CN102725654B - 雷达系统和方向检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种雷达系统和方向检测方法，其中，接收发送波由包括静止目标和移动目标的目标反射的反射波以作为至少两个接收天线的接收信号。计算在各个峰值频率处的差拍信号之间的相差，所述差拍信号根据发送信号和接收信号而生成。以这样的方式计算目标的方向：将计算出的目标的相差预先存储在存储区域中，预测多个目标的峰值频率是否彼此重叠，基于存储的相差来计算当峰值频率彼此重叠时静止目标的预测相差，并且基于计算出的相差和静止目标的预测相差来计算移动目标的预测相差。

Description

雷达系统和方向检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测目标的雷达系统以及一种目标方向检测方法。

背景技术

作为检测目标的雷达系统的FM-CW式或相位单脉冲式雷达系统是已知的。第2000-147102号日本专利申请公布（JP-A-2000-147102）描述了一种FM-CW式雷达系统。另外，JP-A-2000-147102描述了，判定谱峰值的邻域和是否小于或等于阈值，并且判定移动物体预测标记是否被设定，并且当邻域和小于或等于阈值并且移动物体预测标记未被设定时，判定出谱峰值为静止物体的谱峰值。

EP0766100A1是本申请最接近的背景技术并且涉及用于防止诸如汽车的移动物体的碰撞的雷达系统，所述雷达系统将雷达波传输到目标障碍物并且接收反射的雷达波以检测目标障碍物的距离、相对速度以及方位角。

另外，第2004-340755号日本专利申请公布（JP-A-2004-340755）描述了一种相位单脉冲式雷达系统。在JP-A-2004-340755中，发送由频率上升部、频率下降部和频率恒定部形成的雷达波，雷达波的反射波由两个天线接收，并且对于接收信号中的每个信号，对于频率上升部、频率下降部和频率恒定部中的每个，生成表示发送信号和接收信号之间的频率差的差拍信号。然后，基于频率上升部差拍信号的各个峰值频率处的差拍信号之间的相差以及频率下降部差拍信号的各个峰值频率处的差拍信号之间的相差，当成对的频率上升部差拍信号的峰值频率和频率下降部差拍信号的峰值频率不能相互匹配时，会假设峰值频率是通过多个物体彼此重叠而得到的，然后，根据频率恒定部差拍信号的各个峰值频率处的差拍信号之间的相差来计算物体的相位。

公知相位单脉冲系统是对目标相对于雷达系统的方向进行测量的系统中的一种。图1示出了相位单脉冲式系统的原理图。在相位单脉冲式系统中，例如，布置有两个天线A1和A2，并且基于分别由天线A1和A2接收到的信号的相差Δφ来获得入射无线电波的方向。相差由数学表达式（1）表示，其中入射角为θ，天线之间的距离为d，并且载波（反射波）的波长为λ。

Δφ=2π·(d·sinθ/λ)    (1)

在计算相差时，首先，从天线输出用三角波调制的发送波，然后将由目标反射且由天线接收到的接收波的部分与发送波的部分混合，从而获取差拍信号的频率。然后，将差拍信号经过傅里叶变换以获得频谱数据，然后，根据频谱数据检测各个频谱的峰值频率。频谱数据被表示为复平面上的复向量。检测到的频谱的每个峰值频率为与距目标的距离和相对于目标的相对速率相对应的频率。然后，当确认出频谱的峰值频率时，计算在各个峰值频率处的差拍信号的相位。此处，因为频谱数据可表示为复平面上的复向量，因此每个差拍信号的相位可以例如根据复平面上的复向量和实轴之间形成的角度计算出。然后，获得各个差拍信号之间的相位的差以计算相差，然后可根据计算出的相差来计算目标的方向。

此处，在上述相位单脉冲式系统中，在存在多个目标的情况下，如果对应于各个目标的频谱的峰值频率彼此一致，则可能不能精确地计算出各个目标的方向。图2示出了目标和雷达系统之间的位置关系的示例。更具体地，图2示出了如下情形：对向车辆（移动目标）正在装有雷达系统的车辆（本车）前方行驶，并且各自具有多个支柱的护轨（静止目标）安装在对向车辆的一侧。

此处，图3A是由图2所示的雷达系统获取的频谱数据的示例。图3B示出了将图3A的频谱数据表示为复向量的曲线图。在图3A中，横坐标轴表示频率，纵坐标轴表示反射水平。图3A中的实线表示来自静止目标即护轨的反射水平。图3A中的四个峰值对应于来自护轨的支柱的反射波。图3A中的虚线表示来自移动目标即对向车辆的反射水平。在图3A的示例中，移动目标的峰值频率与静止目标的峰值频率重叠，并且反射水平的峰值彼此一致。如果频谱的峰值频率以这种方式彼此重叠，则在雷达系统中相位进行了组合并且不会彼此分离。换言之，频谱数据最初包括与护轨的支柱对应的复向量以及与对向车辆对应的复向量；然而，实际上，仅能获取两个复向量的合成向量。注意的是，图3B示出了复平面，X轴为实轴，Y轴为虚轴。图3B示出了实际获取的合成向量并且还示出与来自静止目标的反射波对应的复向量和与来自移动目标的反射波对应的复向量。

