CN102623795B - 天线装置、雷达装置和车载雷达系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种天线装置、雷达装置和车载雷达系统。该天线装置包括基底、第一天线和第二天线。所述基底包括经由至少一个绝缘层层叠起来的两个或更多个图案形成层。所述两个或更多个图案形成层包括第一图案形成层和第二图案形成层。所述第一图案形成层形成位于所述基底的表面处的外层之一。所述第一天线形成在所述第一图案形成层上，包括排列成行的多个天线单元，并在所述多个层的层叠方向上发射电磁波。所述第二天线形成在所述第二图案形成层上，被排列在所述第一天线部的多个天线单元的天线阵列方向上的两侧中的至少一侧上，并在所述天线阵列方向上发射电磁波。

Description

天线装置、雷达装置和车载雷达系统
技术领域
本发明涉及一种天线装置、雷达装置和车载雷达系统，尤其涉及一种用于发送/接收电磁波的天线装置、包括该天线装置的雷达装置、安装在车辆上检测车辆周围的目标(物体)的车载雷达装置和包括该雷达装置的车载雷达系统。
背景技术
在相关技术的雷达装置中，已知一些用于实现宽检测区域的技术。作为这种技术之一，JP-A-2007-049691公开了包括被布置在同一天线基底上的第一天线和第二天线的天线模块。第一天线用作诸如所谓的“垂射阵列天线”的平面发射天线，并在垂直于基底的图案形成平面的方向上发射电磁波。第二天线用作诸如所谓的“端射阵列天线”的水平发射天线，并在平行于基底的图案形成平面的方向上发射电磁波。这两天线均形成在同一天线基底的同一表面上。
在上述相关技术中，第一天线由多个天线(在下文中也一起被称作“第一天线组”)构成，这多个天线在天线基底上排成一行以沿其天线阵列方向形成不同方向上的多个波束(beam)。第二天线被布置在第一天线组的天线阵列方向的两端，以形成指向被来自第一天线组的波束所覆盖的区域(检测区域)的外部的波束(即从而设定检测区域)。
在上述相关技术的天线基底中，第二天线的波束的方向(发射方向)指向第一天线组的检测区域的外部，但是被局限在天线基底的图案形成平面中的方向。因此，上述相关技术具有不能覆盖更宽检测区域的问题。
另一方面，考虑到能够实现上述宽检测区域的雷达装置可被用来安装在例如车辆的四个角(即左前、右前、左后和右后角)上，以使得例如雷达装置在右后角的检测区域能够覆盖范围从车辆的右后方到右侧的区域。
在车辆的前方和后方，需要检测区域覆盖范围可达相对较长距离的区域，但是在车辆的两侧，该检测区域可覆盖宽度与道路差不多的区域。然而，在车辆的侧方，期望以高分辨率测量与另一车辆的距离以便准确地判断碰撞或接触的风险。
鉴于以上所述，可将天线基底安装在车辆上，使得第一天线组的检测区域位于车辆的后方，而在第一天线组的一侧的第二天线位于车辆的侧方。在此，当通过第二天线检测到目标时，可施加超宽带(UWB)调制以实现高距离分辨率，以及例如可操作雷达装置作为使用脉冲宽度非常窄的脉冲的脉冲雷达。
在这种情况下，在使用第二天线的在车辆侧方的检测区域中的目标检测中，不能通过一个测量来检测相对于目标的相对速度。因此，无法立即判断检测到的目标是停止物体(例如路边物体)还是需要进行追踪的移动物体(例如车辆)。
发明内容
鉴于上述问题做出了本发明，并且，作为其示例性目的，本发明旨在提供一种能够覆盖超过180°的检测角的宽检测区域的天线装置，该天线装置使用在单个基底上形成的天线，还提供一种使用该天线装置的雷达装置，还提供使用该雷达装置的车载雷达系统。
作为其示例性目的，本发明还旨在：在包括其中不能获得除到目标的距离以外的信息的检测区域的多个检测区域中检测目标的雷达装置中，提供一种能够立即判断目标是否是其中不能获得除到目标的距离以外的信息的检测区域中的移动物体的雷达装置。
为了实现上述目的，本发明的天线装置包括具有两个或更多个图案形成层的基底。
在这些图案形成层中，作为外层的图案形成有一个表面接触绝缘层，而另一表面暴露在外面。该外层由多个第一天线单元组成的第一天线部形成。第一天线单元被排列成行以朝着图案形成层层叠(layer)的方向(即垂直于图案形成层的平面的方向)发射电磁波。
在这些图案形成层中，与由第一天线部形成的外层不同的图案形成层由第二天线部形成。相对于第一天线单元排列的方向(下文中称作“天线阵列方向”)至少在图案形成层的两端之一形成第二天线部。第二天线部由朝着天线阵列方向发射电磁波的一个或更多第二天线单元构成。
根据本发明的第一示例性方面，提供一种天线装置，包括：(i)基底，所述基底包括经由至少一个绝缘层层叠起来的两个或更多个图案形成层，这两个或更多个图案形成层包括第一图案形成层和第二图案形成层，第一图案形成层形成位于基底表面处的外层之一；(ii)第一天线，形成在第一图案形成层上的该第一天线包括排列成行的多个天线单元，并在所述多个层的层叠方向上发射电磁波，所述层叠方向与垂直于所述多个天线单元的天线阵列方向的方向对应；以及(iii)第二天线，形成在第二图案形成层上的该第二天线被排列在第一天线部的多个天线单元的天线阵列方向上的两侧的至少一侧上，并在天线阵列方向上发射电磁波。
因此，根据如上所述地配置的天线装置，在与形成第一天线部的图案形成层不同的图案形成层中形成第二天线部。因此，与第二天线部和第一天线部均形成在相同的图案形成层中的情况相比，可以把第二天线部的方向性更远地引导向与形成第一天线部的表面相对的后表面。
第二天线可被形成在第二图案形成层上，第二图案形成层成位于所述基底的两个表面处的两个外层中的另一外层。第二天线可被形成在第二图案形成层上，第二图案形成层形成两个面均与所述绝缘层相对的内层。
所述两个或更多个图案形成层可包括形成在第一图案形成层和第二图案形成层之间的第三图案形成层，该第三图案形成层允许从第三图案形成层将电能馈送给第二天线。
在这种情况下，可减少从供电线泄漏的电磁波辐射。因此，消除了第二天线部的方向性中的干扰，否则这种干扰将由从供电线的辐射泄漏引发。
第一天线可包括被布置在天线阵列方向上的发送天线部和接收天线部，发送天线部和接收天线部中的每个均由多个天线单元构成。
第二天线可包括被布置在垂直于天线阵列方向的方向上的发送天线部和接收天线部，发送天线部和接收天线部中的每个均由至少一个天线单元构成。
因此，由于规定发送天线部和接收天线部专用于发送和接收电磁波，因此该天线装置可被配置为不使用高成本部件，诸如用于分离发送信号与接收信号的循环器。
在该天线装置中，第一天线的多个天线单元可由多个贴片天线(patchantenna)构成，在垂直于天线阵列方向的方向上把这多个贴片天线布置成一行或多行。在这种情况下，可在贴片天线的阵列方向上使第一天线单元的束宽变窄。
第二天线的多个天线单元可由渐变槽线天线(taperedslotantenna)构成。在这种情况下，第二天线单元可使用高带宽。因此，第二天线单元还可被有利地用于超宽带(UWB)调制。
该天线装置还可包括：经由第一天线部传输电磁波的收发器；以及经由第二天线部接收电磁波的接收器，其中收发器和接收器由安装在位于基底的两个表面处的两个外层中的另一外层上的电部件构成。换言之，第二天线部可被形成在基底的安装了部件的表面上。在这种情况下，可减小天线装置的尺寸。
根据本发明的第二示例性方面，提供一种雷达装置，包括：(a)天线装置，该天线装置包括(a1)基底，该基底包括经由至少一个绝缘层层叠起来的两个或更多个图案形成层，这两个或更多个图案形成层包括第一图案形成层和第二图案形成层，第一图案形成层形成位于基底表面处的外层之一，(a2)第一天线，形成在第一图案形成层上的该第一天线包括排列成行的多个天线单元，并在所述多个层的层叠方向上发射电磁波，所述层叠方向与垂直于所述多个天线单元的天线阵列方向的方向对应，以及(a3)第二天线，形成在第二图案形成层上的该第二天线被排列在第一天线部的多个天线单元的天线阵列方向中的两侧的至少一侧上，并在天线阵列方向上发射电磁波；(b)发送器，该发送器选择第一天线和第二天线之一，并经由选定的第一天线和第二天线之一发送电磁波；(c)接收器，该接收器选择第一天线和第二天线之一，并经由选定的第一天线和第二天线之一接收电磁波；以及(d)信号处理器，该信号处理器选择选择第一天线和第二天线之一用于发送和接收，允许发送器发送电磁波，并执行基于接收器所收到的信号来检测目标的处理。
根据被如上所述配置的本发明的雷达装置，可通过覆盖超过180°的大角度范围的检测区域来检测目标，其中例如使用上述天线装置。
该发送器可包括振幅和相位控制电路，该电路对提供给多个天线单元中的每个天线单元的发送信号的振幅和相位进行控制，以改变通过第一天线发送的电磁波的方向性。
该接收器可独立地将来自多个天线单元中的每个天线单元的接收信号中的每个提供给信号处理器，而该信号处理器可执行基于每个接收信号的相位信息来估计电磁波的抵达方向的处理。
