CN108120957B - 雷达装置及其天线装置 - Google Patents

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Abstract

本揭示涉及雷达装置和用于雷达装置的天线系统。第一发送天线组和第一接收天线组由在多个垂直方向中的第一方向上伸长的多个发送天线和多个接收天线中的一些构成。第二发送天线组和第二接收天线组由在相对于第一方向的第二方向上伸长的其他天线构成。适当选择发送发送信号的发送天线和接收从对象反射的反射信号的接收天线，从而在中/远程感测和短程感测中都能够改善水平角分辨率和垂直角分辨率。

Description

雷达装置及其天线装置
技术领域
本揭示涉及一种雷达装置和用于雷达装置的天线系统，特别是涉及一种包括多输入多输出(以下称为“MIMO”)天线系统的雷达装置。
背景技术
用于车辆等的雷达装置应该具有高分辨率和角分辨率。例如，用于防止前方碰撞的汽车雷达能够通过提取在相邻线路的前方行驶的车辆在路径上的切入和切出角度来决定中断。即，通过减少目标的误检测并使用高分辨率和角分辨率估计切入和切出的碰撞情况，可以确保驾驶员的安全。
此外，使用一个天线系统的汽车雷达需要具备中/远程感测功能以用于在较小的箭头范围内远距离感测对象以及需要具备短距离感测功能以用于在较大的角度范围内短距离感测对象。
此外，现有的雷达装置包括多个接收天线的设置以获得高角分辨率。即，相关技术的雷达装置使用通过在多个信道中设置接收天线来增加角分辨率的结构。
现有技术中雷达装置包括设置多个接收天线的结构。天线使得雷达装置在结构上尺寸较大，并且雷达装置需要与收发器(即，RF电路)有关的许多元件，因此使得整个天线系统的尺寸增加。
然而，目前，保险杠，牌号板，雾灯以及例如支撑结构的各种结构中的超声波感测器使得可以安装雷达装置的车辆部分受到限制，因此雷达装置不可避免地受到尺寸的限制。
最近，已经开发了MIMO雷达来减小汽车雷达的尺寸。
MIMO雷达具有通过以适当的间隙设置发送天线来扩展接收天线的孔径的效果，因此近来已经在能够减少RF芯片的数量并且实现相同性能方面进行了积极的研究。
现有的针对车辆开发的MIMO雷达通常通过设置两个发送信道和几个接收信道来提供有效的孔径扩展效果，并且已经针对汽车雷达的远程雷达或中程雷达提出了此结构。
但是，汽车雷达不仅需要中/远距离感测广泛范围的区域，而且需要短距离感测广泛范围的区域，因此需要额外的感测器来进行短距离感测，因此成本和复杂性也会增加。
因此，有需要结合用于汽车雷达的中/远程雷达和短程雷达，并且通常不同的发送天线被不同地配置，并共享接收天线以结合中/远程雷达和短程雷达。然而，例如中/远程雷达的分辨能力的性能恶化，例如短程雷达的感测范围的性能恶化，使得上述性能不能最大化。
因此，有需要开发既能够感测中/远距离又能够感测短距离的雷达装置，并且能够以较高的分辨率和角分辨率来缩小尺寸，但是现有技术的雷达装置不能满足这些要求。
发明内容
在上述的背景下，本揭示的一目的在于提供一种雷达装置，能通过有效地设置多个发送天线和多个接收天线，使得不仅中/远程性能可以被最大化，而且短程性能也可以被最大化。
本揭示的另一目的在于提供一种能够通过多个发送天线和多个接收天线来执行多输入多输出(MIMO)的天线以及包括上述天线的雷达装置。
本揭示的另一目的在于提供一种天线系统，多个发送天线中的一些设置在与地面垂直的第一方向上，并且其他发送天线设置在相对于第一方向的第二方向上。多个接收天线中的一些设置在第一方向上，其他接收天线设置在第二方向上。适当选择发送发送信号的发送天线和接收从对象反射的反射信号的接收天线，从而在中/远程感测和短程感测中都能够改善水平角分辨率和垂直角分辨率。
本揭示的另一个目的在于提供一种天线系统，第一发送天线组和第一接收天线组由在多个垂直方向中的第一方向上伸长的多个发送天线和多个接收天线中的一些构成。第二发送天线组和第二接收天线组由在相对于第一方向的第二方向上伸长的其他天线构成。发送发送信号的一个或多个发送天线和接收反射信号的一个或多个接收天线被包括在不同的组中，从而能够感测对象的高程信息。
本揭示的一方面提供一种雷达装置包括一发送天线组、一接收天线组、一收发器以及一处理器。发送天线组包括一第一发送天线组以及一第二发送天线组。所述第一发送天线组包括在多个垂直方向中的一第一方向上伸长的一第一发送天线。所述第二发送天线组包括一第二发送天线和一第三发送天线。所述第二发送天线和第三发送天线在相对于所述第一方向的一第二方向上伸长并且与所述第一发送天线隔开一第一垂直距离。接收天线组包括一第一接收天线组以及一第二接收天线组。所述第一接收天线组包括在所述第一方向上伸长的一第一接收天线和一第二接收天线。所述第二接收天线组包括一第三接收天线和一第四接收天线。所述第三接收天线和所述第四接收天线在所述第二方向上伸长并且与所述第一接收天线隔开一第二垂直距离。收发器用于通过所述发送天线组发送多个发送信号，并通过所述接收天线组接收从一对象反射的多个反射信号。处理器用于通过处理所接收的所述反射信号来获得关于所述对象的一信息。
本揭示的另一方面提供一种用于雷达装置的天线系统包括一发送天线组以及一接收天线组。发送天线组包括一第一发送天线组以及一第二发送天线组。所述第一发送天线组包括在多个垂直方向中的一第一方向上伸长的一第一发送天线。所述第二发送天线组包括一第二发送天线和一第三发送天线。所述第二发送天线和第三发送天线在相对于所述第一方向的一第二方向上伸长并且与所述第一发送天线隔开一第一垂直距离。接收天线组包括一第一接收天线组以及一第二接收天线组。所述第一接收天线组包括在所述第一方向上伸长的一第一接收天线和一第二接收天线。所述第二接收天线组包括一第三接收天线和一第四接收天线。所述第三接收天线和所述第四接收天线在所述第二方向上伸长并且与所述第一接收天线隔开一第二垂直距离。
如下所述，根据本揭示的实施例，多个发送天线中的一些设置在与地面垂直的第一方向上，并且其他发送天线设置在相对于第一方向的第二方向上。多个接收天线中的一些设置在第一方向上，其他接收天线设置在第二方向上。适当选择发送发送信号的发送天线和接收从对象反射的反射信号的接收天线，从而在中/远程感测和短程感测中都能够改善水平角分辨率和垂直角分辨率。
此外，第一发送天线组和第一接收天线组由在多个垂直方向中的第一方向上伸长的多个发送天线和多个接收天线中的一些构成。第二发送天线组和第二接收天线组由在相对于第一方向的第二方向上伸长的其他天线构成。发送发送信号的一个或多个发送天线和接收反射信号的一个或多个接收天线被包括在不同的组中，从而能够精确地感测对象的高程信息。
附图说明
图1A显示具有常用的多天线的雷达装置的示例；
图1B显示具有常用的多天线的雷达装置的示例；
图2显示根据本揭示的一实施例的雷达装置的示意图；
图3显示根据本揭示的一实施例的雷达装置的天线系统中的多个发送天线和多个接收天线的配置的第一实施例；
图4显示根据本揭示的一实施例的雷达装置的天线系统中的多个发送天线和多个接收天线的配置的第二实施例；