通过这种方式，如果与各个目标对应的频谱的峰值频率彼此一致，则不能精确地计算出各个目标的方向。另外，这会导致碰撞前安全系统（PCS）的误动作或者不能检测到目标。

发明内容

本发明提供了一种雷达系统和一种目标方向计算方法，即使当与不同目标对应的频谱彼此重叠时，所述雷达系统和所述目标方向计算方法也能够精确地计算出不同目标的方向。

根据本发明的方案，将各个目标的相差预先存储在存储区域中，并且当假设与来自不同目标的反射波对应的频谱的峰值频率彼此重叠时，根据存储在存储区域中的静止目标的相差的历史来计算在频谱的峰值频率彼此重叠时静止目标的相差以作为预测相差，然后，利用计算出的静止目标的预测相差来计算移动目标的方向。

本发明的第一个方案涉及一种雷达系统。所述雷达系统包括：发送天线；至少两个接收天线；发送单元，其发送调频发送信号以作为经由所述发送天线发送的发送波；接收单元，其接收所述发送波由包括静止目标和移动目标的目标反射且经由所述至少两个接收天线接收到的反射波以作为各个所述接收天线的接收信号；方向计算单元，其计算在各个峰值频率处的差拍信号之间的相差以基于计算出的所述相差来计算所述目标的方向，其中所述差拍信号根据所述发送信号和各个所述接收天线的所述接收信号生成；存储单元，其将由所述方向计算单元计算出的所述相差存储在存储区域中；预测单元，其基于预测信息来预测多个所述目标的峰值频率是否彼此重叠，所述预测信息包括由所述方向计算单元计算出的与所述目标的所述方向有关的方向信息并且预测所述差拍信号中的每一个的所述峰值频率的变化；以及预测相差计算单元，其基于存储在所述存储区域中的所述相差来计算当所述峰值频率彼此重叠时所述静止目标的预测相差，并且基于由所述方向计算单元计算出的所述相差和所述静止目标的所述预测相差来计算所述移动目标的预测相差，其中，当所述预测单元预测出所述峰值频率彼此重叠时，所述方向计算单元基于由所述预测相差计算单元计算出的所述移动目标的所述预测相差来计算所述移动目标的方向。

根据本发明的方案的雷达系统的特征之一是将由所述方向计算单元计算出的所述相差尤其是所述静止目标的相差存储在存储区域中。不是存储基于相差计算出的方向或相对速率，而是存储静止目标本身的相差。通过这样做，可以基于所存储的静止目标的相差来计算静止目标的相差（预测相差）的预测值。当预测单元预测出多个目标的峰值频谱彼此重叠时，基于计算出的静止目标的预测相差来计算目标的方向。通过这样做，即使多个目标的峰值频率彼此重叠，也可以精确地计算出目标的方向。结果，可以避免碰撞前安全系统（PCS）的误动作或者未检测到目标。关于峰值频率是否彼此重叠的预测是基于预测信息进行的。预测信息至少包括由所述方向计算单元计算出的与所述目标的方向有关的方向信息。例如，除了方向信息之外，预测信息包括与雷达系统和目标之间的相对速率有关的相对速率信息、与接收天线的间隔有关的信息等等。当预测信息被预先存储时，可以预测多个目标的峰值频率是否彼此重叠。

例如，当根据本发明的方案的雷达系统装备于车辆时，雷达系统能够计算出诸如另一行驶车辆的移动式单元（移动目标）或者诸如标志和护轨的静止物体（静止目标）的方向。根据本发明的方案的目标包括移动目标和静止目标。存储在存储区域中的相差可以包括移动目标的相差和静止目标的相差这两者。然而，根据本发明的方案，因为移动目标的方向最终是基于存储在存储区域中的与静止目标有关的信息计算出的，因此至少要将静止目标的相差存储在存储区域中。

在上述配置中，所述预测相差计算单元可以基于存储在所述存储区域中的所述相差来计算当所述峰值频率彼此重叠时所述静止目标的相差以作为所述静止目标的预测相差，并且可以根据由所述方向计算单元计算出的所述相差和所述静止目标的所述预测相差之间的差来计算所述移动目标的相差以作为所述移动目标的所述预测相差。

注意的是，当预测出峰值频率彼此重叠时，使用基于所述静止目标的预测相差计算出的静止目标的预测相差和移动目标的预测相差。峰值频率彼此重叠的模式包括如下情况：不同目标的峰值频率处的反射水平的峰值（下文简称为峰值）彼此完全一致的情况，一个峰值频率处的峰值比另一个峰值频率处的峰值高的情况，以及一个峰值频率处的峰值比另一个峰值频率处的峰值低的情况。例如，当与移动目标相关的峰值频率处的峰值比与静止目标相关的峰值频率处的峰值高时，可以抽取与移动目标相关的峰值频率。可以抽取与移动目标相关的峰值频率；然而，根据抽取的峰值频率计算出的相差包括移动目标的相差和静止目标的相差。也就是说，根据抽取的峰值频率计算出的相差仅为移动目标的相差和静止目标的相差的组合相差。因此，期望的是，不仅当峰值频率彼此完全一致时，而且当一个峰值频率处的峰值比另一个峰值频率处的峰值高或低时，均可以使用根据本发明的方案的雷达系统。因此，可以更加精确地计算移动目标的方向。