在该雷达装置中，可控制发送器和接收器的每个操作，以使得当发送器经由第一天线发送电磁波时，接收器经由第一天线接收电磁波，而当发送器经由第二天线发送电磁波时，接收器经由第二天线接收电磁波。在这种情况下，可最大程度地使用天线部的检测区域来检测目标。
除此以外，可控制发送部和接收部的操作，以使得当发送部经由第一天线部发送电磁波时，接收部经由第二天线部接收电磁波。或者，可控制发送部和接收部的操作，以使得当发送部经由第二天线部发送电磁波时，接收部经由第一天线部接收电磁波。然而，在这种情况下，要求保证第一天线部的检测区域与第二天线部的检测区域部分地重叠，用于在检测区域重叠的地方的目标的检测。
在雷达装置中，发送器和接收器可具有脉冲波模式和连续波模式，脉冲波模式是其中发送和接收脉冲波的操作模式，连续波模式是其中发送和接收连续波的操作模式。
在这种情况下，当使用第一天线时可在脉冲波模式下操作发送器和接收器，而当使用第二天线时可在连续波模式下操作发送器和接收器。
当使用超宽带(UWB)调制时，以高距离清晰度检测目标。此外，在连续波(CW)模式中，可使用FMCW(调频连续波)或多频连续波。特别地，当使用未经调频的CW时，不能检测相对于雷达装置本身的相对速度是0的目标。因此，例如，该雷达装置有利地可被用于在安装车载雷达系统的车辆停止的状态中只期望检测环境移动目标的情况。
根据本发明的第三示例性方面，提供一种板载雷达系统，包括安装在车辆上的两个雷达装置，即第一雷达装置和第二雷达装置，每个雷达装置包括：(a)天线装置，该天线装置包括(a1)基底，该基底包括经由至少一个绝缘层层叠起来的两个或更多个图案形成层，这两个或更多个图案形成层包括第一图案形成层和第二图案形成层，第一图案形成层形成位于基底表面处的外层之一，(a2)第一天线，形成在第一图案形成层上的该第一天线包括排列成行的多个天线单元，并在所述多个层的层叠方向上发射电磁波，所述层叠方向与垂直于所述多个天线单元的天线阵列方向的方向对应，以及(a3)第二天线，形成在第二图案形成层上的该第二天线被排列在第一天线部的多个天线单元的天线阵列方向中的两侧的至少一侧上，并在天线阵列方向上发射电磁波；(b)发送器，该发送器选择第一天线和第二天线之一，并经由选定的第一天线和第二天线之一发送电磁波；(c)接收器，该接收器选择第一天线和第二天线之一，并经由选定的第一天线和第二天线之一接收电磁波；以及(d)信号处理器，该信号处理器选择选择第一天线和第二天线之一用于发送和接收，允许发送器发送电磁波，并执行基于接收器所收到的信号来检测目标的处理，其中，规定第一天线的检测区域是第一区域，而第二天线的检测区域是第二区域，在车辆上安装第一雷达装置以使得第一区域被定位在车辆的右后侧且第二区域被定位在车辆的右侧，以及在车辆上安装第二雷达装置以使得第一区域被定位在车辆的左后侧且第二区域被定位在车辆的左侧。
采用这样的配置，两个雷达装置能够覆盖从车辆的后方延伸到车辆的两侧的宽范围。此外，还简化了车载雷达系统的配置。
第一区域可以是后方接近车辆检测区域或者后方横穿车辆检测区域，设置该后方接近车辆检测区域用于检测其它车辆从本车后方接近，设置该后方横穿车辆检测区域用于检测其它车辆通过移动进入本车后方来横穿本车后方。第二区域可以是盲区车辆检测区域，设置该盲区车辆检测区域用于检测存在于本车驾驶员盲区的其它车辆。
该车载雷达系统还可包括：在彼此不同的操作模式下对两个雷达装置进行操作的系统控制器。
采用这样的配置，不仅有效地操作这两个雷达装置，而且抑制了相互干扰。
根据本发明的第四示例性方面，提供安装在车辆上的雷达装置，包括：(i)安装在该车辆上的第一天线和第二天线；(ii)后方检测单元，在经由第一天线发送和接收电磁波的条件下该后方检测单元检测存在于后方检测区域当中的目标的位置和相对速度，该后方检测区域被设置在本车的后方；(iii)侧方检测单元，在经由第二天线发送和接收电磁波的条件下该后方检测单元检测与存在于侧方检测区域当中的目标的距离，该侧方检测区域被设置在本车的侧方，以使得重叠区域被包括在该侧方检测区域和后方检测区域之间；(iv)车辆速度获取单元，该车辆速度获取单元获取表示车辆速度的速度信息；以及(v)移动判断单元，基于后方检测单元所检测的重叠区域中的检测结果和车辆速度获取单元所获取的速度信息，该移动判断单元判断作为由所述侧方检测单元检测的目标的侧方检测目标是否正在移动。
根据该雷达装置，存在后方检测单元所检测的重叠区域中的目标与侧方检测目标是同一目标的高度可能性。因此，后方检测单元所检测到的信息(相对速度等)的使用使得能够立即判断侧方检测目标是否正在移动。
在该雷达装置中，如果后方检测单元检测到在重叠区域中移动的目标，则移动判断单元可判断侧方检测目标正在移动。
在这种情况下，侧方检测目标可继承后方检测单元所检测到的目标的信息。此外，期望将重叠区域的大小设置为其中不能立刻存在多个追踪目标的这样的大小。
该雷达装置还可包括：重叠区域检测单元，在经由第二天线发送电磁波而经由第一天线接收电磁波的条件下该重叠区域检测单元检测存在于重叠区域当中的目标。移动判断单元可控制该重叠区域检测单元的操作，以使得当移动判断单元判断侧方检测目标正在移动时，该侧方检测目标继承重叠区域检测单元所检测到的目标的信息。
在这种情况下，由于重叠区域检测单元所检测的目标可靠地存在于重叠区域当中，因此能够提高移动判断单元的判断或侧方检测目标所继承的信息的可靠性。
根据本发明的第五示例性方面，提供一种安装在车辆上的雷达装置，包括：安装在该车辆上的第一天线和第二天线；后方检测单元，在经由第一天线发送和接收电磁波的条件下该后方检测单元检测存在于在本车后方的后方检测区域当中的目标的位置和相对速度；侧方检测单元，在经由第二天线发送和接收电磁波的条件下该后方检测单元检测与存在于在本车侧方的侧方检测区域当中的目标的距离；车辆速度获取单元，该车辆速度获取单元获取表示车辆速度的速度信息；以及移动判断单元，如果在具有一段距离的被认为是与本车行驶的本车道相邻的相邻车道的区域当中检测到目标，则该移动判断单元判断作为侧方检测单元的检测目标的侧方检测目标正在移动。
通常认为，如果侧方检测目标是停止物体，则在与侧方检测目标相同的车道上移动的移动物体需要在行驶时超过侧方检测物体。由此，检测到在本车后方、在相邻车道上移动的目标的可能性低。换言之，如果移动目标存在于相邻车道的后方，则检测到的目标是移动目标的可能性很高。
在该雷达装置中，第一天线和第二天线可被布置在相同基底上。第一天线可在垂直于基底的图案形成平面的方向上发射电磁波。第二天线可以在平行于图案形成平面的方向上发射电磁波。
附图说明
在附图中：
图1是图示根据本发明第一实施例的雷达装置的大致配置的框图；
图2A和图2B是分别图示在该雷达装置的天线基底中形成的第一天线部和第二天线部的图案的示例性视图；
图3A是图示天线基底的构造的示意性图；
图3B是图示来自在天线基底上形成的天线部的波束的发射方向示意性视图；
图4A至图4D是示出该雷达装置的发送信号的调制图形的图；
图5A是示出本发明的车载雷达系统的配置的示意性图；
图5B是示出该车载雷达系统中的天线基底的布置的示意性视图；
图6是示出车载雷达系统的检测模式的清单的参照图；
图7是示出该车载雷达系统中的盲区车辆检测区域和后方接近车辆检测区域的大概位置的示例性视图；
图8是示出该车载雷达系统中的盲区车辆检测区域和后方横穿车辆检测区域的大概位置的示例性视图；
图9是示出在车载雷达系统中执行的系统控制处理的流程图；
图10是示出在车载雷达系统中执行的盲区车辆检测报警处理的流程图；
图11是示出在车载雷达系统中执行的后方接近车辆检测报警处理的流程图；
图12是示出在车载雷达系统中执行的后方横穿车辆检测报警处理的流程图；
图13是示出根据本发明第二实施例的系统控制处理的流程图；
图14A和图14B是在雷达装置的天线基底上形成的第一天线部和第二天线部的修改图案的示例性视图；
图15A至图15C是示出第二天线单元的另一配置示例的示例性视图；
图16是示出根据本发明第三实施例的板载雷达装置的大致配置的框图；
图17A和图17B是示出根据第三实施例的天线基底的图案布置的示例性视图；
图18是示出根据第三实施例的后方检测区域、侧方检测区域和重叠区域的示例性视图；
图19是示出在根据第三实施例的车载雷达装置中执行的追踪目标继承处理的流程图；
图20是示出在根据本发明第四实施例的车载雷达装置中执行的追踪目标继承处理的流程图；
图21是示出在根据本发明第五实施例的车载雷达装置中执行的追踪目标继承处理的流程图；
图22是根据第五实施例的示例性视图。
具体实施方式
在下文中，参照附图描述本发明的一些实施例。
(第一实施例)
图1是图示根据本发明第一实施例的雷达装置1的大致配置的框图。
