DE102012203651A1

DE102012203651A1 - Radarsystem und integrierte Energieversorungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012203651A1
Application number: DE102012203651A
Authority: DE
Inventors: Yusuke Kato; Kazuma Natsume
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: JP5413388B2; JP2012189383A; DE102012203651B4; CN102680965B; US9360548B2; US20120229323A1; CN102680965A

Abstract

Eine Energieversorgungsvorrichtung (50, 53, 55) zur Versorgung einer Radarvorrichtung (10, 13, 15) mit elektrischer Energie, wobei die Radarvorrichtung eine kontinuierliche Welle aussendet und empfängt und ein die kontinuierliche Welle reflektierendes Objekt auf der Grundlage eines Spektrums eines Schwebungssignals (BT) der gesendeten und empfangenen Welle erfasst. Die Energieversorgungsvorrichtung (50, 53, 55) weist einen Energieversorgungsabschnitt (63), der elektrische Energie in einem vorher festgelegten Spannungsbereich durch Ein- und Ausschalten eines Schaltabschnitts (62) im Ansprechen auf ein Schaltsignal erzeugt, und einen Schaltsignalausgabeabschnitt (65, 67, 70), welcher das Schaltsignal ausgibt, dessen Frequenz innerhalb eines von zuweisbaren Frequenzbändern festgelegt wird, auf. Dies ergibt ein Radarsystem, das aus der Radarvorrichtung und der Energieversorgungsvorrichtung aufgebaut und dazu ausgelegt ist, eine fehlerhafte Erfassung eines Frequenzspitzenwerts des Schaltsignals als einen Frequenzspitzenwert des Objekts sicher zu verhindern.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der am 9. März 2011 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-51766 , auf deren Offenbarung hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
HINTERGRUND
(Technisches Gebiet)
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung, die eine Radarvorrichtung mit elektrischer Energie versorgt, wobei die Radarvorrichtung dazu ausgelegt ist, ein Objekt auf der Grundlage einer Fouriertransformation eines Schwebungssignals zu erfassen, und ein Radarsystem, welches die Radarvorrichtung und die Energieversorgungsvorrichtung aufweist.
(Stand der Technik)
Ein herkömmliches an einem Fahrzeug befestigtes Radarsystem, so wie es in der JP 2009-264952 beschrieben wird, weist eine Radarvorrichtung auf, die eine kontinuierliche Welle aussendet und empfängt, ein Schwebungssignal erzeugt, indem sie ein Empfangssignal (von einem Objekt reflektierte Welle) mit dem Sendesignal mischt, das Schwebungssignal abtastet und anschließend das Objekt auf der Grundlage einer Fouriertransformation (FFT) des Schwebungssignals erfasst. Das Radarsystem weist ferner eine Energieversorgungsvorrichtung auf, welche die Radarvorrichtung mit elektrischer Energie versorgt.
Die Energieversorgungsvorrichtung in dem Radarsystem der JP 2009-264952 , die als Schaltenergieversorgung dient, wandelt elektrische Energie von einer Fahrzeugbatterie in elektrische Energie in einem vorher definierten Spannungsbereich, indem sie einen Schalter im Ansprechen auf einen Schalttakt ein- und ausschaltet, um so die Radarvorrichtung mit Energie zu versorgen.
Die in der JP 2009-264952 beschriebene Energieversorgungsvorrichtung weist ferner einen Signalwähler auf, der einen von mehreren Schalttakten mit jeweils verschiedenen Frequenzen wählt und den gewählten Schalttakt an den Schalter ausgibt.
Genauer gesagt, der in der JP 2009-264952 beschriebene Signalwähler empfängt einen Referenztakt, der in einer Referenztakterzeugungsschaltung erzeugt wird, die außerhalb des Radarsystems vorgesehen ist, und ein Taktsignal, das in einem Schalttaktgenerator in der Radarvorrichtung erzeugt wird, wobei eine Frequenz des Taktsignals auf eine Nyquist-Frequenz (halbe Abtastfrequenz zum Abtasten des Schwebungssignals) gesetzt wird. Der Signalwähler gibt den Referenztakt als Schalttakt für eine vorbestimmte Zeitspanne von dem Start einer Energieversorgung für das gesamte Radarsystem aus und gibt das Taktsignal nach dem Ende der vorbestimmten Zeitspanne als einen weiteren Schalttakt aus.
D. h., in dem Radarsystem der JP 2009-264952 erscheint ein Frequenzspitzenwert, der einer Schaltfrequenz (d. h. der Frequenz des Taktsignals) entspricht, an Enden einer Frequenzverteilung, die durch die Fouriertransformation des Schwebungssignals gewonnen wird. Hierdurch kann verhindert werden, dass der Frequenzspitzenwert entsprechend der Schaltfrequenz fehlerhaft als das Objekt erfasst wird.
In der Praxis weist die Frequenz des Taktsignals, das in dem Schalttaktgenerator erzeugt wird, jedoch aufgrund einer niedrigen Genauigkeit in der Taktsignalfrequenz amen großen Fehler bezüglich der Zielfrequenz auf (beispielsweise in der Größenordnung von 100 kHz).
Bei dem Radarsystem der JP 2009-264952 kann solch ein großer Fehler die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass die Frequenz des Taktsignals in einem Frequenzband enthalten ist, in dem ein Frequenzspitzenwert entsprechend dem Objekt erscheinen kann, und führt solch ein großer Fehler folglich zu einer fehlerhaften Erfassung des Frequenzspitzenwerts entsprechend der Frequenz des Taktsignals als der Frequenzspitzenwert eines Objekts.
Angesichts der obigen Problematik sind die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darauf ausgerichtet, ein Radarsystem bereitzustellen, das sicher verhindern kann, dass der Frequenzspitzenwert, welcher der Frequenz des Taktsignals entspricht, fehlerhaft als der Frequenzspitzenwert eines Objekts erfasst wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Energieversorgungsvorrichtung bereitgestellt, die dazu ausgelegt ist, eine Radarvorrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei die Radarvorrichtung aufweist: einen Transceiver-Abschnitt, der eine kontinuierliche Welle aussendet und empfängt und ein Empfangssignal mit einem Sendesignal mischt, um ein Schwebungssignal zu erzeugen; und einen Signalverarbeitungsabschnitt, welcher das im Transceiver-Abschnitt erzeugte Schwebungssignal abtastet und ein die kontinuierliche Welle reflektierendes Objekt auf der Grundlage einer Fouriertransformation des abgetasteten Schwebungssignals erfasst.
Die Energieversorgungsvorrichtung weist auf: einen Schaltabschnitt, der im Ansprechen auf ein Schaltsignal ein- und ausgeschaltet wird; einen Energieversorgungsabschnitt, der elektrische Energie in einem vorher festgelegten Spannungsbereich erzeugt, durch Ein- und Ausschalten des Schaltabschnitts mit einer Schaltfrequenz des Schaltsignals, und die Radarvorrichtung mit der elektrischen Energie versorgt; und einen Schaltsignalausgabeabschnitt, welcher das Schaltsignal der Schaltfrequenz ausgibt. Die Schaltfrequenz wird innerhalb eines von zuweisbaren Frequenzbändern festgelegt, die ein spezifisches Frequenzband und alle Aliasing-Frequenzbänder, die jeweils in einer Alias-Beziehung zu dem spezifischen Frequenzband stehen, enthalten. Das spezifische Frequenzband reicht von einer oberen Grenzfrequenz des Schwebungssignals bis zu einer Nyquist-Frequenz, die durch eine halbe Abtastfrequenz zum Abtasten des Schwebungssignals definiert ist, wobei die Abtastfrequenz derart festgelegt wird, dass die Nyquist-Frequenz über der oberen Grenzfrequenz des Schwebungssignals liegt.