在上述配置中，雷达系统可以进一步包括判定单元，所述判定单元判定由所述预测相差计算单元计算出的所述静止目标的所述预测相差和由所述方向计算单元计算出的所述相差之间的差是否落在预定范围内，其中，当所述判定单元判定出所述静止目标的所述预测相差和由所述方向计算单元计算出的所述相差之间的所述差未落在所述预定范围内时，所述预测相差计算单元可以基于由所述方向计算单元计算出的所述相差和所述静止目标的所述预测相差来计算所述移动目标的所述预测相差。

当存在落在预定范围外的差时，由所述方向计算单元计算出的相差包括移动目标的相差和静止目标的相差，因此在这种情况下预测相差计算单元计算移动目标的预测相差。换言之，当不存在差时或者当存在极微小的差时，相差可能仅包括静止目标的相差。然后，在本发明的方案中，判定是否基于所述差来计算预测相差。注意的是，预定范围可基于接收天线的间隔、计算方向的精度、反射波的检测范围等来设定。注意的是，在本发明的方案中，因为预测单元预测多个目标的峰值频率是否彼此重叠，所以所述判定单元具有判定是否通过预测相差计算单元执行处理以及检查由预测单元预测的结果的功能。

本发明的第二方案涉及一种目标方向计算方法。所述方向计算方法包括：发送调频发送信号以作为经由发送天线发送的发送波；接收所述发送波由包括静止目标和移动目标的目标反射且经由至少两个接收天线接收到的反射波以作为各个所述接收天线的接收信号；计算在各个峰值频率处的差拍信号之间的相差以基于计算出的所述相差来计算所述目标的方向，其中所述差拍信号根据所述发送信号和各个所述接收天线的所述接收信号而生成；将计算出的所述相差存储在存储区域中；基于预测信息来预测多个所述目标的峰值频率是否彼此重叠，所述预测信息包括与计算出的所述目标的所述方向有关的方向信息并且预测所述差拍信号中的每一个的所述峰值频率的变化；以及基于存储在所述存储区域中的所述相差来计算当所述峰值频率彼此重叠时所述静止目标的预测相差，并且基于计算出的所述相差和所述静止目标的所述预测相差来计算所述移动目标的预测相差，其中，当预测出所述峰值频率彼此重叠时，基于计算出的所述移动目标的所述预测相差来计算所述移动目标的所述方向。

根据本发明的方案，例如，甚至现有的雷达系统也能够通过使雷达系统的计算机根据上述方向计算方法来执行预定步骤从而计算移动目标的方向。换言之，在不改变雷达系统的硬件的情况下，可以提高计算移动目标的方向的精度。

注意的是，本发明的方案可以为实现由上述雷达系统执行的处理的程序。此外，本发明的方案可以为记录有上述程序的计算机可读记录介质。在这种情况下，可以这样的方式来提供功能：使计算机等装载记录介质中的程序并且执行程序。注意的是，计算机等可读的记录介质为通过电、磁、光、机械或化学的作用来存储诸如数据和程序的信息并且允许计算机等读取所述信息的记录介质。

根据本发明的方案，可以提供一种即使当对应于不同目标的频谱彼此重叠时也能够精确地计算出目标的方向的雷达系统和目标方向计算方法。

附图说明

下面将参照附图对本发明的特征、优点以及技术和工业重要性进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1示出了相位单脉冲式系统的原理图；

图2示出了目标和雷达系统之间的位置关系的示例；

图3A示出了在图2中所示的情形下由现有雷达系统获取的频谱数据的示例；

图3B示出了将图3A的频谱数据表示为复向量的曲线图；

图4示出了根据第一实施例的雷达系统的示意性配置；

图5示出了存储器中的存储区域的示例；

图6A示出了在图2所示的情形下由根据第一实施例的雷达系统获取的频谱数据的示例；

图6B示出了将图6A的频谱数据表示为复向量的曲线图；

图7示出了由根据第一实施例的雷达系统执行的方法检测处理的流程图；

图8示出了FM-CW系统的原理图；

图9示出了由根据第二实施例的雷达系统执行的方向检测处理的流程图（1）；以及

图10示出了由根据第二实施例的雷达系统执行的方向检测处理的流程图（2）。

具体实施方式

下面，将参照附图对根据本发明的实施例的雷达系统进行说明。根据本实施例的雷达系统2装备于车辆1，并且可用于检测车辆周围存在的目标，诸如另一车辆、标志和护轨。目标检测的结果被输出至车辆1的存储器件、电子控制单元（ECU）等，并且可用于例如碰撞前安全系统（PCS）等的车辆控制。然而，根据本实施例的雷达系统2还可用于除了车载雷达系统之外的应用。