如图1中所示，雷达装置1包括第一天线部3(第一天线)和第二天线部4(第二天线)。第一天线部3包括第一发送天线组31和第一接收天线组32。第一发送天线组31由m(m是大于等于2的整数)个第一天线单元SBi(i＝1到m)构成。第一接收天线组32由n(n是大于等于2的整数)个第一天线单元RBj(j＝1到n)构成。第二天线部4包括由单个第二天线单元SE构成的第二发送天线41和由单个第二天线单元RE构成的第二接收天线42。第二天线部4被配置为使得主发射方向不同于第一天线部3的主发射方向。
雷达装置1还包括发送器10、接收器20和控制电路5。发送器10经由第一发送天线组31和第二发送天线41发送电磁波(雷达波)。接收器20经由第一接收天线组32和第二接收天线42接收电磁波(反射波)。控制电路5主要由已知的微型计算机组成。控制电路5提供调制信号M、发送控制信号CS、接收控制信号CR、发送方脉冲控制信号CPs和接收方脉冲控制信号CPr(将随后描述这些信号)给发送器10和接收器20。结果，控制电路5基于接收器20生成的拍频信号(beatsignal)B来进行信号处理。
图2A是例示其中形成第一天线部3的天线基底6的天线形成面6a的示例性视图。图2B是例示其中形成第二天线部4的天线基底6的部件安装面6b的示例性视图。图3A是示出在基底的厚度方向(图中的垂直方向)上放大的天线基底6的横截面的示意性图。图3B是例示天线部3和4的主发射方向示意性视图。
如图3A中所示，由所谓的“多层板”形成的天线基底6具有6个图案形成层和用于使图案形成层彼此绝缘的5个绝缘层(电介质二极管)。
下文中，每个图案形成层的两个表面均接触相应的绝缘层的这样的4个图案形成层被称作“内层”，而每个图案形成层只有一个表面接触绝缘层且另一表面暴露在外面的这样的2个图案形成层被称为“外层”。此外，在上面形成相应外层的天线基底6的两个表面当中，一个表面被称作“天线形成面6a”，而另一个表面被称作“部件安装面6b”。
在天线基底6的图案形成层中，一个内层被形成为具有用于形成第一天线部3的贴片天线的接地图案61。该内层与设置在天线形成面6a上的外层相对，两者之间设置绝缘层。此外，另一内层被形成为具有提供电能给第二天线部4的供电线(微带(microstrip)线)62。该内层与设置在部件安装面6b上的外层相对，两者之间设置绝缘层。另外，又一内层被形成为具有用于供电线(微带线)62的接地图案63。该内层位于天线形成面6a附近，以便与其中形成供电线(微带线)62的内层相对，两者之间设置绝缘层。接地图案63被形成在使得接地图案63至少与部件安装面6b的部件安装区域相对的位置。
如图2A中所示，在天线基底6的天线形成面6a中，第一发送天线组31和第一接收天线组32被并排布置，从而配置成第一天线部3。下文中，天线组31和32的阵列方向被称作“天线阵列方向”。
如图2B中所示，在天线基底6的部件安装面6b中，配置成第二天线部4的第二发送天线41和第二接收天线42被沿着垂直于天线阵列方向的方向并排布置在天线基底6的相对于天线阵列方向的一端上。
形成第一发送天线组31的第一天线单元SB1至SBm和形成第一接收天线组32的第一天线单元RB1至RBn被沿着天线阵列方向布置成行。
第一天线单元SBi和RBj中的每个天线单元均由多个贴片天线构成，所述多个贴片天线沿着垂直于天线阵列方向的方向(图中的垂直方向)以空间上相等的间隔布置成行。设置供电线的接线，以便向形成同一天线单元SBi或RBj的贴片天线提供相位相同的信号。
如上所述，形成第一天线单元SBi或RBj中的每个天线单元的贴片天线在此被布置成一行。然而，该布置并不限于这种一行的布置。取代这种一行的布置，可将天线单元布置成多个行。
如图3B中所示，第一天线部3被配置为所谓的“垂射波束阵列天线”，其主发射方向被设计为垂直于天线基底6的天线形成面6a的方向(下文称作“面方向”)。
另一方面，形成第二天线部4的第二发送天线41和第二接收天线42各自由渐变槽线天线构成，该渐变槽线天线是具有渐变槽线的图案。该渐变槽线被形成为使得其宽间隔端沿着天线基底6的一侧开口。
具体而言，如图3B中所示，第一天线部4被配置为所谓的“端射阵列天线”，其主发射方向被设计为平行于天线基底6的部件安装面6b且垂直于天线阵列方向的方向(下文称作“端方向”)。
第一天线部3和第二天线部4各自被设计为使得超宽带(UWB)调制将可行，且天线增益将在宽频范围上具有恒定值。
再次参照图1，发送器10主要由产生毫米波波段的高频信号的振荡器配置。发送器10包括压控振荡器(VCO)11、放大器12、支线13、分配器15、脉冲发生器14和信号控制器16。
VCO11被配置为使得其振荡频率响应于来自控制电路5的调制信号M而变化。放大器12放大来自VCO11的输出。支线13将来自放大器12的输出分成发送信号Ss和本地信号L。分配器15将经由支线13提供的发送信号Ss分配给传输线，该传输线连接到相应的、形成第一发送天线组31和第二发送天线41的天线单元SB1到SBm和SE。脉冲发生器14通过根据来自控制电路5的发送方脉冲控制信号CPs来电连接到从支线13延伸至分配器15的传输线和从该传输线电断开，来生成脉冲信号。信号控制器16控制经由相应的传输线(从分配器15延伸至相应的天线单元SB1到SBm和SE)发送的发送信号Ss的振幅和相位。
信号控制器16包括针对每一个连接到相应天线单元SB1到SBm和SE的传输线的多个移相器16a和多个放大器16b。特别地，每一个放大器16b被给定设定为0的放大因数(增益)，使得放大器16b还用作电气连接或断开相应传输线的开关。
接收器20包括放大器21、接收开关电路22、混合器24、放大器25和脉冲生成器23。
放大器21基于个体来放大从形成第一接收天线组32和第二接收天线42的天线单元RB1到RBn和RE接收的接收信号。接收开关电路22选择连接到相应的天线单元RB1到RBn和RE的传输线中的任意一个传输线，以输出经由选定的传输线发送的接收信号。混合器24把来自接收开关电路22的接收信号Sr与经由支线13发送的本地信号L混合起来，以生成拍频信号B。放大器25放大从混合器24输出的该拍频信号B，以提供给控制电路5。脉冲生成器23通过根据来自控制电路5的接收方脉冲控制信号CPr来电连接到从支线13延伸至混合器24的本地信号L的传输线和从该传输线电断开，来生成类脉冲的本地信号(pulse-likelocalsignal)L。
发送器10和接收器20被设计为能够生成和传输脉冲宽度约为1纳秒(ns)的脉冲信号，即所谓的超宽带(UWB)调制脉冲。下文中描述雷达装置1的操作模式。
在以下描述中，经由第一天线部3发送和接收电磁波的操作模式被称为“平面发射模式”。类似地，经由第二天线部4发送和接收电磁波的操作模式被称为“水平发射模式”。使用脉冲波作为要发送和接收的电磁波的操作模式被称为“脉冲波模式”。使用连续波(FMCW(调频连续波)或CW(连续波))作为要发送和接收的电磁波的操作模式被称为“连续波模式”。
雷达装置1根据两个操作模式来工作，其中每个操作模式中平面发射模式或水平发射模式与脉冲波模式或连续波模式进行组合。
当操作模式是平面发射模式时，在发送器10中，响应于发送控制信号CS来控制信号控制器16的放大器16b，使得发送信号Ss只被提供给第一发送天线组31(天线单元SB1到SBm)。同时，控制信号控制器16的移相器16a，使得第一发送天线组31所形成的波束朝向发送控制信号CS所指定的发射方向。
在接收器20中，控制接收开关电路22，使得响应于接收控制信号CR来顺序并重复地从来自第一接收天线组32(天线单元RB1到RBn)的接收信号中选择任意一个接收信号，并且来自天线单元RB1到RBn的顺序且重复选择的接收信号被分时地提供给混合器24。
当操作模式是水平发射模式时，在发送器10中，响应于发送控制信号CS来控制信号控制器16的放大器16b，使得发送信号Ss只被提供给第二发送天线41(天线单元SE)。
在接收器20中，控制接收开关电路22，使得只有来自第二接收天线42(天线单元RE)的接收信号被提供给混合器24。
另一方面，当操作模式是连续波模式时，发送器10的脉冲生成器14和接收器20的脉冲生成器23都工作得使得发送信号Ss和本地信号L就像没有受到控制一样地通过。
当操作模式是脉冲波模式时，发送器10的脉冲生成器14响应于发送方脉冲控制信号CPs在预定时间(例如1纳秒(ns))内与从支线13延伸至分配器15的传输线电连接，从而产生类脉冲的发送信号Ss。在这种情况下，在预定时间电连接该传输线规定的时间间隔，该时间间隔长于电磁波往返地雷达装置1的最大检测距离所需的时间。
