CN101271158A - 确定噪声本底水平的方法和使用该方法的雷达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定噪声本底水平的方法和使用该方法的雷达。提供了一种针对雷达检测对应于由雷达接收的入射无线电波的电信号的噪声本底水平的方法，该入射无线电波包括从雷达朝雷达的测量范围发射以检测包括雷达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的目标物特征的无线电波的回波。该方法包括以下步骤：计算频率分量的强度直方图，该频率分量超过关于测量范围的预定值；并提取在直方图中具有最大高度的强度作为电信号的噪声本底水平。

Description

确定噪声本底水平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确定响应于从其它雷达发射的雷达波的干扰而增加的噪声本底(noise floor)水平的方法。本发明还涉及一种调频连续波(FMCW，freq uency modulated continuous wave)雷达的干扰检测装置，以及装配有干扰检测装置的FMCW雷达，该干扰检测装置使用用于估计噪声本底水平以准确地确定FMCW雷达和其它雷达之间发生干扰的方法。

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。

准确检测这种目标特征存在困难的原因之一是差拍信号的频谱特征包含宽峰。差拍信号的频谱特征中的宽峰可能是由在FMCW雷达和其它雷达具有彼此不同的雷达波调制梯度(即使只有轻微不同)，或其它雷达不是FMCW类型，而是例如双频连续波、多频连续波、脉冲、扩展频谱等类型的情况下发生的干扰引起的。频谱特征中的宽峰可以提高差拍信号的频谱特征的噪声本底水平，使得通过混合发射信号和接收信号产生的差拍信号的峰值频率(拍频)的峰高不超过噪声本底水平。通常，噪声本底水平是来自未识别源的噪声的强度。结果，不能准确地检测出峰值频率以得到拍频。这导致目标特征的不准确检测。即，可能错误地确定到目标物的距离或目标物的相对速度。

在Natsume等人的日本已公开专利申请No.2006-2220624和对应的美国专利申请No.2006/0181448中，公开了能够确定FMCW雷达是否被其它一些雷达干扰的FMCW雷达。

Natsume等人的FMCW雷达从差拍信号的全部频率分量中提取大于阈值频率的高频分量，其中与位于FMCW雷达的测量范围内的目标物的目标特征相对应的拍频应位于该阈值频率以下。高频范围被定义为包含超过阈值频率的频率分量的频率范围。差拍信号的高频分量的强度被用于计算被看作涉及背景噪声或噪声本底水平的参考值。然后，基于所计算的参考值，确定FMCW雷达是否被其它一些雷达干扰。在Natsume等人的FMCW雷达的实施例之一中，参考值是高频范围上频率分量的强度的和(积分)。基于高频分量的强度的和来确定FMCW雷达和其它雷达之间是否发生干扰。在Natsume等人的FMCW雷达的另一个实施例中，参考值是满足预定条件的频率分量的数目。预定条件是频率分量超过预定频率阈且频率分量的强度超过预定强度阈值，其中，该预定频率阈值被设定在与位于测量范围内的目标物相对应的拍频应该被位于的范围之外，且预定强度阈值被设定为在不发生其它雷达的干扰时不能获得的足够大的值。预定频率阈值可以被设置为阈值频率的两倍。基于满足上述预定条件的频率分量的数目判断是否发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰。

包括Natsume等人的FMCW雷达的传统FMCW雷达在检测FMCW雷达和其它雷达之间的干扰时所利用的基本事实是：差拍信号的频谱特征的噪声本底水平的增加使高频分量的强度的和增加，并使满足预定条件的频率分量的数目增加。使用该事实，如果所述和或所述数目超过对应阈值，则传统FMCW雷达做出FMCW雷达和其它雷达之间存在干扰的结论。

然而，由于存在位置超出FMCW雷达的测量范围的某个大或长的物体，刚刚提及的和以及数目被增加。这种大或长的物体产生差拍信号，其具有比与位于测量范围内的目标物相对应的差拍信号更高的拍频。尤其是，如果存在多过几个的目标物，则频谱特征的高频区域中的宽峰会出现，且可以增强高频分量的强度的和，或增加满足超过对应阈值的预定条件的频率分量的数目。因此，由于存在位置超出FMCW雷达的测量区域的大或长的目标物，利用上述事实的传统FMCW雷达可能错误地检测干扰。

