DE102014209490B4

DE102014209490B4 - Antenne, radarvorrichtung und signalverarbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102014209490B4
Application number: DE102014209490.9A
Authority: DE
Inventors: c/o Fujitsu Ten Limited Moriuchi Takumi; Eisuke Hayakawa
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: US20150057833A1; CN104422929A; JP2015042962A; US9435883B2; DE102014209490A1; CN104422929B; JP6230849B2

Abstract

Antenne (101), die auf einem Substrat (102) mit einer Breite in einer ersten Richtung und einer Länge in einer zweiten Richtung ausgebildet ist, wobei die Antenne (101) mehrere Sendeantennen (11) und mehrere Empfangsantennen (12) umfasst, wobei die Antenne (101) Folgendes umfasst: eine erste Sendeantenne (11a); eine dritte Sendeantenne (11c), die an einer Position auf dem Substrat (102) bereitgestellt ist, welche in der ersten Richtung relativ zur Position der ersten Sendeantenne (11a) verschoben ist; eine zweite Sendeantenne (11b), die so an einer Position auf dem Substrat (102) in der ersten Richtung zwischen der ersten Sendeantenne (11a) und der dritten Sendeantenne (11c) bereitgestellt ist, dass ein Abschnitt der zweiten Sendeantenne (11b) mit einem Abschnitt der ersten und der dritten Sendeantenne (11a, 11c), der sich in der zweiten Richtung erstreckt, in der ersten Richtung betrachtet überlappt; und eine vierte Sendeantenne (11d), die an einer Position auf dem Substrat (102) bereitgestellt ist, welche in Bezug auf die Position der zweiten Sendeantenne (11b) um die Position der dritten Sendeantenne (11c) punktsymmetrisch ist, wobei die mehreren Empfangsantennen (12) so auf dem Substrat (102) bereitgestellt sind, dass ein Abschnitt jeder der Empfangsantennen (12), der sich in der zweiten Richtung erstreckt, mit einem Abschnitt der zweiten Sendeantenne (11b), der sich in der zweiten Richtung erstreckt, in der ersten Richtung betrachtet überlappt und wenigstens ein Abschnitt von wenigstens einer der mehreren Empfangsantennen (12) mit wenigstens einem Abschnitt der vierten Sendeantenne (11d) in der zweiten Richtung betrachtet überlappt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenne, die in der Lage ist, eine Sendewelle auszugeben.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmlich leitet eine in einem Fahrzeug angebrachte Radarvorrichtung eine Position eines Ziels ab. Die Ableitung der Position des Ziels wird wie folgt durchgeführt. Eine von einer Sendeantenne der Radarvorrichtung ausgegebene Sendewelle wird von dem Ziel reflektiert. Eine von dem Ziel reflektierte Reflexionswelle wird durch eine Empfangsantenne der Radarvorrichtung empfangen.
Die Radarvorrichtung leitet auf Basis eines Zeitunterschieds, bis die Reflexionswelle nach der Ausgabe der Sendewelle empfangen wird, einen Abstand (hier nachstehend als vertikale Entfernung bezeichnet) des Ziels in Bezug auf die Radarvorrichtung ab. Ferner leitet die Radarvorrichtung auf Basis eines Winkels des Ziels in Bezug auf die Radarvorrichtung eine Entfernung in der Fahrzeugbreite (hier nachstehend als horizontale Entfernung bezeichnet) zwischen dem Ziel und der Radarvorrichtung ab. Das heißt, die Radarvorrichtung leitet eine Position des Ziels in einer horizontalen Richtung in Bezug auf eine Straßenoberfläche aus der vertikalen Entfernung und der horizontalen Entfernung des Ziels ab. Ferner leitet die Radarvorrichtung eine relative Geschwindigkeit des anderen Fahrzeugs in Bezug auf das Fahrzeug ab.
Das durch die Radarvorrichtung abgeleitete Ziel ist zum Beispiel ein anderes Fahrzeug (hier nachstehend als das andere Fahrzeug bezeichnet), das sich in einer senkrecht zu der Straßenoberfläche verlaufenden Richtung in der im Wesentlichen gleichen Höhe wie das Fahrzeug befindet. Die Radarvorrichtung gibt die Position des Ziels in einer horizontalen Richtung und die relative Geschwindigkeit an eine Fahrzeugsteuervorrichtung aus. Als Ergebnis führt die Fahrzeugsteuervorrichtung auf Basis der Position des Ziels in einer horizontalen Richtung und der relativen Geschwindigkeit verschiedene Fahrzeugsteuerungen durch.
Die Fahrzeugsteuerung führt mehrere Arten von Fahrzeugsteuerungen durch. Ein Beispiel für die Fahrzeugsteuerung umfasst eine ACC-Steuerung (adaptive cruise control, adaptiver Tempomat) und eine PCS-Steuerung (pre-crash safety system, Notbremsassistent). Die ACC-Steuerung ist eine Steuerung, um das Fahrzeug CR so zu fahren, dass es einem anderen Fahrzeug (hier nachstehend als vorausfahrendes Fahrzeug bezeichnet), das vor dem Fahrzeug fährt, in einem Zustand folgt, in dem ein gegebener Fahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug beibehalten wird. Die PCS-Steuerung ist eine Steuerung, um einen Insassen des Fahrzeugs vor einem Stoß zu schützen, wenn es zu einem Zusammenstoß kommt.