此外，控制接收器20的脉冲生成器23，使得响应于接收方脉冲控制信号CPr将从支线13延伸至混合器24的传输线电连接预定时间，从而产生类脉冲的本地信号L。控制该类脉冲的本地信号L，使得其与脉冲波的发送时序同步地生成，且在每次重复脉冲波的发送时就将该生成时序延迟等于脉冲宽度的时间。该脉冲宽度可以被设定为固定值，或可以依据情况变化。
控制电路5以指定的操作模式操作发送器10和接收器20。在该操作模式下，控制电路5基于从接收器20获得的拍频信号B来执行检测目标的处理(目标检测处理)。
图4A至4D是示出发送信号Ss的调制图形的图。如图4A中所示，在脉冲波模式中，控制电路5提供调制信号给VCO11，以固定VCO11所生成的发送信号Ss的频率。
如图4B中所示，在连续波模式中，控制电路5提供调制信号M给VCO11，以生成三角波形的FMCW，其反复地增大和减小VCO11生成的发送信号Ss的频率。或者，如图4C中所示，控制电路5提供调制信号M给VCO11，以生成双频CW，其在两级中交替地变换发送信号Ss的频率。
在脉冲波模式中(在使用脉冲波的测量中)，当脉冲波的接收时序与类脉冲的本地信号L一致时，接收器20输出拍频信号B，拍频信号B具有适用于该一致的水平的振幅。然后，控制电路5执行目标检测处理。在该目标检测处理中，当获得具有最大强度(相关值)的拍频信号B时，控制电路5基于类脉冲本地信号L的生成时序来计算影响了脉冲信号的与目标的距离。
具体而言，在脉冲波模式中，目标检测处理可提供与目标的距离作为关于存在于检测区域中的目标的信息。
在连续波模式下(在使用FMCW或双频CW的测量中)，接收器20输出混合了接收信号Sr与本地信号L的拍频信号B。然后，控制电路5执行目标检测处理。在该目标检测处理中，控制电路5使用在FMCW雷达和双频CW雷达中已知的技术来计算目标的相对速度和距离。
具体而言，在连续波模式中，目标检测处理可提供目标的相对速度和距离作为关于存在于检测区域当中的目标的信息。
在连续波模式下，连续波并不限于FMCW和双频CW。取而代之，控制电路5可输出例如如图4D中所示的调制信号M，以生成多频CW，其允许发送信号Ss在3级或更多级(图中是5级)中重复地增大和减小，从而执行测量。
在平面发射模式中，对来自第一接收天线组32的每个天线单元RB1到RBn获取拍频信号B。然后，控制电路5执行目标检测处理。在该处理当中，控制电路5也基于拍频信号B之间的相差来计算反射波的抵达方向，即目标存在的方位角。在使用相位差信息的方位检测中，可使用已知技术，诸如单脉冲、DBF(数字波束形成)、MUSIC(多信号分类)。
图5A是示出包括上述雷达装置1的车载雷达系统的示意性框图。图5B是示出车辆中的天线基底6的布置的示意性视图。
如图5A中所示，车载雷达系统包括两个雷达装置1(1a和1b)。连接雷达装置1a和1b以便它们能通过车载网络彼此进行通信。应理解，使它们能够通过车载网络进行通信是由控制电路5执行的功能之一。
在雷达装置1a和1b当中，一个是主机单元(在此是雷达装置1a)，而另一个是从机单元(在此是雷达装置1b)。除了上述目标检测处理以外，主机单元1a的控制电路5还执行系统控制处理和报警处理。在系统控制处理中，雷达装置1a和1b的操作模式和操作时序都受到控制。在报警处理中，基于由雷达装置1a和1b均执行的目标检测处理的结果给出不同报警。
主机单元1a被配置为经由车载网络提供信号给从机单元1b，以控制操作模式或操作时序。另外，主机单元1a被配置为从从机单元1b获取通过目标检测处理获得的检测结果。同时，主机单元1a被配置为从连接到车载网络的其它车载单元获取处理所需的不同信息(例如车辆速度、换挡杆位置和检测指示器的状态等)。
主机与从机的通信以及主机和从机与其它车载单元的通信均经由同一车载网络来进行。然而，可以保证这些通信经由分别设置的多个车载网络来进行。在这种情况下，可以将用于主机和从机与其它车载单元通信的车载网络仅连接到主机1a。
如图5B中所示，雷达装置1a被布置在车辆的右后角。在该布置中，天线基底6的面方向被确定为相对于车辆的后方笔直方向(如从车辆向后看)向右倾斜大约30°。因此，第一天线部3的检测区域覆盖车辆的右后方向，而第二天线部4的检测区域覆盖车辆的右侧。
另一方面，雷达装置1b被布置在车辆的左后角。在该布置中，如从车辆向后看，天线基底6的面方向被固定为相对于车辆的后直方向向右倾斜30°。因此，第一天线部3的检测区域覆盖车辆的左后方，且第二天线部4的检测区域覆盖测量的左侧。
图6是示出车载雷达系统的检测模式的清单的参照图。该检测模式规定当车载雷达系统进行目标检测时应该如何操作雷达装置1。图7和图8是示出用于该检测模式的检测区域的近似位置的示例性视图。
如图6中所示，车载雷达系统具有：检测车辆盲区中的车辆(目标)的检测模式(下文中称作“盲区车辆检测模式”)；检测车辆(目标)从后方接近的检测模式(下文中称作“后方接近车辆检测模式”)；检测车辆(目标)在本车后面大致上横穿的检测模式(下文中称作“后方横穿车辆检测模式”)。
这些检测模式当中，在盲区车辆检测模式中，操作雷达装置1按水平发射模式和脉冲波模式。因此，控制电路5准确地计算与在车辆两侧建立的盲区车辆检测区域(参见图7和图8)中的目标车辆的距离。
在后方接近车辆检测模式中，操作雷达装置1按平面发射模式和连续波(使用FMCW)模式。因此，控制电路5计算在后方接近车辆检测区域(参见图7)中的目标车辆的距离、相对速度和方位角。
在后方横穿车辆检测模式中，操作雷达装置1按平面发射模式和连续波(使用双频CW)模式。因此，控制电路5计算在后方横穿车辆检测区域(参见图8)中的目标车辆的距离、相对速度和方位角。
后方接近车辆检测区域的每个都确定为以天线基底6的端方向为中心，以便能够有利地检测相邻车道中的目标(诸如车辆)。另一方面，后方横穿车辆检测的每个都确定为以从面方向朝着天线基底6的端方向大幅度倾斜的方向为中心。因此，能够有利地在更接近目标(诸如车辆)的位置检测该目标，从而覆盖车辆宽度检测上的宽范围。
尽管都使用第一天线部3，但是检测区域(天线的方向性)在后方接近车辆检测模式和后方横穿车辆检测模式之间不同。这些模式中的不同的检测区域被通过控制信号控制器16的移相器来适当地确定。
参照附图9，下文中描述主机单元1a的控制电路5执行的系统控制处理。图9是示出系统控制处理的流程图。
当激励主机单元1a时，系统控制处理在每个预定时间间隔重复地执行。
当启动系统控制处理时，在步骤S110，在盲区车辆检测模式操作主机单元1a。然后，控制电路5根据该模式中的测量结果执行目标检测处理，以计算与在车辆右方的盲区车辆检测区域中的目标的距离。
在步骤S120中，在后方接近车辆检测模式中操作主机单元1a。然后，控制电路5根据在该模式的测量结果来执行目标检测处理，以计算与在车辆右方的后方接近车辆检测区域中的目标的距离、相对速度和方位角。
在步骤S130中，在后方横穿车辆检测模式中操作主机单元1a。然后，控制电路5根据在该模式的测量结果来执行目标检测处理，以计算与在车辆右方的后方横穿车辆检测区域中的目标的距离、相对速度和方位角。
在步骤S140中，在盲区车辆检测模式中操作从机单元1b。然后，控制电路5根据该模式中的测量结果执行目标检测处理，以计算与在车辆左方的盲区车辆检测区域中的目标的距离。
在步骤S150中，在后方接近车辆检测模式中操作从机单元1b。然后，控制电路5根据在该模式的测量结果来执行目标检测处理，以计算与在车辆左方的后方接近车辆检测区域中的目标的距离、相对速度和方位角。
在步骤S160中，在后方接近车辆检测模式中操作从机单元1b。然后，控制电路5根据在该模式的测量结果来执行目标检测处理，以计算与在车辆左方的后方横穿车辆检测区域中的目标的距离、相对速度和方位角。
下文描述盲区车辆检测报警处理、后方接近车辆检测报警处理和后方横穿车辆检测报警处理。这些处理是基于关于检测区域中的目标的信息来执行的，这些信息是通过执行系统控制处理来获得的。在激励主机单元1a时由主机单元1a来启动这些处理。
参照图10，首先描述盲区车辆检测报警处理。图10是示出盲区车辆检测报警处理的流程图。
当本处理被启动时，首先在步骤S210中判断车辆是否在停止状态。
基于经由车载网络获得的关于车辆速度和换挡杆位置的信息来确定车辆是否在停止状态。具体而言，当车辆速度是0和换挡杆位于停车位置时，确定车辆在停止状态。
在步骤S220中，基于步骤S110和S140的检测结果来确定在盲区车辆检测区域中是否检测到了车辆(目标)。如果确定检测到了目标车辆，控制继续进行至步骤S230，在步骤S230中打开报警然后控制返回步骤S210。在给出报警时，可根据与检测到的目标的距离来变化声音模式。
另一方面，如果确定在盲区车辆检测区域中没有检测到目标车辆，则控制继续进行至步骤S240。在步骤S240，报警如果在打开状态就将其关闭。如果报警在步骤S240是关闭状态，则不采取任何行动并且控制返回步骤S210。