Die obere Grenzfrequenz des Schwebungssignals ist eine Frequenz des Schwebungssignals entsprechend einem maximalen Abstand von der Radarvorrichtung, bei dem ein Objekt von der Radarvorrichtung erfasst werden kann. Die kontinuierliche Welle kann ein moduliertes Signal oder ein unmoduliertes Signal sein.
Wenn die von der Radarvorrichtung ausgesendete kontinuierliche Welle ein unmoduliertes Signal ist, kann die kontinuierliche Welle kontinuierliche Wellen verschiedener Frequenzen aufweisen oder eine kontinuierliche Welle einer einzigen Frequenz sein. Wenn die kontinuierliche Welle ein moduliertes Signal ist, ist die kontinuierliche Welle vorzugsweise ein frequenzmoduliertes Signal.
Wenn die von der Radarvorrichtung ausgesendete kontinuierliche Welle beispielsweise ein mittels eines Modulationssignals frequenzmoduliertes Signal ist, von dem eine Periode, wie in 3 oder 7 gezeigt, eine Dreieckwellenform aufweist, wird die obere Grenzfrequenz des Schwebungssignals als eine Frequenz bestimmt, die proportional zu einem maximalen Abstand ist: R_max (= (c/4) × (T/(F × Ts)), wobei c eine Funkwellenausbreitungsgeschwindigkeit ist, F eine Frequenzmodulationsbreite ist, T eine Frequenzmodulationszeit ist und Ts eine Abtastperiode ist. Das Objekt ist bis zu dem maximalen Abstand R_max von der Radarvorrichtung erfassbar.
Bei der obigen Energieversorgungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird elektrische Energie in einem vorher definierten Spannungsbereich erzeugt, indem der Schalter in einer Schaltfrequenz des Schaltsignals ein- und ausgeschaltet wird, und an die Radarvorrichtung gegeben. Die Schaltfrequenz ist ein Kehrwert einer Periode einer Änderung im Signalpegel des Schaltsignals.
Ferner ist, bei der obigen Energieversorgungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, der Schaltsignalausgabeabschnitt dazu ausgelegt, das Schaltsignal auszugeben, welches die Schaltfrequenz aufweist, die innerhalb eines von zuweisbaren Frequenzbändern festgelegt wird. Die zuweisbaren Frequenzbänder umfassen ein spezifisches Frequenzband, das von einer oberen Grenzfrequenz des Schwebungssignals bis zu einer Nyquist-Frequenz reicht, die durch eine halbe Abtastfrequenz zum Abtasten des Schwebungssignals definiert ist, und alle Aliasing-Frequenzbänder, die jeweils in einer Alias-Beziehung zu dem spezifischen Frequenzband stehen.
D. h., bei der Energieversorgungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird das Schwebungssignal überabgetastet und die Schaltfrequenz innerhalb eines von zuweisbaren Frequenzbändern festegelegt, welche das spezifische Frequenzband und alle Aliasing-Frequenzbänder, die jeweils in einer Alias-Beziehung zu dem spezifischen Frequenzband stehen, umfassen.
Folglich wird, in einer Frequenzverteilung, die durch eine Fouriertransformation des Schwebungssignals gewonnen wird, ein Frequenzspitzenwert entsprechend der Schaltfrequenz außerhalb eines Frequenzbandes von einer unteren Grenzfrequenz zur oberen Grenzfrequenz des Schwebungssignals erfasst werden, wobei ein Frequenzspitzenwert in diesem Frequenzband in Abhängigkeit eines Abstandes von der Radarvorrichtung zum Objekt erfassbar ist.
Hierdurch kann verhindert werden, dass der Frequenzspitzenwert entsprechend der Schaltfrequenz fehlerhaft als Frequenzspitzenwert des Objekts erfasst wird.
Die Energieversorgungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist nicht irgendeinen Signalwähler auf, so wie er in der JP 2009-204952 beschrieben wird, wodurch die Energieversorgungsvorrichtung verkleinert und vereinfacht werden kann.
Vorzugsweise ist die Radarvorrichtung dazu ausgelegt, ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal), im Ansprechen auf ein Modulationssignal mit einer Dreieckwellenform in Abhängigkeit der Zeit, einer Frequenzmodulation zu unterziehen, um die kontinuierliche Welle auszugeben. Die Radarvorrichtung kann die kontinuierliche Welle ausgeben, die ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal) ist, das mittels eines Modulationssignals frequenzmoduliert ist, von dem ein Zyklus mehrere Dreieckmodulationsmuster mit jeweils verschiedenen Steigungen aufweist.
Bei der Energieversorgungsvorrichtung, die elektrische Energie für solch eine Radarvorrichtung bereitstellt, die ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal) mit Hilfe der mehreren Modulationsmusterfrequenzmoduliert, kann der Schaltsignalausgabeabschnitt dazu ausgelegt sein, das Schaltsignal der Schaltfrequenz auszugeben, die innerhalb eines von einem Satz von gemeinsamen zuweisbaren Frequenzbändern festgelegt wird, derart, dass jedes gemeinsame zuweisbare Frequenzband in einem von zuweisbaren Frequenzbändern für jedes der Dreieckmodulationsmuster enthalten ist.
Alternativ kann bei der Energieversorgungsvorrichtung, die elektrische Energie für solch eine Radarvorrichtung bereitstellt, die ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal) mit Hilfe der mehreren Modulationsmuster frequenzmoduliert, der Schaltsignalausgabeabschnitt dazu ausgelegt sein, das Schaltsignal der Schaltfrequenz auszugeben, die innerhalb eines von zuweisbaren Frequenzbändern für das Modulationsmuster festgelegt wird, das durch eine Musterbenachrichtigung angezeigt wird, die von einem Benachrichtigungsausgabeabschnitt ausgegeben wird, der ferner in der Radarvorrichtung enthalten ist.
Bei der obigen Energieversorgungsvorrichtung, die elektrische Energie für die Radarvorrichtung mit oder ahne den Benachrichtigungsausgabeabschnitt bereitstellt, die ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal) mittels der mehreren Modulationsmuster frequenzmoduliert, kann, welches Modulationsmuster auch immer verwendet wird, um das HF-Signal zu modulieren, die Radarvorrichtung sicher verhindern, dass der Frequenzspitzenwert entsprechend der Schaltfrequenz fehlerhaft als Frequenzspitzenwert des Objekts erfasst wird.
Ferner kann, bei der obigen Energieversorgungsvorrichtung, welche die Radarvorrichtung mit dem darin enthaltenen Benachrichtigungsausgabeabschnitt mit elektrischer Energie versorgt, der Schaltsignalausgabeabschnitt mehrere Frequenzsignalerzeugungsabschnitte für die jeweiligen Modulationsmuster aufweisen, wobei jeder Frequenzsignalerzeugungsabschnitt dazu ausgelegt ist, ein Signal der Schaltfrequenz auszugeben, die innerhalb eines von zuweisbaren Frequenzbändern für ein entsprechendes Modulationsmuster festgelegt wird. Der Schaltsignalausgabeabschnitt kann ferner einen Frequenzwählabschnitt aufweisen, der eines der in den jeweiligen Frequenzsignalerzeugungsabschnitten erzeugten Signale im Ansprechen auf die Musterbenachrichtigung vom Benachrichtigungsausgabeabschnitt wählt und ausgibt.
