DE102010040438B4

DE102010040438B4 - Radarvorrichtung

Info

Publication number: DE102010040438B4
Application number: DE102010040438.1A
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Shinomiya; Yasuhiro Kurono
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: DE102010040438A8; US8264399B2; JP2011058974A; US20110057831A1; JP5345029B2; DE102010040438A1

Abstract

Radarvorrichtung (1) mit: – einer Sendeantennengruppe mit mehreren Sendeantennen (ch1–ch6); – einer Empfangantennengruppe mit mehreren Empfangsantennen (ch1–ch6); – einem Sendeumschaltmittel (11, 13), das dazu ausgelegt ist, Sendewellen derart auszusenden, dass die Sendeantennen (ch1–ch6) der Sendeantennengruppe der Reihe nach umgeschaltet werden; – einem Mittel (13) zur Gewinnung eines virtuellen Korrelationswerts, das dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass die Empfangsantennengruppe, die reflektierte Wellen, die von einem Ziel reflektiert werden, der Sendewellen der Sendeantennen (ch1–ch6) empfängt, wenn das Sendeumschaltmittel (11, 13) die Sendewellen der Reihe nach aussendet, als virtuelles Unterarray dient, welches den Sendeantennen (ch1–ch6) entspricht, und das dazu ausgelegt ist, als virtuellen Korrelationswert einen Korrelationswert in einem Raummittelungsprozess zu gewinnen, welcher dem virtuellen Unterarray derart entspricht, dass der Korrelationswert der Anzahl der Sendeantennen (ch1–ch6) entspricht, von denen die Sendewellen auszusenden sind; und – einem Zielerfassungsmittel (13) zur Berechnung eines mittleren virtuellen Korrelationswerts, der einer virtuellen Antennengruppe entspricht, die virtuell aus der Empfangsantennengruppe gewonnen wird durch das Sendeumschalten des Sendeumschaltmittels (11, 13), durch Ausführen des Raummittelungsprozesses auf der Grundlage einer relativen Lage zwischen der Empfangsantennengruppe und jeder der Sendeantennen (ch1–ch6), welche das Sendeumschalten des Sendeumschaltmittels (11, 13) erfährt, bezüglich der virtuellen Korrelationswerte, welche den mehreren virtuellen Unterarrays entsprechen, wobei die virtuellen Korrelationswerte vom Mittel (13) zur Gewinnung eines virtuellen Korrelationswerts gewonnen werden, um so das Ziel auf der Grundlage des mittleren virtuellen Korrelationswerts zu erfassen, wobei – die Sendeantennengruppe durch die Empfangsantennengruppe derart umfasst ist, dass jede Empfangsantenne (ch1–ch6) auch als Sendeantenne (ch1–ch6) verwendet werden kann; und – das Sendeumschaltmittel (11, 13) der Reihe nach bewirkt, dass ein Teil oder alle Empfangsantennen (ch1–ch6), die in der Empfangsantennengruppe enthalten sind, als Sendeantennen (ch1–ch6) dienen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung zur Erfassung eines Ziels.
STAND DER TECHNIK
Bei einer Radarvorrichtung, die mit einer Arrayantenne ausgerüstet ist, bei der Antennen abstandsgleich angeordnet sind, ist ein Verfahren bekannt, gemäß dem Empfangsergebnisse erhalten werden, indem virtuelle Antennen verwendet werden, deren Anzahl die Anzahl der tatsächlichen Antennen überschreitet, derart, dass eine holographische Synthetisierung der Sende- und Empfangsergebnisse ausgeführt wird, während die Antennen, die als Sendeantennen verwendet werden, umgeschaltet werden (solch ein Verfahren wird beispielsweise in den Patentdokumenten 1 bis 4 beschrieben).
Ferner wird bei der Radarvorrichtung, wie beispielsweise einem Radar mit synthetischer Apertur (SAR), das adaptive Antennen verwendet, ein Verfahren, gemäß welchem der Einfluss von Störwellen beschränkt wird, die gegebenenfalls mit gewünschten Wellen korrelieren, anhand eines Verarbeitungsverfahren veranschaulicht, das auf einem Raummittelungsverfahren (Raumglättungsverfahren) basiert. Dieser Raummittelungsprozess ist ein Verfahren zur Beschränkung eines Grades einer Kreuzkorrelation durch gewichtete mittlere Korrelationswerte zwischen Wellen, die erhalten werden, indem Empfangspositionen parallel verschoben werden, während berücksichtigt wird, dass ein Phasenverhältnis der Wellen mit der Korrelationsfähigkeit in der Empfangsposition ein anderes wird. Solch ein Raummittelungsprozess in der Radarvorrichtung mit synthetischer Apertur wird beispielsweise in den Patentdokumenten 5 bis 8 beschrieben.

[Patentdokument 1] JP 2004-198312 A
[Patentdokument 2] JP 2005-195491 A
[Patentdokument 3] JP 2006-91028 A
[Patentdokument 4] JP 2006-98181 A
[Patentdokument 5] JP 3678946 B2
[Patentdokument 7] JP 2001-194454 A
[Patentdokument 8] JP 2002-181930 A

KURZFASSUNG
Für gewöhnlich wird ein holographisches Synthetisierungsverfahren zur Verbesserung einer Zielerfassungsanzahl verwendet. 1A zeigt, wie die Empfangswellen durch das holographische Verfahren synthetisiert werden. Die tatsächlich vorhandenen Empfangsantennen sind, wie durch die Bezugszeichen ch1–ch6 gezeigt, sechs (6) in der Anzahl, es werden jedoch, wie in 1A gezeigt, zwei Empfangswellen fm1, fm2 synthetisiert, indem ein Punkt ausgenutzt wird, dass eine Phase der Empfangsantenne ch6 in Phasen der Empfangswellen der Empfangsantennen ch1–ch6, wenn beispielsweise bewirkt wird, dass die Empfangsantenne ch1 als Sendeantenne dient, gleich einer Phase der Empfangsantenne ch1 in den Phasen der Empfangswellen der Empfangsantennen ch1–ch6 ist, wenn bewirkt wird, dass die Empfangsantenne ch6 als die Sendeantenne dient, und es werden Empfangsergebnisse von elf Empfangsantennenteilen virtuell gebildet, wodurch die Zielerfassungsanzahl ungeachtet der tatsächlich vorhandenen Antennenanzahl von „6” Antennen bis auf zehn (10) Zielkörper verbessert werden kann.
Gemäß dem holographischen Synthetisierungsverfahren werden die zwei Empfangswellen fm1, fm2 jedoch, wie in 1A gezeigt, erfasst, indem die Sendewellen der Reihe nach ausgesendet werden, während die Sendeantennen umgeschaltet werden, und synthetisch verarbeitet werden, so dass die Empfangsergebnisse der elf virtuellen Empfangsantennen nicht gleichzeitig empfangen werden. Folglich kann es dann, wenn, wie in 1B gezeigt, mehrere Ziele (T1, T2) als Erfassungsziele der Radarvorrichtung vorhanden sind und sich ein Ziel (T2) bewegt, zu einer Verschiebung der Phasen unter den Empfangswellen kommen, da sich das Ziel bewegt, während die Sendeantennen umgeschaltet werden, so dass das holographische Synthetisierungsverfahren gegebenenfalls nicht genau ausgeführt werden kann.