在根据第一实施例的雷达系统2中，相位单脉冲式系统用作检测目标方向的角度测量系统，并且调频连续波（FM-CW）式系统用作检测相对于目标的相对速率和距目标的距离的距离测量系统。在相位单脉冲式系统中，例如，布置有两个天线A1和A2，然后基于由各个天线A1和A2接收到的信号之间的相差Δφ来获得入射无线电波的方向（参见图1）。在FM-CW式系统中，发送用三角波调制的发送波，然后获得从目标反射的反射波和发送波之间的差以计算出距目标的距离和目标的速率，因为反射波的频率包括由于距离引起的时延的分量和由于速率差引起的多普勒频移的分量。

图4示出了根据第一实施例的雷达系统2的示意性配置。根据第一实施例的雷达系统2安装在车辆1的前部。雷达系统2包括天线3和控制单元4。尽管图中未示出，根据第一实施例的雷达系统2包括发送电路、接收电路、AD转换器、DA转换器、傅里叶变换电路等，这些电路作为由控制单元4控制的硬件配置而被包括在现有的雷达系统中。在本实施例中，作为示例，将对雷达系统2安装在车辆1的前部的情况进行说明；然而，雷达系统2可以安装在例如车辆的侧部或后部。

天线3发送毫米波段的发送波，并且接收发送波由目标反射的反射波。根据第一实施例的天线3具有以等间隔d布置的三个端口1、2和3。端口1、2和3（下文中，当不需要单独描述端口时，这些端口整体简称为端口）中的每个的功能由控制单元4适当地切换。另外，在第一实施例中，天线3具有三个端口；然而，只要天线3具有用作接收天线的至少两个端口，即可应用，并且端口的数量不受限制。

控制单元4控制雷达系统2的部件，并且可由包括中央处理单元（CPU）40、存储器41等的计算机以及在计算机上执行的程序实现。存储器41包括易失性随机存取存储器（RAM）和非易失性只读存储器（ROM）。ROM包括可重写式半导体存储器，诸如快擦写式存储器、可擦除式可编程只读存储器（EPROM）和电可擦除式可编程只读存储器（EEPROM）。CPU40将用于控制雷达系统2的存储在ROM中的各种程序展开在RAM的工作区中，并且基于输入至控制单元4的各种数据且依照各个程序来执行处理。控制单元4包括发送单元42、接收单元43、方向计算单元44、存储单元45、预测单元46、预测相差计算单元47、判定单元48和距离测量单元49。控制单元4的部件可被配置为在CPU40上执行的计算机程序。另外，部件可被配置为专用处理器。

发送单元42发送调频发送信号以作为经由天线3发送的发送信号。在根据第一实施例的雷达系统2中，相位单脉冲式系统用作角度测量系统，并且FM-CW式系统用作距离测量系统。然后，在第一实施例中，发送单元42发送来自天线3的用三角波调制的发送波。

接收单元43接收发送波由目标反射的反射波以作为天线3的各个端口的接收信号。注意的是，天线3的每个端口可适当地在发送功能和接收功能之间切换，并且该切换可通过发送单元42或接收单元43来执行。另外，可另外设置切换单元以用于切换。此外，可以为天线设置仅发送或仅接收的端口。

方向计算单元44计算在各个峰值频率处的差拍信号之间的相差，然后基于计算出的相差来计算目标的方向，所述差拍信号根据与上区间（UP）和下区间（DOWN）中的每个的各个端口相对应的发送信号和接收信号生成。方向计算单元44将由天线3接收到的接收波的一部分与发送波的一部分混合以获取差拍信号的频率。通过获得发送信号和接收信号之间的差来计算差拍信号。另外，当预测单元46预测出峰值频率彼此重叠时，方向计算单元44基于由预测相差计算单元47计算出的移动目标的预测相差来计算目标的方向。

存储单元45将由方向计算单元44计算出的相差存储在存储器41的RAM中的预定区域中。图5示出了存储器中的存储区域的示例。图5示出了这样的示例：对于上区间UP和下区间DOWN中的每个，一个目标挨一个目标地存储多个相差Δφ。

预测单元46基于预测信息来预测多个目标的峰值频率是否彼此重叠，所述预测信息包括与由方向计算单元44计算出的方向有关的方向信息、相对速率信息以及与接收天线有关的信息。相对速率信息是与雷达系统2和目标之间的相对速率有关的信息，并且是通过距离测量单元49计算出的。与接收天线有关的信息是与天线3的端口的间隔（在本实施例中为间隔d）有关的信息。

当峰值频率彼此重叠时，预测相差计算单元47基于存储在存储器41的RAM中的存储区域中的相差来计算静止目标的相差，并且获得由方向计算单元44计算出的相差和静止目标的预测相差之间的差，由此计算出移动目标的预测相差。对于上区间和下区间均计算出移动目标的预测相差，并且适当地选出相差中的任一个。

判定单元48判定由预测相差计算单元47计算出的静止目标的预测相差和由方向计算单元44计算出的相差之间的差是否落在预定范围内。

距离测量单元49借助于FM-CW式系统来计算相对于目标的相对速率以及距目标的距离。后面将对计算方法进行具体说明。

接下来，将对根据第一实施例的雷达系统2中执行的处理进行说明。下面所述的处理的次序仅为一个示例，并且可以根据实施例来适当地改变处理的次序。在下面的说明中，作为示例，将对在图2所示的情形下检测移动目标的方向的情况进行说明。图2示出了如下情形：对向车辆（移动目标）正在车辆1的前方行驶，车辆1装有雷达系统2，并且各自具有多个支柱的护轨（静止目标）安装在对向车辆的一侧。如上所述，在图2所示的情形下，当移动目标的峰值频率与静止目标的峰值频率重叠时，在雷达系统中相位彼此组合并且不能彼此分离（图3A和图3B）。