此外，如果存在一些例如卡车和货车的大型车辆，或例如高速公路桥和其桥墩的大且长的建筑物，则差拍信号的频谱特征可能在高频区域中包含多个高强度峰。

因此，即使附近没有其它雷达，位置超出FMCW雷达测量区域的大型目标物增强高频分量的强度的和，并增加满足预定条件的频率分量的数目，而且导致有关在FMCW雷达和其它雷达之间发生干扰的错误确定。这意味着有必要建立针对FMCW雷达的用于准确检测噪声本底水平的方法，以便可靠地检测是否存在位置超出FMCW雷达测量区域的大型目标物。此外，有必要建立针对FMCW雷达的、用于即使在FMCW雷达测量区域之外存在例如卡车和货车的某种大或长的目标物，或例如高速公路桥和其桥墩的大且长的建筑物，仍准确地确定在FMCW雷达和其它雷达之间是否发生干扰的方法。

上述难点造成这样的问题：该如何基于到雷达接收天线的入射波准确地估计噪声本底水平。

对于这样的雷达系统：发射雷达波并接收目标物反射的雷达波以检测例如目标物和雷达系统之间的发射方向距离的目标特征，从而估计通过混合雷达波和反射雷达波产生的差拍信号的噪声本底水平，在针对此雷达系统的现有方法中，差拍信号的最大功率谱的函数值被认作噪声本底水平。Komori等人在WO 2006/120824中公开了用于根据差拍信号的最大功率谱来确定噪声本底水平的方法。在Komori等人的方法中，如果检测到任何尖峰噪声，则基于尖峰噪声的最大绝对值来确定差拍信号的频谱特征的噪声本底水平。在该方法中，有必要准确地预先确定尖峰噪声的最大绝对值和差拍信号的频谱特征的噪声本底水平之间的关系。如果在雷达和其它雷达之间发生了任何干扰，则该确定可能是困难的任务。

在日本已公开专利申请No.2004-163340和相应美国专利申请No.2004/0095269中，Uehara等人公开了检测干扰波的接收并估计噪声本底水平的车载雷达系统。Uehara等人公开的雷达系统包括用于发射电磁波的发射部件，以及用于接收目标物反射的电磁波的接收部件。Uehara等人的雷达系统还包括用于基于发射的电磁波和接收的电磁波来测量雷达系统和目标物之间的距离和相对速度的信号处理部件，以及用于在信号处理部件的控制下暂停发射部件的发射操作以检测来自其它外部装置的干扰信号的干扰检测部件。利用该结构，因为只测量例如进入雷达系统的干扰波的噪声信号，而不测量任何障碍的反射波，所以可以根据噪声本底水平的定义计算噪声本底水平。然而，需要暂停发射操作来估计噪声本底水平并检测干扰的发生。这意味着在噪声本底水平估计和干扰检测期间不能确定任何目标特征，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。这意味着不能执行目标特征的连续测量。

因此，需要这样的雷达：即使在超出雷达测量区域的位置存在例如卡车和货车的某种大或长的目标物，或例如高速公路桥和其桥墩的大且长的建筑物，并且即使在雷达的测量范围内存在多个目标物，也能够准确地估计噪声本底水平，可靠地检测雷达和其它雷达之间干扰的发生，以及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，以及一种用于基于示出差拍信号的频率分量的强度分布的直方图，准确地检测通过混合发射信号(调制雷达波以随时间线性改变)与接收信号(关于来自目标物的反射波)而获得的差拍信号的频谱特征的噪声本底水平的方法，以便即使例如卡车和货车的某种大或长的目标物、或例如高速公路桥和其桥墩的大且长的建筑物位于FMCW雷达的测量区域之外，也可以准确确定是否发生了FMCW雷达和其它雷达之间的干扰。

根据本发明的一方面，提供了一种针对雷达的用于检测包括雷达测量距离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中的至少一个的目标物特征，以确定入射无线电波分析中的噪声本底水平的方法，所述入射无线电波由雷达接收并转换为电信号，且包括由雷达发射并从所述雷达的测量距离范围内的目标物反射的雷达波的回波。