图5A显示使用根据本揭示的雷达装置来感测方位信息的情况，具体地，提供中/远程感测模式中的信号的时序图；
图5B显示使用根据本揭示的雷达装置来感测方位信息的情况，具体地，提供在这种情况下的发送天线和接收天线的等效状态图；
图6A显示使用根据第一示例的天线配置来感测方位信息的情况，具体地，提供短程感测模式中的信号的时序图；
图6B显示使用根据第一示例的天线配置来感测方位信息的情况，具体地，提供在这种情况下的发送天线和接收天线的等效状态图；
图7显示使用根据本揭示的雷达装置来感测高程信息的第一实施例；
图8显示使用根据本揭示的雷达装置来感测高程信息的第二实施例；
图9显示使用根据本揭示的雷达装置来感测高程信息的第三实施例；以及
图10显示根据本揭示的一实施例的雷达装置的信号处理方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考示例性的附图来描述本揭示的实施例。在说明书中，在附图中对组件添加参考编号，应该注意的是，即使在不同附图中示出组件，相同的参考编号也表示相同的组件。在描述本揭示时，将不详细描述众所周知的功能或构造，因为它们可能不必要地模糊了对本揭示的理解。
此外，例如“第一”，“第二”，“A”，“B”，“(a)”，和“(b)”的术语可以用于描述本揭示的组件。这些术语仅用于区分组件与其他组件，因此这些术语指示的组件的本质或顺序不受限制。应该理解的是，当一个元件被称为“连接”，“结合”或“耦合”另一个元件时，元件可以直接连接到或直接耦合到另一个元件，或者另一个元件可以在这些元件之间“连接”，“结合”或“耦合”。
图1A及图1B分别显示具有常用的多天线的雷达装置的示例。
请参照图1A，雷达装置具有天线系统。天线系统的两个发送天线TX0和TX1沿相同方向设置在上部，并且四个接收天线RX0～RX3沿相同方向设置在下部。
当要发送信号时，一个发送天线由第一开关SW1选择并发送发送信号。
由对象反射的接收信号由第二开关SW2切换的一个接收天线接收。
信号处理器DSP通过放大接收到的反射信号及比较放大的信号与发送信号，并且通过测量相位变化、幅度变化、频率差等，可以测量对象的距离和对象的相对速度。
在图1A中，天线是单线阵列天线。
图1B显示另一多天线雷达装置的示例。在多天线雷达装置中，一个发送天线TX0、多个接收天线RX0～RX2和一个发送/接收天线RX3/TX1彼此之间具有间隙地设置，并且上述天线在相同方向伸长。
在此配置中，当要发送信号时，发送天线TX0和发送/接收天线RX3/TX1的其中之一由第一开关SW1选择并发送发送信号。
由对象反射的接收信号由第二开关SW2选择的接收天线RX0～RX2和发送/接收天线RX3/TX1的其中之一接收。
信号处理器DSP通过放大接收到的反射信号及比较放大的信号与发送信号，并且通过测量相位变化、幅度变化、频率差等，可以测量对象的距离和对象的相对速度。
尽管雷达装置具有图1A及图1B所示的天线系统1可以执行中/远程感测和短程感测，但在中/远程感测和短程感测中都难以具有足够的分辨率或角分辨率。
此外，在图1A所示的天线系统中，多个发送天线沿同一方向伸长，并且多个接收天线也沿同一方向伸长。在图1B中，所有发送天线和接收天线在相同的方向上伸长。
因此，根据天线系统，可以相对精确地感测方位信息，但是难以精确地测量高程信息。
即，在图1A及图1B所示的天线系统中，接收天线RX0至RX3中的任何一个或多个接收反射信号，但是接收天线与发送天线TX0或TX1具有不同的水平配置特性，因此在接收天线所接收的接收信号中存在差异。因此，通过分析差异可以相对精确地测量方位信息。
然而，接收天线在高程方向上具有与发送天线TX0或TX1相同的配置特性，因此接收天线所接收的接收信号没有差异，因此难以测量对象的高程信息。
因此，在本揭示的实施例中，提供了一天线系统包括两个发送天线组以及两个接收天线组。两个发送天线组由多个发送天线构成，并且分别在沿着高程方向的彼此相對的第一方向和第二方向上伸长。两个接收天线组同样由多个接收天线构成，在第一方向和第二方向上分别伸长，以提高感测对象的高程信息的性能。
此外，在天线系统中，适当地选择用于发送信号的一个或多个发送天线，并且选择和处理由接收天线接收的一些信号，以改善中/远程感测和短程感测中的对象的方位信息和高程信息的测量精度。
图2是根据本揭示的实施例的雷达装置100的方块图。
请参照图2，根据本揭示的实施例的雷达装置100包括天线系统110及收发器120。天线系统110包括多个发送天线和多个接收天线。收发器120通过天线系统110发送发送信号并接收接收信号。雷达装置也被称为雷达感测器。
天线系统110包括第一发送天线组和第二发送天线组。第一发送天线组由在多个垂直方向的第一方向上伸长的一个或多个发送天线构成。第二发送天线组由在与第一方向相对的第二方向上伸长的一个或多个发送天线构成。
相似地，天线系统110的接收天线组包括第一接收天线组和第二接收天线组。第一接收天线组由在第一方向伸长的一个或多个接收天线构成。第二接收天线组由在第二方向伸长的一个或多个接收天线构成。
以下将参照图3和图4详细描述天线系统110的详细配置。
收发器120包括发送器和接收器。发送器切换到具有如参照图2描述的结构的天线系统110的其中一个发送天线，并通过切换的发送天线或通过分配给发送天线的多发送信道发送发送信号。接收器切换到接收天线的其中之一，并且通过切换后的接收天线或通过分配给接收天线的多接收信道接收接收信号。接收信号为发送信号从目标反射的反射信号。
收发器120的发送器包括振荡器。振荡器产生发送信号。发送信号用于分配给切换的发送天线的一个发送信道或分配给多个发送天线的多信道。振荡器例如可以包括压控振荡器(voltage-controlled oscillator，VCO)和振荡器。
收发器120的接收器包括低噪声放大器(low-noise amplifier，LNA)、混频器和模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)。低噪声放大器以低噪声放大接收信号。接收信号通过分配给切换的接收天线的一个接收信道接收或者通过分配给多个发送天线的多接收信道接收。混频器混合以低噪声放大的接收信号。模数转换器通过对放大的接收信号进行数字转换来生成接收数据。
参照图2，根据本揭示的实施例，雷达装置100包括处理器130。处理器130控制发送信号并使用接收数据执行信号处理。处理器130通过将需要大量计算的信号处理有效地分配给第一处理器和第二处理器，而允许降低成本和硬件尺寸。
处理器130的第一处理器是用于第二处理器的预处理器，并且可以获得发送数据和接收数据，基于获得的发送数据控制振荡器产生发送信号，同步发送数据和接收数据，并改变发送数据和接收数据的频率。
第二处理器是使用第一处理器的处理结果而实际执行处理的后处理器，并且可以基于具有由第一处理器改变的频率的接收数据执行恒虚警率(constant false alarmrate，CFAR)计算，跟踪和目标选择，并在目标上执行提取角度信息、速度信息和距离信息。