Genauer gesagt, 1C zeigt eine Signalintensität (oberes Diagramm) und eine Phasenänderung (unteres Diagramm) gemäß dem holographischen Synthetisierungsverfahren, wenn sich, wie in 1B gezeigt, eines der zwei Ziele bewegt. In der 1C entspricht die Achse der Abszisse in sowohl dem oberen als auch dem unteren Diagramm der Antennenanzahl von jeder der virtuellen Antennen auf die holographische Synthetisierung in der 1A folgend. Wenn die zwei Empfangswellen in der Annahme, dass die Empfangswellen fm1, fm2 in der virtuellen Antenne #6 die gleiche Phase aufweisen, synthetisiert werden, tritt, wie im unteren Diagramm der 1C gezeigt, eine Phasenverschiebung auf, während die Sendeantenne umgeschaltet wird, so dass es auf die holographische Synthetisierung folgend folglich, wie im oberen Diagramm der 1C gezeigt, zu einem Verlust an Kontinuität des Übergangs der Signalintensität des Empfangssignals kommt. 1D zeigt die Zielerfassungsergebnisse der Erfassung, die auf der Grundlage der in der 1C gezeigten Empfangsergebnisse ausgeführt wird. 1D zeigt ein Diagramm mit dem Ergebnis einer Winkelspektrumsberechnung bezüglich des vorstehend beschriebenen Empfangsergebnisses, bei welchem die Achse der Abszisse einen Erfassungswinkelbereich der Radarvorrichtung und die Achse der Ordinate einen Spektralwert entsprechend dem Vorhandensein des Ziels beschreibt. Es sind, wie aus der 1D ersichtlich, nur zwei Ziele im Erfassungswinkelbereich des Radars vorhanden, und nichtsdestotrotz werden mehrere nicht benötigte Spitzenwerte berechnet, so dass es schwierig wird, das Ziel genau zu erfassen.
Es sollte beachtet werden, dass die 1E und 1F als Vergleich Ergebnisse der Berechnung des Spektrums bezüglich der zwei Empfangswellen fm1, fm2 vor der holographischen Synthetisierung zeigen. Aus den Ergebnissen dieser soll ersichtlich werden, dass die Spitzenwerte des Spektrums, welche das Vorhandensein der zwei Ziele anzeigen, genau berechnet werden. Aus dem bisher Gesagten wird ersichtlich, dass der nicht erforderlichen Spitzenwerte des Spektrums, die in der 1D gezeigt sind, dem holographischen Synthetisierungsverfahren zuzuschreiben sind. Selbstverständlich wird in den Fällen der 1E und 1F, obgleich das Ziel genau erfasst werden kann, das holographische Synthetisierungsverfahren nicht angewandt, sodass die Anzahl der Ziele, die gleichzeitig erfasst werden kann, deutlich geringer als in dem Fall ist, in welchem das holographische Synthetisierungsverfahren angewandt wird (in den Fällen der 1E und 1F sind maximal fünf Ziel erfassbar).
Die Druckschriften „SHAN, T.-J.; WAX, M.; KAILATH, T.: On spatial smoothing for direction-of-arrival estimation of coherent signals. In: Acoustics, Speech and Signal Processing, IEEE Transactions on. Date of Publication: Aug 1985, Volume: 33, Issue: 4, S. 806–811.”, EP 2 031 415 A1 und EP 0 987 561 B1 betreffen relevanten Stand der Technik.
Es ist angesichts der vorstehend beschriebenen Nachteile Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radarvorrichtung bereitzustellen, die dazu ausgelegt ist, ein Ziel auch dann, auch wenn sich das Ziel während seiner Erfassung bewegt, genauer zu erfassen, in einer Weise, dass eine Zielerfassungsanzahl auf einem möglichst hohen Wert gehalten wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung eine Konfiguration bereit, entsprechend der ein Antennenumschaltverfahren zum Aussenden von Sendewellen bei dem holographischen Synthetisierungsverfahren auf einen Raummittelungsprozess angewandt wird. Der Raummittelungsprozess an sich ist ein Verfahren, das für gewöhnlich zum Beschränkung einer Korrelativität, die zwischen gewünschten Wellen und Störwellen vorhanden ist, angewandt wird. Anschließend beinhaltet der Raummittelungsprozess im Stand der Technik eine Verwendung einer Unterantennengruppe, die als ein Teil einer tatsächlich vorhandenen Antennengruppe extrahiert wird, als Unterarray, so dass eine Zielerfassungsanzahl folglich von der Anzahl von Empfangsantennen in diesem Unterarray abhängt. Folglich wird es bei der Radarvorrichtung, welche den Raummittelungsprozess ausführt, als schwierig erachtet, eine Verbesserung in sowohl der Zielerfassungsanzahl als auch der Genauigkeit bei der Erfassung zu erzielen. Die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung löst die Probleme des Raummittelungsprozesses im Stand der Technik anhand der vorstehend beschriebenen Konfiguration.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Radarvorrichtung bereit, mit: einer Sendeantennengruppe mit mehreren Sendeantennen; einer Empfangantennengruppe mit mehreren Empfangsantennen; einem Sendeumschaltmittel, das dazu ausgelegt ist, Sendewellen derart auszusenden, dass die Sendeantennen der Sendeantennengruppe der Reihe nach umgeschaltet werden; einem Mittel zur Gewinnung eines virtuellen Korrelationswerts, das dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass die Empfangsantennengruppe, die reflektierte Wellen, die von einem Ziel reflektiert werden, der Sendewellen der Sendeantennen empfängt, wenn das Sendeumschaltmittel die Sendewellen der Reihe nach aussendet, als virtuelles Unterarray dient, welches den Sendeantennen entspricht, und das dazu ausgelegt ist, als virtuellen Korrelationswert einen Korrelationswert in einem Raummittelungsprozess zu gewinnen, welcher dem virtuellen Unterarray derart entspricht, dass der Korrelationswert der Anzahl der Sendeantennen entspricht, von denen die Sendewellen auszusenden sind; und einem Zielerfassungsmittel zur Berechnung eines mittleren virtuellen Korrelationswerts, der einer virtuellen Antennengruppe entspricht, die virtuell aus der Empfangsantennengruppe gewonnen wird durch das Sendeumschalten des Sendeumschaltmittels, durch Ausführen des Raummittelungsprozesses auf der Grundlage einer relativen Lage zwischen der Empfangsantennengruppe und jeder der Sendeantennen, welche das Sendeumschalten des Sendeumschaltmittels erfährt, bezüglich der virtuellen Korrelationswerte, welche den mehreren virtuellen Unterarrays entsprechen, wobei die virtuellen Korrelationswerte vom Mittel zur Gewinnung eines virtuellen Korrelationswerts gewonnen werden, um so das Ziel auf der Grundlage des mittleren virtuellen Korrelationswerts zu erfassen.
Bei der Radarvorrichtung wird dann, wenn das Mittel zur Erfassung eines virtuellen Korrelationswerts den virtuellen Korrelationswert erfasst, bewirkt, dass die mehreren Empfangsantennen in der Empfangsantennengruppe als die virtuellen Unterarrays arbeiten. D. h., die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung behandelt die Gesamtheit der tatsächlich vorhandenen Empfangsantennengruppen virtuell als Unterarrays im Raummittelungsprozess, führt jedoch keinen Prozess zum Extrahieren eines Teils der tatsächlich vorhandenen Empfangsantennengruppe als Unterarray aus, so wie es beim Raummittelungsprozess im Stand der Technik der Fall ist. Um den Raummittelungsprozess jedoch anzuwenden, müssen die Unterarrays parallel bewegt werden, um die Empfangspositionen der Empfangsantennen, die einen Teil der Unterarrays bilden, zu überlappen. Folglich ist es zum Anwenden des Raummittelungsprozesses erforderlich, die Korrelativität zwischen den gewünschten Wellen und den Störwellen in einem Prozess für einen gewichteten Mittelwert zu verarbeiten. Wenn die tatsächlich vorhandenen Empfangsantennengruppen insgesamt jedoch als die virtuellen Unterarrays festgelegt werden, können die virtuellen Unterarrays, wie vorstehend beschrieben, für den Raummittelungsprozess physikalisch nicht parallel bewegt werden.
