型车辆或例如高速公路桥和其桥墩的建筑物位于比FMCW雷达2的测量范围更远处，则差拍信号的频谱特征可包含高频区域中超过最大测量频率的多个非常大的峰。因此，位置超出FMCW雷达的测量区域的大目标物在没有任何其它雷达的情况下增加了高频分量的强度的和，以及满足预定条件的频率分量的数目，且在采用已知技术的其中一个时，导致对其它雷达的干扰的错误确定。
在下文中，参考图5，说明用于确定是否发生其它雷达的干扰的方法。下面要说明的方法使得对是否存在其它雷达的干扰的确定准确度提高。
图5是示出用于检测目标物特征的处理的流程图，目标物特征例如雷达的雷达范围内的目标物的存在、目标物和雷达之间的距离以及目标物相对于FMCW雷达的相对速度，该处理包括检测FMCW雷达和其它雷达之间干扰的发生的步骤。这个干扰检测基于产生FMCW雷达2接收的入射无线电波的变换版本，和分析这个变换的信号中的极值点的周期性。下面给出进一步的细节。
应注意，在这个实施例中，差拍信号被用作入射无线电波的变换版本。通过混合发射信号Ss和接收信号Sr来产生差拍信号。然而，可以只使用从入射无线电波变换的接收信号Sr作为变换版本。
图5中所示的处理由图1中的信号处理单元30执行。该过程开始，然后以预定检测间隔重复。
在步骤S110中，FMCW雷达2的信号处理单元30向D/A转换器10输出数字数据Dm。数字数据Dm包括关于毫米波段中的射频信号的频率调制的信息，以生成一个频率变化周期上的雷达波。一个频率变化周期包括向上调制段和向下调制段。在向上调制段中，雷达波fs的频率在扫描时间ΔT期间线性增加了频率调制宽度ΔF。在向下调制段中，雷达波fs的频率在扫描时间ΔT期间线性减小了频率调制宽ΔF。振荡器12使用用于调制射频信号的信息以生成要从天线16辐射的雷达波。此外，在步骤S110，信号处理单元30读取由A/D转换器28获得的数字数据Db。通过数字化由混合器24生成的差拍信号获得数字数据Db。通过将接收信号Sr，即由接收天线20接收到的反射雷达波，与包括关于数字数据Dm的信息的本地信号L混合，生成差拍信号。
在本实施例中，差拍信号B的数字数据Db包含包括差拍信号在频率增加段中的强度的第一数字数据以及包括差拍信号在频率减小段中的强度的第二数字数据。差拍信号B的数字数据Db被存储在信号处理单元30的存储器中。第一和第二数字数据中的每一个具有N×Msamp个采样数据。因此，A/D转换器28执行过采样以从差拍信号提取冗余信息。将在该步骤中获得的第一和第二数字数据存储在信号处理单元30的存储器中，以在计算差拍信号的振幅改变时进行参考。从而，信号处理单元30存储包括第一和第二数字数据，至少在图5定义的先前循环操作中获得的在前数字数据的历史数字数据。
随后在步骤S120，基于在步骤S120执行的操作的结果确定是否发生FMCW雷达2和其它雷达之间的干扰。下面将参考图6详细说明该步骤中的操作。
如果步骤S140的确定结果是“是”，则确定发生了FMCW雷达2和其它雷达之间的干扰。然后，过程前进到步骤S190。
与此相对比，即，如果步骤S140的确定结果是“否”，则确定在FMCW雷达2和其它雷达之间没有发生干扰。然后，过程前进到步骤S140。
在步骤S140，信号处理单元30分别对差拍信号的与频率增加段和频率减小段中的数据相对应的第一和第二数字数据进行频率分析，例如快速傅立叶变换(FFT)分析。作为快速傅立叶变换的结果，计算出了每一个值被分配给各频率分量其中之一的复数值。即，通过傅立叶变换将差拍信号强度的时域表示转换为其频域表示。每个复数值的绝对值指示相应频率分量的功率。因此，通过傅立叶变换，可以获得差拍信号的功率谱或频谱特征。然后，过程前进到步骤S150。