第一处理器可以将获得的发送数据和接收数据缓存到可以作为一个周期的处理器的样本大小并改变频率。第一处理器的频率改变可以使用例如快速傅立叶变换(fastFourier transform，FFT)的傅立叶变换。
第二处理器可以对通过第一处理器和第二傅立叶变换的第一傅立叶变换的信号执行第二傅立叶变换，例如可以是离散傅立叶变换(discrete Fourier transform，以下称为“DFT”)。此外，DFT可能是啁啾DFT(chirp-DFT)。
第二处理器通过第二傅立叶变换获得与第二傅立叶变换长度(K)对应的频率值，基于获得的频率值计算每个啁啾周期具有最大功率的比特频率，并且基于所计算的比特频率获得对象的速度信息和距离信息，从而可以检测对象。
同时，根据本实施例，收发器120和处理器130具有图3和4所示的雷达装置的天线系统，并且具有预定的信号发送/接收方法，并且应该能够实现使用发送/接收方法的信息获取方法以便获取中/远程感测模式和短程感测模式下的对象的高程信息和方位信息，以下将参照图5A至图9来详细描述。
根据本揭示的实施例，雷达装置100的天线系统110包括多个发送天线和多个接收天线，并且根据阵列次序和间隙可以具有各种天线阵列。
具体而言，根据本实施例，雷达装置的天线系统110包括多个发送天线和多个接收天线。第一发送天线组和第一接收天线组通过在多个垂直方向之一的第一方向上设置发送天线和接收天线中的一些而形成。第二发送天线组和第二接收天线组分别通过将其他天线设置在与第一方向相对的第二方向上而形成。
当使用具有这种配置的天线系统来感测对象时，用于处理信号的一个或多个发送天线和一个或多个接收天线应该被包括在不同的组中以感测对象的高程信息。
发送天线和接收天线可以是多个发送/接收元件通过传输线串联连接的阵列天线，但是不限于此。
然而，本实施例中使用的天线在预定方向上伸长，并且方向是指天线伸长的方向相对于连接到信号处理器130的发送端口。
图3显示根据本揭示的一实施例的雷达装置的天线系统中的多个发送天线和多个接收天线的配置的第一实施例。
为了方便起见，在此将垂直方向的上行方向定义为第一方向，将垂直方向的下行方向定义为第二方向。
根据图3的第一示例，天线系统包括第一发送天线TX1、第二发送天线TX2和第三发送天线TX3。第一发送天线TX1在作为垂直方向的上行方向的第一方向上伸长。第二发送天线TX2和第三发送天线TX3在作为垂直方向的下行方向的第二向上伸长。
也就是说，一个发送天线，即第一发送天线TX1，构成第一天线组。两个发送天线，即第二发送天线TX2和第三发送天线TX3，构成第二发送天线组。
第一发送天线TX1可以由平行设置的总共n个阵列天线构成，并且在图3的第一示例中n是8。
每个阵列天线包括通过传输线连接的多个元件或者贴片，并且伸长方向是基于起始点来确定。起始点是连接到包括信号处理器的芯片310的馈电端口320。
即，第一发送天线TX1的8个阵列天线在作为垂直方向的上行方向的第一方向上伸长。
第二发送天线组的第二发送天线TX2和第三发送天线TX3各自可以由平行设置的m个阵列天线构成，并且在图3的第一示例中，m是4。
构成第二发送天线TX2的四个阵列天线在从馈电端口330的作为垂直方向的下行方向的第二方向上伸长。构成第三发送天线TX3的四个阵列天线在从馈电端口340的作为垂直方向的下行方向的第二方向上伸长。
同时，根据图3的第一示例，天线系统包括接收天线，即在作为垂直方向的上行方向的第一方向上伸长的第一接收天线RX1和第二接收天线RX2，以及在作为垂直方向的下行方向的第二方向上伸长的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4。
也就是说，两个接收天线，即第一接收天线RX1和第二接收天线RX2，构成第一天线组。两个接收天线，即第三接收天线RX3和第四接收天线RX4，构成第二天线组。
相似于第二发送天线TX2或第三发送天线TX3，第一接收天线RX1和第二接收天线RX2各自可以由总共m个阵列天线构成，并且在图3的第一示例中，m是4。
即，如图3所示，第一接收天线RX1和第二接收天线RX2各自包括并联连接的总共四个阵列天线，其中两对阵列天线可以平行设置。
构成第一接收天线RX1的四个阵列天线在从馈电端口350的作为垂直方向的上行方向的第一方向上伸长。构成第二接收天线RX2的四个阵列天线在从馈电端口360的作为垂直方向的上行方向的第一方向上伸长。
此外，如下所述，第一接收天线RX1和第二接收天线RX2彼此水平地隔开一预定距离。具体地，第一接收天线RX1和第二接收天线RX2之间的间隙是第一发送天线组和第二发送天线组之间的水平距离A的四倍。
构成第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4各自可以由k个阵列天线构成，并且在图3的第一示例中，k是2。
也就是说，如图3所示，第三接收天线RX3和第四接收天线RX4各自由两个并联的阵列天线构成。构成第三接收天线RX3的两个阵列天线在从馈电端口370的作为垂直方向的下行方向的第二方向上伸长。构成第四接收天线RX4的两个阵列天线在从馈电端口380的作为垂直方向的下行方向的第二方向上伸长。
第三接收天线RX3和第四接收天线RX4彼此水平地隔开预定水平距离B。第三接收天线RX3和第四接收天线RX4之间的水平距离B可以是第二发送天线TX2与第三发送天线TX3之间的水平距离的1/2。
根据本实施例，天线系统的发送天线和接收天线可以具有预定的间隙，以下将详细描述。
首先，第一发送天线组(第一发送天线TX1)与第二发送天线组(即，第二发送天线TX2和第三发送天线TX3)垂直隔开第一垂直距离D。详细地说，如图3所示，第一发送天线TX1的垂直中心位置和第二发送天线TX2(或第三发送天线TX3)的垂直中心位置彼此隔开第一垂直距离D。
相似地，第一接收天线组(即，第一接收天线RX1和第二接收天线RX2)与第二接收天线组(即，第三接收天线RX3和第四接收天线RX4)垂直隔开第二垂直距离D'。详细地说，如图3所示，第一接收天线RX1(或第二接收天线RX2)的垂直中心位置和第三接收天线RX3(或第四接收天线RX4)的垂直中心位置彼此隔开第二垂直距离D'。
也就是说，对于发送天线和接收天线，沿相对方向伸长的上述天线组与对应天线组水平隔开第一垂直距离D或第二垂直距离D'。
第一垂直距离D和第二垂直距离D'可以相同，但不限于此。
以下，示例性地将第一垂直距离D与第二垂直距离D'相同的情况作为结合，称为垂直距离。
如下所述，可以在垂直配置中，精确测量对象的高程信息。
垂直距离D可以考虑发送信号的频率或者对象的高程信息的测量精度来确定。
此外，第一发送天线组(第一发送天线TX1)与第二发送天线组(即，第二发送天线TX2和第三发送天线TX3之间的中点)水平间隔水平距离A。详细地说，如图3所示，第一发送天线TX1的水平中点Ph1与第二发送天线TX2与第三发送天线TX3之间的中点间隔水平距离A。