参照图11，描述后方接近车辆检测报警处理。图11是示出后方接近车辆检测报警处理的流程图。
当本处理被启动时，首先在步骤S310中判断车辆是否在前进状态以及方向指示器是否打开。
基于经由车载网络获得的关于车辆速度和换挡杆位置的信息来判断车辆是否在前进状态。具体而言，当车辆速度表现为正值或者换挡杆位于前进位置时，判断车辆在前进状态。同样，经由车载网络来获得方向指示器的状态。
如果在步骤S310中做出了肯定的确定，则控制进行到步骤S320。在步骤S320中，基于步骤S120和S150的检测结果来确定在后方接近车辆检测区域中是否检测到了车辆(目标)。如果确定在后方接近车辆检测区域中检测到了目标，则控制继续进行至步骤S330，在步骤S330中打开报警然后控制返回步骤S310。在给出报警时，可根据与检测到的目标的距离、相对速度和方位角来变化声音模式。
另一方面，如果确定没有检测到目标车辆，则控制继续进行至步骤S340，在步骤S340中报警如果在打开状态就将其关闭。如果报警在步骤S340是关闭状态，则不采取任何行动并且控制返回步骤S310。
参照图12，描述后方横穿车辆检测报警处理。图12是示出后方横穿车辆检测报警处理的流程图。
当本处理被启动时，首先在步骤S410中确定车辆是否在后退状态。
基于经由车载网络获得的关于车辆速度和换挡杆位置的信息来确定车辆是否在后退状态。具体而言，当车辆速度表现为负值或者换挡杆位于后退位置时，确定车辆在后退。
如果在步骤S410中做出了肯定的确定，则控制进行到步骤S420。在步骤S420中，确定在后方横穿车辆检测区域中是否检测到了车辆(目标)。如果确定检测到了目标，控制继续进行至步骤S430，在步骤S430中打开报警然后控制返回步骤S410。在给出报警时，可根据与检测到的目标的距离、相对速度和方位角来变化声音模式。
另一方面，如果确定在后方横穿车辆检测区域中没有检测到目标，则控制继续进行至步骤S440，在步骤S440中报警如果在打开状态就将其关闭。如果报警在步骤S440是关闭状态，则不采取任何行动并且控制返回步骤S410。
如上所述，雷达装置1包括：第一天线部3，其主发射方向是天线基地6的面方向；以及第二天线部4，其主发射方向是天线基地6的端方向。天线部3和4被形成在天线基地6的不同图案形成层。因此，与天线3和4都形成在相同的图案形成层的情况相比，第二天线部4的发射可以被进一步指向与第一天线部3形成在的表面相对的后表面。于是，使得可以由单个天线基底6覆盖的检测区域角度变宽(例如，180°或更大)。
(第二实施例)
参照图13，下文描述本发明的第二实施例。在第二实施例和随后描述的变型中，为省略不必要的解说起见，对与第一实施例中相同或类似的部件使用相同的附图标记。
第二实施例不同于第一实施例之处在于作为主机单元的雷达装置1a所执行的系统控制处理。因此，针对这些区别来描述第二实施例。
图13是示出根据第二实施例的系统控制处理的流程图。
当启动系统控制处理时，首选在步骤S510中判断车辆是否在前进状态。以与步骤S310类型的方式判断车辆是否在前进状态。
如果车辆在前进状态，控制进行到步骤S520。在步骤S520中，在盲区车辆检测模式中操作主机单元1a，同时在后方接近车辆检测模式中操作从机单元1b。
在步骤S530中，相对于步骤S520的模式反转模式。具体而言，在后方接近车辆检测模式中操作主机单元1a，同时在盲区车辆检测模式中操作从机单元1b。
在步骤S510中，如果判断车辆不在前进状态，控制进行到步骤S540。在步骤S540，判断车辆是否在后退状态。如果车辆不在后退状态，控制返回步骤S510。以与步骤S410类型的方式判断车辆是否在后退状态。
在步骤S540中，如果判断车辆在后退状态，控制进行到步骤S550。在步骤S550中，在盲区车辆检测模式中操作主机单元1a，同时在后方横穿车辆检测模式中操作从机单元1b。
在随后的步骤S560中，相对于步骤S550的模式反转模式。具体而言，在后方横穿车辆检测模式中操作主机单元1a，同时在盲区车辆检测模式中操作从机单元1b。
在以此方式配置的车载控制系统中，同时操作两个雷达装置(主机单元和从机单元)1a和1b。因此，有效地执行目标检测。
另外，对雷达装置1a和1b的检测模式进行了组合，使得要使用的天线部(或者要检测的区域)和用于检测的雷达波的类型(脉冲波或连续波)将必须在这两个单元之间不同。因此，阻止了在雷达装置1a和1b之间产生干扰。
(变型)
目前已描述了第一和第二实施例。然而，本发明不限于上述这些实施例，而是可以按不脱离本发明的精神的范围内的多种方式来实施。
在上述实施例当中，天线基底6具有形成在部件安装面6b(外层)中的第二天线部4。取而代之地，可使用如图14A和图14B中所示的天线基底7，其中第二天线部4被形成在图案形成面(内层)中，以便与部件安装面7b相对，两者之间设置了绝缘层。
图14A是示出天线基底7的如从部件安装面7b所见的平面视图。图14B是示出天线基底7的横截面图。
如图14A和14B中所示，在天线基底7中，与天线基底6类似，第一天线部3被形成在天线形成面7a上。此外，在图案形成层(内层)中形成用于第一天线部3的接地图案71，以便与第一天线部3相对，其中两者之间设置绝缘层，电能被供应给第一天线部3。该内层与设置在天线形成面6a上的外层相对，两者之间设置绝缘层。类似地，用于第二天线部4的供电线(微带线)72被形成在图案形成层(内层)中，以便与第二天线部4相对并为其提供电能，其中两者之间设置绝缘层。另外，用于供电线72的接地图案73位于相对于形成供电线72的内层的天线形成面附近。形成接地图案73以便与供电线72相对，两者之间设置绝缘层。
在上述实施例中，使用了渐变槽线天线作为形成第二天线部4的第二天线单元SE和RE。或者，还可使用如图15A至15C中示出的通过图案化形成的偶极天线。
图15A是如从部件安装面8b可见的天线基底8的平面视图。图15B是示出天线基底8的横截面图。图15C是示出供电线与偶极天线之间的关系的示例性视图。
如图15A至15C中所示，与天线基底6类似，第一天线部3形成在天线基底8的天线形成面8a(外层)中。此外，用于第一天线部3的接地图案81被形成在图案形成层(内层)中，以便与天线形成面8a相对，之间设置一个绝缘层。
另一方面，天线基底8的部件安装面8b不仅形成为具有第一天线部3，而且还形成为具有用于第二天线部4的供电线(微带线)82。此外，供电线82的接地图案83被形成在图案形成层(内层)中，以与部件安装面8b面对，之间设置一个绝缘层。
如图15C中所示，在供电线82的供电端，省略接地图案83。在此，接地图案83和第二天线部4被形成为使得接地图案83的右端(如图中所见的)与第二天线部4之间的距离D将近似地等于要发送和接收的电磁波的1/4波长。
因此，形成天线基底8、第二天线部4和供电线82以便保证第二天线部4与接地图案83之间的距离D。以此方式配置的天线基底8能够增强天线增益。另外，天线基底8能够使第二天线部4的主发射方向(波束方位)相对于端方向向着天线基底8的部件安装面8b偏移。
在上述实施例中，通过组合操作模式，即组合平面发射模式与连续波模式或者组合水平发射模式与脉冲波模式，提供了车载雷达系统的检测模式。然而，操作模式的组合不限于这些组合。例如，平面发射模式可以与脉冲波模式组合，或者水平发射模式可以与连续波组合。
(第三实施例)
图16是示出根据本发明第三实施例的雷达装置101的总体配置的框图。
如图16中所示，雷达装置101包括第一天线部103(第一天线)和第二天线部104(第二天线)。第一天线部103包括第一发送天线组1031和第一接收天线组1032。第一发送天线组1031由m(m是大于等于2的整数)个第一天线单元SBi(i＝1到m)构成。第一接收天线组1032由n(n是大于等于2的整数)个第一天线单元RBj(j＝1到n)构成。第二天线部104包括由单个第二天线单元SE构成的第二发送天线1041和由单个第二天线单元RE构成的第二接收天线1042。第二天线部104被配置为使得主发射方向不同于第一天线部103的主发射方向。
雷达装置101还包括发送器110、接收器120和控制电路5。发送器110经由第一发送天线组1031和第二发送天线1041发送电磁波(雷达波)。接收器120经由第一接收天线组1032和第二接收天线1042接收电磁波(反射波)。控制电路105主要由已知的微型计算机组成。控制电路5提供调制信号M、发送控制信号CS、接收控制信号CR、发送方脉冲控制信号CPs和接收方脉冲控制信号CPr(将随后描述这些信号)给发送器110和接收器120。结果，控制电路5基于接收器120生成的拍频信号B来进行信号处理。