根据本发明该方面的方法包括以下步骤：对电信号进行频率分析，以导出电信号的频率分量的强度分布；计算频率分量中处于来自所述目标物的雷达波的回波所落入的给定频率范围之外的频率分量的强度直方图；以及将各强度中在所述频率分量的强度直方图中具有最大高度的强度确定为噪声本底水平。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于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雷达的方法，所述雷达波具有所述雷达波的频率随时间增加的向上调制段，以及所述雷达波的频率随时间减小的向下调制段，所述方法用于检测差拍信号的噪声本底水平，所述差拍信号包括通过分别混合由所述雷达接收到的入射无线电波与从所述雷达发射的所述向上调制段和所述向下调制段的无线电波而生成的第一差拍信号和第二差拍信号。

根据本发明的该方面的方法包括以下步骤：执行频率分析，计算频率分量的强度直方图，并确定差拍信号的噪声本底水平。在执行频率分析的步骤中，对通过分别混合由雷达接收的入射无线电波与从雷达发射的向上调制段和向下调制段的雷达波而生成的第一和第二差拍信号执行频率分析，以获得示出第一和第二差拍信号在频域中的强度分布的频谱特征。在计算频率分量的强度直方图的步骤中，使用第一和第二信号中的至少一个的频谱特征来计算频率分量的强度直方图，其中，频率分量被定义为超过与测量范围的最远距离相对应的最大测量频率的那些频率分量。在检测本底噪声水平的步骤中，将在差拍信号的频率分量的强度直方图中具有最大高度的典型强度检测为本底噪声水平。

根据本发明的另一方面，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的目标物特征。

根据本发明的该方面的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、频率分析器、直方图计算器、噪声本底水平检测器、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，所述发射信号的频率被调制从而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，从而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，分别针对所述向上调制段和所述向下调制段中的每一个生成第一和第二差拍信号。频率分析器对所述第一和第二差拍信号进行频率分析，以针对所述向上调制段和所述向下调制段分别获得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。直方图计算器基于所述差拍信号的所述第一和第二频谱特征中的至少一个，计算频率分量的强度直方图，所述频率分量超过所述最大测量频率。噪声本底水平检测器将在所述频率分量的强度直方图中具有最大高度的典型强度检测为所述噪声本底水平。如果所述第一和第二峰值频率位于所述最大测量频率以下，并具有比作为所述噪声本底水平的函数确定的值大的强度，则峰值频率检测器分别检测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所述第一和第二峰值频率计算所述目标物特征。

根据本发明的另一方面，提供一种干扰检测装置，用于频率调制连续波(FMCW)雷达，所述装置确定频率调制连续波雷达和其它雷达之间是否发生干扰。

根据本发明该方面的干扰检测装置包括：发射信号生成器、发射天线、接收天线单元、差拍信号生成器、频率分析器、直方图计算器、噪声本底水平检测器、以及干扰检测器。所述干扰监测器基于所述噪声本底水平是否超过预定值的结果来检测所述频率调制连续波雷达和其它雷达之间的干扰的发生。

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是示出用于检测目标物的处理的流程图，该处理包括基于差拍信号的频率分量的强度的直方图来检测差拍信号的频谱特征的噪声本底水平的步骤；

图6A是示出在没有FMCW雷达和其它雷达之间的干扰且在超出FMCW雷达的测量范围的位置没有大型目标物的情况下，差拍信号的典型功率谱特征的曲线图；

图6B是示出在没有FMCW雷达和其它雷达之间的任何干扰且在超出FMCW雷达的测量范围的位置没有大型目标物的情况下，差拍信号的频率分量的强度的典型直方图的图表；

图7A是示出当没发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰且大型目标物的位置超出FMCW雷达测量范围时，差拍信号的典型功率谱特征的曲线图；

图7B是示出当在FMCW雷达和另一个雷达之间不发生干扰且存在位置超出FMCW雷达测量范围的一些大型目标物时，差拍信号的频率分量的强度的典型直方图的图表；

图8A是示出当发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰时，差拍信号的典型功率谱特征的曲线图；

图8B是示出当发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰时，差拍信号的频率分量的强度的典型直方图的图表；

图9是示出根据对比技术的用于检测目标物的处理的流程图；

图10是示出当FMCW雷达和其它雷达之间发生干扰时，差拍信号的典型频谱特征的曲线图，差拍信号的频谱特征具有不存在来自位于FMCW雷达测量范围内的目标物的影响的高频率范围，以及存在来自位于FMCW雷达测量范围之内的目标物的一些影响的目标检测频率范围；

图11是示出当发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰时，差拍信号高频范围中的典型频谱特征的曲线图；