图3A和图3B为示出如下示例的曲线图：移动目标的峰值频率与静止目标的峰值频率重叠，并且反射水平的峰值（下文简称为峰值）彼此一致。峰值频率彼此重叠的模式不仅包括不同目标的峰值频率处的峰值彼此完全一致的情况，而且包括一个峰值频率处的峰值比另一个峰值频率处的峰值高的情况或者一个峰值频率处的峰值比另一个峰值频率处的峰值低的情况。例如，当移动目标的峰值频率处的峰值比静止目标的峰值频率处的峰值高时，可以抽取移动目标的峰值频率。然而，根据抽取的峰值频率计算出的相差包括移动目标的相差和静止目标的相差这两者。也就是说，抽取的峰值频率仅为移动目标的相差和静止目标的相差的组合相差。

此处，图6A为示出在图2所示的情形下由根据第一实施例的雷达系统获取的频谱数据的示例的曲线图，图6B为图6A的频谱数据表示为复向量的曲线图。在图6A中，横坐标轴表示频率，纵坐标轴表示反射水平。图6A中的实线表示来自静止目标也就是护轨的反射水平。图6A中的四个峰值对应于来自护轨的支柱的反射波。图6A中的虚线表示来自对向车辆也就是移动目标的反射水平。在图6A的示例中，移动目标的峰值频率与静止目标的峰值频率重叠，并且移动目标的峰值比静止目标的峰值稍高。在图6A和图6B所示的示例中，移动目标的峰值比静止目标的峰值高，因此可以抽取移动目标的峰值频率。然而，与根据抽取的峰值频率计算出的相差对应的移动目标的复向量仅为移动目标的复向量和静止目标的复向量的合成向量。也就是说，如果图6B所示的合成向量被判定为移动目标的复向量，则计算出的方向具有误差。然后，在第一实施例中，通过执行后述处理来抑制误差的出现。注意的是，图6B示出了复平面，X轴为实轴，Y轴为虚轴。图6B示出了实际获取的合成向量，还示出了与静止目标对应的复向量以及与移动目标对应的复向量。另外，图6B还示出了在先的复向量。

在下面的说明中，作为示例，将对如上所述的移动目标的峰值频率处的峰值比静止目标的峰值频率处的峰值高的情况进行说明。然而，通过根据第一实施例的雷达系统2，当峰值彼此完全一致时或者当移动目标的峰值频率比静止目标的峰值频率低时，也可以精确地计算出移动目标的方向。

此处，图7示出了由根据第一实施例的雷达系统执行的方向检测处理的流程图。下面所述的处理是由控制单元4执行的。首先，在步骤S01中，接收单元43接收发送单元42经由天线3发送的发送波由目标反射的反射波，以作为天线3的各个端口的接收信号。在接收到接收信号时，处理继续进行到步骤S02。

在步骤S02中，方向计算单元44计算在各个峰值频率处的差拍信号之间的相差，并且将计算出的相差存储在存储器41中。在步骤S02中计算出的相差是基于实际测量的相差，并且不同于后述预测相差。另外，在移动目标的频谱与静止目标的频谱重叠的情况下的相差为根据移动目标的频谱计算出的相差和根据静止目标的频谱计算出的相差的组合相差。

相差是基于相位单脉冲式系统计算出的。具体地，方向计算单元44将由天线3接收到的接收波的部分与发送波的部分混合，以获取差拍信号的频率。在第一实施例中，差拍信号经过傅里叶变换以获得频谱数据，然后，从频谱数据中检测频谱的峰值。因为频谱数据可表示为复平面上的复向量，每个差拍信号的相位可以例如根据在复平面上的复向量和实轴之间形成的角度计算出。然后，获得差拍信号之间的相位的差以计算相差，然后，基于计算出的相差来计算目标的方向。注意的是，对于三角波的上区间和下区间均计算差拍信号之间的相差。通过存储单元45将计算出的相差存储在存储器41中的预定存储区域中。注意的是，在图5中，一个目标挨一个目标地存储相差，也就是，移动目标的相差和静止目标的相差均被存储；然而，在第一实施例中，也可行的是，仅存储静止目标的相差。在相差被存储时，处理继续进行到步骤S03。

在步骤S03中，方向计算单元44基于计算出的目标的相差来计算目标的方向。另外，距离测量单元49计算相对于目标的相对速率和距目标的距离。相对速率和距离是基于FM-CW式系统计算出的。