图17A和图17B示出天线基底106的图案布置，其上形成第一天线部103和第二天线部104。图17A是前视图，图17B是侧视图，其中m＝n＝4。
如图17A和图17B中所示，包括在第一天线部103中的第一发送天线组1031和第一接收天线组1032被并排布置在天线基底106上，而第二天线部104被布置在天线基底106的跨第一发送天线组1031的与第一接收天线1032相对的一侧上。
第一发送天线组1031的每个天线单元SBi和第一接收天线组1032的每个天线单元RBj被沿着第一发送天线组1031、第一接收天线组1032和第二天线部104的阵列方向(下文被称为“天线阵列方向”)排列成行。
天线单元SBi是由多个贴片天线构成的，所述多个贴片天线沿着垂直于天线阵列方向的方向(图中的垂直方向)以空间上相等的间隔布置成一行。天线单元RBj是由多个贴片天线构成的，所述多个贴片天线沿着垂直于天线阵列方向的方向以空间上相等的间隔布置成两行。
也就是说，第一天线部103被配置为所谓的“垂射波束阵列天线”，其主发射方向被设计为垂直于天线基底106的图案形成面的方向(下文称作“面方向”)。
在第二天线部104中，第二发送天线1041和第二接收天线1042被沿着垂直于天线阵列方向的方向布置。在此，第二发送天线1041和第二接收天线1042被配置为所谓的“端射阵列天线”，使得多个八木天线(Yagiantenna)中的每个的主发射方向被设计为平行于天线基底106的图案形成面且垂直于第一天线部104的形成端的方向(下文称作“端方向”)。
在多个贴片天线和多个八木天线中，包括相同的天线单元SBi、RBj、SE和RE的多组天线被接线到相位相同的收/发信号。
上述配置的天线基底106被如图18中所示地配置，使得其与天线基底106的上述面方向重合且天线阵列方向与平行于道路表面的方向(水平方向)重合，并被用作检测下列车辆的雷达装置：该车辆跟随本车，并在与本车行驶的车道相邻的右手车道(下文称作“右手相邻车道”)上行驶，并且该车辆与本车并排行驶在右手相邻车道上。
具体而言，第一天线部103的检测区域(下文称作“后方检测区域”)AB被设计为覆盖如下区域：其范围在以方向(天线基底106的面方向)为中心±约60°(总计约120°)以内，并相对于车辆的后方笔直方向偏移约30°。第二天线部104的检测区域(下文称作“侧方检测区域”)AS被设计为覆盖如下区域：其范围在以方向(天线基底106的端方向)为中心±约60°(总计约120°)以内，并相对于后方检测区域AB的中轴方向偏移约90°。
换言之，后方检测区域AB和侧方检测区域AS被设计为彼此部分地重叠(约30°)。下文中，后方检测区域AB与侧方检测区域AS之间的该部分重叠区域被称为“重叠区域AW”。
此外，其中使用第一天线部103来检测后方检测区域AB中的目标的操作模式被称作“后方检测模式”，而其中使用第二天线部104来检测侧方检测区域AS中的目标的操作模式被称作“侧方检测模式”。
再次参照图16，发送器110主要由产生毫米波波段的高频信号的振荡器配置。发送器110包括压控振荡器(VCO)111、放大器112、支线113、分配器115、脉冲发生器114和信号控制器116。
VCO111被配置为使得其振荡频率响应于来自控制电路105的调制信号M而变化。放大器112放大从VCO111的输出。支线113将从放大器112的输出分成发送信号Ss和本地信号L。分配器115将经由支线113提供的发送信号Ss分配给传输线，这些传输线连接到相应的形成第一发送天线组1031和第二发送天线1041的天线单元SB1到SBm和SE。脉冲发生器114通过根据来自控制电路105的发送方脉冲控制信号CPs来电连接到从支线113延伸至分配器115的传输线和从该传输线电断开，来生成脉冲信号。信号控制器116控制经由相应的传输线(从分配器15延伸至相应的天线单元SB1到SBm和SE)发送的发送信号Ss的振幅和相位。
信号控制器116包括用于连接到相应天线单元SB1到SBm和SE的每个传输线的多个移相器116a和多个放大器116b。在信号控制器116中，当操作模式是后方检测模式时，响应于传输控制信号CS来控制放大器116，使得发送信号Ss被提供给天线单元SB1到SBm(第一发送天线组1031)。同时，控制移相器116a，使得第一发送天线组1031所形成的波束被导向指定的发射方向。另一方面，当操作模式是侧方检测模式时，响应于发送控制信号CS来控制放大器116b，使得发送信号Ss被提供给天线单元SE(第二发送天线组1041)。
此外，当操作模式是后方检测模式时，操作脉冲生成器114使得没有改变地通过发送信号Ss。另一方面，当操作模式是侧方检测模式时，操作脉冲生成器114使得从支线113到分配器115的电通响应于脉冲控制信号CPs电打开和电闭合，从而生成用于超宽带(UWB)调制的短脉冲宽度(在本实施例中例如约为1纳秒(ns))的脉冲信号。
接收器120包括放大器121，接收开关电路122，混合器124，放大器125和脉冲生成器123。
放大器121基于个体来放大从形成第一接收天线组1032和第二接收天线1042的天线单元RB1到RBn和RE接收的接收信号。接收开关电路122选择连接到相应的天线单元RB1到RBn和RE的传输线中的任意一个传输线，以输出经由选定的传输线发送的接收信号。混合器124把来自接收开关电路122的接收信号Sr与经由支线113发送的本地信号L混合起来，以生成拍频信号B。放大器125放大从混合器124输出的该拍频信号B，以提供给控制电路105。脉冲生成器123通过根据来自控制电路105的接收方脉冲控制信号CPr来电连接到从支线113延伸至混合器124的本地信号L的传输线和从该传输线电断开，来生成脉冲样的本地信号L。
当操作模式是后方模式时，接收开关电路122被控制使得来自天线单元RB1到RBn(第一接收天线组1032)的任一接收信号响应于接收控制信号CR而顺序地和重复地被选择。另一方面，当操作模式是侧方检测模式时，接收开关电路122被控制以使得响应于接收控制信号CR仅仅来自天线单元RE(第二接收天线1042)的接收信号被选择。
再者，当操作模式是后方模式时，脉冲发生器123操作成使得本地信号L被通过而没有任何改变。另一方面，当操作模式是侧方检测模式时，脉冲发生器123操作成使得响应于脉冲控制信号CP而对从支线113到混合器124的电路径进行开和关闭，从而产生具有所希望的脉冲宽度(例如，在本实施例中为约1纳秒(ns))的脉冲信号。
控制电路105控制操作模式以在后方检测模式和侧方检测模式之间进行交替地切换，以便执行如下处理：(i)在后方检测区域AB和侧方检测区域AS的每一个中检测目标的目标检测处理；(ii)在后方检测区域AB和侧方检测区域AS的每一个中，从在目标检测处理所检测的目标中提取移动目标并且跟踪移动目标的跟踪处理；和(iii)判断在侧方检测区域AS中检测到的目标是否在移动的移动判断处理。
控制电路105被配置成从具有雷达装置101的车辆获取代表车辆速度(本车速度)的速度信息。速度信息可以经由诸如安装在车辆上的诸如CAN(控制器区域网络)的车载网络来获得。
在这些处理中，下面首先描述目标检测处理。在该处理中，收发器110和接收器120被控制成在后方检测模式中操作为FMCW雷达，而在侧方检测模式中操作为使用UMB调制的脉冲雷达。
具体地，在后方检测模式中，信号控制器116被控制成向VCO111提供三角波形状的调制信号M以用于调制，以便随时间重复频率的线性逐渐增加和减少，并且基于发送控制信号CS通过第一发送天线组1031来朝着后方检测区域AB辐射FMCW。在此，在发送控制信号M的每一个周期改变移相器116a的设置，于是，波束的辐射方向顺序地改变以使得波束能够在后方检测区域AB中被扫描。
同时，在接收器120中，接收开关电路122被控制，使得以时间共享的方式将来之第一接收天线组1032的接收信号被提供到混合器124，因此，控制电路105通过A/D(模/数)转换处理输出来自接收器120的拍频信号B的信号电平。接收信号开关电路122的开关操作按照能够获得如下数据的速率(rate)操作：该数据具有在调制信号M的一个周期期间在目标检测处理中执行频率分析处理所需的数据数量，同时与调制信号M同步。
另一方面，在目标检测处理中，针对第一接收天线组1032的每个天线单元RBj获得的拍频信号B的频率分析处理被执行，并因此通过使用FMCW雷达中已知的技术计算目标的距离和相对速度。同时，基于所生成的拍频信号B之间的差别来检测目标存在的取向，因为第一接收天线组1032的每个天线单元RBj在水平方向中在位置上是彼此不同的。
根据目标检测处理，作为有关存在于后方检测区域AB中的目标的信息，至少获得目标的位置(距离，取向)和相对速度。