Da die Fahrzeugsteuervorrichtung hauptsächlich dazu bestimmt ist, das vorausfahrende Fahrzeug zu verfolgen, um die ACC-Steuerung durchzuführen, führt die Radarvorrichtung die Ausstrahlung des Fernstrahls vorzugsweise in einem verhältnismäßig engen Winkel durch. Zum Beispiel ist es nötig, die Sendewelle in einem Sendebereich innerhalb einer vorherbestimmten vertikalen Entfernung (innerhalb einer vertikalen Entfernung von etwa 150 m) auszugeben, während die horizontale Entfernung innerhalb der eigenen Fahrspur (innerhalb einer horizontalen Entfernung von etwa ±1,8 m) liegt. Die horizontale Entfernung von etwa ±1,8 m ist eine Entfernung der eigenen Fahrspur in der Breitenrichtung des Fahrzeugs. Mit anderen Worten handelt es sich dabei um eine Entfernung in der Fahrzeugbreitenrichtung, bei der die Breite der eigenen Fahrspur auf etwa 3,6 m eingerichtet ist und die Position der Radarvorrichtung auf ±0 m in der horizontalen Richtung eingerichtet ist.
Da es neben dem direkten Blicken nach vorne nötig ist, die Möglichkeit eines Zusammenstoßes mit einem Objekt, das schräg vor dem Fahrzeug positioniert ist, festzustellen, führt die Radarvorrichtung ferner vorzugsweise die Ausstrahlung eines Nahbereichsstrahls in einem relativ breiten Bereich durch, um der Fahrzeugsteuervorrichtung die Durchführung der PCS-Steuerung an dem Fahrzeug zu gestatten. Zum Beispiel ist es nötig, die Sendewelle in dem Sendebereich innerhalb der vorherbestimmten vertikalen Entfernung (innerhalb einer vertikalen Entfernung von etwa 80 m) auszugeben, während die horizontale Entfernung innerhalb von etwa ±7,2 m liegt. Eine horizontale Entfernung von etwa ±7,2 m ist eine Entfernung in der Fahrzeugbreitenrichtung, die die eigene Fahrspur und jedwede linke oder rechte Fahrspur neben der eigenen Fahrspur umfasst. Mit anderen Worten handelt es sich um eine Entfernung in der Fahrzeugbreitenrichtung, bei der jede Breite der Fahrspur neben der eigenen Fahrspur auf 3,6 m eingerichtet ist und die Position der Radarvorrichtung auf ±0 m in der horizontalen Richtung eingerichtet ist.
Außerdem kann die Radarvorrichtung neben dem anderen Fahrzeug auf der Straßenoberfläche die vertikale Entfernung und die horizontale Entfernung eines Objekts (zum Beispiel eines Verkehrsschilds) über einer Straße, das eine bestimmte Höhe (z. B. etwa 4,5 m) aufweist, in einer senkrecht zu der Straßenoberfläche verlaufenden Richtung ableiten. Wenn ein Objekt über der Straße erfasst wird, gibt die Radarvorrichtung die Position in der horizontalen Richtung und die relative Geschwindigkeit an die Fahrzeugsteuervorrichtung aus. Als Ergebnis kann die Fahrzeugsteuervorrichtung zum Beispiel die PCS-Steuerung durchführen, wenn die vertikale Entfernung des Objekts über der Straße in Bezug auf das Fahrzeug gleich oder geringer als eine vorherbestimmte Entfernung ist. Das Objekt über der Straße ist jedoch ein Ziel, bei dem eine geringe Gefahr eines Zusammenstoßes mit dem Fahrzeug besteht, selbst wenn die vertikale Entfernung in Bezug auf das Fahrzeug kürzer ist. Aus diesem Grund handelt es sich bei dem Objekt über der Straße um ein Ziel, für das keine Fahrzeugsteuerung durch die Fahrzeugsteuervorrichtung nötig ist. Daher muss die Radarvorrichtung einen Winkel des Ziels in einer Richtung, die senkrecht zu der Straßenoberfläche verläuft, ableiten, um ein Ziel und ein Ziel mit einer bestimmten Höhe in einer senkrecht zu der Straßenoberfläche verlaufenden Richtung zu unterscheiden.
Falls die Fahrzeugsteuervorrichtung mehrere Arten von Fahrzeugsteuerungen durchführt, ist für jede Steuerung ein geeigneter Sendebereich erforderlich. Aus diesem Grund ist die Antenne der Radarvorrichtung notwendigerweise mit mehreren Sendeantennen mit unterschiedlichen Sendebereichen versehen. Ferner wird dann, wenn die Radarvorrichtung den Winkel des Ziels in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche ableitet, überlegt, die Empfangsantenne in Bezug auf eine Substratfläche eines dielektrischen Substrats in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung anzuordnen. Diesbezüglich ist in der JP H11-287857 A eine Technik für die Anordnung der Empfangsantenne offenbart.
Die WO 2013/053467 A1 zeigt eine Antennenanordnung mit einer Mehrzahl von Sendeantennen-Bereichen, die in einer Richtung nebeneinander angeordnet sind.
Doch um den Winkel des Ziels in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche abzuleiten, wird die Anzahl der Empfangsantennen, die in der Antenne der Radarvorrichtung bereitgestellt sind, erhöht, wodurch eine Fläche der Antenne, worin die Sendeantenne und die Empfangsantenne angeordnet sind, beträchtlich vergrößert wird. Ferner wird im Fall der Erhöhung der Anzahl der Sendeantennen, um der Fahrzeugsteuervorrichtung die Durchführung vom mehreren Arten von Fahrzeugsteuerungen zu gestatten, die Fläche der Antenne weiter vergrößert.