Bei der obigen Energieversorgungsvorrichtung, welche die Radarvorrichtung mit dem dann enthaltenen Benachrichtigungsausgabeabschnitt mit elektrischer Energie versorgt, schaltet der Frequenzwählabschnitt im Ansprechen auf die Musterbenachrichtigung von dem Benachrichtigungsausgabeabschnitt zwischen den Schaltfrequenzen, was es dem Schaltabschnitt ermöglicht, das Schaltsignal optimaler Schaltfrequenz für jedes Modulationsmuster zu empfangen.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Radarsystem bereitgestellt, mit: einer Radarvorrichtung, die aufweist: einen Transceiver-Abschnitt, der eine kontinuierliche Welle aussendet und empfängt und ein Empfangssignal mit einem Sendesignal mischt, um ein Schwebungssignal zu erzeugen, und einen Signalverarbeitungsabschnitt, welcher das im Transceiver-Abschnitt erzeugte Schwebungssignal abtastet und ein die kontinuierliche Welle reflektierendes Objekt auf der Grundlage einer Fouriertransformation des abgetasteten Schwebungssignals erfasst; und einer Energieversorgungsvorrichtung, welche die Radarvorrichtung mit elektrischer Energie versorgt.
Die Energieversorgungsvorrichtung weist auf: einen Schaltabschnitt, der im Ansprechen auf ein Schaltsignal ein- und ausgeschaltet wird; einen Energieversorgungsabschnitt, der elektrische Energie in einem vorher festgelegten Spannungsbereich erzeugt, durch Ein- und Ausschalten des Schaltabschnitts mit einer Schaltfrequenz des Schaltsignals, und die Radarvorrichtung mit der elektrischen Energie versorgt; und einen Schaltsignalausgabeabschnitt, welcher das Schaltsignal der Schaltfrequenz ausgibt. Die Schaltfrequenz wird innerhalb eines von zuweisbaren Frequenzbändern festgelegt, die ein spezifisches Frequenzband und alle Aliasing-Frequenzbänder, die jeweils in einer Alias-Beziehung zu dem spezifischen Frequenzband stehen, umfassen. Das spezifische Frequenzband reicht von einer oberen Grenzfrequenz des Schwebungssignals bis zu einer Nyquist-Frequenz, die durch eine halbe Abtastfrequenz zum Abtasten des Schwebungssignals definiert ist, wobei die Abtastfrequenz derart festgelegt wird, dass die Nyquist-Frequenz über der oberen Grenzfrequenz des Schwebungssignals liegt.
Hierdurch kann sicher verhindert werden, dass ein Frequenzspitzenwert entsprechend der Schaltfrequenz fehlerhaft als Frequenzspitzenwert des Objekts erfasst wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beigefügten Zeichnungen zeigt:
1 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Blockdiagramms eines Radarsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Blockdiagramms einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
3 beispielhaft ein einziges Dreieckmodulationsmuster gemäß der ersten Ausführungsform;
4 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung von Frequenzbändern für das Modulationsmuster gemäß der ersten Ausführungsform;
5 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Blockdiagramms eines Radarsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Blockdiagramms einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
7 beispielhaft zwei Dreieckmodulationsmuster gemäß der zweiten und einer dritten Ausführungsform;
8 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung von Frequenzbändern für jedes der zwei Modulationsmuster gemäß der zweiten Ausführungsform;
9 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Blockdiagramms eines Radarsystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10A eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Blockdiagramms einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform;
10B eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Blockdiagramms einer Frequenzabstimmeinheit gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
11 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Empfangssystems.
BESCHREIBUNG DER BESTIMMTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Gleiche Elemente sind durchgehen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
(Erste Ausführungsform)
(Radarsystem)
1 zeigt eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Blockdiagramms eines Radarsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Radarsystem 1 erfasst ein Objekt, wie beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug und ein Objekt am Straßerand, und sendet Objektinformation, die eine Position des Objekts (einen Abstand und eine Richtung des Objekts von dem Eigenfahrzeug) und eine Geschwindigkeit des Objekts (einschließlich einer relativen Geschwindigkeit) aufweist, an eine elektronische Steuereinheit (ECU) (nicht gezeigt). Die elektronische Steuereinheit, welche die Objektinformation von dem Radarsystem 1 erfasst, ist dazu ausgelegt, eine bekannte adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC) oder eine Pre-Crash-Sicherheitssteuerung (PCS) auszuführen.
Genauer gesagt, das Radarsystem 1 weist eine Radarvorrichtung 10 und eine Energieversorgungsvorrichtung 50, welche die Radarvorrichtung 10 mit elektrischer Energie versorgt, auf. Die Radarvorrichtung 10 sendet und empfängt eine Radarwelle (kontinuierliche Welle), mischt ein Empfangssignal Sr (reflektierte Welle) mit dem Sendesignal Ss, um ein Schwebungssignal BT zu erzeugen, tastet das Schwebungssignal BT ab und erzeugt die Objektinformation auf der Grundlage einer Fouriertransformation (für gewöhnlich einer schnellen Fouriertransformation (FFT)) des abgetasteten Schwebungssignals.
Die Radarvorrichtung 10, die in der vorliegenden Ausführungsform ein FMCW-Radar ist, weist auf: einen D/A-Wandler 21, der ein Modulationssignal mit einer Dreieckwellenform im Ansprechen auf einen Modulationsbefehl erzeugt, einen Oszillator 22, der ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal) in einem Millimeterwellenband erzeugt, das mittels eines Modulationssignals, das in dem D/A-Wandler 21 erzeugt wird, frequenzmoduliert wird, einen Verstärker 23, welcher das im Oszillator 22 erzeugte Hochfrequenzsignal verstärkt, einen Leistungsteiler 24, der einen Ausgang des Verstärkers 23 in ein Sendesignal Ss und ein lokales Signal L teilt, eine Sendeantenne 25, die eine Radarwelle im Ansprechen auf das Sendesignal Ss aussendet, und mehrere Empfangsantennen 30, die n Empfangsantennen zum Empfangen der Radarwelle aufweisen.
Die Radarvorrichtung 10 weist ferner auf: einen Empfangsschalter 31, der nacheinander die mehreren Empfangsantennen 30 wählt und ein Empfangssignal Sr von der gewählten der Empfangsantennen für eine weitere Verarbeitung weiterleitet, einen Mischer 32, welcher das Empfangssignal Sr von dem Empfangsschalter 31 mit dem lokalen Signal L mischt, um das Schwebungssignal BT zu erzeugen, einen Verstärker 33, welcher das Schwebungssignal BT verstärkt, das in dem Mischer 32 erzeugt wird, einen Filter 34, der eine nicht gewünschte Signalkomponente aus dem Schwebungssignal BT entfernt, das von dem Verstärker 33 verstärkt wird, einen A/D-Wandler 35, der einen Ausgang des Filters 34 abtastet, um das Schwebungssignal BT in digitale Daten zu wandeln, und einen Signalprozessor 40, welcher den Modulationsbefehl ausgibt und den Oszillator 22 steuert (wie beispielsweise aktiviert und deaktiviert) und die Objektinformation auf der Grundlage einer Fouriertransformation von über den A/D-Wandler 35 erfassten Daten (nachstehend als abgetastete Daten bezeichnet) erzeugt.
Insbesondere weist der Signalprozessor 40 auf: eine Rechenverarbeitungseinheit (wie beispielsweise einen DSP (digitaler Signalprozessor)) (nicht gezeigt), welcher die abgetasteten Daten einer schnellen Fouriertransformation (FFT) unterzieht, und einen Mikrocomputer (nicht gezeigt), welcher den Oszillator 22 und den A/D-Wandler 35 steuert und die Objektinformation durch eine bekannte Verarbeitung einer schnellen Fouriertransformation der abgetasteten Daten erzeugt. Der Mikrocomputer und der DSP arbeiten im Ansprechen auf einen Referenztakt. Die Radarvorrichtung 10 empfängt den Referenztakt CI, der in einer Referenztakterzeugungsschaltung 80 erzeugt wird.