图12是示出当在FMCW雷达和其它雷达之间没有干扰发生且不存在位置超出FMCW雷达测量区域的大型目标物时，差拍信号在高频范围中的典型频谱特征的曲线图；

图13是示出当在FMCW雷达和其它雷达之间没有干扰发生且存在位置超出FMCW雷达测量区域的一些大型目标物时，差拍信号在高频范围中的典型频谱特征的曲线图。

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。

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F_samp＝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/f_m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/f_m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fr的源，且反射雷达波fr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×M_samp，一个频率变化周期即扫描时间2×ΔT＝2×1/f_m。

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M_samp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：

$\mathrm{fb}=\frac{\left|\mathrm{fbu}\right|+\left|\mathrm{fbd}\right|}{2}---\left(1\right)$

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：

$D=\frac{c}{4\×\mathrm{\ΔF}\×f_m}\×\mathrm{fb}---\left(2\right)$

其中，ΔF是在雷达波fs的频率变化周期1/f_m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：

$\mathrm{fd}=\frac{\left|\mathrm{fbd}\right|-\left|\mathrm{fbu}\right|}{2}---\left(3\right)$

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：

$V=\frac{c}{2\×f0}\×\mathrm{fd}---\left(4\right)$

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。

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是示出用于确定是否存在其它雷达的干扰的方法的流程图。即使大的目标物，例如，诸如卡车和货车的大型车辆或诸如高速公路桥和其桥墩的建筑物，位于FMCW雷达2的测量范围之外处，该方法也工作良好。该方法包括基于差拍信号的频率分量的强度直方图来检测差拍信号的频谱特征的噪声本底水平的步骤。图5中所示的处理由图1中的信号处理单元30执行。该过程开始且然后以预定间隔重复。

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度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。通过转换由混合器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。

在这个实施例中，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×M_samp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。

随后在步骤S120，信号处理单元30对差拍信号的分别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。作为快速傅立叶变换的结果，计算出均被分配给频率分量之一的复合值。即，通过傅立叶变换将差拍信号的强度的时域表示变换为其频域表示。每个复合值的绝对值表示对应频率分量的功率。因此，通过傅立叶变换，可以得到差拍信号功率谱或频谱特征。

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M_samp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。

在步骤S130，使用在步骤S120获得的差拍信号的功率谱，尤其是使用与高频范围内的频率分量对应的功率谱数据，获得差拍信号的那些频率分量针对向上调制段和向下调制段的每一个的强度直方图。直方图示出在差拍信号频谱特征的高频范围的频率分量中计数出给定强度或功率的频繁程度。换句话说，直方图针对高频范围内的频率分量示出差拍信号的强度或功率分布。在这个实施例中，基于第一和第二差拍信号的功率谱中高频范围内的频率分量的强度来获得直方图。然而，允许通过使用差拍信号的第一和第二频谱特征二者来只计算差拍信号的那些频率分量的强度的一个直方图。

此外，允许计算针对于每个信道并针对于向上调制段和向下调制段的直方图。在这种情况下，基于M_samp个采样数据来获得每个直方图。

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。

然后，在步骤S140，信号处理单元30从差拍信号的那些频率分量的强度中提取差拍信号在向上调制段中的强度或功率值，使得该值在直方图中具有最大高度。针对向下调制段执行相同过程。所提取的值定义对应噪声本底水平，即，基于对应于向上调制段的第一数字数据获得的第一噪声本底水平和基于对应于向下调制段的第二数字数据获得的第二噪声本底水平。在直方图中具有相应最大高度的差拍信号的强度或功率值被称为峰功率。换句话说，第一噪声本底水平是针对向上调制段在差拍信号的高频范围频率分量的强度直方图中最频繁出现的强度。第二噪声本底水平是针对向下调制段在差拍信号的高频范围频率分量的强度直方图中最频繁出现的强度。

在这个实施例中，基于第一和第二数字数据的全部N×M_samp个采样数据分别获得针对向上调制段和向下调制段的直方图。然而，允许只基于根据由包括接收天线单元20的全部信道的接收信号Sr生成的差拍信号的数字数据，来只获得针对向上调制段和向下调制段中的至少一个的直方图中的一个。在这种情况下，可以只将差拍信号的具有直方图中的最大高度的强度或功率的一个值选择为本底噪声水平。

如果差拍信号的强度或功率的多个值在步骤S130的直方图中给出相同最大高度，则既可以将给出最大高度的最低或最高的强度识别为噪声本底水平，也可以计算作为差拍信号的给出相同最大高度的强度或功率值的函数的值，以作为噪声本底水平。