Durch die Vergrößerung der Fläche der Antenne wird die Radarvorrichtung selbst, die die Antenne umfasst, vergrößert. Wenn die Größe der Radarvorrichtung zunimmt, wird es schwierig, die Radarvorrichtung in einem begrenzten Anbringungsraum des Fahrzeugs anzubringen.
KURZDARSTELLUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Technik zur Verkleinerung einer Radarvorrichtung bereitzustellen.
Die Erfindung stellt eine Antenne mit den Merkmalen von Anspruch 1, eine Radarvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 3, ein Fahrzeugsteuersystem mit den Merkmalen von Anspruch 5 und ein Signalverarbeitungsverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 6 bereit. Vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

(1) Nach einem ersten Gesichtspunkt der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Antenne, die mehrere Sendeantennen und mehrere Empfangsantennen umfasst, bereitgestellt, wobei die Antenne eine erste Sendeantenne; eine dritte Sendeantenne, die an einer Position bereitgestellt ist, welche in einer kurzen Richtung der ersten Sendeantenne verschoben ist; eine zweite Sendeantenne, die so an einer Position zwischen der ersten Sendeantenne und der dritten Sendeantenne bereitgestellt ist, dass ein Abschnitt der zweiten Sendeantenne in einer Längsrichtung durch einen Abschnitt der ersten und der dritten Sendeantenne in der Längsrichtung überlappt wird; eine vierte Sendeantenne, die an einer Position bereitgestellt ist, welche in Bezug auf die Position der zweiten Sendeantenne um die Position der dritten Sendeantenne punktsymmetrisch ist; und die mehreren Empfangsantennen, die so bereitgestellt sind, dass ein Abschnitt jeder der Empfangsantennen in der Längsrichtung durch einen Abschnitt der zweiten Sendeantenne in der Längsrichtung überlappt wird, umfasst.
(2) Die erste Sendeantenne und die dritte Sendeantenne können eine Sendewelle eines ersten Bereichs ausgeben, und die zweite Sendeantenne und die vierte Sendeantenne können eine Sendewelle eines zweiten Bereichs, dessen horizontaler Winkel enger als jener des ersten Bereichs ist, ausgeben.
(3) Nach einem zweiten Gesichtspunkt der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Radarvorrichtung bereitgestellt, die die oben beschriebene Antenne umfasst, wobei die Radarvorrichtung eine erste Ableitungseinheit, die dazu gestaltet ist, auf Basis von Reflexionswellen der von der ersten Sendeantenne und der dritten Sendeantenne ausgegebenen Sendewellen von einem Ziel eine Position des Ziels in einer horizontalen Richtung in Bezug auf eine Straßenoberfläche abzuleiten; und eine zweite Ableitungseinheit, die dazu gestaltet ist, auf Basis von Reflexionswellen der von der zweiten Sendeantenne, der dritten Sendeantenne und der vierten Sendeantenne ausgegebenen Sendewellen von dem Ziel eine Höhe des Ziels in einer vertikalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche abzuleiten, umfasst.
(4) Ein erster Zeitraum, der einen Zeitraum umfasst, um die Sendewellen von der ersten Sendeantenne und der dritten Sendeantenne der Reihe nach auszugeben, und ein zweiter Zeitraum, der einen Zeitraum umfasst, um die Sendewellen von der ersten Sendeantenne, der zweiten Sendeantenne, der dritten Sendeantenne und der vierten Sendeantenne der Reihe nach auszugeben, können auf einen Zyklus eines Prozesses zur Ableitung der Position des Ziels in der horizontalen Richtung und der Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung eingerichtet sein, die erste Ableitungseinheit kann die Position des Ziels in der horizontalen Richtung auf Basis der Reflexionswellen von dem Ziel während des ersten Zeitraums und des zweiten Zeitraums ableiten, und die zweite Ableitungseinheit kann die Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung auf Basis der Reflexionswellen von dem Ziel während des zweiten Zeitraums ableiten.
(5) Nach einem dritten Gesichtspunkt der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugsteuersystem bereitgestellt, das in der Lage ist, ein Fahrzeug zu steuern und die oben beschriebene Radarvorrichtung; und eine Fahrzeugsteuervorrichtung, die dazu gestaltet ist, das Fahrzeug auf Basis von Zielinformationen, die von der Radarvorrichtung ausgegeben werden, zu steuern, umfasst.