Ein Modulationsbefehl wird von dem Prozessor 40 (insbesondere einer darin enthaltenen Befehlsausgabeeinheit 41) ausgegeben, und zwar in einem vorbestimmten Zeitintervall, das ein ansteigendes intervall, in welchem die Frequenz des Modulationssignals über die Zeit linear ansteigt, und ein absteigendes intervall, in welchem die Frequenz des Modulationssignals über die Zeit linear abnimmt, aufweist. Die von der Sendeantenne 25 im Ansprechen auf den Modulationsbefehl auszusendende kontinuierliche Welle ist ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal), das durch das Modulationssignal frequenzmoduliert wird, in dem eine Periode des Modulationssignals eine Dreieckwellenform oder ein einziges Dreieckmodulationsmuster aufweist (wie in 3 gezeigt).
Bei der Radarvorrichtung 10 ist eine Frequenz des Schwebungssignals BT proportional zu einem Abstand von dem Eigenfahrzeug zu einem die Radarwelle reflektierenden Objekt. Folglich wird, bei der Radarvorrichtung 10, eine obere Grenzfrequenz fb_max des Schwebungssignals BT als eine Frequenz entsprechend einem maximalen Abstand R_max (= (c/4) × (T/(F × Ts)) definiert, wobei c eine Funkwellenausbreitungsgeschwindigkeit, F eine Frequenzmodulationsbreite, T eine Frequenzmodulationszeit und Ts eine Abtastperiode ist. Das Objekt ist bis zu dem maximalen Abstand R_max von der Radarvorrichtung erfassbar.
In dem A/D-Wandler 35 wird die Abtastfrequenz fs zum Abtasten des Schwebungssignals BT derart festgelegt, dass die Nyquistfrequenz f_N (= fs/2) über der oberen Grenzfrequenz fb_max des Schwebungssignals BT liegt. D. h., in dem A/D-Wandler 35 wird das Schwebungssignal BT mit einer Abtastfrequenz fs, die höher als irgendeine Frequenz des Schwebungssignals BT ist, die erforderlich ist, um das Objekt zu erfassen, überabgetastet. In der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass eine Schaltfrequenz, mit welcher der Empfangsschalter 31 nacheinander zwischen den Empfangskanälen Chi (i = 1 bis n) schaltet, deutlich über der Abtastfrequenz fs in dem A/D-Wandler 35 liegt.
Nachstehend wird ein Betrieb der Radarvorrichtung 10 beschrieben.
In der Radarvorrichtung 10 wird, nach der Verstärkung des Hochfrequenzsignals in dem Verstärker 23, welche der Erzeugung des Hochfrequenzsignals in dem Oszillator 22 folgt, das Hochfrequenzsignal durch den Leistungsteiler 24 in das Sendesignal Ss und des lokale Signal L geteilt. Das Sendesignal Ss wird über die Sendeantenne 25 als Radarwelle abgestrahlt.
Die von dem Objekt reflektierte Radarwelle (reflektierte Welle) wird von allen der mehreren Empfangsantennen 30 empfangen. Einzig ein Signal Sr, das in einem Empfangskanal Chi (i = 1 bis n) empfangen wird, der von dem Empfangsschalter 31 gewählt wird, wird an den Mischer 32 weitergeleitet. Der Mischer 32 mischt das Empfangssignal Sr mit dem lokalen Signal L, das von dem Leistungsteiler 24 zugeführt wird, um das Schwebungssignal BT zu erzeugen. Anschließend verstärkt der Verstärker 33 das Schwebungssignal BT und entfernt der Filter 34 eine nicht gewünschte Signalkomponente aus dem verstärkten Schwebungssignal BT. Der Signalprozessor 40 empfängt das Schwebungssignal (digitale Daten) über den A/D-Wandler 35. Der Signalprozessor 40 unterzieht das Schwebungssignal BT einer FFT, um die Objektinformation auf der Grundlage eines Frequenzspitzenwerts zu erzeugen, der in der Frequenzverteilung des Schwebungssignals BT erfasst wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Objektinformation wie folgt unter Verwendung eines bekannten Algorithmus für die FMCW-Radarvorrichtung in dem Signalprozessor 40 zu erzeugen.
Der Signalprozessor 40 unterzieht die vom A/D-Wandler 35 ausgegebenen abgetasteten Daten der schnellen Fouriertransformation (FFT-Verarbeitung) und erfasst einen Frequenzspitzenwert in einem Leistungsspektrum des Schwebungssignals BT für sowohl ein ansteigendes als auch ein abfallendes Intervall für jeden Empfangskanal Chi (i = 1 bis n). Ferner führt der Signalprozessor 40 eine Richtungsanalyse unter Verwendung eines bekannten MUSIC-Algorithmus (Multiple Signal Classification Algorithmus) aus, um eine Richtung, in der ein Anwärterobjekt vorhanden ist, auf der Grundlage des Leistungsspektrums des Schwebungssignals BT zu schätzen.
Anschließend führt der Signalprozessor 40 ein Paarabgleichsverfahren aus, um zu bestimmen, welcher Frequenzspitzenwert, der in dem Leistungsspektrum des ansteigenden Intervalls vorhanden ist, welchem Frequenzspitzenwert, der in dem Leistungsspektrum des anschließenden absteigenden Intervalls entspricht. D. h., wenn ein Anwärterobjekt, das mit einem Frequenzspitzenwert verknüpft ist, der in dem Leistungsspektrum des ansteigenden Intervalls vorhanden ist, und ein Anwärterobjekt, das mit einem Frequenzspitzenwert verknüpft ist, der in dem Leistungsspektrum des absteigenden Intervalls vorhanden ist, als gleich betrachtet werden können, werden diese zwei Spitzenwerte für eine Registrierung paarweise miteinander verknüpft.
Bei dem Paarabgleichsverfahren schätzt der Signalprozessor 40, für jedes registrierte Paar von Frequenzspitzenwerten, einen Abstand von der Radarvorrichtung zu dem Anwärterobjekt und eine Geschwindigkeit des Anwärterobjekts bezüglich des Eigenfahrzeugs (relative Geschwindigkeit des Anwärterobjekts) unter Verwendung eines bekannten Algorithmus für das FMCW-Radar. Der Signalprozessor 40 schätzt eine Geschwindigkeit für jedes Anwärterobjekt auf der Grundlage der relativen Geschwindigkeit des Anwärterobjekts und der Geschwindigkeit des Eigenfahrzeugs, um zu bestimmen, ob das Anwärterobjekt ein stationäres Objekt ist oder ob sich das Anwärterobjekt bewegt. Anschließend erzeugt der Signalprozessor 40 die Objektinformation einschließlich des Abstandes und der relativen Geschwindigkeit und der Richtung des Anwärterobjekts.
(Energieversorgungsvorrichtung)
Nachstehend wird die Energieversorgungsvorrichtung beschrieben.
2 zeigt eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Blockdiagramms der Energieversorgungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform. Die Energieversorgungsvorrichtung 50, die als Schaltregler dient, weist, wie in 2 gezeigt, auf: einen Schalter 62, der ein Schaltelement (MOSFET in der vorliegenden Ausführungsform) aufweist, das mit einer Fahrzeugbatterie verbunden ist, die in dem Eigenfahrzeug montiert ist, eine Glättungsschaltung 63, die eine Ausgangsspannung des Schalters 62 in eine stabile mittlere Spannung V_out in einem vorher festgelegten Spannungsbereich wandelt, und eine Schaltsignalausgabeeinheit 65, die ein Schaltsignal zum Ein- und Ausschalten des Schalters 62 erzeugt.
Die Glättungsschaltung 63 weist eine Freilaufdiode D, eine Drosselspule D und einen Kondensator C auf.