如果在步骤S140中只获得一个噪声本底水平，则判断噪声本底水平是否超过预定干扰阈值。

在这个实施例中，在步骤S140获得的噪声本底水平在差拍信号的高频范围频谱特征中最频繁出现。因此，用于确定噪声本底水平的过程未包含不确定性。因此，即使在超出FMCW雷达的测量范围处存在某种例如卡车或货车的大或长的目标物，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范围内存在多个目标物，也可以准确地估计噪声本底水平。

随后在步骤S150，确定是否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。执行该确定以判断是否将进行一些针对FMCW雷达和其它雷达之间的干扰的措施。

如果在步骤S150的确定为“否”，即，如果第一和第二噪声本底水平都不超过预定干扰阈值，则确定既没有发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰，也没有发生位置超出测量范围的物体的影响。然后，过程前进到步骤S160。

在步骤S160，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x_i(t)(i＝1，...，N)以形成向量X(t)＝(x₁(t)，...，x_N(t))。优选地，每个数字数据x_i(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 location andsignal parameter estimation”，R.O.Schmidt，IEEE Trans.AntennasPropagat.Vol.34(3)March(1986)PP.276-280中找到。使用MUSIC方法，在射频信号的频率变化的锯齿状波形中的一个2×ΔT周期上，基于与针对每个信道的每一个峰值频率相对应的数字信号数据x_i(t)(i ＝1，...，N)，检测目标物的方向。如果检测到多个峰值频率，则预期存在数目等于峰值频率数目的多个目标物。因此，针对向上调制段和向下调制段的每一个得到目标物的方向。下文中，包括针对向上调制段和向下调制段的峰值频率和目标物方向的那些数据被分别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×M_samp个采样数据获得峰值频率。在这个实施例中，在N个信道上对全部N×M_samp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M_samp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×M_samp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S170。

在步骤S170，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S180，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S190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x_i(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S190，基于在步骤S180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～S200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，可以检查由各对峰值频率中的其中一对组成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S160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S190，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S150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S200。

在步骤S200，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。

(本实施例的操作和优点)

因此，即使在雷达2的测量区域之外存在例如卡车和货车的一些大或长的目标物，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范围内存在多个目标物，雷达2也能够准确地估计噪声本底水平，可靠地检测该雷达和其它雷达之间的干扰的发生，并准确地测量例如下列的目标特征：雷达系统的测量范围内目标物的存在、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。

在上面的实施例中，结合FMCW雷达2公开了用于估计噪声本底水平的方法。显然其它类型的雷达可以执行根据本发明的用于估计噪声本底水平的方法。

根据本发明的用于估计噪声本底水平的方法可以适用于干扰检测装置，其准确检测装配有该干扰检测装置的雷达和其它雷达之间的干扰。适用于执行用于估计噪声本底水平的上述方法的雷达不限于FMCW雷达。

此外，由于对入射波的噪声本底水平的准确估计，根据本发明的用于估计噪声本底水平的方法可以由准确检测目标物特征的雷达。

参考图6A～图8B，将说明本实施例的操作。

如上所述，车载FMCW雷达2基于差拍信号B的频率分量的强度直方图来确定其它雷达的干扰的发生。

图6A是示出在没有FMCW雷达和其它雷达之间的干扰且没有位置超出FMCW雷达的测量范围的大型目标物的情况下，差拍信号的典型功率谱特征的曲线图。

在这种情况下，没有引起差拍信号频谱特征的本底噪声水平的任何上升的因素。

图6B是示出在没有FMCW雷达和其它雷达之间的任何干扰且没有位置超出FMCW雷达的测量范围的大型目标物的情况下，差拍信号的频率分量的示例强度直方图的图表。

在图6B中可见，在差拍信号B的频率分量的强度直方图中具有最大高度的典型功率比预定干扰阈值低。因此，根据本实施例的方法给出关于FMCW雷达和其它雷达之间的干扰发生的准确确定结果。

图7A是示出当没发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰且一些大型目标物位于超出FMCW雷达测量范围处时，差拍信号的示例功率谱特征的曲线图。

在这种情况下，噪声本底水平未因FMCW雷达和其它雷达之间的干扰而增加，但多个巨大的峰出现在最大测量频率之外的高频区域中。通常，来自位置超出FMCW雷达2的测量区域的大型目标物的反射雷达波在最大测量频率之下不具有给出典型功率的足够强度，该典型功率在差拍信号B的频率分量的强度直方图中具有比预定干扰阈值大的最大高度。