允许分别计算与第一和第二数字数据相对应的差拍信号的第一和第二频谱特征。此外，允许基于每Msamp个采样数据来计算针对每个信道以及频率增加段和频率减小段中每一个的差拍信号的每个频谱特征。在这种情况下，获得了差拍信号B的2个谱特征。
注意，如果将最大测量频率定义为差拍信号B的指示FMCW雷达2的测量距离范围，即雷达范围内的最远距离的频率，则最大测量频率限制测量频率范围，使得最大测量频率之下的频率分量被允许来检测到反射雷达波的目标物的距离，以及装配有FMCW雷达12的对象车辆和目标物之间的相对速度。因此，高频分量可以被定义为超过最大测量频率的频率分量。覆盖高频分量的频率范围将被称为高频范围。
针对频率增加段和频率减小段中的每一个的差拍信号的功率谱或频谱特征不仅包含低于或等于最大测量频率的频率分量(将被称为目标检测频率范围)，还包括超过最大测量频率(即位于高频范围内)的频率分量。
如果最大测量频率被设定为当目标物的相对速度为0时与256米相对应的116千赫，则高频范围可以被设定为200～333千赫。
在步骤S150，峰检测阈值被设定为大于预定干扰阈值，在最大测量频率之下且功率超过峰检测阈值的频率分量被分别收集为针对向上调制段和向下调制段中的每一个且针对每一个信道的峰值频率。然后，从接收信号Sr收集与针对于相应信道的每个峰值频率相对应的数字数据xi(t)(i＝1，...，N)以形成向量X(t)＝(x1(t)，...，xN(t))。即，数字数据xi(t)(i＝1，...，N)与在无线电频率信号的频率变化的锯齿状波形中的一个2×ΔT周期上的针对于每个信道的每一个峰值频率相对应。优选地，每个数字数据xi(t)(i＝1，...，N)包含3个向上调制段或3个向下调制段中的数据。该向量X(t)被用来获取位于FMCW雷达2的测量范围内的目标物的方向。例如，如果接收天线单元20的N个天线被相等地分开，则可以采用多信号分类(MUSIC，multiple signal classification)方法来获得目标物的方向。在MUSIC方法中，X(t)的自相关矩阵起到估计目标物方向的核心作用。对MUSIC方法的说明可以在“Multiple emitter locationand signal parameter estimation”，R.O.Schmidt，IEEE Trans.AntennasPropagat.Vol.34(3)March(1986)PP.276-280中找到。
使用MUSIC方法，基于在图5的当前循环操作中获得的数字信号数据xi(t)(i＝1，...，N)和在先前循环操作获得的数字信号数据xi(t-1)(i＝1，...，N)，检测目标物的方向。数字信号数据xi(t)和xi(t-1)中的每一个构成相应的自相关矩阵RS(t)和R(t-1)。使用自相关矩阵RS(t)和R(t-1)，将在当前时间进行MUSIC方法的关联自相关矩阵R(t)计算为：
R(t)＝α×RS(t)+(1-α)×R(t-1)    (5)
其中，0＜α＜1是示出由在图5中所示步骤S110～S190定义的过程的两个操作时间之间的相关性的衰减的参数。
如果检测出多个峰值频率，则预期存在数目等于峰值频率数目的多个目标物。从而，针对向上调制段和向下调制段中的每一个获得目标物的方向。下文中将分别把那些包括各峰值频率和针对向上调制段和向下调制段的目标物的方向的数据称为第一目标方向信息和第二目标方向信息。
在本实施例中，基于第一和第二数字数据的每一个的全部N×Msamp个采样数据获得了峰值频率。在N个信道上对这些N×Msamp个采样数据求平均值，然后，第一和第二数字数据中每一个的Msamp个采样数据被用来获得峰值频率。
此外，允许基于通过对第一和第二数字数据的全部N×Msamp个采样数据进行子采样获得的下变变换数据来估计各峰值频率。