(6) Nach einem vierten Gesichtspunkt der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Signalverarbeitungsverfahren zur Ableitung einer Position eines Ziels durch eine Reflexionswelle, die mit mehreren Empfangsvorrichtungen, welche auf einer Substratfläche eines dielektrischen Substrats bereitgestellt sind, empfangen wird, bereitgestellt, wobei das Signalverarbeitungsverfahren Folgendes umfasst: Ausgeben einer Sendewelle durch eine Antenne, die mehrere Sendeantennen und die mehreren Empfangsantennen umfasst, unter Verwendung einer ersten Sendeantenne, einer dritten Sendeantenne, die in einer Position bereitgestellt ist, welche in einer kurzen Richtung der ersten Sendeantenne verschoben ist, einer zweiten Sendeantenne, die so an einer Position zwischen der ersten Sendeantenne und der dritten Sendeantenne bereitgestellt ist, dass ein Abschnitt der zweiten Sendeantenne in einer Längsrichtung durch einen Abschnitt der erste und der dritten Sendeantenne in der Längsrichtung überlappt wird, und einer vierten Sendeantenne, die an einer Position bereitgestellt ist, welche in Bezug auf die Position der zweiten Sendeantenne um die Position der dritten Sendeantenne punktsymmetrisch ist; Empfangen der Reflexionswelle unter Verwendung der mehreren Empfangsantennen, die so bereitgestellt sind, dass ein Abschnitt jeder der Empfangsantennen in der Längsrichtung durch einen Abschnitt der zweiten Sendeantenne in der Längsrichtung überlappt wird; Ableiten einer Position des Ziels in einer horizontalen Richtung in Bezug auf eine Straßenoberfläche auf Basis von Reflexionswellen der von der ersten Sendeantenne und der dritten Sendeantenne ausgegebenen Sendewellen von dem Ziel; und Ableiten einer Höhe des Ziels in einer vertikalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche auf Basis von Reflexionswellen der von der zweiten Sendeantenne, der dritten Sendeantenne und der vierten Sendeantenne ausgegebenen Sendewellen von dem Ziel.

Da nach der unter (1) dargelegten Gestaltung die Sendeantennen in der vertikalen Richtung in einer Stufenform bereitgestellt sind, und die Empfangsantennen an einer derartigen Position bereitgestellt sind, dass sie durch einen Abschnitt der zweiten Sendeantenne überlappt werden, sind die Sendeantenne, die die Sendewelle mit dem Phasenunterschied in der Richtung, die senkrecht zu der Straßenoberfläche verläuft, ausgibt, und die Empfangsantennen, die die Reflexionswelle mit dem Phasenunterschied in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche empfangen, in einer Antenne bereitgestellt. Als Ergebnis kann der Winkel der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung abgeleitet werden, ohne die Fläche der Antenne der Radarvorrichtung zu vergrößern, wodurch die Radarvorrichtung verkleinert wird.
Da nach der unter (2) dargelegten Gestaltung die horizontalen Winkel des Sendebereichs für die jeweiligen Sendeantennen auf Winkel mit unterschiedlicher Größe eingerichtet sind, ist es möglich, die Sendewellen zur Ableitung der Zielinformationen, die jeweils für mehrere Arten von Fahrzeugsteuerungen benötigt werden, auszugeben, wodurch die Antenne weiter verkleinert wird.
Da nach der unter (3) dargelegten Gestaltung die mehreren Sendeantennen für die beiden Prozesse der Ableitung der Position des Ziels in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche und der Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung kombiniert sind, ist es möglich, die Anzahl der Sendeantennen, die in der Antenne bereitgestellt sind, zu verringern. Als Ergebnis kann die Radarvorrichtung die Position des Ziels in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche und die Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung durch eine verhältnismäßig kompakte Antenne ableiten.
Da nach der unter (4) dargelegten Gestaltung die Position des Ziels in der horizontalen Richtung während des ersten Zeitraums und des zweiten Zeitraums abgeleitet wird, und die Höhe des Ziels während des zweiten Zeitraums abgeleitet wird, ist es möglich, eine Positionsveränderung des Ziels in der horizontalen Richtung im Vergleich mit einer Höhenveränderung des Ziels in der vertikalen Richtung früh abzuleiten.
Da ferner nach der unter (5) dargelegten Gestaltung die Fahrzeugsteuervorrichtung das Fahrzeug auf Basis der von der Radarvorrichtung ausgegebenen Zielinformationen steuert, ist es möglich, unter mehreren Arten von Fahrzeugsteuerungen die richtige Fahrzeugsteuerung gemäß den Zielinformationen durchzuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beiliegenden Zeichnungen
ist 1 ein Diagramm eines Fahrzeugs als Ganzes;
ist 2 ein Blockdiagramm eines Fahrzeugsteuersystems;
ist 3 ein Diagramm, das einen Aufbau einer Antenne veranschaulicht;
ist 4 ein Diagramm, das einen Sendebereich einer Sendeantenne in einer horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche veranschaulicht;
ist 5 ein Diagramm, das den Sendebereich der Sendeantenne in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche veranschaulicht;
ist 6 ein Diagramm, das den Sendebereich der Sendeantenne in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche veranschaulicht;
ist 7 ein Diagramm, das den Sendebereich der Sendeantenne in einer vertikalen Richtung zu der Straßenoberfläche veranschaulicht;
ist 8 ein Diagramm, das den Sendebereich der Sendeantenne in der vertikalen Richtung zu der Straßenoberfläche veranschaulicht;
ist 9 ein Diagramm, das ein Ausgabetiming der Sendewelle jeder Sendeantenne erklärt;
ist 10 ein Diagramm, das die Abweichung eines Schwebungssignals auf Basis eines Sendesignals und eines Empfangssignals erklärt;