此处，图8示出了FM-CW式系统的原理图。在上区间中的三角波的频率为fu且下区间中的三角波的频率为fd的情况下，fu、fd、距离频率fr和速率频率fv之间的关系被表示为数学表达式（2）。

fu=fr-fvfd=fr+fv（沿接近方向的速率用正向表示）    （2）

此处，在发送波的调频为FM、以f₀作为中心频率的调制宽度为Δf、光速为c、距离为R且相对速率为V的情况下，获得了数学表达式（3）。结果，可以根据测量到的fu和fd来获得距目标的距离和相对于目标的相对速率。

fr=((4×Δf×FM)/c)×Rfv=(2×f₀/c)×V    (3)

在计算出目标的方向、相对于目标的相对速率等时，处理继续进行到步骤S04。

在步骤S04中，预测单元46预测静止目标的峰值频率是否与移动目标的峰值频率重叠。具体地，预测单元46基于预测信息来预测静止目标的峰值频率是否与移动目标的峰值频率重叠，所述预测信息包括与由方向计算单元44计算出的方向有关的方向信息、与由距离测量单元49计算出的相对速率有关的相对速率信息以及与接收天线的端口间隔有关的信息。换言之，频谱的变化是根据目标方向、相对于目标的相对速率以及距目标的距离的位移预测出的，并且将分别为移动目标和静止目标计算出的频谱的变化相互比较，从而使得可以判定峰值频率是否彼此重叠。当判定出峰值频率彼此不重叠时，处理继续进行到步骤S05，并且采用在步骤S03中计算出的方向。也就是说，采用基于实际测量到的相差计算出的方向。采用的方向例如被输出至ECU，并且用于PCS的车辆控制等。另一方面，判定出峰值频率彼此重叠，处理继续进行到步骤S21。

在步骤S21中，例如预测相差计算单元47访问图5所示的存储器41中的存储区域，并且基于所存储的静止目标的相差来计算当峰值频率彼此重叠时静止目标的预测相差。例如，预测相差计算单元47映射静止目标的相差的历史，并且根据静止目标的相差的历史来计算当峰值频率彼此重叠时静止目标的预测相差。在计算出静止目标的预测相差时，处理继续进行到步骤S22。

在步骤S22中，判定单元48判定由预测相差计算单元47计算出的静止目标的预测相差和由方向计算单元44计算出的相差（实际测量到的相差）之间的差是否落在预定范围内。当静止目标的预测相差和实际测量到的相差之间的差落在预定范围内时，处理继续进行到步骤S05。在此情况下，认为不包括移动目标的相差，也就是，仅存在静止目标的相差，并且采用步骤S03中计算出的方向。另一方面，当静止目标的预测相差和实际测量到的相差之间的差未落在预定范围内时，处理继续进行到步骤S23。

在步骤S23中，预测相差计算单元47根据之前由方向计算单元44计算出的实际测量到的相差和静止目标的预测相差之间的差来计算移动目标的预测相差。如上所述，因为频谱数据可表示为复平面上的复向量，所以差拍信号的相位可根据复平面上的复向量和实轴之间形成的角度计算出。然后，实际测量到的相差和静止目标的预测相差均被表示为复向量，因此从实际测量到的相差的复向量中减去静止目标的预测相差的复向量，从而使得可以计算移动目标的预测相差（见图6B）。在计算出基于差的移动目标的预测相差时，处理继续进行到步骤S24。

在步骤S24中，方向计算单元44根据基于差的移动目标的预测相差来计算移动目标的方向。

通过根据上述第一实施例的雷达系统2，即使当对应于不同目标的频谱彼此重叠时，也可以精确地计算出每个目标的方向，尤其是移动目标的方向。在第一实施例中，移动目标的峰值频率处的峰值比静止目标的峰值频率处的峰值高，因此可以获取移动目标的峰值频率；然而，在此情况下获取的移动目标的峰值频率处的峰值包括静止目标的峰值频率处的峰值，因此计算出的方向具有误差。在根据第一实施例的雷达系统2中，不是将基于相差计算出的方向或相对速率存储在存储器41中，而是将相差本身存储在存储器41中。通过这样做，预测相差可基于存储的静止目标的相差计算出，此外，移动目标的预测相差可根据实际测量到的相差和静止目标的预测相差之间的差计算出。结果，当预测单元46预测出多个目标的峰值频率彼此重叠时，目标的方向可基于由预测相差计算单元47计算出的移动目标的预测相差计算出。因此，即使多个目标的峰值频率彼此重叠，也可以精确地计算出各个目标的方向。结果，可以避免碰撞前安全系统（PCS）的误动作或者未检测到目标。

另外，在根据第一实施例的雷达系统2中，判定单元48判定由预测相差计算单元47计算出的静止目标的预测相差和由方向计算单元44计算出的实际测量相差之间的差是否落在预定范围内，因此可以判定是否基于所述差来计算预测相差。另外，因为预测单元预测多个目标的峰值频率是否彼此重叠，判定单元48具有判定是否通过预测相差计算单元47执行处理以及检查由预测单元46预测的结果的功能。此外，根据第一实施例的雷达系统2将控制单元4的配置或控制单元4的一部分的配置并入现有的雷达系统2中以由此可以基于上述处理来计算目标的方向。换言之，在根据第一实施例的雷达系统中，可以在不改变雷达系统的硬件的情况下提高计算目标方向的精度。