In diesem Fall wird ein Umschaltverfahren der Sendeantennen angewandt, um die Sendewellen der Reihe nach auszusenden, welches bei dem holographischen Synthetisierungsverfahren angewandt wird. Selbst wenn sich die Position der Empfangsantennengruppe nicht ändert, wird das Aussenden der Sendewellen der Sendeantennen umgeschaltet, so dass sich die relative Position der Sendeantenne zur Empfangsantennengruppe ändert. Genauer gesagt, dies bedeutet, dass die parallele Bewegung des Unterarrays bei Anwendung des Raummittelungsprozesses selbst dann realisiert werden kann, wenn sich die Empfangsantennengruppe eigentlich nicht bewegt. D. h., die Änderung in der relativen Position der Sendeantenne zur Empfangsantennengruppe, welche das Umschalten des Aussendens durch die Sendeantenne begleitet, impliziert, dass sich die Empfangsantennengruppe verhältnismäßig parallel bewegt, wenn die Sendeantenne für die Referenz festgelegt wird, und der Raummittelungsprozess kann realisiert werden, wenn eine Antenne (Antennen) der Empfangsantennengruppe im Falle der Bewegung überlappt wird (werden).
In diesem Fall erfasst das Mittel zur Erfassung eines virtuellen Korrelationswerts in der Radarvorrichtung, wenn das Sendeumschaltmittel die Sendeantennen umschaltet, die virtuellen Korrelationswerte entsprechend den Sendeantennen, von welchen die Sendewellen auszusenden sind, durch eine Sendeantennenanzahl von der Empfangsantennengruppe, sich eigentlich nicht parallel bewegt. Der virtuelle Korrelationswert ist ein Wert, der mit jeder der Sendeantennen verknüpft ist, und, wie vorstehend beschrieben, als der Korrelationswert entsprechend dem Korrelationswert bei dem Raummittelungsprozess aus den Empfangswellen, die von der Empfangsantennengruppe empfangen werden, die sich eigentlich nicht parallel bewegen, in einer Weise abgeleitet und erfasst werden, welche die Änderung in der relativen Position der Sendeantenne zur Empfangsantennengruppe berücksichtigt, welche das Umschalten der Sendewellen der Sendeantennen begleitet.
Anschließend führt das Zielerfassungsmittel den Raummittelungsprozess bezüglich des virtuellen Korrelationswerts aus, der durch das Mittel zur Erfassung eines virtuellen Korrelationswerts erfasst wird, auf der Grundlage der relativen Position der Sendeantennen zur zugehörigen Empfangsantennengruppe. D. h., die Empfangsantennengruppe wird derart angesehen, dass sie sich virtuell parallel bewegt, bedingt durch die Änderung in der relativen Position, die zusammen mit dem sequentiell durchgeführten Umschalten der Sendeantenne auftritt, und der mittlere virtuelle Korrelationswert, der als gewichteter Mittelwert der jeweiligen virtuellen Korrelationswerte definiert ist, wird berechnet, indem der Raummittelungsprozess ausgeführt wird, und zur Erfassung des Ziel verwendet. Solch ein Raummittelungsprozess in der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend als „virtueller Raummittelungsprozess” bezeichnet.
Folglich bewegt sich die Empfangsantennengruppe bei der Radarvorrichtung eigentlich nicht parallel und ist es nichtsdestotrotz möglich, das Empfangsergebnis, das für den Raummittelungsprozess erforderlich ist, durch das Unterarray, dass sich parallel bewegt, d. h. den Korrelationswert im virtuellen Raummittelungsprozess, zu erhalten, indem vom Umschalten der Sendeantenne im Sendeumschaltmittel Gebrauch gemacht wird. Folglich können die physikalischen Empfangsantennengruppen im Ganzen direkt als die virtuellen Unterarrays verwendet und eine Verringerung der Zielerfassungsanzahl in Abhängigkeit der Anwendung des Raummittelungsprozesses vermieden werden.
Ferner synthetisiert die Radarvorrichtung die mehreren Empfangswellen, ungleich dem holographischen Synthetisierungsverfahren im Stand der Technik, nicht zu einer Empfangswelle, auf der Grundlage der Phase der als die Referenz dienenden Empfangsantenne, sondern schaltet die zum Ausführen des Raummittelungsprozesses wesentliche Sendeantenne um, so dass es möglich ist, die Erfassung des Ziels genauer durchzuführen, ohne durch eine Phasenverschiebung beeinflusst zu werden, die mit der Bewegung des Ziels auftritt, und zwar selbst dann, wenn sich das Ziel bewegt, wenn die Sendeantennen gemäß obiger Beschreibung umgeschaltet wird.
In diesem Fall kann die Sendeantennengruppe bei der Radarvorrichtung durch die Empfangsantennengruppe umschlossen werden und kann das Sendeumschaltmittel bewirken, dass ein Teil oder alle der Empfangsantennen in der Empfangsantennengruppe als Sendeantennen dienen. Gemäß dieser Konfiguration dient ein Teil der Empfangsantennengruppe ebenso als die Sendeantenne, so dass die Radarvorrichtung kompakt ausgebildet werden kann. Demgegenüber können gemäß einem Arbeitsbeispiel, welches nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft sondern als Beispiel deren Erläuterung dient, die Sendeantennengruppe und die Empfangsantennengruppe bei der Radarvorrichtung getrennt voneinander konfiguriert sein. Diese Konfiguration erleichtert eine Bildung der Sendeantenne, die für einen Sendezweck der Sendewellen geeignet ist, wie beispielsweise für das Aussenden von beispielsweise deutlich stärkeren Sendewellen. Folglich kann sich ein Intervall zwischen den Sendeantennen der Sendeantennengruppe von einem Intervall zwischen den Empfangsantennen der Empfangsantennengruppe unterscheiden.
Bei der vorstehend beschriebenen Radarvorrichtung kann das Zielerfassungsmittel einen mittleren virtuellen Korrelationswert berechnen, bewirken, dass die mehreren Empfangsantennen in den virtuellen Unterarrays als mehrere sekundäre virtuelle Unterarrays dienen, von denen sich Abschnitte gegenseitig überlappen, die Korrelationswerte entsprechend den sekundären virtuellen Unterarrays bei dem Raummittelungsprozess als sekundäre virtuelle Korrelationswerte erfassen, in einer Weise, welche der Anzahl der mehreren sekundären virtuellen Unterarray entspricht, einen mittleren sekundären virtuellen Korrelationswert berechnen, indem es den Raummittelungsprozess bezüglich der sekundären virtuellen Korrelationswerte ausführt, und das Ziel auf der Grundlage des mittleren virtuellen Korrelationswert und der mittleren sekundären virtuellen Korrelation erfassen. D. h., der zusätzliche Raummittelungsprozess wird, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt, indem der Raummittelungsprozess unter Verwendung der virtuellen Korrelationswerte ausgeführt wird und die sekundären virtuellen Korrelationswerte der sekundären virtuellen Unterarrays verwendet werden, die als ein Teil der Empfangsantennengruppen extrahiert werden, die in den virtuellen Unterarrays enthalten sind. Die mehrfache Ausführung des virtuellen Raummittelungsprozesses führt dazu, dass der Effekt des Raummittelungsprozesses weiterhin erhalten wird, so dass die genauere Erfassung des Ziels realisiert werden kann. Es sollte beachtet werden, dass die Zielerfassungsanzahl der Radarvorrichtung in diesem Fall folglich von der Anzahl der Empfangsantennen in den sekundären virtuellen Unterarrays abhängt.