ist 11 ein Diagramm, das einen Prozessabriss von ESPRIT zeigt;
ist 12 ein Diagramm, das eine Reflexionswelle von einem Ziel erklärt;
ist 13 eine Tabelle, die Empfangssignale veranschaulicht, welche jeder Sendeantenne und jeder Empfangsantenne in einem zweiten Zeitraum entsprechen;
ist 14 eine Tabelle, die Empfangssignale veranschaulicht, welche jeder Sendeantenne und jeder Empfangsantenne in einem ersten und einem zweiten Zeitraum entsprechen;
ist 15 ein Ablaufdiagramm der Radarvorrichtung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Erste Ausführungsform
1. Ansicht des Fahrzeugs als Ganzes
1 ist eine Ansicht eines Fahrzeugs CR als Ganzes. Das Fahrzeug CR umfasst gewöhnlich eine Radarvorrichtung 10 und eine Fahrzeugsteuervorrichtung 20, die in einem nachstehend beschriebenen Fahrzeugsteuersystem 1 bereitgestellt sind. Das Fahrzeug CR umfasst eine Radarvorrichtung 10 in der Nähe einer Stoßstange an der Vorderseite des Fahrzeugs CR. Die Radarvorrichtung 10 tastet durch einmaliges Abtasten einen gegebenen Bereich einer horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche und einer vertikalen Richtung zu der Straßenoberfläche ab. Als Ergebnis leitet die Radarvorrichtung 10 Informationen (hier nachstehend als Zielinformationen bezeichnet), die eine Position (vertikale und horizontale Entfernung) eines Ziels in Bezug auf die Straßenoberfläche, eine Höhe des Ziels in Bezug auf die Straßenoberfläche, und eine relative Geschwindigkeit des Ziels in Bezug auf das CR umfassen. Der Prozess der Ableitung der Zielinformationen durch die Radarvorrichtung wird später ausführlich beschrieben werden. Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 ist in das Fahrzeug CR eingebaut. Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 ist eine ECU (elektronische Steuereinheit) zur Steuerung jeder Vorrichtung des Fahrzeugs CR.
2. Systemblockdiagramm
2 ist ein Blockdiagramm des Fahrzeugsteuersystems 1. Das Fahrzeugsteuersystem 1 ist ein System, das in der Lage ist, das Verhalten des Fahrzeugs CR zu steuern. Das Fahrzeugsteuersystem 1 umfasst die Radarvorrichtung 10, die Fahrzeugsteuervorrichtung 20, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 21, einen Lenksensor 22, ein Gaspedal 23 und eine Bremse 24. Die Radarvorrichtung 10 und die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 sind elektrisch miteinander verbunden. Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 ist elektrisch mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 21, dem Lenksensor 22, dem Gaspedal 23 und der Bremse 24 verbunden.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 führt gemäß einem Fahrtzustand des Fahrzeugs CR wenigstens eine Fahrzeugsteuerung aus mehreren Arten von Fahrzeugsteuerungen durch. Ein Beispiel für die Fahrzeugsteuerung umfasst die ACC-Steuerung (adaptiver Tempomat) und die PCS-Steuerung (Notbremsassistent). Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 steuert das Fahrzeug CR so, dass es einem vorausfahrenden Fahrzeug innerhalb einer eigenen Fahrspur, auf der das Fahrzeug CR fährt, folgt. Im Besonderen steuert die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 wenigstens eines aus dem Gaspedal 23 und der Bremse 24 gemäß der Fahrt des Fahrzeugs CR. Ferner treibt die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 das Fahrzeug CR so an, dass es dem vorausfahrenden Fahrzeug in einem Zustand folgt, in dem ein gegebener Fahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug beibehalten wird. Die ACC-Steuerung soll das Fahrzeug CR so antreiben, dass es dem vorausfahrenden Fahrzeug in einem Zustand folgt, in dem der gegebene Fahrzeugabstand zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug beibehalten wird.
Ferner schützt die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 einen Insassen des Fahrzeugs CR vor einem Zusammenstoß zwischen dem Fahrzeug CR und einem anderen Fahrzeug. Im Besonderen wird das Fahrzeug CR zum Beispiel bei Bestehen einer Möglichkeit, dass das Fahrzeug CR mit einem anderen Fahrzeug zusammenstößt, wie folgt gesteuert. Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 gibt unter Verwendung einer Alarmvorrichtung (nicht veranschaulicht) eine Warnung an den Insassen des Fahrzeugs CR vor dem Zusammenstoß aus. Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 fixiert den Insassen durch einen Sicherheitsgurt im Fahrgastraum an einem Sitz. Als Ergebnis wird selbst im Fall eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs CR mit einem anderen Fahrzeug der Stoß auf den Insassen des Fahrzeugs CR verringert. Auf diese Weise soll die PCS-Steuerung den Insassen des Fahrzeugs CR schützen.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 21 gibt auf Basis einer Drehgeschwindigkeit einer Achse des Fahrzeugs CR ein Signal gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeugs CR an die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 aus. Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 leitet auf Basis des Signals von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 21 eine gegenwärtige Geschwindigkeit des Fahrzeugs CR ab.
Der Lenksensor 22 leitet einen Lenkwinkel eines Lenkrads, das durch einen Fahrer des Fahrzeugs CR betätigt wird, ab. Als Ergebnis gibt der Lenksensor 22 Informationen hinsichtlich eines Winkels eines Fahrzeugaufbaus des Fahrzeugs CR an die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 aus. Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 leitet auf Basis der von dem Lenksensor 22 erlangten Informationen einen Wert eines Kurvenradius der eigenen Fahrspur, auf der das Fahrzeug CR fährt, ab.