Die Schaltsignalausgabeeinheit 65 weist auf: eine Frequenzeinstelleinheit 66, die eine Schaltfrequenz fsw zum Ein- und Ausschalten des Schalters 62 festlegt, und einen Taktgenerator 69, der ein Taktsignal (d. h. Schaltsignal) der Frequenz fsw erzeugt, die in der Frequenzeinstelleinheit 66 festgelegt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Schaltfrequenz fsw, die einem Kehrwert einer Periode einer Änderung im Signalpegel des Schaltsignals entspricht (EIN/AUS-Periode des Schalters 62), innerhalb eines von zuweisbaren Frequenzbändern festgelegt. Die zuweisbaren Frequenzbänder umfassen, wie in 4 gezeigt, ein Frequenzband (nachstehend als spezifisches Frequenzband bezeichnet) von der oberen Grenzfrequenz fb_max1 des Schwebungssignals BT zu der Nyquistfrequenz f_N (halbe Abtastfrequenz fs zum Abtasten des Schwebungssignals BT) und alle Frequenzbänder (Aliasing-Frequenzbänder), die jeweils eine Alias-Beziehung zu dem spezifischen Frequenzband aufweisen, während eines Abtastens des Schwebungssignals BT in dem A/D-Wandler 35 (Aliasing-Frequenzband 1 von f_N bis fa1, Aliasing-Frequenzband 2 von fa2 bis fa3, Aliasing-Frequenzband 3 von fa4 bis fa5, Aliasing-Frequenzband 4 von fa6 bis fa7 und dergleichen, wie in 4 gezeigt).
in dem Radarsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform wird die Abtastfrequenz fs zum Abtasten des Schwebungssignals BT, wie vorstehend beschrieben, derart festgelegt, dass die Nyquistfrequenz f_N (= fs/2) über der oberen Grenzfrequenz fb_max1 des Schwebungssignals BT liegt. In der Energieversorgungsvorrichtung 50 ist die Schaltfrequenz fsw innerhalb eines der spezifischen Frequenzbänder und allen der Aliasing-Frequenzbänder voreingestellt.
In dem Radarsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform wird ein Frequenzspitzenwert entsprechend der Schaltfrequenz fsw in der Frequenzverteilung des Schwebungssignals BT, wie vorstehend beschrieben, außerhalb eines Frequenzbandes (von der unteren Grenzfrequenz zu der oberen Grenzfrequenz fb_max1 des Schwebungssignals BT), in dem ein Frequenzspitzenwert in Abhängigkeit eines Abstandes von der Radarvorrichtung 10 zu dem Objekt erfasst werden kann, erfasst werden.
Folglich kann das Radarsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform sicher verhindern, dass der Frequenzspitzenwert entsprechend der Schaltfrequenz fsw fehlerhaft als Frequenzspitzenwert des Objekts erfasst wird.
Ferner kann das Radarsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform in einer Verkleinerung und Vereinfachung der Energieversorgungsvorrichtung 50 resultieren.
In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen der D/A-Wandler 21, der Oszillator 22, der Leistungsteiler 24, die Sendeantenne 25, die mehreren Empfangsantennen 30 und der Mischer 32 in der Radarvorrichtung 10 zusammen dem Transceiverabschnitt. Der A/D-Wandler 35 und der Signalprozessor 40 entsprechen zusammen dem Signalverarbeitungsabschnitt.
Der Schalter 62, die Glättungsschaltung 63, die Schaltsignalausgabeeinheit 65 in der Energieversorgungsvorrichtung 50 entsprechen dem Schaltabschnitt bzw. dem Energieversorgungsabschnitt bzw. dem Schaltsignalausgabeabschnitt.
(Zweite Ausführungsform)
Nachstehend wird ein Radarsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben.
Das Radarsystem 3 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Radarsystem 1 der ersten Ausführungsform durch einen Modulationsbefehl, der von dem Signalprozessor 43 in der Radarvorrichtung 13 ausgegeben wird, und durch eine Schaltfrequenz fsw, die von der Frequenzeinstelleinheit 68 in der Energieversorgungsvorrichtung 53 festgelegt wird. Nachstehend werden einzig die Unterschiede des Radarsystems 3 zum Radarsystem 1 beschrieben.
Der Modulationsbefehl, der von dem Signalprozessor 43 (insbesondere einer Befehlsausgabeeinheit 44) ausgegeben wird, weist, wie in 7 gezeigt, mehrere Dreieckmodulationsmuster (zwei Muster in der vorliegenden Ausführungsform) auf, die jeweils verschiedene Steigungen aufweisen, die jeweils durch eine Modulationsbreite je Zeit eines Dreieckmodulationsmusters gegeben werden. In der vorliegenden Ausführungsform weist das zweite Modulationsmuster eine größere Steigung als das erste Modulationsmuster auf (d. h. F1/T1 < F2/T2).
Das erste Modulationsmuster und das zweite Modulationsmuster, das auf das erste Modulationsmuster folgt, die eine Periode des Modulationssignals bilden, werden wiederholt in einem vorbestimmten Zeitintervall ausgegeben.
Sowohl das erste Modulationsmuster als auch das zweite Modulationsmuster weisen ein ansteigendes Intervall, in welchem die Frequenz der Radarwelle über die Zeit linear ansteigt, und ein absteigendes Intervall, in welchem die Frequenz der Radarwelle über die Zeit linear abfällt, auf.
Die Steigungen des ersten und des zweiten Modulationsmusters können voneinander unterschieden werden, indem die Modulationsbreiten F1, F2 voneinander unterschieden werden, wobei die gleichen Modulationszeiten T1, T2 fest sind, oder indem die Modulationszeiten T1, T2 voneinander unterschieden werden, wobei die gleichen Modulationsbreiten F1, F2 fest sind, oder indem die Modulationszeiten T1, T2 voneinander unterschieden werden und die Modulationsbreiten F1, F2 voneinander unterschieden werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist, als ein Beispiel, die Modulationszeit T1 des ersten Modulationsmusters größer als die Modulationszeit T2 des zweiten Modulationsmusters (T1 > T2) und ist die Modulationsbreite F2 des zweiten Modulationsmusters größer als die Modulationsbreite F1 des ersten Modulationsmusters (F1 < F2).
In der vorliegenden Ausführungsform ist die kontinuierliche Welle, die von der Sendeantenne 25 im Ansprechen auf den Modulationsbefehl ausgesendet wird, ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal), das mittels des Modulationssignals frequenzmoduliert wird, von dem eine Periode das erste und das zweite Modulationsmuster mit jeweils verschiedenen Steigungen aufweist. Folglich können die obere Grenzfrequenz fb_max1 des Schwebungssignals BT in dem ersten Modulationsmuster und die obere Grenzfrequenz fb_max2 des Schwebungssignals BT in dem zweiten Modulationsmuster voneinander verschieden sein.
Dementsprechend wird, in dem A/D-Wandler 35 der vorliegenden Ausführungsform, die Abtastfrequenz fs zum Abtasten des Schwebungssignals BT derart festgelegt, dass die Nyquistfrequenz f_N (= fs/2) über einer höheren der oberen Grenzfrequenz fb_max1 des Schwebungssignals BT in dem ersten Modulationsmuster und der oberen Grenzfrequenz fb_max2 des Schwebungssignals BT in dem zweiten Modulationsmuster liegt (fb_max2 in der vorliegenden Ausführungsform). Auch in dem A/D-Wandler 35 der vorliegenden Ausführungsform wird das Schwebungssignal BT mit einer Abtastfrequenz fs überabgetastet, die über jeder beliebigen Frequenz des Schwebungssignals BT liegt, welche die Radarvorrichtung 13 benötigt, um das Objekt zu erfassen.