如下所述，第一发送天线组与第二发送天线组之间的水平距离A与多个接收天线之间的间隙或第二发送天线组的第二发送天线TX2与第三发送天线TX3之间的距离具有预定的关系。
详细地说，假定第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4之间的水平距离是B。第二发送天线组的第二发送天线TX2和第三发送天线TX3之间的水平距离可能是2B。
此外，第一发送天线组与第二发送天线组之间的水平距离A可以是2B或更大。第一接收天线组的第一接收天线RX1和第二接收天线RX2分别与第二接收天线组即，第三接收天线RX3和第四接收天线RX4之间的中点)的左边和右边隔开水平距离2A。
结果，第一接收天线组的第一接收天线RX1和第二接收天线RX2之间的水平距离是4A。
第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4之间的水平距离B可以小于在雷达装置中使用的发送信号的波长λ。
如上所述，由于第二接收天线组的第三接收天线RX3与第四接收天线RX4之间的水平距离B小于发送/接收信号的波长λ，因此，可以在短程模式中，保持预定的或更多的感测角度。
通常，当发送天线的整个天线孔径面积变大时，可以发送角度范围变小的尖锐波束，并且当接收天线的天线孔径面积大时，可以接收信号的较小角度范围。
同时，设置在预定天线孔径面积中的天线的数量越多，感测性能即分辨率或角分辨率越高。
也就是说，在天线孔径相同的情况下，发送信号的多个发送天线之间的间隙越小或接收一个感测周期的反射信号的多个接收天线之间的间隙越小，即，多个发送信号的发送天线的数量越大或者接收反射信号的多个接收天线的数量在一个感测周期中越大，则分辨率或角分辨能力越大，因此，可以进行更精确的测量。
因此，如下所述，通过使得用于短程感测模式的第三接收天线RX3与第四接收天线RX4之间的水平距离B小于发送/接收信号的波长λ，可以在短程感测模式中确保所需的预定感测角度或更多的预定感测角度。
此外，如下所述，在短程感测模式中，通过使用彼此间隔水平距离2B的第二发送天线TX2和第三发送天线TX3，通过两个虚拟RX天线产生孔径扩展效应，因此，可以改善对对象的水平感测分辨率。
此外，由于第一发送天线组与第二发送天线组之间的水平距离A大于第三接收天线RX3与第四接收天线RX4之间的水平距离B的两倍，所以，发送信号的波束宽度可以调整。
也就是说，当第一发送天线组与第二发送天线组之间的水平距离A等于第三接收天线RX3与第四接收天线RX4之间的水平距离B的两倍时，发送波束的宽度减少，所以发送光束变得太尖锐。因此，第一发送天线组与第二发送天线组之间的水平距离A被设定为大于第三接收天线RX3与第四接收天线RX4之间的水平距离B的两倍，使得发送信号的波束宽度保持在预定的范围或更多。
在根据本揭示的实施例的天线系统中，第一发送天线TX1由总共n个阵列天线构成，第二发送天线TX2、第三发送天线TX3、第一接收天线RX1和第二接收天线RX2各自由m个阵列天线构成，并且第三接收天线RX3和第四接收天线RX4各自由k个阵列天线构成。
其中在k、m和n之间可以得到以下方程式1，
[方程式1]
N＝2m＝4K
也就是说，第一发送天线TX1的阵列天线的数量n是第二发送天线TX2、第三发送天线TX3、第一接收天线RX1和第二接收天线RX2之一的阵列天线的数量m的两倍，并且是第三接收天线RX3和第四接收天线RX4之一的阵列天线的数量k的四倍。
根据这种结构，如下所述，能够在中/远程感测模式和短程感测模式下实现均匀的虚拟天线，因此，可以改善两种感测模式下的水平感测性能。
此外，根据天线配置，可以形成对远离主波束或主波瓣的天线的性能具有不利影响的光栅波瓣，因此可以改善水平感测分辨率或者两种感测模式下的水平分辨能力。
图4显示根据本揭示的一实施例的雷达装置的天线系统中的多个发送天线和多个接收天线的配置的第二实施例。
在图4中的雷达装置的天线系统的配置与图3的第一例基本相同。但是只有发送天线的阵列天线的数量和接收天线的阵列天线的数量是不同的。
详细地说，第一发送天线TX1由总共八个阵列天线构成，第二发送天线TX2、第三发送天线TX3、第一接收天线RX1和第二接收天线RX2各自由四个阵列天线构成，并且第三接收天线RX3和第四接收天线RX4在图3的第一示例中各自由两个阵列天线构成。发送天线的阵列天线的数量和接收天线的阵列天线的数量各自是第一示例的一半。
在图4的第二个示例中，第一发送天线TX1由总共四个阵列天线构成。第二发送天线TX2、第三发送天线TX3、第一接收天线RX1和第二接收天线RX2各自由两个阵列天线构成。第三接收天线RX3和第四接收天线RX4各自由1个阵列天线构成。
而且，即使在图4的第二示例中，第一发送天线组TX1和第二发送天线组TX2和TX3之间的垂直距离被设置为D。第一接收天线组RX1和RX2与第二接收天线组RX3和RX4之间的垂直距离被设置为D，相似于图3的示例。
而且，即使在图4的示例中，第一发送天线组TX1和第二发送天线组TX2和TX3之间的水平距离A'被设定为第三接收天线RX3和第四接收天线RX4之间的水平距离B'的两倍或更多。第一接收天线组的第一接收天线RX1和第二接收天线RX2之间的水平距离可以是4A'。
然而，在图4的示例中，第三接收天线RX3和第四接收天线RX4之间的水平距离B'应当小于发送信号的波长λ。
也就是说，第三接收天线RX3与第四接收天线RX4之间的水平距离B被设定为小于发送信号的波长λ，以增加图3的第一示例中的短程感测模式中的感测角度。在图3中，使用两个阵列天线作为基本单位阵列天线，但是当使用一个阵列天线时，基本单位阵列天线如图4所示，通过将第三接收天线RX3和第四接收天线RX4之间的水平距离B设置为λ/2或更小，可以增加短程感测角度。
如下所述，根据这种天线结构，通过彼此垂直地隔开的第一发送天线组和第二发送天线组中的一个或多个来发送信号，可以获得例如對象高度的高程信息，并通过彼此垂直地隔开的第一接收天线组和第二接收天线组中的一个或多个来处理所接收的接收信号。
最后，通过第一发送天线组和第二发送天线中的一个或多个来发送信号，通过彼此垂直地隔开的第一接收天线组和第二接收天线组中的一个或多个来处理所接收的接收信号，可以在短程感测模式和中/远程感测模式中，精确地获得對象的高程信息。
也就是说，如下所述，通过适当地选择发送天线发送雷达信号和接收天线，以根据感测模式获得对象的高程/方位信息，不仅能够精确地获得方位信息，还能够精确地获得中/远程感测模式和短程感测模式中的對象的高程信息。
图5A及图5B分别显示使用根据本揭示的雷达装置来感测方位信息的情况，具体地，提供中/远程感测模式中的信号的时序图(图5A)以及提供在这种情况下的发送天线和接收天线的等效状态图(图5B)。
根据本实施例，为了使用雷达装置来测量中/远距离处的對象的方位信息，第一发送天线组中的所有发送天线(第一发送天线TX1)和第二发送天线组中的发送天线(第二发送天线TX2和第三发送天线TX3)被用于发送模式，其中两组的发送天线时分地(time-divisionally)和码分地(code-divisionally)发送发送信号。