根据第二实施例的雷达系统2进一步包括基于存储在存储区域中的移动目标的相差的历史来计算当频谱的峰值频率彼此重叠时移动目标的相差以作为预测相差，然后利用计算出的移动目标的预测相差来计算目标的方向的功能，以及通过进行平均对计算出的相差进行平滑的功能。

根据第二实施例的雷达系统的配置与根据第一实施例的雷达系统的配置基本相同。然而，控制单元4的配置的一部分进一步具有下面描述的功能。

预测相差计算单元47基于存储在存储器41的RAM中的存储区域中的移动目标的相差来计算当峰值频率彼此重叠时移动目标的相差以作为预测相差。具体地，适当地选择上区间中的相差和下区间中的相差中的任一个，并且基于所选择的移动目标的相差来计算当峰值频率彼此重叠时移动目标的预测相差。例如，预测相差计算单元47计算通过对存储在存储器41的存储区域中的移动目标的相差进行平均而获得的平均相差，并且基于平均相差来校正由方向计算单元44计算出的相差以由此计算出预测相差。

当预测单元46预测出峰值频率彼此重叠时，判定单元48判定由预测相差计算单元47计算出的预测相差和由方向计算单元44计算出的相差之间的差是否落在预定范围内。可基于天线3的端口的间隔、计算出的方向的精度、反射波的检测范围等来设定预定范围。

当预测单元46预测出峰值频率彼此重叠时，方向计算单元44基于由预测相差计算单元47计算出的移动目标的预测相差以及静止目标的预测相差来计算目标的方向。

图9示出了由根据第二实施例的雷达系统执行的方向检测处理的流程图（1）。图10示出了由根据第二实施例的雷达系统执行的方向检测处理的流程图（2）。图9和图10中所述的处理的次序仅为一个示例，并且可根据实施例而适当地改变处理的次序。

步骤S01至步骤S05中的处理与第一实施例相同，因此省略对它们的说明。当在步骤S04中判定出峰值频率彼此重叠时，处理继续进行到步骤S11。在步骤S11中，预测相差计算单元47例如访问图5所示的存储器41中的存储区域，并且基于存储的移动目标的相差来计算当峰值频率彼此重叠时移动目标的相差以作为移动目标的预测相差。例如，预测相差计算单元47映射移动目标的相差的历史，并且基于移动目标的相差的历史来计算当峰值频率彼此重叠时的预测相差。在计算出移动目标的预测相差时，处理继续进行到步骤S12。

在步骤S12中，判定单元48判定由预测相差计算单元47计算出的移动目标的预测相差和由方向计算单元44计算出的相差（实际测量到的相差）之间的差是否落在预定范围内。可以基于天线3的端口的间隔d、计算出的方向的精度、反射波的检测范围等来设定预定范围。在移动目标的预测相差和实际测量到的相差之间的差落在预定范围内时，处理继续进行到步骤S13。另一方面，当移动目标的预测相差和实际测量到的相差之间的差未落在预定范围时，处理继续进行到步骤S21（见图10）。

在步骤S13中，预测相差计算单元47校正在步骤S11中计算出的移动目标的预测相差。例如，预测相差计算单元47计算通过对存储在存储器41的存储区域中的移动目标的相差进行平均而获得的平均相差，并且基于平均相差来校正由方向计算单元44计算出的移动目标的相差，从而计算移动目标的预测相差。平均相差可通过对存储在存储区域中的移动目标的相差进行平均而获得，即，根据移动目标的相差的移动平均而获得。对作为时间序列数据的移动目标的相差进行平滑，然后，基于平滑后的平均相差来校正由方向计算单元计算出的相差，从而计算出预测相差。通过这样做，可以抑制移动目标的相差的变化，其结果是，可以更加精确地计算出目标的方向。注意的是，移动平均可以如下方式计算：对存储在存储区域中的移动目标的n个相差进行简单的平均以获得简单移动平均。另外，移动平均可以例如如下方式计算：将权重分配给移动目标的最新相差，然后对相差进行平均以作为加权移动平均。注意的是，权重可依据雷达系统和移动目标之间的相对速率而变化；并且例如，还可行的是，具有较小数据变化的预定相对速率被预先确定，然后将权重分配给落在预定速率范围内的相差。在校正了预测相差时，处理继续进行到步骤S14。

在步骤S14中，方向计算单元44基于在步骤S08中校正的移动目标的预测相差再次计算目标的方向。

另一方面，在步骤S12中，当移动目标的预测相差和实际测量到的相差之间的差未落在预定范围内时，处理继续进行到步骤S21，然后，执行从步骤S21至步骤S25的处理。步骤S21至步骤S24中的处理与第一实施例相同，因此省略对它们的说明。在第一实施例中，当在步骤S22中静止目标的预测相差和实际测量到的相差之间的差落在预定范围内时，执行步骤S05的处理；然而，在第二实施例中，在此情况下处理继续进行到步骤S25。