然后，过程前进到步骤S160。
在步骤S160，执行比较第一目标方向信息和第二目标方向信息的对匹配处理。执行对匹配处理的目的之一是提取多个目标物。作为对匹配处理的结果，提供包括来自第一目标方向信息的值和来自第二目标方向信息的相应值的对数据。
通常，在分别对应于向上和向下调制段的第一和第二数字数据中都包括测量频率范围中的多个强度峰，每个强度峰与拍频相对应。那些强度峰中的每一个可以被认为指示目标物的存在。然而，需要确立一对峰值频率，一个从第一数字数据提取，且另一个从第二数字数据提取，以计算目标物特征。如果第一和第二数字数据中均包括M个强度峰，则可以有M×M对峰值频率。因此，对数据具有至多M×M对峰值频率。
在步骤S170，对数据被用于给定候选目标物之一的距离和候选目标物的相对速度。
如果第一和第二数字数据均包括M个强度峰，则至多计算M×M个到候选目标物的距离和M×M个候选目标物的相对速度。可以认为在M×M个候选目标物中间，(M-1)×M个候选目标物是真实世界不存在的假象。假象将在下一个步骤S180被识别。
允许将先前获得的方向信息存储在信号处理单元30的存储器中，并参考该信息来执行将第一目标方向信息中的一个峰值频率与第二目标方向信息中的相应峰值频率相关联以识别目标物中的一个的对匹配处理。即，优选地，将当前第一目标方向信息和当前第二目标方向信息存储在信号处理单元30的存储器中，以在下次使用。代替当前第一目标方向信息和当前第二目标方向信息，可以存储与针对全部N个信道并针对向上调制段和向下调制段的各峰值频率相对应的全部数字数据xi(t)(i＝1，...，N)。此外，允许将在步骤S120获得的差拍信号的功率谱存储在存储器中。
然后，在步骤S180，基于在步骤S170计算出的对数据确定目标物的距离和目标物的相对速度。
例如，就目标物动作的一致性来检查候选目标物的距离和候选目标物的相对速度的全部候选。即，如果可以追踪目标物的候选的一些一致物理轨迹，则该候选将被判断为真实目标物。在这种情况下，在FMCW雷达2已经执行了由图5中的步骤S110～S190定义的检测过程时，需要参考包括到目标物的距离和目标物的相对速度的目标物特征。
此外，可以检查构成各对峰值频率中的其中一对的峰值频率的强度的平衡。峰值频率强度的大的不平衡说明两个峰值频率是由不同目标物产生的。
此外，允许就与在步骤S150获得的第一和第二方向数据的一致性来检查候选目标物的距离和候选目标物的相对速度的全部候选。
所确定的目标物距离和目标物相对速度可以被用于自动巡航操作、用于车辆导航操作、或用于控制安装在车辆中的安全系统。
此外，在步骤S180，所确定的目标物距离和目标物相对速度被存储在信号处理单元30的存储器中，以在下面的检测过程中参考。
如果在步骤S130的确定是“是”，即，第一和第二噪声本底水平中的至少一个超过预定干扰阈值，则确定为存在其它雷达的干扰。然后，过程前进到步骤S190。
在步骤S190，针对FMCW雷达和其它雷达之间的干扰采取一些措施。
例如，如果不能进行目标物检测，则对装配有FMCW雷达2的车辆的驾驶员发出警告。将通过显示指示或声音警告针对FMCW雷达和其它雷达之间的干扰采取其它措施。
本实施例的一方面提供一种能够使用差拍信号的随时间振幅改变来可靠地检测雷达和其它雷达之间发生干扰，并准确地测量目标特征的雷达，目标特征例如：雷达系统的测量距离范围内的目标物的存在、雷达系统和目标物之间的距离、以及目标物相对于雷达系统的相对速度。
参考图6～图7D，将说明用于确定是否发生干扰的更具体操作。
图6是示出用于基于接收信号或差拍信号的振幅曲线中极值点的周期性来检测FMCW雷达和其它雷达之间的干扰的发生的处理的流程图。这些操作在图5的步骤S130中执行。