Das Senden und Empfangen der Radarwelle, die mittels des Modulationssignals frequenzmoduliert wird, von dem eine Periode das erste und das zweite Modulationsmuster mit jeweils verschiedenen Steigungen aufweist, ermöglicht es, dass ein erfassbarer Bereich des Objekts oder eine Abstandsauflösung von der Radarvorrichtung 13 zu dem Objekt geändert werden können.
(Energieversorgungsvorrichtung)
Nachstehend wird die Energieversorgungsvorrichtung 53 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Die Energieversorgungsvorrichtung 53 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Energieversorgungsvorrichtung 50 der ersten Ausführungsform durch die Schaltfrequenz fsw, die von der Frequenzeinstelleinheit 68 einzustellen ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Schaltfrequenz fsw ein Kehrwert von einer Periode einer Änderung im Signalpegel des Schaltsignals (EIN/AUS-Periode des Schalters 62). Die Schaltfrequenz fsw wird innerhalb eines von einem Satz von gemeinsamen zuweisbaren Frequenzbändern voreingestellt, derart, dass jedes gemeinsame zuweisbare Frequenzband in einem von zuweisbaren Frequenzbändern für jedes Modulationsmuster enthalten ist.
Wenn die zuweisbaren Frequenzbänder für das zweite Modulationsmuster beispielsweise, wie in 8 gezeigt, in den jeweiligen zuweisbaren Frequenzbändern für das erste Modulationsmuster enthalten sind, kann die Schaltfrequenz fsw innerhalb eines der zuweisbaren Frequenzbänder für das zweite Modulationsmuster festgelegt werden (spezifisches Frequenzband 2, Aliasing-Frequenzband 2A, Aliasing-Frequenzband 2B, Aliasing-Frequenzband 2C, Aliasing-Frequenzband 2D und dergleichen). Es sollte beachtet werden, dass das Satz von gemeinsamen zuweisbaren Frequenzbändern im Falle der 8 der Satz von zuweisbaren Frequenzbändern für das zweite Modulationsmuster ist.
In dem Radarsystem 3 der vorliegenden Ausführungsform kann der Schalter 62, wie vorstehend beschrieben, mit einer gemeinsamen Schaltfrequenz fsw zwischen dem ersten und dem zweiten Modulationsmuster mit jeweils verschiedenen Steigungen ein- und ausgeschaltet werden. Weiches Modulationsmuster der zwei auch immer für die Frequenzmodulation verwendet wird, so kann dieses sicher verhindern, dass der Frequenzspitzenwert entsprechend der Schaltfrequenz fsw fehlerhaft als Frequenzspitzenwert des Objekts erfasst wird.
In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen der D/A-Wandler 21, der Oszillator 22, der Leistungsteiler 24, die Sendeantenne 25, die mehreren Empfangsantennen 30 und der Mischer 32 in der Radarvorrichtung 13 zusammen dem Transceiverabschnitt. Der A/D-Wandler 35 und der Signalprozessor 43 entsprechen zusammen dem Signalverarbeitungsabschnitt.
Der Schalter 62, die Glättungsschaltung 63, die Schaltsignalausgabeeinheit 67 in der Energieversorgungsvorrichtung 53 entsprechen dem Schaltabschnitt bzw. dem Energieversorgungsabschnitt bzw. dem Schaltsignalausgabeabschnitt.
(Dritte Ausführungsform)
Nachstehend wird ein Radarsystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
9 zeigt eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Blockdiagramms eines Radarsystems gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Radarsystem 5 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Radarsystem 3 der zweiten Ausführungsform durch einen Signalprozessor 45 in der Radarvorrichtung 15 und eine Schaltsignalausgabeeinheit 70 in der Energieversorgungsvorrichtung 55. Nachstehend werden einzig die Unterschiede des Radarsystems 5 zum Radarsystem 3 beschrieben.
Gleich dem Signalprozessor 43 der zweiten Ausführungsform gibt der Signalprozessor 45 der vorliegenden Ausführungsform ein erstes Modulationsmuster und ein zweites Modulationsmuster, das auf das erste Modulationsmuster folgt, wiederholt in einem vorbestimmten Zeitintervall aus. Das erste und das zweite Modulationsmuster bilden eine Periode des Modulationssignals.
Der Signalprozessor 45 weist eine Benachrichtigungsausgabeeinheit 46 auf, die eine Musterbenachrichtigung an die Energieversorgungsvorrichtung 55 ausgibt, die anzeigt, ob ein Modulationsmuster der Radarwelle, die von der Sendeantenne 25 ausgesendet wird, das erste Modulationsmuster oder das zweite Modulationsmuster ist.
Bei der Energieversorgungsvorrichtung 55 der vorliegenden Ausführungsform weist die Schaltsignalausgabeeinheit 70, wie in 10A gezeigt, auf: eine Frequenzabstimmeinheit 71, die eine Schaltfrequenz fsw zum Ein- und Ausschalten des Schalters 62 variabel einstellt, und einen Taktgenerator 75, der ein Taktsignal (d. h. Schaltsignal) der Schaltfrequenz fsw erzeugt, die in der Frequenzabstimmeinheit 71 eingestellt wird.
Die Frequenzabstimmeinheit 71 der vorliegenden Ausführungsform, die eine Widerstands-Kondensator-Schaltung (RC-Schaltung) aufweist, deren Ausgangssignal eine variable Frequenz aufweist, stellt die Schaltfrequenz fsw im Ansprechen auf die Musterbenachrichtigung von der Benachrichtigungsausgabeeinheit 46 im Signalprozessor 45 ein.
Genauer gesagt, die Frequenzabstimmeinheit 71 stellt die Schaltfrequenz fsw innerhalb eines von vorher festgelegten zuweisbaren Frequenzbändern für das erste Modulationsmuster ein, wenn die Musterbenachrichtigung von der Benachrichtigungsausgabeeinheit 46 anzeigt, dass das Modulationsmuster der Radarwelle, die von der Sendeantenne 25 ausgesendet wird, das erste Modulationsmuster ist. Die vorher festgelegten zuweisbaren Frequenzbänder für das erste Modulationsmuster weisen, wie in 8 gezeigt, ohne darauf beschränkt zu sein, ein spezifisches Frequenzband 1, ein Aliasing-Frequenzband 1A, ein Aliasing-Frequenzband 1B, ein Aliasing-Frequenzband 1C und ein Aliasing-Frequenzband 1D und dergleichen auf.
Demgegenüber stellt die Frequenzabstimmeinheit 71 die Schaltfrequenz fsw innerhalb eines von vorher festgelegten zuweisbaren Frequenzbändern für das zweite Modulationsmuster ein, wenn die Musterbenachrichtigung von der Benachrichtigungsausgabeeinheit 46 anzeigt, dass das Modulationsmuster der Radarwelle, die von der Sendeantenne 25 ausgesendet wird, das zweite Modulationsmuster ist. Die vorher festgelegten zuweisbaren Frequenzbänder für das zweite Modulationsmuster weisen, wie in 8 gezeigt, ohne darauf beschränkt zu sein, ein spezifisches Frequenzband 2, ein Aliasing-Frequenzband 2A, ein Aliasing-Frequenzband 2B, ein Aliasing-Frequenzband 2C und ein Aliasing-Frequenzband 2D und dergleichen auf.
Die Frequenzabstimmeinheit 71 weist, wie in 10B gezeigt, auf: einen ersten Frequenzgenerator 72, der ein Signal einer Schaltfrequenz fsw ausgibt, die für das erste Modulationsmuster vorher festgelegt wird (durch fsw1 gekennzeichnet), einen zweiten Frequenzgenerator 73, der ein Signal einer Schaltfrequenz fsw ausgibt, die für das zweite Modulationsmuster vorher festgelegt wird (durch fsw2 gekennzeichnet), und einen Frequenzwähler 74, der im Ansprechen auf die Musterbenachrichtigung von der Benachrichtigungsausgabeeinheit 46 in dem Signalprozessor 45 entweder das Signal der fsw1 oder das Signal der fsw2 wählt.