Die Radarvorrichtung kann das Ziel selbst dann genauer erfassen, wenn sich das Ziel während seiner Erfassungszeit bewegt, in einer Weise, dass eine Zielerfassungsanzahl auf einem möglichst hohen Wert gehalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1A zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Übersicht eines holographischen Synthetisierungsverfahrens;
1B zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Bewegung eines Ziels, das bei einer Radarvorrichtung unter Verwendung des holographischen Synthetisierungsverfahrens als Ziel definiert wird;
1C ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Signalintensität und eines Übergangs einer Signalphase, wenn zwei Empfangswellensignale durch das holographische Synthetisierungsverfahren synthetisiert werden, wenn sich das Ziel bei der Radarvorrichtung der 1B bewegt;
1D ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Ergebnisses einer Winkelspektrumsberechnung zur Erfassung des Ziels auf der Grundlage des in der 1C gezeigten synthetisierten Empfangssignals;
1E ein erstes Diagramm zur Veranschaulichung des Ergebnisses der Winkelspektrumsberechnung bei einer Erfassung des Ziels ohne eine Anwendung des holographischen Synthetisierungsverfahrens bei der in der 1B gezeigten Radarvorrichtung;
1F ein zweites Diagramm zur Veranschaulichung des Ergebnisses der Winkelspektrumsberechnung bei einer Erfassung des Ziels ohne eine Anwendung des holographischen Synthetisierungsverfahrens bei der in der 1B gezeigten Radarvorrichtung;
2 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Übersicht einer Konfiguration der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
3A eine erste Abbildung zur Veranschaulichung eines Grundsatzes eines virtuellen Raummittelungsprozesses, der in der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
3B eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Grundsatzes des Raummittelungsprozesses, der gemäß dem Stand der Technik in einer herkömmlichen Radarvorrichtung ausgeführt wird;
4 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs des virtuellen Raummittelungsprozesses, der in der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
5A eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Bewegung des Ziels, das bei der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung als das Erfassungsobjekt definiert wird;
5B ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Ergebnisses der Winkelspektrumsberechnung zur Erfassung des Ziels unter Verwendung der in der 5A gezeigten Bewegung und eines Ergebnisses einer Bestimmung des Ziels in einem FOV (Sichtfeld) bei der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
5C ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Ergebnisses der Winkelspektrumsberechnung zur Erfassung des Ziels unter Verwendung der in der 5A gezeigten Bewegung und eines Ergebnisses einer Bestimmung des Ziels im FOV bei der herkömmlichen Radarvorrichtung;
6 eine zweite Abbildung zur Veranschaulichung des Grundsatzes des virtuellen Raummittelungsprozesses, der in der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird; und
7 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer weiteren Anordnungsart der Sende- und Empfangsantennen bei der Radarvorrichtung eines Arbeitsbeispiels.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen umfassen ein erstes, zweites und drittes Arbeitsbeispiel, wobei lediglich das erste Arbeitsbeispiel nach 1 bis 5 sowie das zweite Arbeitsbeispiel nach 6 und dazu in Bezug genommene Teile den Gegenstand der vorliegenden Erfindung betreffen. Das dritte Arbeitsbeispiel nach 7 hingegen betrifft nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung sondern dient als Beispiel deren Erläuterung.
Nachstehend wird eine Ausführungsform einer Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die Radarvorrichtung der Ausführungsform ist an einem Fahrzeug befestigt und kann folglich zur Erfassung eines Fahrzeugumgebungsziels, wie beispielsweise eines anderen Fahrzeugs, verwendet werden. Ein Ergebnis der Erfassung des Ziels wird an eine fahrzeugeigene Speichervorrichtung, eine fahrzeugeigene ECU (elektronische Steuereinheit) usw. gegeben und kann zur Steuerung des Fahrzeugs verwendet werden. Die Radarvorrichtung der Ausführungsform kann ferner für Anwendungen verwendet werden, die sich von der fahrzeugeigenen Radarvorrichtung unterscheiden.
2 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Übersicht einer Konfiguration einer Radarvorrichtung 1 der Ausführungsform. Die Radarvorrichtung 1 der Ausführungsform weist Antennen ch1 bis ch6, die zu gleichen Antennenintervallen d angeordnet sind, einen Verteiler 19, eine Sendeeinheit 11, eine Empfangseinheit 12, eine Vorverarbeitungseinheit 14, eine Erfassungseinheit 15 und eine Ausgabeeinheit 16 auf, von denen die Vorverarbeitungseinheit 14, die Erfassungseinheit 15 und die Ausgabeeinheit 16 eine Steuereinheit 13 der Radarvorrichtung 1 bilden. Die Steuereinheit 13 kann beispielsweise durch einen Computer realisiert werden, in dem handelsübliche oder bestimmte Prozessoren zur Konfigurierung der Vorverarbeitungseinheit 14, der Erfassungseinheit 15 und der Ausgabeeinheit 16 verwendet werden können. Ferner kann eine Kombination aus den mehreren Prozessoren durch eine Konfiguration enthalten sein und kann ebenso ein einziger Prozessor mit mehreren Funktionen in den mehreren Konfigurationen verwendet werden.
Die Sendeeinheit 11 steuert ein Umschalten eines Sende- und Empfangszustands jeder Antenne, um Radarsendewellen unter Verwendung irgendeiner der Antennen ch1 bis ch6 als Sendeantenne auszusenden. Bei der Radarvorrichtung 1 der Ausführungsform kann jede beliebige Antenne ch1 bis ch6 zum Aussenden verwendet werden, kann es bei einer Realisierung der Radarvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung jedoch ausreichen, wenn wenigstens zwei Antennen der mehreren Antennen in einer Array-Antenne als die Sendeantennen verwendbar sind. Ferner umfasst ein erstes Arbeitsbeispiel eine Verwendung von Radarsendewellen eines FMCW-Verfahrens (frequenzmoduliertes Dauerstrichradar) mit Hilfe von Funkwellen, die von der Radarvorrichtung 1 ausgesendet und empfangen werden. Das FMCW-Verfahren kann aus den reflektierten Funkwellen eine Dopplerverschiebung gemäß einer relativen Phase auf der Grundlage eines Winkels des Ziels, eine zeitliche Verzögerung auf der Grundlage eines Abstands des Ziels und eine Geschwindigkeit des Ziels erfassen, so dass der Winkel, der Abstand und die relative Geschwindigkeit des Ziels gemessen werden können.