另一方面，在接收从对象反射的信号的接收模式中，使用第一/第二接收天线组中的所有接收天线接收到的信息来获得中/远距离处的对象的方位信息。也就是说，在第一接收天线RX1至第四接收天线RX4中，由第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4接收的信号被结合并作为一个信道。
在以下描述中，第一/第二发送天线组中的总共三个发送天线TX1、TX2和TX3可以被称为发送信道，并且第一/第二接收天线组的总共四个接收天线RX1、RX2、RX3和RX4可以被称为接收信道。
因此，根据本实施例，雷达装置使用总共三个发送信道和四个接收信道来获得中/远程感测模式中的方位信息。即，通过三个发送信道中的第二发送天线组的第二发送天线TX2和第三发送天线TX3以及通过在发送模式下，在第一方向上伸长的第一发送天线组的第一发送天线TX1，雷达装置时分地和码分地发送发送信号，并且在接收模式下使用通过四个接收信道接收的所有信息。
图5A是中/远程感测模式中的发送和接收信号的时序图，并且示出了时分的时分和码分。
在图5A中，一个感测周期(0～T)被时分，并且第一发送天线TX1被导通并在第一周期T/2发送发送信号，并且第二发送天线TX2和第三发送天线TX3被打开并在下一个周期T/2中发送发送信号。
同时，在相同的感测周期中，四个接收天线RX1～RX4全部接收信号，处理器130分析通过四个信道接收到的接收信号，获得中/远距离处的对象的方位信息(宽度等)。
换句话说，为了获得中/远程感测模式中的方位信息，在发送模式中，通过第二发送天线组的两个发送信道的簇(cluster)和通过第一发送天线组的一个发送信道时分地或码分地发送信号，并且在接收模式中，通过结合第二接收天线组的两个接收信道RX3和RX4的总共三个接收信道接收信号。
图5B是图5A所示的中/远程感测模式下的发送天线和接收天线的等效状态图。
图5B的等效状态图示出当时分地或码分地发送信号的两个发送天线信道固定为一个时的接收天线的配置状态，并且可以从上述图中看到雷达装置的孔径程度。
当在中/远程感测模式中发送和接收信号时，如图5A所示，由于对象的方位信息不受第一/第二天线组是否间隔的影响，所以假定第一发送天线TX1的位置作为图5B中的参考位置。
由于第一发送天线TX1和第二发送天线组之间水平间隔为A，所以当第一发送天线TX1发送信号后，紧接着第二发送天线组所包括的第二发送天线TX2和第三发送天线TX3以相同的方式发送信号，接收天线接收从对象反射的反射信号，就好像接收的反射信号相同但在空间上被水平移位A。
在这种情况下，通过发送数据等的水平间隔虚拟存在的接收天线可以被称为虚拟接收天线，作为区分实际存在的接收天线的概念。
关于图5B中的第一发送天线TX1，如图5B所示，接收端的接收天线的第一接收天线RX1、第二接收天线RX2、第三接收天线RX3和第四接收天线RX4是实际的天线。
同时，图5A及图5B分别示出了获取方位信息的情况，发送/接收天线的垂直间距可以忽略不计，所以在图中为了方便起见，在图中示出假设发送/接收天线在相同方向上伸长的情况。也就是说，实际上，第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4在第一方向上伸长，与第一接收天线组在第二方向上伸长是相对的，但是由于这是为了获得方位信息，不考虑垂直间隔和伸长方向，而假设沿第一方向伸长。
此外，由于第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4在接收模式中被结合为一个信号，所以可以表示为一个信道。
结果，提供了间隔水平距离2A的实际天线的三个信道，即第一实际天线RRX1、第二实际天线RRX2和第三实际天线RRX3。
中心处的第二实际天线RRX2对应于第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线Rx4的结合天线。
对于第一发送天线TX1，由于第二发送天线组与第一发送天线组水平间隔A，所以接收从第二发送天线组发送的信号的接收天线具有从实际位置水平移动A相同的效果。在移位位置创建的接收天线可以被称为虚拟RX天线。
也就是说，在距实际天线的距离A处创建总共三个虚拟RX天线，即第一虚拟RX天线VRX1、第二虚拟RX天线VRX2和第三虚拟RX天线VRX3。
结果，在接收端共创建三个虚拟RX天线信道，共有三个实际天线。
此外，如上所述，由于第二接收天线组的中心(即第三接收天线RX3和第四接收天线RX4之间的中点)与第一接收天线RX1隔开水平距离2A，并且第二接收天线RX2和虚拟RX天线从后天线偏移水平距离A，因此总共六个接收天线信道与相邻接收天线间隔相同的距离A，如图5B所示。
此外，接收端的整个孔径，即一端的第一实际天线RRX1与另一端的第三虚拟RX天线VRX3之间的水平距离为5A。
因此，通过使用本实施例的雷达装置，能够将接收端的整体的孔径面积从4A增加到5A，并减小接收天线间的间隙，所以能够提高中/远程感测模式的方位信息的分辨能力或分辨率。
通常，雷达装置使用通过多个接收天线接收到的接收信号来执行对象感测功能。对象感测功能感测到对象的距离以及对象的速度和方位。为了提高对象的检测精度(即提高分辨率)的情况下，雷达装置优选具有通过增大接收天线之间的间隙而具有“扩展孔径结构”的天线系统。
从接收天线的一端到另一端的距离是孔径，并且通过增加接收天线的孔径来提供扩展孔径性能是雷达装置的性能的非常重要的因素。
通过提供具有扩展孔径结构的天线系统，在接收端产生栅瓣的位置移动到更靠近主光束所在的中心位置。
相应地，根据本揭示的实施例，产生栅瓣(grating lobe)的位置远离主光束所在的中心位置，为了移动产生栅瓣的位置，即抑制栅瓣，雷达装置包括“扩展孔径结构”或“虚拟天线系统”。
为了具有虚拟天线系统，如图1A及图1B所示，根据本揭示的实施例的雷达装置100还可以包括用于创建多个虚拟RX天线的虚拟RX天线创建器140。
如上所述，虚拟RX天线创建器140可以基于由实际接收天线接收到的信号来执行信号处理以用于生成具有取决于接收天线之间的间隙的预定相位差的信号。
即，虚拟RX天线创建器140执行用于生成虚拟信号(与实际接收到的信号具有相位差的信号)的信号处理，就好像已经通过虚拟的RX天线接收信号。虚拟RX天线实际存在的位置没有实际接收天线。
这里的“创建虚拟RX天线”可以与“生成实际未被接收的接收信号”具有相同的含义。在这方面，虚拟RX天线的配置结构(间隙和数量等)可以与实际未被接收的接收信号的结构(间隙和数量等)具有相同的含义。
通过虚拟RX天线创建器140，天线系统可以提供不仅实际上存在的多个接收天线，而且在接收端虚拟存在的多个虚拟RX天线。
如上所述，天线系统的多个虚拟RX天线虚拟地存在接收端可被表示为“具有虚拟孔径结构的天线系统”。