图7B是示出当在FMCW雷达和另一个雷达之间没有发生干扰且存在位置超出FMCW雷达测量范围的一些大型目标物时，差拍信号的频率分量的示例强度直方图的图表。

如图7B中所示，在差拍信号B的频率分量的强度直方图中具有最大高度的典型功率比预定干扰阈值低。因此，根据本实施例的方法给出关于FMCW雷达和其它雷达之间的干扰发生的准确确定结果。

在发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰的最后情况下，因为干扰的影响在差拍信号的频谱特征中，尤其在最大测量频率之外的高频区域中产生了宽峰，所以噪声本底水平因FMCW和其它雷达之间的干扰而增加。

图8A是示出当发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰时，差拍信号的示例功率谱特征的曲线图。

图8B是示出当发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰时，差拍信号的频率分量的示例强度直方图的图表。因此，即使大型目标物，例如像卡车和货车的大型车辆或像高速公路桥和其桥墩的建筑物，位于FMCW雷达2的测量范围之外，根据本实施例的方法也可以很好地工作。

参考图9～图13，将与基于差拍信号频谱特征的高频分量的强度积分来确定FMCW雷达和其它雷达之间是否发生干扰的对比技术相比较，说明本发明的一些优点。

图9是示出根据对比技术的用于检测目标物的处理的流程图。

在图9所示的流程图中，步骤S900、S910、S940、S950和S960对应于图5所示本实施例中的步骤S110、S120、S160、S170和S200。因此，只有步骤S920和S930是需要说明的未知步骤。

在步骤S920，通过针对向上调制段和向下调制段中的每一个并针对每个信道对预定高频范围内的频率分量的强度进行积分来计算积分值。如果将最大测量频率设定为与本实施例中的相同的值，即，当目标物相对速度为0时与256米相对应的116千赫，则预定高频范围可以被设定为200～333千赫。

然后，在步骤S930，确定在步骤S920中计算出的积分值是否大于预定阈值。在步骤S930执行的确定中，将预定值与针对向上调制段和向下调制段的积分值中的一个进行比较是足够的。

其它步骤与根据本实施例的方法中的相应步骤具有相同的功能。

代替积分值，可以使用位于预定高频范围中且具有超过预定强度阈值的强度的频率分量的数目。

图10是示出当FMCW雷达和其它雷达之间发生干扰时，差拍信号的示例频谱特征的曲线图。在图10中，可见预定高频范围。预定高频范围的下限是最大测量频率，其中对应于FMCW雷达2测量范围内的目标物的频率分量位于该最大测量频率以下。

图11是示出当发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰时，差拍信号高频范围中的示例频谱特征的曲线图。可以看出在整个高频范围中噪声本底水平升高。因此，在整个高频范围中找到了具有超过预定强度阈值的强度的频率分量。因此，根据对比技术的方法在这种情况下给出确定发生其它雷达的干扰的准确结果。

图12是示出当在FMCW雷达和其它雷达之间没有干扰发生且不存在位置超出FMCW雷达测量区域的大型目标物时，差拍信号在高频范围中的示例频谱特征的曲线图。在这种情况下，除了在出现目标物的影响的频率范围中之外，噪声本底水平处于预定强度阈值之下。因此，可以确定在FMCW雷达和其它雷达之间是否发生干扰。即，在这种情况下，根据对比技术的方法给出发生其它雷达的干扰的准确确定结果。

图13是示出当在FMCW雷达和其它雷达之间没有干扰发生且存在位置超出FMCW雷达测量区域的一些大型目标物时，差拍信号在高频范围中的示例频谱特征的曲线图。位置超出FMCW雷达的测量区域的大型目标物影响差拍信号的频谱特征，使得在高频范围中产生具有超过预定强度阈值的强度的多个窄峰。在这种情况下，尽管没有发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰，但是预定高频范围内的频率分量的强度积分值以及位于预定高频范围内并具有超过预定强度阈值的强度的频率分量的数目都增加。因此，位置超出FMCW雷达的测量区域的大型目标物有时导致关于发生其它雷达的干扰的错误确定。

然而，如上所述，尤其如图5中的步骤S140所示，根据本实施例的方法可以准确地估计噪声本底水平。对确定噪声本底水平的准确度的提高导致可靠地确定是否存在位置超出FMCW雷达的测量区域的大型目标物。