接着，下面描述侧方检测处理。在该处理中，具有规定信号电平的调制信号M被提供给VCO111，使得产生具有规定频率的发送信号Ss，并且通过以规定的时间间隔根据脉冲控制信号CP来电连接到从支线113到分配器115的传输线而生成脉冲样信号，该规定时间间隔设置为是比电磁波来回地行进通过雷达装置101的最大检测距离所需要的时间更长的时间。
同时，在接收器120中，接收开关122被控制成使得基于接收控制信号CR将来自第二接收天线142的接收信号提供给混合器124。此外，脉冲生成器123被控制成使得每次发送脉冲波时，产生具有相同脉冲宽度的脉冲样的本地信号。该脉冲样的本地信号被控制为使得与脉冲波的发送定时同步地产生，并且每次重复脉冲波的发送时，通过与脉冲宽度等同的时间来对产生定时进行延迟。
在此，当发送波和接收波彼此重叠时，产生拍频信号B。由于此，当获得具有最大强度(相关值)的拍频信号B时，基于脉冲样本地信号L的产生定时来计算离反射了脉冲信号的目标的距离。该目标距离计算处理对于脉冲雷达是公知的。
根据侧方检测模式，作为有关存在于侧方检测区域AS中的目标的信息，获得离目标的距离。
接着，下面将描述跟踪处理。该处理将针对后方检测区域AB和侧方检测区域AS独立地执行。在针对后方检测区域AB的跟踪处理中，在后防检测模式中检测到的目标当中，具有某一速度的目标(具有≠本车速度的相对速度的目标)被认为是跟踪目标。接着，按时间序列顺序来跟踪目标，该目标基于从跟踪目标获得的信息(位置和相对速度)而被估计为与该跟踪目标相同。这种基于位置和相对速度的目标跟踪在车载雷达装置中式公知的，因而在此不再赘述。
另一方面，在用于侧方检测区域AS的跟踪处理中，作为关于目标的信息，以高精确度获得距离。然而，仅仅距离信息使得难以判断是否目标是被跟踪的移动目标，例如，目标是车辆还是诸如护轨的侧墙。因此，通过使用后面将要描述的天线装置以及后方检测模式的检测结果进行的移动判断处理，对被判断为是在侧方检测区域中移动的目标的目标进行跟踪处理。
最后，在后面参照图19中示出的流程图来详细地描述移动判断处理。每次基于两种操作模式(即，后方检测模式和侧方检测模式)的检测结果获得目标检测处理的检测结果时，开始该处理。
在移动判断处理开始时，控制电路105判断正在追踪的目标是否存在于侧方区域AS中(步骤S610)。结果，如果正在追踪的目标存在(步骤S610中的“是”)，则控制电路105完成该处理。如果正在追踪的目标不存在(步骤S610中的“否”)，控制电路105通过目标检测处理基于侧方模式的检测结果来判断是否检测到目标(步骤S620)。结果，如果没有检测到目标(步骤S620中的“否”)，则控制电路105完成该处理。下文中，基于侧方模式的检测结果检测的目标被称作“侧方检测目标”。
然后，如果检测到侧方检测目标(步骤S620中的“是”)，控制电路105通过目标检测处理基于后方检测模式的检测结果来判断该目标是否是在重叠区域AW中检测到的(步骤S630)。结果，如果该目标不是在重叠区域AW中检测到的(步骤S630中的“否”)，控制电路105完成该处理。
然后，如果目标是在重叠区域AW中检测到的(步骤S630中的“是”)，控制电路105基于该目标的相对速度是否与本车速度一致来判断该目标是否是停止物体(步骤S640)。结果，如果在重叠区域AW中检测到的目标是停止物体(布置S640中的“是”)，控制电路105例如在控制电路105的存储器(未示出)中将该侧方检测目标登记为静止物体(步骤S660)，并随后完成该处理。
如果在重叠区域AW中检测到的目标不是静止物体(步骤S640中的“否”)，控制电路105例如在控制电路105的存储器(未示出)中将侧方检测区域AS中的该侧方检测目标登记为追踪物体(即移动目标)，并允许所登记的侧方检测目标继承基于后方检测区域的结果在重叠区域AW中检测到的目标的信息(位置、相对速度等)(步骤S650)，然后完成该处理。
如上所述，在根据本实施例的雷达装置101中，如果基于侧方检测模式的检测结果检测到侧方检测目标，且基于后方检测模式的检测结果检测到重地区域AW中的移动目标(下文中称为“重叠区域移动目标”)，则将侧方检测目标登记为侧方检测区域AS中的跟踪目标，且登记的跟踪目标继承重叠区域AW中移动目标的信息。
因此，根据本实施例的雷达装置101，因为使用针对重叠区域AW的后方检测模式的信息，所以即使侧方检测目标是除了到该目标的距离，其它信息都不能获得的目标，也可能立即判断该侧方检测目标是否移动，并进一步判断侧方检测目标是否需要跟踪。此外，因为登记的跟踪目标可以继承并使用在后方检测模式中检测的信息，所以可以改进侧方检测区域AS中跟踪处理的准确度。
在本实施例中，后方检测模式中的操作和基于后方检测模式中的检测结果的目标检测处理对应于后方检测单元。侧方检测模式中的操作和基于侧方检测模式中的检测结果的目标检测处理对应与侧方检测单元。控制电路107中的配置获得示出利用雷达装置101提供的车辆的速度的速度信息对应于速度信息获取单元。移动判断处理对应于移动判断单元。
(第四实施例)
下文中，参考图20说明本发明的第四实施例。第四实施例与第三实施例不同之处在于：除了后方检测模式和侧方检测模式之外，还使用重叠区域检测模式，并且移动判断处理的一部分与第三实施例不同。在第四实施例中还使用了图16的配置。下文中，主要描述第四实施例与第三实施例的不同之处。
重叠区域检测模式是通过使用第二发送天线1041和第一接收天线1032来检侧方检测区域AW中的目标的操作模式。
在重叠区域检测模式中，信号控制器16被控制以以与后方检测模式相同的方式向VCO111提供三角波形调制信号M，并基于发送控制信号CS经由第二发送天线1041朝侧方检测区域AS辐射FMCW。
同时，在接收器120中，与后方检测模式共同地，控制接收开关电路122，使得以分时方式将来自第一接收天线组1032的接收信号提供到混合器124，因此，控制电路105通过A/D(模拟/数字)转换处理输入来自接收器120的拍频信号B的信号水平。以这样的速率执行接收开关电路122的开关操作：使得能够在与调制信号M同步的同时，在调制信号M的一个周期期间获得具有需要在目标检测处理中执行频率分析处理的数据数量的数据。
然后，在基于在重叠检测模式中获得的检测结果的目标检测处理中，执行对获得的拍频信号B的频率分析处理，因此，通过使用FMCW雷达中的已知技术计算目标的距离和相对速度。同时，基于由于第一接收天线组1032的每一天线元件RBj在水平方向的位置上互相不同而产生的拍频信号B之间的相差来检测目标存在的朝向(orientation)。
下文中，参考图20所示流程图描述移动判断处理。步骤S710到S730与第三实施例中的步骤S610到S630相同。即，如果(i)被跟踪的目标不存在(步骤S710中为否)，(ii)基于侧方检测模式的检测结果检测到了侧方检测目标(步骤S720中为是)，且(iii)在重叠区域AW中检测到了目标(步骤S730中为是)，则以重叠检测模式操作发送器110和接收器120，然后执行基于重叠检测模式的检测结果检测目标的处理(步骤S740)。
然后，控制电路105判断在重叠检测模式中检测的目标的相对速度是否与本车速度相同(步骤S750)。作为结果，如果相对速度与本车速度一致(步骤S750中为是)，则控制电路105将侧方检测目标作为停止的目标登记在例如控制电路105的存储器(未示出)中(步骤S770)，随后完成处理。
如果相对速度与本车速度不同(步骤S750为否)，则控制电路105将侧方检测目标作为侧方检测区域AS中的跟踪目标(即，移动目标)登记在控制电路105的存储器(未示出)中，使得登记的跟踪目标继承基于重叠区域模式的结果检测到的目标的信息(位置、相对速度等)(步骤S760)，然后完成处理。
因此，根据本实施例的雷达装置101，基于重叠区域模式的检测结果检测到的信息被用作由侧方检测区域AS中的跟踪目标继承的信息。由于此，可以避免跟踪目标继承存在于重叠区域AW之外的目标的信息，从而改进侧方检测区域AS中的跟踪处理的可靠性。
在本实施例中，基于重叠检测模式中检测结果的目标检测处理和重叠区域检测模式中的操作与重叠区域检测单元相对应。
(第五实施例)
下文中，将参考图21和22描述本发明的第五实施例。第五实施例与第三实施例在移动判断处理中有部分不同。下文中，说明第五实施例与第三实施例的不同之处。
下文中，参考图21中所示流程图描述移动判断处理。步骤S810到S820与第三实施例的S610到S620相同。即，如果(i)跟踪的目标不存在(步骤S810中为否)，以及(ii)基于侧方检测模式的检测结果检测到侧方检测目标(步骤S820中为是)，则控制电路105判断侧方检测目标是否存在于邻近本车行驶的车道邻近车道中(步骤S830)。