Das Gaspedal 23 beschleunigt durch Betätigung durch den Fahrer des Fahrzeugs CR die Geschwindigkeit des Fahrzeugs CR. Ferner beschleunigt das Gaspedal 23 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs CR durch eine Steuerung durch die Fahrzeugsteuervorrichtung 20. Zum Beispiel beschleunigt das Gaspedal 23 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs CR, um die vertikale Entfernung zwischen dem Fahrzeug CR und dem vorausfahrenden Fahrzeug bei einer konstanten Entfernung zu halten.
Die Bremse 24 verlangsamt durch Betätigung durch den Fahrer des Fahrzeugs CR die Geschwindigkeit des Fahrzeugs CR. Ferner verlangsamt die Bremse 24 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs CR durch eine Steuerung durch die Fahrzeugsteuervorrichtung 20. Zum Beispiel verlangsamt die Bremse 24 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs CR, um die vertikale Entfernung zwischen dem Fahrzeug CR und dem vorausfahrenden Fahrzeug bei einer konstanten Entfernung zu halten.
Als nächstes wird die Radarvorrichtung 10 beschrieben werden. Die Radarvorrichtung 10 umfasst eine Antenne 101, einen Mischer 13 (13a bis 13d), einen AD(Analog-Digital)-Wandler 14 (14a bis 14d), eine Signalerzeugungseinheit 15, einen Oszillator 16, einen Schalter 17 und eine Signalverarbeitungseinheit 18.
Die Antenne 101 weist eine Sendeantenne 11 und eine Empfangsantenne 12 auf. Die Sendeantenne 11 besteht aus vier Antennen, d. h., Sendeantennen 11a, 11b, 11c und 11d. Die Sendeantenne 11 wird durch Umschalten des Schalters 17 mit einer bestimmten Periode umgeschaltet. Als Ergebnis gibt wenigstens eine der vier Sendeantennen die Sendewelle aus.
Die Empfangsantenne 12 besteht aus vier Antennen, d. h., Empfangsantennen 12a, 12b, 12c und 12d. Die vier Antennen empfangen die Reflexionswelle von dem Ziel.
2-1. Antennenaufbau
Unter Bezugnahme auf 3 wird nun der Gesamtaufbau der Antenne 101 beschrieben werden. 3 ist ein Diagramm, das den Aufbau der Antenne 101 erklärt. 3 beschreibt eine Richtung unter Verwendung von Achsen von X- und Y-Koordinaten. Die Achsen der X- und Y-Koordinaten sind in Bezug auf wenigstens eine aus der Sendeantenne 11 und der Empfangsantenne 12 relativ fixiert. Eine kurze Richtung der Sendeantenne 11 und der Empfangsantenne 12 (hier nachstehend als kurze Richtung bezeichnet), die an der Substratfläche eines dielektrischen Substrats 102 ausgebildet sind, entspricht der Richtung der X-Achse. Eine Längsrichtung der Sendeantenne 11 und der Empfangsantenne 12 (hier nachstehend als Längsrichtung bezeichnet) entspricht einer Richtung der Y-Achse.
Die Antenne 101 weist die Sendeantenne 11 und die Empfangsantenne 12 auf, die an der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 ausgebildet sind. Das dielektrische Substrat 102 ist ein im Wesentlichen quadratisches Substrat mit einer Breite W0 (z. B. etwa 6,0 cm) in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) und einer Länge L0 (z. B. etwa 6,0 cm) in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse).
Als nächstes werden die jeweiligen Antennen 11a bis 11d der Sendeantenne 11 beschrieben werden. Die jeweiligen Sendeantennen 11a bis 11d weisen Antennenelemente auf, die an mehreren Übertragungsleitungen (nicht veranschaulicht) bereitgestellt sind. Die Übertragungsleitung der Sendeantenne 11 überträgt das Sendesignal zu dem Antennenelement. Das Antennenelement gibt die Sendewelle auf Basis des Sendesignals aus.
Die Sendeantenne 11a ist in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) an einer Position einer rechten Seite (+X-Seite) zu der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 gerichtet und in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) an einer Position im Wesentlichen in der Nähe einer Mitte des dielektrischen Substrats 102 ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Sendeantenne 11a im Wesentlichen in der Mitte eines rechten Endabschnitts des dielektrischen Substrats 102 bereitgestellt. Die Sendeantenne 11a ist eine im Wesentlichen rechteckige Antenne mit einer Breite W11 (z. B. etwa 0,6 cm) in der kurzen Richtung (Richtung der X-Achse) und einer Länge L1 (z. B. etwa 1,8 mm) in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse).
Die Sendeantenne 11b ist zwischen der Sendeantenne 11a und der später beschriebenen Sendeantenne 11c bereitgestellt. Die Sendeantenne 11b ist in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) an einer Position einer linken Seite (–X-Seite) der Sendeantenne 11a zu der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 gerichtet ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Sendeantenne 11b in der kurzen Richtung an einer Position in der Nähe der Sendeantenne 11a bereitgestellt.
Ferner ist die Sendeantenne 11b in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) an einer Position weiter oben (+Y-Seite) als die Sendeantenne 11a zu der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 gerichtet bereitgestellt. Mit anderen Worten ist die Sendeantenne 11b an einer Position bereitgestellt, an der sie in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) durch einen Abschnitt der Sendeantenne 11a überlappt wird.
Die Sendeantenne 11b ist eine im Wesentlichen rechteckige Antenne mit einer Breite W12 (z. B. etwa 1,0 cm) in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) und einer Länge L1 (z. B. etwa 1,8 cm) in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse). Die Sendeantenne 11b ist in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) an einer Position, die in Bezug auf die Sendeantenne 11a um eine Länge L2 (z. B. etwa 0,9 cm) weiter oben (+Y-Seite) liegt, zu der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 gerichtet bereitgestellt.