图7A是示出接收信号Sr或差拍信号B的随时间振幅改变以及接收信号Sr或差拍信号B的振幅以预定间隔被采样的采样点的说明图。在本实施例中，根据差拍信号计算振幅差数据。
在步骤S210，信号处理单元30计算在先前和当前采样时刻采样的数字数据之间的振幅差VD，以生成示出振幅差VD的随时间改变的振幅差曲线。
图7B是示出接收信号或差拍信号的振幅变化的随时间改变的说明图。如图7B中所示，差VD可以是正值或负值。如果差拍信号的振幅随时间过去而减小，则将计算出负值的差VD。与此相对，如果差拍信号的振幅随时间过去而增加，则将会算出正值的差VD。
然而，允许通过针对各信道对2×N个振幅差数据求平均值来只获得2个振幅差数据。
此外，允许通过针对频率增加段和频率减小段并针对各信道对2×N个振幅差数据求平均值，或通过选择2×N个振幅差数据其中之一来只获得1个振幅差数据。
在随后的步骤S220，检测每一个振幅差数据中的极值点。将其中一个极值点定义为振幅差数据的符号改变的时刻。即，例如，如果在前一采样时间其为正值，当振幅差VD变负时，当前采样时间被识别为极值点。
图7B是示出接收信号或差拍信号的振幅差VD的随时间改变的说明图。
图7C是示出接收信号或差拍信号的振幅差VD的符号被翻转的极值点的说明图。
如图7B中所示，极值点位于差拍信号B的时间相关振幅曲线的最大值点或最小值点之一处。
注意，当在接收信号或差拍信号B的时间相关振幅曲线中检测极值点时，只参考振幅差数据的符号。换句话说，只使用确定振幅差在每个采样点是正值还是负值的结果。
然后，过程前进到步骤S230。
在步骤S230，首先，由图5中的步骤S110～S190定义的循环操作开始并重复的预定检测间隔被分为子时段T1、T2...，每一个具有单位时段τ，如图7B所示。然后，对每个子时段内的极值点数目计数。
优选的，单位时段τ略长于扫描时间ΔT，在扫描时间ΔT期间，雷达波fs的频率线性增加或减小了频率调制宽度ΔF。这样设置单位时段τ的结果是，如果存在没有发生干扰且在雷达的测量距离范围之外不存在例如卡车和货车的大或长的障碍或例如高速公路桥和其桥墩的大且长的建筑物的理想情况，则一个极值点或两个极值点可能落入各子时段之一中。
总之，在这个步骤S230，在时间上顺序地提取每个时段内入射无线电波的极值点的出现模式，以获得一系列极值点出现模式。
图7D是示出每个子时段内的极值点数目的改变的说明图，每个子时段各具有单位时段τ，且检查其中一个子时段内的极值点的数目。
在随后的步骤S240，将每个子时段内的极值点的数目与参考数目相比较。即，确定每个子时段内的各极值点数目是否是可允许的。如果相应子时段内的极值点数目小于参考数目，则该子时段内的极值点数目是可允许的数目。与此相对，即，如果在其中一个子时段内的极值点数目大于或等于参考数目，则该子时段内的极值点数目是异常数目。
优选的，将参考数目定义为超过干扰阈值数的值，如图7D中所示。可以定义干扰阈值数，使得将预定变化加到该子时段内的极值点的数目的平均值上。
如果具有单位时段τ的每个子时段平均起来未包含小的极值点数目，则第一参考数目和第二参考数目可以被分别设置为大于和小于极值点平均数目的数目。优选地，第一参考数目和平均数目之间的第一差等于第二参考数目和平均数目之间的第二差。在这种情况下，如果子时段之一内的极值点数目小于第一参考数目并大于第二参考数目，则该子时段内极值点的数目是允许的数目。如果大于等于第一参考数目或小于等于第二参考数目，则则该子时段内极值点的数目是异常的数目。
总之，在这个步骤S240，检测系列极值点出现模式中极值点出现模式不规律的周期。