作为结果，如果侧方检测目标不存在于邻近车道中(S830中为否)，控制电路105完成处理。如果侧方检测目标存在于邻近车道中(步骤S830为是)，则控制电路105基于后方检测模式的结果确定是否在邻近车道的后方检测到移动目标(S840)。
然后，如果在邻近车道的后方未检测到移动目标(S840中为否)，则控制电路105完成处理。如果在邻近车道的后方检测到移动目标(S840中为是)，则控制电路105将侧方检测目标作为跟踪目标登记在例如控制电路105的存储器(未示出)中，并随后完成处理。
如上所述，根据本实施例的雷达装置101，如图22中所示，如果(i)在侧方检测区域AS中检测到目标(侧方检测目标)，以及(ii)作为侧方检测目标在相同车道(邻近车道)的后方检测到移动目标，则侧方检测目标不作为停止目标登记，而是作为可能具有作为移动目标的高可能性的目标的跟踪目标登记。该估计基于：如果侧方检测目标是停止目标，则邻近车道的后方的移动目标需要在经过停止目标的同时行驶。
因此，根据本实施例的雷达装置101，因为使用后方检测模式的信息，所以可以立即判断侧方检测目标是否移动，并进一步判断侧方检测目标是否需要跟踪。
(变型)
到此为止说明了第三到第五实施例。然而，本发明不限于上面描述的这些实施例，但是可以以各种模式实现，只要在不离开本发明的实质的范围内。
例如，在第三到第五实施例中，使用八木天线作为第二天线部分104的天线元件。然而，第二天线部分104的天线元件不限于八木天线，可以是能够形成在与第一天线部分103相同的基底上、且其主辐射方向可以被引向末端方向的天线元件，例如，渐变槽线天线。
在第三和第四实施例中，如果(i)正被跟踪的目标不存在(步骤S610和S710中为否)，(ii)就侧方检测模式的检测结果检测到了侧方检测目标(步骤S620和S720中为是)，以及(iii)在重叠区域AW中检测到目标(S630和S730中为是)，则基于重叠区域模式的检测结果判断侧方检测目标是否被跟踪(登记为跟踪目标)以及侧方检测目标是否继承信息。可选择地，当后方检测区域AB中的跟踪目标进入重叠区域AW时，同时检测的侧方检测目标可以被登记为侧方检测区域AS中的跟踪目标，且可以继承后方检测区域AB中的跟踪目标的信息。
在第三和第五实施例中，在后方检测模式和重叠区域检测模式中使用FMCW，但可选择地，可以使用例如未调制的CW(连续波)。
在第三和第五实施例中，天线基底106被安装在车辆的右后角，但可选择地，可以安装在车辆的4个角中任何一个，或同时安装在多个部分。
在第三到第五实施例中，代替图17A和17B中所示天线装置106，图2A、2B、3A和3B中所示天线装置6，或图14A和14B中所示天线装置7或图15A到15C中所示天线装置8可以被用于雷达装置101。在这种情况下，除了第三到第五实施例和这些变型的上面的效果之外，还获得第一实施例的效果。
在不离开本发明实质的情况下可以以若干其它形式实施本发明。因此，目前为止俗描述的实施例和变型仅旨在示例性说明而不是限制，发明的范围由所附权利要求书而非之前的说明书进行限制。因此，所有落入权利要求书边界内的改变或等同物都包括在保护范围内。

Claims (12)

1.一种板载雷达系统，包括：
安装在车辆上的两个雷达装置，即第一雷达装置和第二雷达装置；以及
系统控制器，对所述两个雷达装置进行操作，
所述两个雷达装置中的每个雷达装置包括：
天线装置，所述天线装置包括
基底，所述基底包括层叠起来的两个或更多个图案形成层，其中相邻的图案形成层之间设置有绝缘层，所述两个或更多个图案形成层包括第一图案形成层和第二图案形成层，所述第一图案形成层形成位于所述基底的表面处的外层之一，
第一天线，形成在所述第一图案形成层上的所述第一天线包括多个天线单元，所述多个天线单元排列成行，并在所述两个或更多个图案形成层的层叠方向上发射电磁波，所述层叠方向对应于与所述多个天线单元的天线阵列方向垂直的方向，所述多个天线单元沿着所述天线阵列方向排列成行，以及
第二天线，形成在所述第二图案形成层上的所述第二天线被排列在所述第一天线的多个天线单元的天线阵列方向上的两侧中的至少一侧上，并在所述天线阵列方向上发射电磁波；
发送器，所述发送器选择所述第一天线和所述第二天线之一，并经由所选择的所述第一天线和所述第二天线之一发送电磁波；
接收器，所述接收器选择所述第一天线和所述第二天线之一，并经由所选择的所述第一天线和所述第二天线之一接收电磁波；以及
信号处理器，所述信号处理器选择所述第一天线和所述第二天线之一用于发送和接收，允许所述发送器发送电磁波，并执行基于所述接收器所收到的信号来检测目标的处理，
其中，
所述发送器和所述接收器具有脉冲波模式和连续波模式，所述脉冲波模式是其中发送和接收脉冲波的操作模式，所述连续波模式是其中发送和接收连续波的操作模式；
当使用所述第一天线时在所述脉冲波模式下操作所述发送器和所述接收器，而当使用所述第二天线时在所述连续波模式下操作所述发送器和所述接收器；
规定所述第一天线的检测区域是第一区域，而所述第二天线的检测区域是第二区域，在所述车辆上安装所述第一雷达装置，以使得其第一区域被定位在所述车辆的右后侧且其第二区域被定位在所述车辆的右侧，以及在所述车辆上安装所述第二雷达装置，以使得其第一区域被定位在所述车辆的左后侧且其第二区域被定位在所述车辆的左侧；
所述系统控制器在彼此不同的操作模式下对所述两个雷达装置同时进行操作；
所述第一区域是后方接近车辆检测区域或者后方横穿车辆检测区域，设置所述后方接近车辆检测区域用于检测其它车辆从本车后方接近，设置所述后方横穿车辆检测区域用于检测其它车辆通过移动进入本车后方来横穿本车后方；
所述第二区域是盲区车辆检测区域，设置所述盲区车辆检测区域用于检测存在于本车驾驶员盲区中的其它车辆；
所述操作模式包括检测在后方接近车辆检测区域中出现的其它车辆的后方接近车辆检测模式、检测在后方横穿车辆检测区域中出现的其它车辆的后方横穿车辆检测模式和检测在盲区车辆检测区域中出现的其它车辆的盲区车辆检测模式；以及
所述系统控制器对所述两个雷达装置同时进行操作以使得：
如果本车在前进状态，则所述两个雷达装置中的一个在盲区车辆检测模式中操作，所述两个雷达装置中的另一个在后方接近车辆检测模式中操作；以及
如果本车在后退状态，则所述两个雷达装置中的一个在盲区车辆检测模式中操作，所述两个雷达装置中的另一个在后方横穿车辆检测模式中操作。
2.根据权利要求1所述的板载雷达系统，其中
所述第二天线被形成在所述第二图案形成层上，所述第二图案形成层形成位于所述基底的两个表面处的两个外层中的另一外层。
3.根据权利要求1所述的板载雷达系统，其中
当所述基底包括层叠起来的三个或更多个图案形成层时，所述第二天线被形成在所述第二图案形成层上，所述第二图案形成层形成两个面均与所述绝缘层相对的内层。
4.根据权利要求1所述的板载雷达系统，其中
当所述基底包括层叠起来的三个或更多个图案形成层时，所述三个或更多个图案形成层包括在所述第一图案形成层和所述第二图案形成层之间形成的第三图案形成层，所述第三图案形成层被配置为使得从所述第三图案形成层将电能馈送给所述第二天线。
5.根据权利要求1所述的板载雷达系统，其中
所述第一天线包括被布置在所述天线阵列方向上的发送天线部和接收天线部，所述发送天线部和所述接收天线部中的每个均由多个天线单元构成。
6.根据权利要求1所述的板载雷达系统，其中
所述第二天线包括被布置在垂直于所述天线阵列方向的方向上的发送天线部和接收天线部，所述发送天线部和接收天线部中的每个均由至少一个天线单元构成。
7.根据权利要求1所述的板载雷达系统，其中
所述第一天线的多个天线单元由多个贴片天线构成，将所述多个贴片天线在垂直于所述天线阵列方向的方向上排列成一行或多行。
8.根据权利要求1所述的板载雷达系统，其中
所述第二天线由渐变槽线天线构成。
9.根据权利要求1所述的板载雷达系统，其中
所述发送器和所述接收器由安装在位于所述基底的两个表面处的两个外层中的另一外层上的电部件构成。
10.根据权利要求1所述的板载雷达系统，其中
所述发送器包括振幅和相位控制电路，所述振幅和相位控制电路对提供给所述多个天线单元中的每个的发送信号的振幅和相位进行控制，以改变通过所述第一天线发送的电磁波的方向性。
11.根据权利要求1所述的板载雷达系统，其中
所述接收器独立地将来自所述多个天线单元中的每个的每个接收信号提供给所述信号处理器，以及
所述信号处理器执行基于每个所述接收信号的相位信息来估计电磁波的抵达方向的处理。
12.根据权利要求1所述的板载雷达系统，其中
控制所述发送器和所述接收器的每个操作，以使得当所述发送器经由所述第一天线发送电磁波时，所述接收器经由所述第一天线接收电磁波，而当所述发送器经由所述第二天线发送电磁波时，所述接收器经由所述第二天线接收电磁波。
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