如上所述，为了获得中/远程感测模式中的方位信息，根据本实施例的雷达装置的收发器120在中/远程感测模式中必须时分地或码分地通过第一发送天线组的第一发送天线TX1以及第二发送天线组的第二发送天线TX2和第三发送天线TX3发送信号，并且必须通过接收天线组中的全部接收天线接收从对象反射的反射信号。此外，处理器130基于通过所有接收天线接收的反射信号来获得中/远距离处的对象的方位信息。
如上所述，根据本实施例，雷达装置具有如图3和4所示的天线配置结构。，并且具有如图5A所示的信号发送/接收配置。因此，确保了扩展孔径的性能，并且可以精确地测量对象的方位信息。
同时，根据本实施例的雷达装置100的收发器120、处理器130、虚拟天线创建器140等可以被实现为通过雷达执行对象识别功能的雷达控制器或ECU的模块。
这样的雷达控制器或ECU可以包括处理器、例如存储器的存储装置以及可以执行特定功能的计算机程序，并且收发器120、处理器130、虚拟天线创建器140等可以被实现为可以执行各自功能的软件模块。
图6A及图6B分别显示使用根据第一示例的天线配置来感测方位信息的情况，具体地，提供短程感测模式中的信号的时序图(图6A)以及提供在这种情况下的发送天线和接收天线的等效状态图(图6B)。
为了获得短距离的对象的方位信息，根据本实施例的雷达装置的收发器120，如图3和图4所示的天线系统中，通过第二发送天线组的第二发送天线TX2和第三发送天线TX3时分地或码分地发送发送信号。
此外，雷达装置基于由接收端处的第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4接收到的信号计算短距离对象的方位信息。
即，本实施例的雷达装置在近程感测模式下，通过在第二方向上伸长的第二发送天线组的两个发送天线TX2和TX3时分地或码分地发送发送信号，基于通过在第二方向上伸长的第二接收天线组的两个接收天线RX3和RX4接收到的信号获取对象的方位信息。
显然，接收端的所有接收天线都可以在近程感测模式下接收来自对象的反射信号，只有通过接收天线的四个信道的第三接收天线RX和第四接收天线RX4接收到的接收信号可以用来获取近距离对象的方位信息。
图6A是中/远程感测模式中的发送和接收信号的时序图，并且示出了码分的时分和码分。
在图6A中，一个感测周期(0～T)被时分，第二发送天线组的第二发送天线TX2被打开并在第一周期T/2中发送发送信号，并且第三发送天线TX3被打开并在下一个周期T/2发送发送信号。
进一步地，在接收端，第二接收天线组的两个接收天线，即第三接收天线RX3和第四接收天线RX4在相同的感测周期内接收信号，处理器130分析通过两个信道接收的接收信号获取在短距离处的对象的方位信息(宽度等)。
换句话说，为了获得短程感测模式中的方位信息，通过第二发送天线组的两个发送信道时分地或码分地在发送模式中发送发送信号，并且通过第二接收天线组的两个接收信道RX3和RX4在接收模式中接收信号。
图6B示出了图6A所示的短程感测模式中的发送天线和接收天线的等效状态。
类似于图5B的等效状态图，假设第二发送天线TX2的位置是参考位置。
由于时分地发送信号的第二发送天线TX2和第三发送天线TX3水平间隔2B，所以当第二发送天线TX2发送信号时，第三发送天线TX3立即发送信号，接收天线接收从对象反射的反射信号，好像接收的反射信号相同，但在空间上水平移动2B。
相应地，在图6B中，对于第二发送天线TX2，在接收端，第三接收天线RX3和第四接收天线RX4是实际天线，并且两个虚拟RX天线，即第三虚拟RX天线VRX3和第四虚拟RX天线VRX4与实际天线相邻。
由于第三接收天线RX3和第四接收天线RX4水平间隔B，并且虚拟RX天线分别从实际天线水平移位2B，因此形成接收端的第四接收天线之间的间隙保持与B相同。
也就是说，通过使用本实施例的雷达装置，在近程感测模式下，在接收端形成总共四个水平间隔B的接收信道，并且接收端的整个孔径，即一端的第三接收天线RX3与另一端的第四虚拟RX接收天线VRX4之间的水平距离为3B。
相应地，通过使用根据本实施例的雷达装置，接收端的整个孔径通过虚拟孔径结构从2B扩展到3B，因此，可以提高近程感测模式中的方位信息的分辨能力或分辨率。
为此，根据本实施例，雷达装置的虚拟RX天线创建器140在中/远程感测模式中，在第一接收天线RX1到第四接收天线RX4之间创建一个或多个虚拟RX天线VRX1～3，并且在短程感测模式中，在第三接收天线RX3和第四接收天线RX4的两侧创建一个或多个虚拟RX天线VRX3和VRX4。
此外，为了获得短程感测模式中的方位信息，根据本实施例的雷达装置的收发器120通过第二发送天线TX2和第三发送天线TX3时分地或码分地发送发送信号，并通过接收天线组接收从对象反射的反射信号。此外，处理器130基于通过第三接收天线和第四接收天线接收到的反射信号来获得短距离处的对象的方位信息。
同时，根据本实施例的雷达装置，如图3和图4所示，第一发送天线组和第一接收天线组通过在作为垂直方向之一的第一方向上伸长的多个发送天线和多个接收天线中的一些而形成，并且第二发送天线组以及第二接收天线组通过在与第一方向相对的第二方向上伸长的其他天线而形成。在发送/接收信号的过程中发送发送信号的一个或多个发送天线和接收反射信号的一个或多个接收天线被包括在不同的组中以便能够感测对象的高程信息，以下将详细描述。
根据本实施方式的雷达装置中的天线配置，第一发送天线组和第一接收天线组沿着上垂直方向的第一方向伸长，第二发送天线组和第二接收天线组在与第一方向相对的第二方向上伸长，并且在第一组和第二组之间垂直地给出垂直距离D。
相应地，当通过一个或多个发送信道接收信号并且通过垂直隔开的两个接收信道接收反射信号时，预定的相位差或幅度差产生于通过接收信道接收的接收信号之间或通过信道的发送信号和接收的接收信号。
因此，可以通过比较接收信道的信号的相位差或幅度差来获得例如对象的高度的高程信息。
发送/接收用于获得高程信息的信号的方法可以包括在图7至9中的三个实施例，但不限于此。
首先，图7示出了使用一个发送信道和两个垂直隔开的接收通信的方法。
图7示出了使用根据本揭示的雷达装置来感测高程信息的第一实施例。
详细地说，图7仅示出了在图3等所示的发送和接收天线中实际使用的发送和接收天线来获得第一实施例的高程信息。
如图7所示，在用于获得高程信息的第一实施例中，发送信号仅通过三个发送信道中的一个发送信道发送，并且可以使用两个垂直间隔的接收信道。
例如，在图7中，第一发送天线TX1在接收端发送信号，并且通过第一接收天线组的第一接收天线RX1和第二接收天线组的两个接收天线RX3和RX4接收信号。第二接收天线组的两个接收天线RX3和RX4与第一接收天线RX1垂直隔开D。
第一接收天线RX1构成一个第一接收信道，第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4可以结合为一个第二接收信道。通过结合第三接收天线RX3和第四接收天线RX4的信号来构成一个第二接收信道以相匹配于相应的第一接收天线RX1的阵列的数目。