根据本实施例的、针对频率调制连续波(FMCW)雷达用于估计响应于FMCW雷达和其它雷达之间干扰的发生而增加的噪声本底水平的方法包括下列步骤：分析差拍信号，生成直方图，以及检测噪声本底水平。

在用于分析差拍信号的步骤中，使用数字化经放大的差拍信号的技术，例如，通过以预定采样频率对经放大的差拍信号的大小进行采样以获得差拍信号的频谱特征或功率谱，将通过混合涉及来自目标物的反射雷达波的振幅的接收信号Sr与涉及由振荡器12产生的射频信号的本地信号L而得到的差拍信号转换为数字数据。调制射频信号的频率，使得其在向上调制段线性增加，然后在向下调制段线性减小。

在用于生成直方图的步骤中，使用差拍信号的高频分量的频谱特征，获得差拍信号的高频分量的强度直方图。

在用于检测噪声本底水平的步骤中，将差拍信号的在直方图中具有最大高度的强度或功率值检测为噪声本底水平。

因此，即使是甚至更大或长的目标物，例如，诸如卡车和货车的大型车辆，或诸如高速公路桥和其桥墩的建筑物，位于FMCW雷达2的测量范围之外，因为受这种物体影响的频率分量的强度不超过噪声本底水平，所以这种大或长的目标物的影响也可以不在差拍信号的高频范围中的频谱特征中看出。

根据本实施例的、针对频率调制连续波(FMCW)雷达用于检测FMCW雷达和其它雷达之间的干扰的发生的方法包括下列步骤：分析包含关于目标物的信息的差拍信号，检测峰值频率，基于峰值频率计算包括到目标物的发射方向距离和目标物相对于雷达的相对速度的目标特征，生成直方图，检测噪声本底水平，检测干扰，以及针对干扰采取措施。

在用于分析差拍信号的步骤中，使用数字化经放大的差拍信号的技术，例如，通过以预定采样频率对经放大的差拍信号的大小进行采样以获得差拍信号的频谱特征或功率谱，将通过混合涉及来自目标物的反射雷达波的振幅的接收信号Sr与涉及由振荡器12产生的射频信号的本地信号L而得到的差拍信号转换为数字数据。调制射频信号的频率，使得其在向上调制段内线性增加，然后在向下调制段内线性减小。

在检测峰值频率的步骤中，针对向上调制段和向下调制段中的每一个，将位于最大测量频率以下且功率超过预定阈值的频率分量检测为峰值频率。将针对向上调制段的峰值频率称为第一峰值频率，将针对向下调制段的另一个峰值频率称为第二峰值频率。

在用于计算目标物的目标特征的步骤中，基于第一和第二峰值频率至少计算出到目标物的距离和目标物的相对速度。

在用于生成直方图的步骤中，使用差拍信号的高频分量的频谱特征，得到差拍信号的高频分量的强度直方图。

在用于检测噪声本底水平的步骤中，将差拍信号的具有直方图中高频区域中的最大高度的强度或功率值检测为噪声本底水平。

在用于检测干扰的步骤中，如果噪声本底水平超过预定干扰阈值，则确定为存在其它雷达的干扰。

在用于针对干扰采取措施的步骤中，采取了针对其它雷达的干扰的一些措施。

从而，因为提高了噪声本底水平的确定准确度，所以可以可靠地确定大型目标物是否位置超出FMCW雷达的测量区域。因此，可以用及时的方式采取针对干扰的对策。

(变型)

在不偏离其实质的情况下，本发明可以用其它形式实施。因此，至今所述的实施例只是说明性的而不是限制性的，因为本发明的范围由所附权利要求书限定，而不是由前面的说明书限定。因此，落入权利要求书的边界和范围、或该边界和范围的等同物的全部改变被该权利要求书所包含。

例如，在上述实施例中，在图5的步骤S200，当不能从装配有FMCW雷达2的车辆检测目标物时，向驾驶员发出警告。然而，可以使用通过对噪声本底水平加一些裕度而获得的重新定义的噪声本底水平来执行步骤S160～S190。在这种情况下，即使发生了FMCW雷达和其它雷达之间的干扰，或在差拍信号的频谱特征中出现了来自位于FMCW雷达的测量区域之外的例如卡车和货车的一些大或长的目标物或例如高速公路桥和其桥墩的大且长的建筑物的影响，强度超过噪声本底水平的峰值频率仍可以被用来估计目标物的目标特征。