Die Empfangseinheit 12 empfängt die reflektierten Funkwellen vom Ziel unter Verwendung der Antennen als Empfangsantennen, die nicht in den Prozess zum Aussenden der Radarsendewellen in den Antennen ch1 bis ch6 involviert sind. Bei der Radarvorrichtung 1 der Ausführungsform können die reflektierten Funkwellen der Radarsendewellen, die von der eigenen Antenne ausgesendet werden, empfangen werden, indem die Sendeantenne auf der Grundlage einer Zeitteilung unmittelbar auf das Aussenden der Radarsendewellen von der Sendeantenne folgend zur Empfangsantenne umgeschaltet wird. Wenn beispielsweise die Antenne ch1 als die Sendeantenne verwendet wird, wird die Antenne ch1 unmittelbar auf das Aussenden der Radarsendewellen von der Antenne ch1 folgend in einen Empfangsmodus umgeschaltet, so dass die Antenne ch1 ebenso dazu veranlasst wird, die reflektierten Funkwellen der von der Antenne ch1 ausgesendeten Radarsendewellen zu empfangen. D. h., bei dem ersten Arbeitsbeispiel folgt, dass alle der sechs Antennen ch1 bis ch6 auch dann als die Empfangsantennen verwendet werden, wenn jede Antenne als die Sendeantenne verwendet wird. Ferner sieht eine bestimmte Konfiguration der Empfangseinheit derart aus, dass eine bestimmte Empfangsschaltung für jede Antenne vorgesehen sein kann, die Empfangsschaltung für ein schubweises Empfangen der Empfangssignale von allen Empfangsantennen jedoch ebenso vorgesehen sein kann. Der letztere Fall bedingt eine Steuerung des sequentiellen Umschaltens der Empfangsantenne entsprechend der Empfangsschaltung auf der Grundlage einer Zeitteilung, kann jedoch bewirken, dass der Schaltungsaufbau in der Radarvorrichtung 1 kompakt ausgelegt werden kann.
Das erste Arbeitsbeispiel realisiert die Vorverarbeitungseinheit 14, die Erfassungseinheit 15 und die Ausgabeeinheit 16 derart, dass der als die Steuereinheit 13 dienende Computer ein Steuerprogramm ausführt. Die hierin verwendete Steuereinheit 13 ist ein Computer mit einem RAM Direktzugriffsspeicher), einem ROM (Festwertspeicher), einer CPU (Prozessor), welche das gesamte System steuert, indem sie Befehle und Daten verarbeitet, die im RAM usw. eingesetzt werden, einem EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher), in dem verschiedene Programme, die in das RAM geladen werden, verschiedene Datenelemente, die vom System verwendet werden, wie beispielsweise Rechenergebnisse, die bei einem Zielerfassungsprozess erfasst werden, gespeichert sind, und dergleichen.
Die Steuereinheit 13 steuert die jeweiligen Komponenten in der Radarvorrichtung 1. Insbesondere steuert die Steuereinheit 13 den Verteiler 19 synchron zum Sendezeitpunkt der Radarsendewellen und Empfangszeitpunkt der reflektierten Funkwellen vom Ziel, um so zwischen dem Sende- und Empfangsmodus jeder Antenne umzuschalten. Bei dem ersten Arbeitsbeispiel wird die Sendeantenne mit hoher Geschwindigkeit auf der Grundlage einer Zeitteilung in den Sendemodus und den Empfangsmodus umgeschaltet, um so die reflektierten Funkwellen der von der eigenen Antenne ausgesendeten Radarsendewellen zu empfangen.
Die Vorverarbeitungseinheit 14 führt einen virtuellen Raummittelungsprozess gemäß der vorliegenden Erfindung aus, um so eine Korrelation zwischen einer gewünschten Welle und einer Störwelle durch einen so genannten Raummittelungsprozess zu beschränken und eine Vermeidung einer Verringerung in der Zielerfassungsanzahl bedingt durch den Raummittelungsprozess zu ermöglichen. Der Betrieb der Vorverarbeitungseinheit 14 wird nachstehend noch näher beschrieben.
Die Erfassungseinheit 15 berechnet den Winkel, den Abstand und die Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage der Empfangssignale, welche dem virtuellen Raummittelungsprozess unterzogen werden. Ferner bildet die Ausgabeeinheit 16 die Zielerfassungsergebnisse (die den Winkel, den Abstand und die Geschwindigkeit des Ziels aufweisende Information) der Erfassungseinheit 15 und werden die gebildeten Erfassungsergebnisse an die mit der Radarvorrichtung 1 verbundene ECU usw. ausgegeben. Bei dem ersten Arbeitsbeispiel gibt die Ausgabeeinheit 16 die Zielerfassungsergebnisse mit hoher Genauigkeit aus, so dass die fahrzeugeigene ECU einen Motor, ein fahrzeugeigenes Navigationssystem usw. auf der Grundlage der Zielerfassungsergebnisse mit hoher Genauigkeit steuern kann.
Nachstehend wird ein Prinzip des von der Vorverarbeitungseinheit 14 der Radarvorrichtung 1 ausgeführten virtuellen Raummittelungsprozess unter Bezugnahme auf die 3A beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass der virtuelle Raummittelungsprozess, ähnlich dem herkömmlichen Raummittelungsprozess, der Vorverarbeitung der Zielerfassung zur genauen Erfassung des Ziels durch eine Beschränkung der Korrelation zwischen der gewünschten Welle und der Störwelle bei der Erfassung des Ziels entspricht. Der virtuelle Raummittelungsprozess unterscheidet sich jedoch hinsichtlich eines Modus einer Erfassung des Empfangssignals auf der Grundlage eines Unterarrays zum Ausführen des Raummittelungsprozesses deutlich vom Stand der Technik und bringt folglich eine hervorragende Zielerfassungsleistung hervor, die im Stand der Technik nicht zu finden ist.
Bei der Radarvorrichtung 1, welche den virtuellen Raummittelungsprozess ausführt, dienen die sechs physikalisch vorhandenen Antennen ch1 bis ch6, wie in 2 gezeigt als die Sendeantennen und die Empfangsantennen. Folglich entsprechen die Antennen ch1 bis ch6 bei der Radarvorrichtung 1 sowohl einer Empfangsantennengruppe als auch einer Sendeantennengruppe gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist jede der in der 3A gezeigten Antennen mit einer Antennennummer markiert, die mit einem Symbol [#] kombiniert ist. Die Antennennummer mit dem Symbol [#] entspricht einer virtuellen Antenne, die sich von der tatsächlich vorhandenen Antenne unterscheidet.
Hierbei dienen die Antennen ch1 bis ch6 dann, wenn der von der Radarvorrichtung 1 ausgeführte virtuellen Raummittelungsprozess ausgeführt und die Antenne ch1 als die Sendeantenne dient, als die Empfangsantennen. Folglich dient die Antenne ch1 als die Sende- und Empfangsantenne. Die Empfangssignale, die zu diesem Zeitpunkt von der Empfangsantennengruppe empfangen werden, entsprechen den Sendewellen von der Antenne ch1 und werden als erste Empfangssignale bezeichnet. In gleicher Weise werden die Empfangssignale, die von der Empfangsantennengruppe empfangen werden, wenn die Antenne ch2 als die Sendeantenne dient, als zweite Empfangssignale bezeichnet; die Empfangssignale, die von der Empfangsantennengruppe empfangen werden, wenn die Antenne ch3 als die Sendeantenne dient, als dritte Empfangssignale bezeichnet; und die Empfangssignale, die von der Empfangsantennengruppe empfangen werden, wenn die Antenne ch4 als die Sendeantenne dient, als vierte Empfangssignale bezeichnet.
Um die Empfangssignale (die ersten bis vierten Empfangssignale) zu untersuchen, die von den Empfangsantennengruppen empfangen werden, wenn die Antennen ch1 bis ch4 auf diese Weise der Reihe nach zu den Sendeantennen umgeschaltet werden, werden die jeweiligen Empfangssignale von der gleichen Empfangsantennengruppe, d. h. den tatsächlich vorhandenen Empfangsantennen ch1 bis ch6 empfangen. Wenn jedoch angenommen wird, dass jede der Sendeantennen ch1 bis ch6 an einem Ort angeordnet ist, sind die jeweiligen Empfangssignale äquivalent zu den Signalen, die von der virtuellen Empfangsantennengruppe empfangen werden, wobei die Empfangspositionen der virtuellen Empfangsantennengruppe durch das Umschalten der Sendeantennen virtuell verschoben werden. Genauer gesagt, auch in solch einem Fall, in dem sich die Empfangsantennengruppe nicht bewegt, ist es möglich, einen Mechanismus zum Empfangen der reflektierten Wellen vom Ziel virtuell zu konfigurieren, indem die Empfangsantennengruppe durch das sequentielle Umschalten der Sendeantennen bewegt wird. In diesem Fall beinhaltet der virtuelle Raummittelungsprozess der vorliegenden Erfindung ein Ausführen des Raummittelungsprozesses unter Ausnutzung der Bewegung der virtuellen Empfangsantennengruppe.