接下来，在步骤S250，确定在哪个子时段检测出极值点的异常数目。可以将极值点数目不被允许的子时段称为干扰发生时段。如果存在至少一个干扰发生时段，其中接收信号Sr的时间相关振幅曲线中的极值点数目超过干扰阈值数目并且差拍信号B相对平均数目的距离相比预定变化数目更远，则过程前进到步骤S260。
与此相对，如果不存在极值点数目超过干扰阈值数目的子时段，则过程前进到步骤S270。
在图7D中，由于具有单位时段τ的每个子时段平均只包含小的极值点数目，第一参考数目能够被用作干扰阈值数目。因而，在子时段T4和T5内，检测出超过干扰阈值数目的极值点数目。因此，确定在子时段T4和T5内发生了FMCW雷达2和其它雷达之间的干扰。
在步骤S260，做出发生FMCW雷达2和其它雷达之间的干扰的结论。
在步骤S270，做出没有发生FMCW雷达2和其它雷达之间的干扰的结论。
(本实施例的优点)
如上所述，根据本实施例的用于检测FMCW雷达2和其它雷达之间发生干扰的方法包括步骤：计算接收信号或差拍信号的振幅差VD的随时间改变，识别接收信号或差拍信号的时间相关振幅曲线中的极值点，对每个子时段内的极值点数目计数，判断每个子时段内的每个极值点数目是否正常，并基于判断每个子时段内的每个极值点数目是否正常的结果来确定在FMCW雷达2和其它雷达之间发生干扰的子时段。
即，在根据本实施例的方法中，只利用差拍信号B的时间相关振幅曲线中的极值点数目来确定是否发生FMCW雷达2和其它雷达之间的干扰。本方法利用这样的事实：通常，从其它雷达发射的且被叠加在雷达波的回波上的噪声信号只具有比雷达波的谐波分量高的谐波分量，或只具有非周期分量。因此，即使噪声信号的水平低，也可以检测干扰的发生。这意味着执行根据本实施例的方法只需要小量的运算量。
图8是示出当接收信号或差拍信号遭遇了从其它雷达发射的强干扰无线电波时，接收信号或差拍信号的随时间振幅改变的说明图。
在这种情况下，因为干扰的影响导致了接收信号Sr或差拍信号B中的放大强度变化，所以可以容易地识别出干扰对接收信号Sr或差拍信号B的影响。
图9是示出当接收信号或差拍信号遭遇了从其它雷达发射的弱干扰无线电波时，接收信号或差拍信号的随时间振幅改变的说明图。
在这种情况下，因为干扰的影响不导致接收信号Sr或差拍信号B中的放大强度变化，所以当只观察到接收信号Sr或差拍信号B中的振幅改变时，不能容易地识别出干扰对接收信号Sr或差拍信号B的影响。
然而，在这两种情况下，都可以观察到接收信号Sr或差拍信号B的时间相关振幅曲线中的极值点。因此，即使从其它雷达发射的干扰无线电波的水平低，也可以检测干扰的发生。
因此，即使在FMCW雷达2的测量距离范围之外存在例如卡车和货车的一些大或长的目标障碍或例如高速公路桥和其桥墩的大且长的建筑物，且即使在FMCW雷达2的测量距离范围内存在多个目标物，雷达2也能可靠地检测雷达和其它雷达之间干扰的发生。
此外，如上所述，当根据由等式(5)定义的自相关矩阵R(t)获得位于FMCW雷达2的测量距离范围内的目标物的方向时，因为可以通过忽略干扰发生的时段内的数字信号数据xi(t)和xi(t-1)中的一些来去除干扰对数字信号数据xi(t)和xi(t-1)(i＝1，...，N)的影响，所以可以准确地确定目标物的方向，其中，自相关矩阵R(t)包括在图5中的当前循环操作获得的数字信号数据xi(t)(i＝1，...，N)，以及在前一循环操作获得的数字信号数据xi(t-1)(i＝1，...，N)。
(第一实施例的变型)
在根据第一实施例的方法中，如果极值点的数目超过干扰阈值数目，则确定在每一个子时段内的极值点的数目异常，如图7D所示。通过把预定变化加到一个子时段内的极值点数目的平均值上，定义干扰阈值数目。然而，可以根据发射信号Ss定义干扰阈值数目。更具体地说，发射信号Ss的时间相关振幅曲线定义每个子时段内的极值点的理想数目，其中，极值点的理想数目被定义为在不存在其它雷达且在FMCW雷达2的测量距离范围之外不存在障碍的情况下获得的数目。所以，可以将极值点的理想数目识别为一个子时段内的极值点数目的平均值。