此外，当发生FMCW雷达和其它雷达之间的干扰时，优选使用通过对噪声本底水平加一些裕度而获得的重新定义的噪声本底水平来执行步骤S160～S190。

Claims (10)

1.一种用于在分析入射无线电波时确定噪声本底水平的方法，所述入射无线电波由雷达接收并转换为电信号，且包括已由雷达发射并从所述雷达的测量距离范围内的目标物反射的雷达波的回波，所述方法包括步骤：

对所述电信号进行频率分析，以导出所述电信号的频率分量的强度分布；

计算所述频率分量中处于来自所述目标物的雷达波回波要落入的给定频率范围之外的频率分量的强度直方图；以及

将强度中在所述频率分量的强度直方图中具有最大高度的强度确定为所述噪声本底水平。

2.根据权利要求1所述的方法，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；

所述电信号包括通过分别混合由所述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而生成的第一差拍信号和第二差拍信号；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。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，

所述频率调制连续波雷达具有接收入射无线电波以产生多个差拍信号的多个接收天线，每个差拍信号响应于由相应接收天线接收到的入射无线电波的分量；以及

通过使用所述多个差拍信号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发射信号频率随时间增加的向上调制段和发射信号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；

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；

直方图计算器，其基于所述差拍信号的所述第一和第二频谱特征中的至少一个，计算频率分量的强度直方图，所述频率分量超过所述最大测量频率；

噪声本底水平检测器，其将在所述频率分量的强度直方图中具有最大高度的典型强度检测为所述噪声本底水平；

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并具有比作为所述噪声本底水平的函数而确定的值更大的强度的情况下，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，

所述接收天线单元包括多个接收天线以生成多个接收信号，每个接收信号从通过相应接收天线的入射雷达波生成；

所述差拍信号生成器基于所述多个接收信号和发射信号生成多个第一差拍信号和第二差拍信号，每个第一差拍信号涉及通过相应接收天线的所述入射雷达波和在所述向上调制段内发射的雷达波，每个第二差拍信号涉及通过相应接收天线的所述入射雷达波和在所述向下调制段内发射的雷达波。

6.根据权利要求5所述的频率调制连续波雷达，还包括：

干扰检测器，其基于有关所述噪声本底水平是否超过预定干扰阈值的结果，检测所述频率调制连续波雷达和其它雷达之间的干扰的发生。

7.根据权利要求4所述的频率调制连续波雷达，其中，

所述频率调制连续波雷达是车载雷达。

8.一种干扰检测装置，用于频率调制连续波(FMCW)雷达，所述干扰检测装置确定频率调制连续波雷达和其它雷达之间是否发生干扰，所述干扰检测装置包括：

发射信号生成器，其生成频率随时间改变的发射信号；

发射天线，其沿所述频率调制连续波雷达的测量范围的方向发射作为雷达波的发射信号，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生成差拍信号；

频率分析器，其对所述差拍信号执行频率分析，以获得示出差拍信号在频域中的强度分布的频谱特征；

直方图计算器，其基于所述差拍信号的所述频谱特征，计算频率分量的强度直方图，所述频率分量超过所述最大测量频率；

噪声本底水平检测器，其将强度在所述差拍信号的频率分量的强度直方图中具有最大高度的典型强度提取为所述噪声本底水平；以及

干扰检测器，其基于所述噪声本底水平是否超过预定值的结果来检测所述频率调制连续波雷达和其它雷达之间的干扰的发生。

9.根据权利要求8所述的干扰检测装置，其中，

所述接收天线单元包括多个接收天线以生成多个接收信号，每个接收信号从通过相应接收天线的入射雷达波生成；

所述差拍信号生成器基于所述多个接收信号和发射信号生成多个第一差拍信号和第二差拍信号，每个第一差拍信号涉及通过相应接收天线的所述入射雷达波和在所述上升调制段内发射的雷达波，每个第二差拍信号涉及通过相应接收天线的所述入射雷达波和在所述向下调制段内发射的雷达波。

10.根据权利要求9所述的干扰检测装置，还包括：

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并具有比所述噪声本底水平的函数值大的强度的情况下，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包括位于所述雷达测量范围内的目标物的距离以及所述目标物和所述雷达之间的相对速度的所述目标物特征。

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