Anschließend kann die Empfangsantennengruppe bei dem vorstehend beschriebenen virtuellen Raummittelungsprozess, wie in 3A gezeigt, virtuell als die Antennen behandelt werden, die sich nacheinander in einem Umschaltbewegungsabstand d (wobei der gleiche Wert wie bei den Intervallen d zwischen den jeweiligen Antennen verwendet wird) der Sendeantennen bewegen, entsprechend dem Umschalten der Sendeantennen. Nachstehend wird die Empfangsantennengruppe, die als die virtuell bewegten Antennen behandelt wird, als virtuelles Unterarray bezeichnet und wird jedes virtuellen Unterarrays als Bezugszeichen mit den Nummern der Sendeantennen versehen, von welchen die Sendewellen auszusenden sind. So wird beispielsweise die virtuelle Empfangsantennengruppe, welche die ersten Empfangssignale empfängt, wenn die Antenne ch1 als die Sendeantenne dient, als Unterarray 1 bezeichnet, und die virtuelle Empfangsantennengruppe, welche die vierten Empfangssignale empfängt, wenn die Antenne ch4 als die Sendeantenne dient, als Unterarray 4 bezeichnet (siehe 3A). In diesem Fall wird das virtuelle Unterarray 2 an einer Position den Abstand d vom virtuelle Unterarray 1 verschoben angeordnet und werden die fünf Antennen des virtuellen Unterarrays 2 mit den fünf Antennen des virtuellen Unterarrays 1 in ihren Anordnungen an den Positionen der virtuellen Antennen #2 bis #6 überlappend angeordnet. Ferner wird eine verbleibende Antenne des virtuellen Unterarrays 2 eine virtuelle siebte (7-te) Antenne #7. Die Konfiguration gilt auch für die virtuellen Unterarrays 3 und 4, so dass sich die jeweiligen virtuellen Unterarrays im Abstand d verschieben und die Unterarray, die benachbart zueinander angeordnet sind, ein Verhältnis aufweisen, bei dem sich die Antennen, die teilweise darin enthalten sind, gegenseitig überlappen. Ferner wird die sechste (6-te) Antenne des virtuellen Unterarrays 1 die virtuelle Empfangsantenne #6; die sechste (6-te) Antenne des virtuellen Unterarrays 2 die virtuelle Empfangsantenne #7; die sechste (6-te) Antenne des virtuellen Unterarrays 3 die virtuelle Empfangsantenne #8; und die sechste (6-te) Antenne des virtuellen Unterarrays 4 die virtuelle Empfangsantenne #9.
D. h., bei dem virtuellen Raummittelungsprozess sind tatsächlich nur die sechs Antennen ch1 bis ch6 in der Radarvorrichtung 1 vorhanden, können nichtsdestotrotz die sechs Antennen, die einen Teil der neun virtuellen Antennen #1 bis #9 bilden, als das virtuelle Unterarray für den Raummittelungsprozess verwendet werden. D. h., der virtuelle Raummittelungsprozess ermöglicht es, dass der Raummittelungsprozess in einem Zustand erzielt werden kann, in dem alle der Empfangsantennen in der tatsächlich vorhandenen Empfangsantennengruppe verwendet werden. Folglich hängt die Zielerfassungsanzahl der Radarvorrichtung 1 von der Anzahl der Empfangsantennen im virtuellen Unterarray, d. h. der Anzahl der tatsächlich vorhandenen Empfangsantennen ab, und kann eine Verringerung der Zielerfassungsanzahl während einer Ausführung des Raummittelungsprozesses vermieden werden. Im Stand der Technik werden, wie in 3B gezeigt, wenigstens die neun Empfangsantennen benötigt, die tatsächlich in der Empfangsantennengruppe vorhanden sind, um den Raummittelungsprozess gleich dem in der 3A gezeigten Prozess zu realisieren, woraus folgt, dass die sechs tatsächlich vorhandenen Antennen aus diesen neun Antennen als das Unterarray für den Raummittelungsprozess extrahiert werden. Folglich wird, verglichen mit der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung, welche den in der 3A gezeigten virtuellen Raummittelungsprozess ausführt, physikalisch eine hohe Anzahl von Empfangsantennen benötigt, was die Radarvorrichtung eher daran hindert, kompakt ausgelegt zu werden.
Ferner kann bei einer Ausführung des Raummittelungsprozesses, wenn der Bewegungsbereich des Unterarrays zunimmt, der Effekt der Beschränkung der Korrelation zwischen der gewünschten Welle und der Störwelle durch diesen Prozess deutlicher hervorstechen. In diesem Fall kann die Radarvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung die Anzahl der virtuellen Unterarrays, wie in 3A gezeigt, durch die sequentiellen Aussendungen von den Antennen ch5 und ch6 weiter erhöhen (die virtuellen Unterarrays für die Erhöhung sind in der 3A durch die gestrichelten Linien gezeigt). Dementsprechend kann der Effekt des Raummittelungsprozesses ohne eine Vergrößerung der Radarvorrichtung 1 an Effektivität gewinnen.
Auf diese Weise schaltet die Radarvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung die Sendeantenne zum Ausführen des virtuellen Raummittelungsprozesses um. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm des virtuellen Raummittelungsprozesses, der in der Radarvorrichtung 1 ausgeführt wird, und einen Ablauf des zugehörigen Zielerfassungsprozesses, der auf diesem virtuellen Raummittelungsprozess basiert. Der in der 4 gezeigte Zielerfassungsprozess wird auf ein Starten der Radarvorrichtung 1 folgend von der das Steuerprogramm ausführenden Steuereinheit 13 ausgeführt, und insbesondere wird der virtuelle Raummittelungsprozess von der Vorverarbeitungseinheit 14 ausgeführt. Es sollte beachtet werden, dass der Prozessstartzeitpunkt einer Zielerfassungsanfrage des Computers und der ECU folgen kann, die eine Verbindung nach Außerhalb der Radarvorrichtung 1 aufweisen. Ferner dienen die in den jeweiligen Figuren gezeigten Verarbeitungssequenzen jeweils als Beispiel und können ebenso in geeigneter Weise entsprechend der Ausführungsform neu angeordnet werden.
In Schritt S101 werden die Signale, wie in 3A gezeigt, derart von den virtuellen Unterarrays empfangen, dass die Sendeantennen der Reihe nach umgeschaltet werden. D. h,, die tatsächlich vorhandene Empfangsantennengruppe bewegt sich, wie vorstehend beschrieben, nicht, und nichtsdestotrotz tritt aufgrund einer Abweichung in der relativen Position zwischen der Sendeantennengruppe und der Empfangsantennengruppe auf das Umschalten der Sendeantennen folgend ein Empfangszustand des virtuellen Unterarrays auf, indem ein Zustand, in dem sich die Empfangsantennengruppe bewegt, virtuell erzeugt wird. Bei dem ersten Arbeitsbeispiel der 3A folgend werden die Antennen ch1 bis ch4 der Reihe nach dazu veranlasst, als die Sendeantennen zu dienen, so dass die Empfangsergebnisse der virtuellen Unterarrays 1 bis 4 erfasst werden. Es sollte beachtet werden, dass das Empfangssignal des virtuellen Unterarrays einfach als virtuelles Unterarray-Signal bezeichnet wird. Wenn der Prozess in Schritt S101 beendet ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S102 voran.