(第二实施例)
参考图10～图11，说明本发明的第二实施例。
图10是示出根据本发明第二实施例的用于检测目标物特征的处理的流程图，目标物特征例如雷达的雷达范围内的目标物的存在、目标物和雷达之间的距离以及目标物相对于FMCW雷达的相对速度，该处理包括基于接收信号或差拍信号的振幅曲线中极值点的周期性来检测FMCW雷达和其它雷达之间干扰的发生的步骤，以及从接收信号中去除干扰影响的步骤。
只有步骤S330和S340是与图5中示出的步骤不同的步骤。因此，只说明在步骤S330和S340执行的操作。
在步骤S330，在根据本实施例的用于检测FMCW雷达2和其它雷达之间的干扰的发生的处理中，为了沿极值点形成平滑连续插值曲线，用通过对具有等于或两倍于极值点周期性的周期的谐波曲线采样而获得的校正采样数据，来替换差拍信号B在干扰发生的子时段内的数字数据Db，从而校正差拍信号B的数字数据Db。
以这种方式，可以获得差拍信号B的校正数字数据Db。如果将该校正操作应用到第一和第二数字数据，则分别获得对应于频率增加段中和频率减小段中的数据的校正的第一数字数据和校正的第二数字数据。在步骤S340执行这些操作。
在接收信号Sr被用来检测干扰的情况下，极值点的周期应该像调制雷达波的频率一样被调制。即，在与雷达波的频率增加段相对应的时间段中，应该减小接收信号Sr的振幅曲线中极值点的周期。与此相对，在与雷达波的频率减小段相对应的时间段中，应该增加接收信号Sr的振幅曲线中极值点的周期。在估计沿极值点的平滑连续插值曲线时应该考虑这些事实。
图11是示出在去除了干扰影响之后接收信号或差拍信号随时间校正振幅改变的说明图。
在步骤S440，信号处理单元30分别对差拍信号的与频率增加段中和频率减少段中的数据相对应的第一和第二数字数据执行频率分析，例如快速傅立叶变换(FFT)分析。
根据本发明，可以获得与前一实施例相同的优点。
此外，提供一种连续波雷达，例如FMCW雷达，其中因为用基于具有等于或两倍于极值点周期的周期的谐波曲线而获得的校正数据来替换接收信号或差拍信号在干扰发生的子时段内的振幅数据，所以即使发生雷达和其它雷达之间的干扰，所述连续波雷达也可以准确检测目标物特征，目标物特征包括雷达的测量范围内的目标物的存在、目标物和雷达之间的距离以及目标物相对于雷达的相对速度。

Claims (8)

1.一种用于检测由雷达发射且具有随时间振荡的振幅的雷达波的回波和由其它雷达发射的无线电波之间的干扰的发生的方法，所述方法包括步骤：
检测所述其它雷达发射的无线电波被叠加在所述雷达波的回波上的入射无线电波的极值点，每一个极值点是出现入射无线电波的振幅的最大值或最小值的时刻；
在时间上顺序地提取每个时段内入射无线电波的极值点的出现模式，以获得一系列极值点出现模式；
在该系列极值点出现模式中检测极值点出现模式不规律的周期；和
确定是否检测到在所检测的周期内发生的干扰。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于
在预定计数周期用入射无线电波的极值点的数目来量化出现模式，以确定入射无线电波的极值点的一系列计数数目，并且
检测极值点出现模式不规律的周期的步骤包括：
对入射无线电波的极值点的计数数目求平均值，以确定每计数周期极值点的平均数目；和
检测极值点的平均数目与计数周期之一内入射无线电波的极值点的计数数目之一之间的差超过预定阈值的周期。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