通过使用这种信号发送/接收方法，基于相同的发送信号的反射信号从对象反射并通过垂直间隔D的两个接收信道接收，并且通过接收信道接收到的信号的相位或幅度可以改变到接收信道的垂直间距。
也就是说，根据对象的高度，行进到第一接收信道和第二接收信道的信号的行进路径(行进距离等)变得不同，并且通过接收信道接收的信号的相位或幅度由于差异而在相位或幅度上不同。
相应地，雷达装置的处理器130可以分析通过接收信道接收到的信号的相位差或幅度差来获得对象高度等的高程信息。
当通过两个接收信道接收的信号的相位的幅度差很小时，可以确定對象的高度大约是两个接收信道的中心，并且当通过在垂直上行方向(第一方向)上伸长的第一接收信道接收的信号的强度大于通过在垂直下行方向(第二方向)上伸长的第二接收信道接收的信号的强度时，相位差是预定水平或更高，可以确定對象的高度大。
显然，在本揭示的第一实施例中，第一发送天线TX1不一定如图7中那样使用。第二发送天线组的第二发送天线TX2和第三发送天线TX3中的一个可以用作发送信道，并且第二发送天线TX2和第三发送天线TX3都可以用作一个发送信道。
此外，即使在接收端，第一接收天线RX1也不一定需要形成如图7所示的第一接收信道，并且第二接收天线RX2与形成第二接收信道的第二接收天线组垂直隔开。第二接收天线RX2可以构成第一接收信道。
如上所述，在根据第一实施例的用于获得高程信息的信号发送/接收方法中，可以使用发送天线的一个信道和使用两个或更多的垂直间隔的接收器来精确地获得例如对象的高度的高程信息。
图8示出了使用根据本揭示的雷达装置来感测高程信息的第一实施例，并使用两个发送信道和两个垂直间隔的接收信道。
类似于图7，图8仅示出了在图3等所示的发送和接收天线中实际使用的发送和接收天线以获得第二实施例的高程信息。
如图8所示，在用于获得高程信息的第二实施例中，发送信号通过总共三个发送信道发送，并且可以使用两个垂直间隔的接收信道。
例如，如图8所示，第一发送天线TX1、第二发送天线TX2和第三发送天线TX3同时发送信号，并且在接收端，通过第一接收天线组的第一接收天线RX1和第二接收天线组的两个接收天线RX3和RX4接收的信号。第二接收天线组的两个接收天线RX3和RX4与第一接收天线RX1垂直间隔D。
第一接收天线RX1构成一个第一接收信道，第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4可以结合为一个第二接收信道。
类似地，在图8的实施例中，雷达装置的处理器130可以分析通过接收信道接收到的信号的相位差或幅度差来获得对象高度等高程信息。
也就是说，根据第二实施例，接收端的配置与第一实施例中的配置相同，但是与第一实施例不同的是三个发送信道全部仅用在发送端。
如上所述，通过全部使用三个发送信道，能够垂直地形成尖锐的光束，因此，虽然感测范围稍微减小，但能够提高获取高程信息的精度。
显然地，与第一实施例类似，在本揭示的第二实施例中，第一接收天线RX1不一定构成第一接收信道，而与第二接收天线组垂直间隔的第二接收天线RX2可构成第一接收信道。
如上所述，在根据第二实施例的用于获得高程信息的信号发送/接收方法中，可以使用三个发送天线信道和使用两个或更多的垂直间隔的接收器来精确地获得例如對象的高度的高程信息。
图9示出了使用根据本揭示的雷达装置来感测高程信息的第三实施例，并且两个垂直间隔的发送信道时分地或码分地发送信号并且使用一个或多个公共接收信道。
类似于图7和图8，图9仅示出了在图3等所示的发送和接收天线中实际使用的发送和接收天线以获得第三实施例的高程信息。
如图9所示，在用于获得高程信息的第三实施例中，三个发送信道的两个垂直间隔的发送信道时分地或码分地发送信号，并且可以使用通过一个或多个公共接收信道接收到的信号来获得高程信息。
例如，如图9所示，在发送模式中，三个发送信道的第一发送天线TX1构成第一发送信道，并且第二发送天线组的一束(bundle)第二发送天线TX2和第三发送天线TX3被用作一个第二发送信道。第二发送天线组的一束第二发送天线TX2和第三发送天线TX3与第一发送信道隔开垂直距离D。
信号可以通过第一发送信道和第二发送信道分地或码分地发送。
同时，在接收端，如图9的(1)、(2)和(3)所示，一个或多个接收天线可以用作一个公共接收信道。
例如，在图9的(1)中，第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4中的仅一个可以被用作接收信道。在图9的(2)中，第二接收天线组的第三接收天线RX3和第四接收天线RX4可以用作两个接收信道，或者如图9的(3)中所示，第一接收天线组的第一接收天线RX1和第二接收天线RX2中的仅一个可以被用作接收信道。
在第三实施例中，通过两个发送信道时分地分开发送的发送信号是垂直间隔的，因此即使从特定对象反射并通过一个接收信道接收的接收信号中也存在相位差或幅度差，并且通过分析相位差或幅度差可以获得对象的高程信息。
显然地，在第三实施例中，在接收端只能使用一个接收信道，并且可以同时使用通过两个或更多个接收信道接收的信号。
也就是说，在第三实施例中，可以平均通过两个或更多个接收信道接收的信号来改善对接收信号的分析预测，并且也可以比较通过两个或更多个接收信道接收的信号来检查接收天线是否正常操作。
例如，比较在接收端和发送端保持不变的三个接收信道接收的信号与任意一个信道的接收信号和其他接收信道的接收信号的差異较大的情况下，判断为接收信道的接收天线处于异常状态。
另外，当在接收端和发送端保持不变的三个接收信道接收的信号之间的差异不大于临界值时，可以平均和分析通过多个信道接收的信号的相位或幅度来提高高程信息的精度。
如上所述，当使用根据本实施例的雷达装置时，通过具有如图3或4所示的天线配置，并使用如图7至9所示的发送和接收信号的方法，不仅可以获得对象的高程信息，而且还可以在中/远程感测模式和短程感测模式两者中以高分辨率测量对象的方位信息。
因此，即使在物理上改变雷达装置或增加其他装置的情况下，也可以精确地测量中/远距离和短距离的对象的高程和方位信息，因此能够使作为汽车雷达的雷达装置的可用性最大化。
另一方面，以下描述使用根据本揭示的实施例的雷达装置100来获得对象的高程/方位信息的方法的示例。
图10是示出根据本揭示的实施例的雷达装置的信号处理方法的流程图。
图10是示出了参照图5A至9描述的信号发送/接收方法接收信号之后的信号处理的流程图。上述方法将在步骤S1000中获得的接收数据缓存到能够被处理为一个周期的单位样本大小(S1002)，然后执行频率改变(S1004)。
之后，上述方法基于频率变化的接收数据计算恒虚警率(constant false alarmrate，CFAR)(S1006)，并提取目标的高程/方位信息、速度信息和距离信息(S1008)。步骤S1006中的频率改变可以使用例如快速傅立叶变换(FFT)的傅立叶变换。