Die Sendeantenne 11c ist in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) an einer Position einer linken Seite (–X-Seite) der Sendeantenne 11b zu der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 gerichtet ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Sendeantenne 11c in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) an einer Position in der Nähe der Sendeantenne 11b bereitgestellt.
Ferner ist die Sendeantenne 11c in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) an einer Position weiter unten (–Y-Seite) als die Sendeantenne 11b zu der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 gerichtet bereitgestellt. Mit anderen Worten ist die Sendeantenne 11c an einer Position bereitgestellt, an der sie in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) durch einen Abschnitt der Sendeantenne 11b überlappt wird.
Die Sendeantenne 11c ist eine im Wesentlichen rechteckige Antenne mit einer Breite W11 (z. B. etwa 0,6 cm) in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) und einer Länge L1 (z. B. etwa 1,8 cm) in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse). Das heißt, die Sendeantenne 11c ist eine Antenne mit im Wesentlichen der gleichen Form wie die Sendeantenne 11a. In diesem Fall sind die Sendeantennen 11a und 11c zur Ergreifung einer Gegenmaßnahme im Hinblick auf eine Faltung der Phase bei der Ableitung eines horizontalen Winkels, die nachstehend beschrieben werden wird, so angeordnet, dass die Ausgangsrichtung der Sendewelle in der horizontalen Richtung zu der linken bzw. der rechten Seite verschoben ist. Die Sendeantenne 11c ist in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) an einer Position, die in Bezug auf die Sendeantenne 11b um eine Länge L2 (z. B. etwa 0,9 mm) weiter unten (–Y-Seite) liegt, zu der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 gerichtet angeordnet. Die Länge L2 beträgt im Wesentlichen die Hälfte der Länge L1 der Sendeantenne 11b.
In diesem Fall ist die Sendeantenne 11c an einer Position bereitgestellt, die von der Position der Sendeantenne 11a in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) zu der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 bewegt ist.
Die Sendeantenne 11d ist in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) an einer Position einer linken Seite (–X-Seite) der Sendeantenne 11c zu der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 gerichtet bereitgestellt. Mit anderen Worten ist die Sendeantenne 11d in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) an einer Position in der Nähe der Sendeantenne 11c bereitgestellt.
Ferner ist die Sendeantenne 11d in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) an einer Position weiter unten (–Y-Seite) als die Sendeantenne 11c zu der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 gerichtet bereitgestellt. Mit anderen Worten ist die Sendeantenne 11d an einer Position bereitgestellt, an der sie in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) durch einen Abschnitt der Sendeantenne 11c überlappt wird.
Die Sendeantenne 11d ist eine im Wesentlichen rechteckige Antenne mit einer Breite W12 (z. B. etwa 1,0 cm) in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) und einer Länge L1 (z. B. etwa 1,8 cm) in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse). Die Sendeantenne 11d ist in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) an einer Position, die in Bezug auf die Sendeantenne 11c um eine Länge L2 (z. B. etwa 0,9 mm) weiter unten (–Y-Seite) liegt, zu der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 gerichtet angeordnet. Die Länge L2 beträgt im Wesentlichen die Hälfte der Länge L1 der Sendeantenne 11c.
Ferner ist die Sendeantenne 11d im Hinblick auf eine Positionsbeziehung zwischen der Sendeantenne 11b und der Sendeantenne 11d an einer Position ausgebildet, die zu der Sendeantenne 11b symmetrisch ist, wobei die Position der Sendeantenne 11c eine Mittenposition der Symmetrie darstellt. Daher kann die Radarvorrichtung 10 die mehreren längs (in der Richtung der Y-Achse) gerichteten Sendeantennen ohne Vergrößerung der Fläche der Antenne 101 aufnehmen.
Die vier Sendeantennen 11a bis 11d sind in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) in einer Stufenform von drei Stufen an der linken Seite und zwei Stufen an der rechten Seite bereitgestellt. Mit anderen Worten sind die vier Sendeantennen 11a bis 11d in der Form eines umgekehrten ”L” mit Links-Rechts-Umkehrung bereitgestellt. Daher kommt es unter der von der Sendeantenne 11b ausgegebenen Sendewelle, der von der Sendeantenne 11c ausgegebenen Sendewelle und der von der Sendeantenne 11d ausgegebenen Sendewelle zu einem Phasenunterschied, der der Abweichung in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) entspricht. Als Ergebnis kann die Radarvorrichtung 10 die Sendewelle zur Ableitung der Höhe des Ziels in einer senkrecht zu der Straßenoberfläche verlaufenen Richtung ausgeben.
Nun wird jede der Empfangsantennen 12a bis 12d beschrieben werden. Die jeweiligen Empfangsantennen 12a bis 12d weisen Antennenelemente auf, die an mehreren Übertragungsleitungen (nicht dargestellt) bereitgestellt sind. Das Antennenelement der Empfangsantenne 12 empfängt die Reflexionswelle und gibt ein Empfangssignal an die Übertragungsleitungen aus.