通过分别混合由雷达接收到的入射无线电波与从所述雷达发射的向上调制段和向下调制段的无线电波，生成第一差拍信号和第二差拍信号，
其中，所述雷达是发射频率随时间改变的频率调制雷达波的频率调制连续波(FMCW)雷达，所述雷达波具有雷达波频率随时间增加的向上调制段，以及雷达波频率随时间减小的向下调制段，并且
所述第一和第二差拍信号中的至少一个被用来计算差拍信号的频率分量的强度直方图。
4.一种频率调制连续波(FMCW)雷达，其检测包括所述雷达的测量范围内的目标物的存在、所述目标物和所述雷达之间的距离、以及所述目标物相对于所述雷达的相对速度中的至少一个的目标物特征，所述雷达包括：
发射信号生成器，其生成发射信号，所述发射信号的频率被调制为具有所述发射信号的频率随时间增加的向上调制段和所述发射信号的频率随时间减小的向下调制段；
发射天线，其沿所述测量范围的方向发射作为雷达波的所述发射信号，所述测量范围被限制为其最远距离对应于最大测量频率；
接收天线单元，其接收包括来自位于所述雷达的测量范围内的所述目标物的所述雷达波的回波的入射无线电波，以基于所述入射无线电波生成接收信号；
差拍信号生成器，其基于所述发射信号和所述接收信号二者，分别生成针对所述向上调制段和所述向下调制段中的每一个的第一和第二差拍信号；
极值点检测器，其检测所述其它雷达发射的无线电波被叠加在所述雷达波的回波上的入射无线电波的极值点，每一个极值点是出现入射无线电波的振幅的最大值或最小值的时刻；
提取单元，其提取每个时段内入射无线电波的极值点的出现模式，以获得一系列极值点出现模式；
检测器，其在该系列极值点出现模式中检测极值点出现模式不规律的周期；和
干扰确定单元同，其确定是否在所检测的时间周期内发生干扰；
频率分析器，其对所述第一和第二差拍信号进行频率分析，以分别获得针对所述向上调制段和所述向下调制段示出差拍信号在频域中的强度分布的第一和第二频谱特征；
峰值频率检测器，其在所述第一和第二峰值频率位于所述最大测量频率以下的情况下，分别检测在所述第一和第二频谱特征中具有相应最高强度的第一和第二峰值频率；以及
目标物特征计算器，其基于所述第一和第二峰值频率计算所述目标物特征。
5.根据权利要求4所述的频率调制连续波雷达，其中，
在预定计数周期用入射无线电波的极值点的数目来量化出现模式，以确定入射无线电波的极值点的一系列计数数目，并且
用于检测极值点出现模式不规律的周期的干扰确定单元包括：
平均值计算器，其对入射无线电波的极值点的计数数目求平均值，以确定每计数周期极值点的平均数目；和
周期检测器，其检测极值点的平均数目与计数周期之一内入射无线电波的极值点的计数数目之一之间的差超过预定阈值的周期。
6.根据权利要求5所述的频率调制连续波雷达，其中，
所述极值点检测器包括：
采样单元，其在采样时间按时间顺序对所述第一和第二差拍信号的振幅进行采样，以分别生成所述第一和第二差拍信号的振幅的改变；
差计算器，其计算相继采样时间之间所述第一和第二差拍信号的振幅的改变的差，以分别生成所述第一和第二差拍信号的振幅的差的改变；以及
检测器，其检测所述第一和第二差拍信号的振幅的差的符号相对前一采样时间的振幅的差的符号发生翻转的采样时间之一，以作为极值点之一。
7.根据权利要求4-6之一所述的雷达，其中，
极值点检测器，其检测第一和第二差拍信号的至少之一的极值点，每一个极值点是出现第一和第二差拍信号的至少之一的振幅的最大值或最小值的时刻；
提取单元，其在时间上顺序地提取每个时段内第一和第二差拍信号的至少之一的极值点的出现模式。
8.根据权利要求4-7之一所述的雷达，其中，
所述雷达是车载雷达。
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