根据上述本揭示的实施例，第一发送天线组和第一接收天线组通过在第一垂直方向上伸长的多个发送天线和多个接收天线中的一些而构成，第二发送天线组和第二接收天线组通过在相对于第一方向的第二方向上上伸长的其他天线而构成。发送发送信号的一个或多个发送天线和接收反射信号的一个或多个接收天线在不同的组中，从而能够精确地感测对象的高程信息。
此外，在天线系统中，通过适当选择发送天线以发送发送信号和接收天线以接收从对象反射的反射信号，可以获得中/远程感测和短程感测的方位和高程信息。
因此，通过使用本实施例，可以实现在汽车雷达所需的中/远程感测模式和短程感测模式中精确测量对象的高程和方位信息的性能，而不用在物理上改变雷达装置或增加其他装置。
尽管本揭示的实施例的所有组件被描述为结合在单个组件中或者彼此配合操作，但是本揭示不限于此。也就是说，如果所有组件都在本揭示的目的内，则可以选择性地结合一个或多个组件并进行操作。此外，所有组件可以分别由一个独立的硬件来实现，但是一些或全部组件可以通过具有程序模块的计算机程序来选择性地结合和实现，程序模块执行由一个或多个硬件执行。本领域技术人员可以容易地推断构成计算机程序的代码或代码段。计算机程序被存储在计算机可读介质中并被计算机读取和执行，由此可以实现本揭示的实施例。磁存储介质，光学记录介质和载波介质可以被包括在计算机程序的记录介质中。
此外，除非特别声明，否则这里所述的术语“包括”，“构成”，“具有”等意味着可以包括相应的组件，所以应该被解释为能够进一步包括其他组件而不是排除其他组件。除非另外定义，否则包括技术和科学术语的说明书中使用的所有术语具有与本领域技术人员所理解的相同的含义。除非在本揭示中定义，否则通常使用的术语(例如在字典中定义的术语)应该被解释为与相关技术的背景中的含义相同的术语，并且不应该被解释为理想的或过于正式的含义。
以上描述是解释本揭示的精神的示例，并且本领域技术人员可以在不脱离本揭示的基本特征的情况下以各种方式进行改变和修改。因此，这里描述的实施例不被限制，而是为了解释本揭示的精神，并且本揭示的精神和范围不受这些实施例的限制。本揭示的保护范围应以权利要求为准进行解释，等同范围内的全部技术思想应理解为包含在本揭示权利的范围内。

Claims (12)

1.一种雷达装置，其特征在于，包括：
一发送天线组，包括一第一发送天线组以及一第二发送天线组，所述第一发送天线组包括在多个垂直方向中的一第一方向上伸长的一第一发送天线，所述第二发送天线组包括一第二发送天线和一第三发送天线，所述第二发送天线和第三发送天线在相对于所述第一方向的一第二方向上伸长并且与所述第一发送天线隔开一第一垂直距离；
一接收天线组，包括一第一接收天线组以及一第二接收天线组，所述第一接收天线组包括在所述第一方向上伸长的一第一接收天线和一第二接收天线，所述第二接收天线组包括一第三接收天线和一第四接收天线，所述第三接收天线和所述第四接收天线在所述第二方向上伸长并且与所述第一接收天线隔开一第二垂直距离；
一收发器，用于通过所述发送天线组发送多个发送信号，并通过所述接收天线组接收从一对象反射的多个反射信号；以及
一处理器，用于通过处理所接收的所述反射信号来获得关于所述对象的一信息,
其中，所述第二发送天线与所述第三发送天线之间的一水平距离是所述第三接收天线与所述第四接收天线之间的一水平距离B的两倍。
2.如权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述第三接收天线和所述第四接收天线各自包括k个阵列天线，所述第二发送天线、所述第三发送天线、所述第一接收天线和所述第二接收天线各自包括2k个阵列天线，并且所述第一发送天线包括4k个阵列天线。
3.如权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，当所述第一发送天线和所述第二发送天线组之间的一水平距离是A时，所述第一接收天线和所述第二接收天线分别与所述第二接收天线组的左边和右边隔开一水平距离2A。
4.如权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，所述第一发送天线和第二发送天线组之间的所述水平距离A是所述第三接收天线和所述第四接收天线之间的所述水平距离的两倍。
5.如权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，k为2，并且所述第三接收天线与所述第四接收天线之间的所述水平距离B不大于所述发送信号的波长。
6.如权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，k是1，并且所述第三接收天线和所述第四接收天线之间的所述水平距离B是所述发送信号的波长的一半或一半以下。
7.一种用于雷达装置的天线系统，其特征在于，包括：
一发送天线组，包括一第一发送天线组以及一第二发送天线组，所述第一发送天线组包括在多个垂直方向中的一第一方向上伸长的一第一发送天线，所述第二发送天线组包括一第二发送天线和一第三发送天线，所述第二发送天线和第三发送天线在相对于所述第一方向的一第二方向上伸长并且与所述第一发送天线隔开一第一垂直距离；以及
一接收天线组，包括一第一接收天线组以及一第二接收天线组，所述第一接收天线组包括在所述第一方向上伸长的一第一接收天线和一第二接收天线，所述第二接收天线组包括一第三接收天线和一第四接收天线，所述第三接收天线和所述第四接收天线在所述第二方向上伸长并且与所述第一接收天线隔开一第二垂直距离,
其中，所述第二发送天线与所述第三发送天线之间的一水平距离是所述第三接收天线与所述第四接收天线之间的一水平距离B的两倍。
8.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述第三接收天线和所述第四接收天线各自包括k个阵列天线，所述第二发送天线、所述第三发送天线、所述第一接收天线和所述第二接收天线各自包括2k个阵列天线，并且所述第一发送天线包括4k个阵列天线。
9.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，当所述第一发送天线和所述第二发送天线组之间的一水平距离是A时，所述第一接收天线和所述第二接收天线分别与所述第二接收天线组的左边和右边隔开一水平距离2A。
10.如权利要求9所述的天线系统，其特征在于，所述第一发送天线和所述第二发送天线组之间的所述水平距离A是所述第三接收天线和所述第四接收天线之间的所述水平距离的两倍。
11.如权利要求10所述的天线系统，其特征在于，k为2，并且所述第三接收天线与所述第四接收天线之间的所述水平距离B不大于通过所述发送天线组发送的多个发送信号的波长。
12.如权利要求10所述的天线系统，其特征在于，k是1，并且所述第三接收天线和所述第四接收天线之间的所述水平距离B是通过所述发送天线组发送的多个发送信号的波长的一半或一半以下。
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