In dem ersten Frequenzgenerator 72 wird die Schaltfrequenz fsw1 innerhalb eines von vorher festgelegten zuweisbaren Frequenzbändern für das erste Modulationsmuster festgelegt (spezifisches Frequenzband 1, Aliasing-Frequenzband 1A, Aliasing-Frequenzband 1B, Aliasing-Frequenzband 10 und Aliasing-Frequenzband 1D und dergleichen, wie in 8 gezeigt). In dem zweiten Frequenzgenerator 73 wird die Schaltfrequenz fsw2 innerhalb eines von vorher festgelegten zuweisbaren Frequenzbändern für das zweiten Modulationsmuster festgelegt (spezifisches Frequenzband 2, Aliasing-Frequenzband 2A, Aliasing-Frequenzband 2B, Aliasing-Frequenzband 2C und Aliasing-Frequenzband 2D und dergleichen, wie in 8 gezeigt).
In der vorliegenden Ausführungsform gibt der Taktgenerator 75 unabhängig davon, ob die Schaltfrequenz fsw fsw1 oder fsw2 ist, ein Taktsignal (Schaltsignal) aus, dessen Tastverhältnis konstant gehalten wird. Hierdurch kann eine Spannung, die an die Radarvorrichtung 15 gelegt wird, bei einer vorgegebenen Spannung gehalten werden.
Mit dem Radarsystem 5 der vorliegenden Ausführungsform wird es, wie vorstehend beschrieben, möglich, eine optimale Schaltfrequenz fsw zum Ein- und Ausschalten des Schalters 62 für sowohl das erste als auch das zweite Modulationsmuster mit jeweils verschiedenen Steigungen zu währen und einzustellen. Folglich kann, welches Modulationsmuster der kontinuierliche Welle auch immer von der Sendeantenne 25 ausgesendet wird, sicher verhindert werden, dass der Frequenzspitzenwert entsprechend der Schaltfrequenz fsw fehlerhaft als Frequenzspitzenwert des Objekts erfasst wird.
In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen der D/A-Wandler 21, der Oszillator 22, der leistungsteiler 24, die Sendeantenne 25, die mehreren Empfangsantennen 30 und der Mischer 32 in der Radarvorrichtung 15 zusammen dem Transceiverabschnitt. Der A/D-Wandler 35 und der Signalprozessor 43 entsprechen zusammen dem Signalverarbeitungsabschnitt. Die Benachrichtigungsausgabeeinheit 46 in dem Signalprozessor 45 entspricht dem Benachrichtigungsausgabeabschnitt.
Der Schalter 62, die Glättungsschaltung 63, die Schaltsignalausgabeeinheit 70 in der Energieversorgungsvorrichtung 55 entsprechen dem Schaltabschnitt bzw. dem Energieversorgungsabschnitt bzw. dem Schaltsignalausgabeabschnitt.
Der erste Frequenzgenerator 72 und der zweite Frequenzgenerator 73 in der Frequenzabstimmeinheit 71 entsprechen den mehreren Frequenzsignalerzeugungsabschnitten, und der Frequenzwähler 74 in der Frequenzabstimmeinheit 71 entspricht dem Frequenzwählabschnitt.
(Weitere Ausführungsformen)
Nachstehend werden weitere Ausführungsformen beschrieben, die realisiert werden können, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Nachstehend werden einzig die Unterschiede zur ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben.
In der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schaltet der Frequenzwähler 74 in der Frequenzabstimmeinheit 71 der Energieversorgungsvorrichtung 55 zwischen Frequenzen eines Signals, das von dem Taktgenerator 75 auszugeben ist, im Ansprechen auf die Musterbenachrichtigung von der Benachrichtigungsausgabeeinheit 46. Alternativ kann der Frequenzwähler 74 dazu ausgelegt sein, im Ansprechen auf eine Modusbenachrichtigung von dem Signalprozessor 45 den ersten Frequenzgenerator 72 oder den zweiten Frequenzgenerator 73 zu aktivieren.
In der ersten bis dritten Ausführungsform weist der Schalter 62 einen MOSFET als Schaltelement auf. Alternativ kann der Schalter 62 ein beliebiges anderes Schaltelement auf, das im Ansprechen auf das Schaltsignal ein- und ausgeschaltet werden kann.
In der ersten und zweiten Ausführungsform ist die Frequenzeinstelleinheit 66, 68 in der Schaltsignalausgabeeinheit 65, 67 innerhalb der Energieversorgungsvorrichtung 50, 53 vorgesehen. In der dritten Ausführungsform ist die Frequenzabstimmeinheit 71 in der Schaltsignalausgabeeinheit 70 innerhalb der Energieversorgungsvorrichtung 55 vorgesehen. Alternativ können die Frequenzeinstelleinheit 66, 68 und die Frequenzabstimmeinheit 71 außerhalb der Energieversorgungsvorrichtung 50, 53, 55 vorgesehen sein.
In der ersten bis dritten Ausführungsform ist die Energieversorgungsvorrichtung 50, 53, 55 eine Abwärts- (oder abwärtswandelnde) Energieversorgungsvorrichtung. Alternativ kann die Energieversorgungsvorrichtung 50, 53, 55 eine Aufwärts-Energieversorgungsvorrichtung, eine Aufwärts- und Abwärts-Energieversorgungsvorrichtung oder eine andere Art von Energieversorgungsvorrichtung, die elektrische Energie in einem vorher festgelegten Spannungsbereich bereitstellen kann, sein.
In der ersten bis dritten Ausführungsform weist die Radarvorrichtung 10, 13, 15 ein Empfangssystem von den mehreren Empfangsantennen 30 bis zu dem Signalprozessor 40, 43, 45 auf (genauer gesagt, n Empfangsantennen CH1 bis CHn, der Empfangsschalter 31, der Mischer 32, der Verstärker 33, der Filter 34 und der A/D-Wandler 35). Alternativ kann die Radarvorrichtung 10, 13, 15 das Empfangssystem ohne den Empfangsschalter 31 aufweisen. Genauer gesagt, des Empfangssystem weist, wie in 11 gezeigt, mehrere Unterempfangssysteme auf, die mit den jeweiligen Antennen 901–90n der mehreren Empfangsantennen 30 verknüpft sind. Das Unterempfangssystem, das mit der Antenne 90i (i = 1 bis n) verknüpft ist, weist auf: einen Mischer 91i, welcher das Empfangssignal Sr von der Antenne 90i mit dem lokale Signal L mischt, um das Schwebungssignal BT zu erzeugen, einen Verstärker 92i, welcher das Schwebungssignal BT verstärkt, das in dem Mischer 91i erzeugt wird, einen Filter 93i, der eine nicht gewünschte Signalkomponente aus dem Schwebungssignal BT entfernt, das von dem Verstärker 92i verstärkt wird, und einen A/D-Wandler 94i, der einen Ausgang des Filters 93i abtastet, um das Schwebungssignal BT in digitale Daten zu wandeln.
In der ersten bis dritten Ausführungsform wird das Radarsystem 1, 3, 5 mit dem FMCW-Radar verwendet. Alternativ kann das Radarsystem 1, 3, 5 mit einem Millimeterwellen-Radar mit einer unmodulierten kontinuierlichen Welle verwendet werden, bei dem von der Radarvorrichtung eine Reihe von kontinuierlichen Wellen mit jeweils verschiedenen Frequenzen (im Falle eines Mehrfrequenz-CW-Radars, wie beispielsweise eines Zwei-Frequenz-CW-Radars) oder eine kontinuierliche Welle einer einzigen Frequenz (im Falle eines CW-Radars) ausgegeben werden.