在步骤S25中，方向计算单元44基于在步骤S06中计算出的移动目标的预测相差来计算目标的方向。

通过根据上述第二实施例的雷达系统2，移动目标本身的相差被存储在存储器41中，从而使得可以基于存储的移动目标的相差来计算移动目标的预测相差。通过这样做，当预测单元46预测出多个目标的峰值频率彼此重叠时，可以基于由预测相差计算单元47计算出的预测相差来计算目标的方向。另外，在根据第二实施例的雷达系统2中，预测相差计算单元47具有计算平均相差以校正移动目标的相差的功能，因此可以进一步提高检测目标方向的精度。

另外，通过根据第二实施例的雷达系统，如根据第一实施例的雷达系统的情况，可以通过从实际测量到的相差中减去静止目标的预测相差来计算移动目标的相差，因此可以进一步提高方向的精度。注意的是，在第二实施例中，检测基于移动目标的预测相差的移动目标的方向以及基于静止目标的预测相差的移动目标的方向。因此，还可行的是，另外设置比较控制单元来控制两个方向之间的比较，并且当两个方向之间的差未落在预定范围内时，执行再次检测方向的处理；而当两个方向之间的差落在预定范围内时，采用两个方向的平均值。

上面描述了本发明的实施例；然而，根据本发明的方案的雷达系统不限于上述配置。本发明的方案可以尽可能多地包括这些实施例的组合。注意的是，在实施例的说明中，相位单脉冲式系统用作检测目标的方向的角度测量系统，并且FM-CW式系统用作检测相对于目标的相对速率和距目标的距离的距离测量系统。然而，与根据本发明的方案的雷达系统相关的技术可应用于另外的角度测量系统或另外的距离测量系统，只要该技术为基于相差计算方向等的技术即可。

Claims (4)

1.一种雷达系统（2），包括：

发送天线（3）；

至少两个接收天线（3）；

发送单元（42），其发送调频发送信号以作为经由所述发送天线发送的发送波；

接收单元（43），其接收所述发送波由包括静止目标和移动目标的目标反射且经由所述至少两个接收天线接收到的反射波以作为各个所述接收天线的接收信号；

方向计算单元（44），其计算在各个峰值频率处的差拍信号之间的相差以基于计算出的所述相差来计算所述目标的方向，其中所述差拍信号根据所述发送信号和各个所述接收天线的所述接收信号生成；以及

存储单元（45），其将由所述方向计算单元（44）计算出的所述相差存储在存储区域中；

其特征在于

预测单元（46），其基于预测信息来预测多个所述目标的峰值频率是否彼此重叠，所述预测信息包括由所述方向计算单元（44）计算出的与所述目标的所述方向有关的方向信息并且预测所述差拍信号中的每一个的所述峰值频率的变化；以及

预测相差计算单元（47），其基于存储在所述存储区域（45）中的所述相差来计算当所述峰值频率彼此重叠时所述静止目标的预测相差，并且基于由所述方向计算单元（44）计算出的所述相差和所述静止目标的所述预测相差来计算所述移动目标的预测相差，其中

当所述预测单元（46）预测出所述峰值频率彼此重叠时，所述方向计算单元（44）基于由所述预测相差计算单元（47）计算出的所述移动目标的所述预测相差来计算所述移动目标的所述方向。

2.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，所述预测相差计算单元（47）基于存储在所述存储区域（45）中的所述相差来计算当所述峰值频率彼此重叠时所述静止目标的相差以作为所述静止目标的所述预测相差，并且根据由所述方向计算单元（44）计算出的所述相差和所述静止目标的所述预测相差之间的差来计算所述移动目标的相差以作为所述移动目标的所述预测相差。

3.根据权利要求1或2所述的雷达系统，进一步包括：

判定单元（48），其判定由所述预测相差计算单元（47）计算出的所述静止目标的所述预测相差和由所述方向计算单元（44）计算出的所述相差之间的差是否落在预定范围内，其中

当所述判定单元（48）判定出所述静止目标的所述预测相差和由所述方向计算单元（44）计算出的所述相差之间的所述差未落在所述预定范围内时，所述预测相差计算单元（47）基于由所述方向计算单元（44）计算出的所述相差和所述静止目标的所述预测相差来计算所述移动目标的所述预测相差。

4.一种目标方向计算方法，包括：

发送调频发送信号以作为经由发送天线发送的发送波；

接收（S01）所述发送波由包括静止目标和移动目标的目标反射且经由至少两个接收天线接收到的反射波以作为各个所述接收天线的接收信号；

计算（S02）在各个峰值频率处的差拍信号之间的相差以基于计算出的所述相差来计算所述目标的方向，其中所述差拍信号根据所述发送信号和各个所述接收天线的所述接收信号而生成；以及

将计算出的所述相差存储（S02）在存储区域中；

其特征在于

基于预测信息来预测（S04）多个所述目标的峰值频率是否彼此重叠，所述预测信息包括与计算出的所述目标的所述方向有关的方向信息并且预测所述差拍信号中的每一个的所述峰值频率的变化；以及

基于存储在所述存储区域中的所述相差来计算（S21）当所述峰值频率彼此重叠时所述静止目标的预测相差，并且基于计算出的所述相差和所述静止目标的所述预测相差来计算（S23）所述移动目标的预测相差，其中

当预测出所述峰值频率彼此重叠时，基于计算出的所述移动目标的所述预测相差来计算所述移动目标的所述方向。