In Schritt S102 wird ein virtueller Korrelationswert pro virtuellem Unterarray, welcher dem Korrelationswert bei dem herkömmlichen Raummittelungsprozess entspricht, auf der Grundlage jedes virtuellen Unterarraysignals erfasst, das in Schritt S101 erhalten wird. Der „virtuelle Korrelationswert” ist ein Korrelationswert bei dem virtuellen Raummittelungsprozess der Ausführungsform und ist physikalisch homogen zum Korrelationswert bei dem herkömmlichen Raummittelungsprozess, so dass eine bestimmte Berechnung dieses Wertes nachstehend nur kurz beschrieben wird. D. h., die Berechnung in Schritt S102 beinhaltet eine Berechnung des Korrelationswerts für den Raummittelungsprozess auf der Grundlage der Empfangssignale, die vom virtuellen Unterarray empfangen werden, das dank des Umschaltens der Sendeantennen als virtuell vorhanden erachtet wird.
Insbesondere wird ein Eingangsvektor Xn(t) eines virtuellen Unterarrays n durch die folgende Gleichung beschrieben. X_n(t) = [x_n(t), x_n+1(t), ..., x_n+5(t)]^T (n = 1, 2, 3, 4)
Folglich wird eine Korrelationsmatrix, die als die virtuellen Korrelationswerte des virtuellen Unterarrays n definiert ist, durch die folgende Gleichung beschrieben.
[Mathematische Gleichung 1]

R n / xx = E[X_n(t)X H / n(t)] (n = 1, 2, 3, 4)

Auf den Prozess in Schritt S102 folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S103 voran.
In Schritt S103 wird, bezüglich des in Schritt S102 pro virtuellem Unterarray berechneten virtuellen Korrelationswerts, der Raummittelungsprozess auf der Grundlage der relativen Positionen zwischen den nacheinander umgeschalteten Sendeantennen und der Empfangsantennengruppe, d. h. darauf basieren, dass der Zustand gegeben ist, in dem sich jedes virtuelle Unterarray, wie in 3A gezeigt, für jedes Umschalten der Sendeantenne bewegt, ausgeführt, um so die Korrelation zwischen der gewünschten Welle und der Störwelle zu beschränken. Der Raummittelungsprozess selbst, der zur Beschränkung der Korrelation dient und in Schritt S103 ausgeführt wird, entspricht im Wesentlichen dem herkömmlichen Raummittelungsprozess und wird nachstehend folglich nicht beschrieben. Auf den Prozess in Schritt S103 folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S104 voran.
In Schritt S104 berechnet die Erfassungseinheit 15 den Zielwinkel auf der Grundlage des Ergebnisses des in den Schritten S102 bis S103 ausgeführten virtuellen Raummittelungsprozesses. Es sollte beachtet werden, dass ein Verfahren zur Berechnung des Zielwinkels auf der Grundlage der relativen Phase der reflektierten Funkwellen, die von den Array-Antennen empfangen werden, der herkömmlichen Technologie zugehörig ist, so dass es nachstehend nicht näher beschrieben wird. Ferner sendet die Radarvorrichtung 1 des ersten Arbeitsbeispiels die Radarsendewellen unter Anwendung des FMCW-Verfahrens aus, so dass es möglich ist, ebenso den Abstand und die Geschwindigkeit des Ziels über die Zeitverzögerung der Empfangsfunkwellen bedingt durch den Abstand des Ziels und die Doppler-Verschiebung der Empfangsfunkwellen bedingt durch die Geschwindigkeit des Ziels zu berechnen. Die Ausgabeeinheit 16 gibt das in Schritt S104 erhaltene Zielerfassungsergebnis an die mit der Radarvorrichtung 1 verbundene ECU und dergleichen. Anschließend werden die in den Schritten S101 bis 105 ausgeführten Prozesse wiederholt, wodurch die Radarvorrichtung 1 gemäß dem ersten Arbeitsbeispiel das Ziel periodisch erfasst und die Erfassungsergebnisse an die ECU und dergleichen ausgibt.
Nachstehend wird das Zielerfassungsergebnis unter der Zielerfassungssteuerung unter Bezugnahme auf die 5A bis 5C beschrieben. Es wird, wie in 5A gezeigt, angenommen, dass drei Zielkörper (T3, T4, T5) in einem FOV (Sichtfeld) vorhanden sind, wobei sich ein Körper (T5) unter diesen Körpern von der rechten Seite zur linken Seite bewegt und die verbleibenden zwei Körper (T3, T4) aus der Tiefe auf der linken Seite näher zur Radarvorrichtung bewegen. 5B zeigt die Erfassungsergebnisse, wenn der in der 4 gezeigte Zielerfassungsprozess bezüglich der diese Bewegungen tätigenden Ziele ausgeführt wird. Ein Rechenergebnis des Winkelspektrums ist auf der oberen Seite in der 5B gezeigt, und ein Rechenergebnis der Zielposition auf der Grundlage des vorigen Rechenergebnisses ist auf der unteren Seite gezeigt. Folglich sollte ersichtlich werden, dass die Bewegungen der drei Zielkörper genau erfasst werden.
Ferner zeigt die 5C ein Zielerfassungsergebnis für den Fall, dass die Radarvorrichtung 1 ein herkömmliches holographisches Synthetisierungsverfahren ausführt, das als Vergleich in der 1A gezeigt ist. In diesem Fall wird das Ziel auf der Grundlage eines Ergebnisses einer Synchronisierung zweier Empfangswellen fm1, fm2 erfasst, die erhalten werden, indem die Sendewellen von den Antennen ch1 und ch6 ausgesendet werden. Wie aus der 5C ersichtlich wird, werden die drei Zielkörper nicht genau erfasst. Insbesondere ist das Erfassungsergebnis des Ziels T5, das sich über das FOV bewegt, sehr unklar. Dies liegt daran, dass gemäß dem holographischen Verfahren, obgleich die Phase der Empfangswellen ein deutlichen Faktor ist, berücksichtigt wird, dass während des Umschaltens der Sendeantenne eine hohe Abweichung in der Phase der Empfangswellen bezüglich der Bewegung über das FOV auftritt, so wie sie das Ziel T5 vollzieht.
Durch den vorstehend beschriebenen Betrieb führt die Radarvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung den virtuellen Raummittelungsprozess aus, um so eine genauere Erfassung des Ziels zu ermöglichen, ohne die Zielerfassungsanzahl in Abhängigkeit der Anzahl der tatsächlich vorhandenen Empfangsantennen zu verringern.
[Zweites Arbeitsbeispiel]
Nachstehend wird ein weiteres Arbeitsbeispiel des von der Radarvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung ausgeführten virtuellen Raummittelungsprozesses unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben. In einem Modus des in der 6 gezeigten virtuellen Raummittelungsprozesses wird zunächst der in der 3A gezeigte virtuelle Raummittelungsprozess des ersten Arbeitsbeispiels ausgeführt. Bei dem zweiten Arbeitsbeispiel sind die virtuellen Unterarrays, die bewirken sollen, dass die Antennen ch1, ch3, ch5, ch6 der Reihe nach als die Sendeantennen dienen, die vier virtuellen Unterarrays 1, 3, 5, 6. Folglich beinhaltet der virtuelle Raummittelungsprozess des zweiten Arbeitsbeispiels ein Ausführen des virtuellen Raummittelungsprozesses des ersten Arbeitsbeispiels, bei welchem die sechs Antennen, die einen Teil der virtuellen Empfangsantennen #1 bis #11 bilden, als die virtuellen Unterarrays verwendet werden.