Fachleuten aus dem Gebiet dieser Erfindung werden verschiedene Modifikationen und andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ersichtlich sein, welche den Vorteil der Lehre aus der obigen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen innehaben werden. Folglich sollte wahrgenommen werden, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen beschränkt ist, die hierin beschrieben werden, sondern Modifikationen und andere Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs gemäß den beigefügten Ansprüchen mit abdecken soll. Obgleich hierin spezifische Bezeichnungen verwendet werden, so werden diese lediglich in exemplarischem und beschreibendem Sinne und nicht zur Beschränkung verwendet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-51766 [0001]
JP 2009-264952 [0003, 0004, 0005, 0006, 0007, 0009]
JP 2009-204952 [0021]

Claims

Energieversorgungsvorrichtung (50, 53, 55) zur Versorgung einer Radarvorrichtung (10, 13, 15) mit elektrischer Energie, wobei die Radarvorrichtung aufweist: – einen Transceiver-Abschnitt (21, 22, 24, 25, 30, 32), der eine kontinuierliche Welle aussendet und empfängt und ein Empfangssignal mit einem Sendesignal mischt, um ein Schwebungssignal (BT) zu erzeugen, und – einen Signalverarbeitungsabschnitt (35, 40, 43, 45), welcher das im Transceiver-Abschnitt erzeugte Schwebungssignal (BT) abtastet und ein die kontinuierliche Welle reflektierendes Objekt auf der Grundlage einer Fouriertransformation des abgetasteten Schwebungssignals erfasst, wobei die Energieversorgungsvorrichtung aufweist: – einen Schaltabschnitt (62), der im Ansprechen auf ein Schaltsignal ein- und ausgeschaltet wird; – einen Energieversorgungsabschnitt (63), der elektrische Energie in einem vorher festgelegten Spannungsbereich erzeugt, durch Ein- und Ausschalten des Schaltabschnitts (62) mit einer Schaltfrequenz des Schaltsignals, und die Radarvorrichtung (10, 13, 15) mit der elektrischen Energie versorgt; und – einen Schaltsignalausgabeabschnitt (65, 67, 70), welcher das Schaltsignal der Schaltfrequenz ausgibt, die innerhalb eines von zuweisbaren Frequenzbändern festgelegt wird, die ein spezifisches Frequenzband und alle Aliasing-Frequenzbänder, die jeweils in einer Alias-Beziehung zu dem spezifischen Frequenzband stehen, umfassen, wobei – das spezifische Frequenzband von einer oberen Grenzfrequenz (fb_max1) des Schwebungssignals (BT) bis zu einer Nyquist-Frequenz (f_N) reicht, die durch eine halbe Abtastfrequenz (fs) zum Abtasten des Schwebungssignals (BT) definiert ist, und – die Abtastfrequenz (fs) derart festgelegt wird, dass die Nyquist-Frequenz (f_N) über der oberen Grenzfrequenz (fb_max1) des Schwebungssignals (BT) liegt.
Vorrichtung (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Radarvorrichtung (10) dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal) im Ansprechen auf ein Modulationssignal einer Frequenzmodulation zu unterziehen, wobei ein Zyklus des Modulationssignals ein einziges Dreieckmodulationsmuster aufweist; und – der Schaltsignalausgabeabschnitt (65) dazu ausgelegt ist, das Schaltsignal der Schaltfrequenz auszugeben, die innerhalb eines von einem Satz von zuweisbaren Frequenzbändern für das eine Dreieckmodulationsmuster festgelegt wird.
Vorrichtung (53) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Radarvorrichtung (13) dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal) im Ansprechen auf ein Modulationssignal einer Frequenzmodulation zu unterziehen, wobei ein Zyklus des Modulationssignals mehrere Dreieckmodulationsmuster mit gegenseitig verschiedenen Steigungen aufweist, wobei die Steigung für jedes Dreieckmodulationsmuster durch eine Modulationsbreite je Zeit des Dreieckmodulationsmusters gegeben ist; und – der Schaltsignalausgabeabschnitt (67) dazu ausgelegt ist, das Schaltsignal der Schaltfrequenz auszugeben, die innerhalb eines von einem Satz von gemeinsamen zuweisbaren Frequenzbändern festgelegt wird, derart, dass jedes gemeinsame zuweisbare Frequenzband in einem von zuweisbaren Frequenzbändern für jedes der Dreieckmodulationsmuster enthalten ist.
Vorrichtung (55) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Radarvorrichtung (15) dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal im Ansprechen auf ein Modulationssignal einer Frequenzmodulation zu unterziehen, wobei ein Zyklus des Modulationssignals mehrere Dreieckmodulationsmuster mit gegenseitig verschiedenen Steigungen aufweist, wobei die Steigung für jedes Dreieckmodulationsmuster durch eine Modulationsbreite je Zeit des Dreieckmodulationsmusters gegeben ist; – die Radarvorrichtung (15) ferner einen Benachrichtigungsausgabeabschnitt (46) aufweist, der eine Musterbenachrichtigung ausgibt, die anzeigt, welches Modulationsmuster verwendet wird, um das Hochfrequenzsignal zu modulieren; und – der Schaltsignalausgabeabschnitt dazu ausgelegt ist, das Schaltsignal der Schaltfrequenz auszugeben, die innerhalb eines von zuweisbaren Frequenzbändern für das Modulationsmuster festgelegt wird, das durch die Musterbenachrichtigung von dem Benachrichtigungsausgabeabschnitt angezeigt wird.
Vorrichtung (55) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltsignalausgabeabschnitt (70) aufweist: – mehrere Frequenzsignalerzeugungsabschnitte (72, 73) für die jeweiligen Modulationsmuster, wobei jeder Frequenzsignalerzeugungsabschnitt dazu ausgelegt ist, ein Signal der Schaltfrequenz auszugeben, die innerhalb eines von zuweisbaren Frequenzbändern für ein entsprechendes Modulationsmuster festgelegt wird, und – einen Frequenzwählabschnitt (74), der eines der in den Frequenzsignalerzeugungsabschnitten erzeugten Signale im Ansprechen auf die vom Benachrichtigungsausgabeabschnitt ausgegebene Musterbenachrichtigung wählt und ausgibt.
Vorrichtung (53) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastfrequenz (fs) zum Abtasten des Schwebungssignals (BT) derart festgelegt wird, dass die Nyquist-Frequenz (f_N) über einer höheren von oberen Grenzfrequenzen des Schwebungssignals (BT) für die jeweiligen Modulationsmuster liegt.
Vorrichtung (55) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastfrequenz (fs) zum Abtasten des Schwebungssignals (BT) derart festgelegt wird, dass die Nyquist-Frequenz (f_N) über einer höheren von oberen Grenzfrequenzen des Schwebungssignals (BT) für die jeweiligen Modulationsmuster liegt.
Radarsystem (1) mit: – einer Radarvorrichtung (10, 13, 15), die aufweist: – einen Transceiver-Abschnitt (21, 22, 24, 25, 30, 32), der eine kontinuierliche Welle aussendet und empfängt und ein Empfangssignal mit einem Sendesignal mischt, um ein Schwebungssignal (BT) zu erzeugen, und – einen Signalverarbeitungsabschnitt (35, 40, 43, 45), welcher das im Transceiver-Abschnitt erzeugte Schwebungssignal (BT) abtastet und ein die kontinuierliche Welle reflektierendes Objekt auf der Grundlage einer Fouriertransformation des abgetasteten Schwebungssignals erfasst; und – einer Energieversorgungsvorrichtung (50, 53, 55), welche die Radarvorrichtung (10, 13, 15) mit elektrischer Energie versorgt, nach einem der Ansprüche 1 bis 7.