Ferner wird beim zweiten Arbeitsbeispiel in den jeweiligen virtuellen Unterarrays ein zusätzlicher virtueller Raummittelungsprozess derart innerhalb der virtuellen Unterarrays ausgeführt, dass einige der virtuellen Antennen, die in den virtuellen Unterarrays enthalten sind, als die weiteren Unterarrays extrahiert werden. Die „weiteren Unterarrays” werden nachstehend als sekundäre virtuelle Unterarrays bezeichnet. So werden beispielsweise, wie in 6 gezeigt, im virtuellen Unterarray 1 ein sekundäres virtuelles Unterarray 1, das aus den virtuellen Antennen #1 bis #5 gebildet wird, und ein sekundäres virtuelles Unterarray 2, das aus den virtuellen Antennen #2 bis #6 gebildet wird, extrahiert und wird der virtuelle Raummittelungsprozess unter Verwendung dieser sekundären virtuellen Unterarrays und ebenso in ähnlicher Weise in den virtuellen Unterarrays 3, 5 und 6 ausgeführt.
Folglich wird der virtuelle Raummittelungsprozess zusätzlich innerhalb des virtuellen Unterarrays ausgeführt, so dass die Beschränkung der Korrelation zwischen der gewünschten Welle und der Störwelle effektiver verwirklicht werden kann. Die Zielerfassungsanzahl der Radarvorrichtung 1 hängt von der Anzahl der virtuellen Empfangsantennen im zweiten virtuellen Unterarray ab, so dass im Falle des zweiten Arbeitsbeispiels folgt, dass sich die Zielerfassungsanzahl verglichen mit dem ersten Arbeitsbeispiel verringert. Es wird angemerkt, dass der zusätzliche virtuelle Raummittelungsprozess ferner, je nach Bedarf, innerhalb des sekundären virtuellen Unterarrays ausgeführt werden kann.
[Drittes Arbeitsbeispiel]
Nachstehend wird noch ein weiteres Arbeitsbeispiel der Radarvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben. Die Antennen in der Radarvorrichtung 1 der 2 weisen die Konfiguration auf, dass ein Teil oder die ganze Empfangsantennengruppe ebenso als die Sendeantennen dient. Hierbei können die Empfangsantennengruppe und die Sendeantennengruppe, wie in 7 gezeigt, verschiedene Konfigurationen aufweisen. Der virtuelle Raummittelungsprozess wird auf der Grundlage des Verhältnisses der relativen Position zwischen der Sendeantennengruppe und der Empfangsantennengruppe ausgeführt, und wenn die virtuellen Empfangsantennengruppen, die derart angesehen werden, dass sie sich virtuell bewegen, die sich teilweise überlappten Abschnitte (Antennen) aufweisen, wenn die Sendeantennen der Reihe nach umgeschaltet werden, können die teilweise überlappten Abschnitte (Antennen) als das vorstehend beschriebene virtuelle Unterarray dienen. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Intervall d1 zwischen den Empfangsantennen vorzugsweise gleich einem Intervall d2 zwischen den Sendeantennen, um den virtuellen Raummittelungsprozess effektiv auszuführen, wobei dann, wenn sich diese Intervalle voneinander unterscheiden, die Beschränkung der Korrelation zwischen der gewünschten Welle und der Störwelle wohl realisiert werden kann, indem der virtuelle Raummittelungsprozess in geeigneter Weise auf der Grundlage des virtuellen Korrelationswerts ausgeführt wird. Demgegenüber wird das Intervall zwischen den Sendeantennen derart festgelegt, dass es nicht durch das Intervall zwischen den Empfangsantennen beschränkt wird, so dass die Bildung der Sendewellenantennen, die zum Senden der Sendewellen, wie beispielsweise zum Aussenden deutlich stärkerer Sendewellen, ausgelegt sind, erleichtert wird.

Claims

Radarvorrichtung (1) mit: – einer Sendeantennengruppe mit mehreren Sendeantennen (ch1–ch6); – einer Empfangantennengruppe mit mehreren Empfangsantennen (ch1–ch6); – einem Sendeumschaltmittel (11, 13), das dazu ausgelegt ist, Sendewellen derart auszusenden, dass die Sendeantennen (ch1–ch6) der Sendeantennengruppe der Reihe nach umgeschaltet werden; – einem Mittel (13) zur Gewinnung eines virtuellen Korrelationswerts, das dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass die Empfangsantennengruppe, die reflektierte Wellen, die von einem Ziel reflektiert werden, der Sendewellen der Sendeantennen (ch1–ch6) empfängt, wenn das Sendeumschaltmittel (11, 13) die Sendewellen der Reihe nach aussendet, als virtuelles Unterarray dient, welches den Sendeantennen (ch1–ch6) entspricht, und das dazu ausgelegt ist, als virtuellen Korrelationswert einen Korrelationswert in einem Raummittelungsprozess zu gewinnen, welcher dem virtuellen Unterarray derart entspricht, dass der Korrelationswert der Anzahl der Sendeantennen (ch1–ch6) entspricht, von denen die Sendewellen auszusenden sind; und – einem Zielerfassungsmittel (13) zur Berechnung eines mittleren virtuellen Korrelationswerts, der einer virtuellen Antennengruppe entspricht, die virtuell aus der Empfangsantennengruppe gewonnen wird durch das Sendeumschalten des Sendeumschaltmittels (11, 13), durch Ausführen des Raummittelungsprozesses auf der Grundlage einer relativen Lage zwischen der Empfangsantennengruppe und jeder der Sendeantennen (ch1–ch6), welche das Sendeumschalten des Sendeumschaltmittels (11, 13) erfährt, bezüglich der virtuellen Korrelationswerte, welche den mehreren virtuellen Unterarrays entsprechen, wobei die virtuellen Korrelationswerte vom Mittel (13) zur Gewinnung eines virtuellen Korrelationswerts gewonnen werden, um so das Ziel auf der Grundlage des mittleren virtuellen Korrelationswerts zu erfassen, wobei – die Sendeantennengruppe durch die Empfangsantennengruppe derart umfasst ist, dass jede Empfangsantenne (ch1–ch6) auch als Sendeantenne (ch1–ch6) verwendet werden kann; und – das Sendeumschaltmittel (11, 13) der Reihe nach bewirkt, dass ein Teil oder alle Empfangsantennen (ch1–ch6), die in der Empfangsantennengruppe enthalten sind, als Sendeantennen (ch1–ch6) dienen.
Radarvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Zielerfassungsmittel (13) – einen mittleren virtuellen Korrelationswert berechnet, – bewirkt, dass die mehreren Empfangsantennen (ch1–ch6), die in den virtuellen Unterarrays enthalten sind, als mehrere sekundäre virtuelle Unterarrays dienen, von denen sich Abschnitte gegenseitig überlappen, – die Korrelationswerte entsprechend den sekundären virtuellen Unterarrays im Raummittelungsprozess derart als sekundäre virtuelle Korrelationswerte gewinnt, dass die Korrelationswerte der Anzahl der mehreren sekundären virtuellen Unterarrays entsprechen, – einen mittleren sekundären virtuellen Korrelationswert berechnet, indem es den Raummittelungsprozess bezüglich der sekundären virtuellen Korrelationswerte ausführt, und – das Ziel auf der Grundlage des mittleren virtuellen Korrelationswerts und des mittleren sekundären virtuellen Korrelationswerts erfasst.