Die Empfangsantenne 12 ist an der Substratfläche des dielektrischen Substrats 102 bereitgestellt. Die Empfangsantenne 12 besteht aus vier Antennen, d. h., Empfangsantennen 12a, 12b, 12c und 12d. Die jeweiligen Empfangsantennen 12a bis 12d sind Antennen aus einer im Wesentlichen rechteckigen Antenne mit einer Breite W13 (z. B. etwa 0,5 cm) in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) und einer Länge L1 (z. B. etwa 1,8 cm) in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse). Die Empfangsantenne 12 ist in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) an einer Position einer linken Seite (–X-Seite) zu dem dielektrischen Substrat 102 gerichtet ausgebildet. Ferner ist die Empfangsantenne 12 in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) an einer Position einer oberen Seite (+Y-Seite) zu dem dielektrischen Substrat 102 gerichtet ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Empfangsantenne 12 an einem linken oberen Ende des dielektrischen Substrats 102 bereitgestellt.
Die jeweiligen Empfangsantennen 12a bis 12d der Empfangsantenne 12 sind in der kurzen Richtung (der Richtung der X-Achse) an Positionen nebeneinander ausgebildet.
Ferner sind die jeweiligen Empfangsantennen 12a bis 12d in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) in der gleichen Position ausgebildet. Die jeweiligen Empfangsantennen 12a bis 12d sind an einer Position ausgebildet, an der sie in der Längsrichtung (der Richtung der Y-Achse) durch einen Abschnitt der Sendeantenne 11b überlappt werden. Mit anderen Worten sind die jeweiligen Empfangsantennen 12a bis 12d in einem stufenförmigen toten Raum angeordnet, der aus den drei Sendeantennen 11b bis 11d gebildet wird. Daher können die Sendeantenne 11 und die Empfangsantenne 12 in dem verhältnismäßig engen Raum der Substratfläche ausgebildet werden. Als Ergebnis wird die Fläche der Antenne 101 der Radarvorrichtung 10 nicht vergrößert, so dass die Große der Radarvorrichtung 10 verringert werden kann. Da die Antenne 101, die mit der Sendeantenne 11 und der Empfangsantenne 12 versehen ist, in einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgeführt werden kann, ist es möglich, die Radarvorrichtung 10, in die die Antenne 101 eingebaut ist, selbst zu verkleinern.
2-2. Sendebereich
Unter Bezugnahme auf 4 bis 8 wird als nächstes der Sendebereich der jeweiligen Sendeantennen 11a bis 11d der Sendeantenne 11 beschrieben werden. 4 bis 8 erklären die Richtung unter Verwendung der Koordinatenachse xyz. Die Koordinatenachse xyz ist relativ an dem Fahrzeug CR fixiert. Die Fahrzeugbreitenrichtung des Fahrzeugs CR entspricht der Richtung der x-Achse. Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs CR entspricht der Richtung der y-Achse. Die Höhenrichtung (Fahrzeughöhenrichtung) des Fahrzeugs CR entspricht der Richtung der z-Achse. In diesem Fall sind 4 bis 6 Ansichten, die in der Höhenrichtung des Fahrzeugs CR von der oberen Seite (+z-Seite) zu der unteren Seiten (–z-Seite) gesehen sind. 7 und 8 sind Ansichten, die von der linken Seite (–x-Seite) zu der rechten Seite (+x-Richtung) in der Fahrzeugbreitenrichtung (der Richtung der x-Achse) des Fahrzeugs CR gesehen sind.
4 ist ein Diagramm, das den Sendebereich der Sendeantennen 11b und 11d in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche der eigenen Fahrspur RC (hier nachstehend als Straßenoberfläche bezeichnet) veranschaulicht. 4 zeigt einen Sendebereich Tr2 vor (+y-Seite) dem Fahrzeug CR, das auf der eigenen Fahrspur CR fährt. Der Sendebereich Tr2 ist ein Bereich der Sendewelle, die von der Sendeantenne 11b ausgegeben wird. Die Breite der eigenen Fahrspur RC beträgt etwa 3,6 m. An der rechten Seite der eigenen Fahrspur RC ist eine Fahrspur RR (hier nachstehend als rechte Fahrspur RR bezeichnet) neben der eigenen Fahrspur RC vorhanden. An der linken Seite der eigenen Fahrspur RC ist eine Fahrspur RL (hier nachstehend als linke Fahrspur RL bezeichnet) neben der eigenen Fahrspur RC vorhanden.
Eine zweite Bezugsachse Ce2 ist eine Achse, die sich zu der Fahrtrichtung (+y-Seite) des Fahrzeugs CR erstreckt, und ist im Wesentlichen in der Mitte des Sendebereichs Tr2 positioniert. Wenn der Winkel in der horizontalen Richtung der zweiten Bezugsachse Ce2 in Bezug auf die Straßenoberfläche ±0° beträgt, weist der Sendebereich Tr2 einen Bereich mit einem Winkel in der horizontalen Richtung von etwa + 21° an der rechten Seite (+x-Seite) in der Fahrzeugbreitenrichtung (Richtung der x-Achse) des Fahrzeugs CR und einem Winkel in der horizontalen Richtung von etwa –21° an der linken Seite (–x-Seite) auf. Nachstehend wird der Winkel in der Fahrzeugbreitenrichtung (der Richtung der x-Achse) des Fahrzeugs CR bei einem Winkel der einzelnen Bezugsachsen von ±0° als horizontaler Winkel bezeichnet. Der horizontale Winkel wird auch als Winkel in der horizontalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche bezeichnet. In diesem Fall beträgt die Länge der zweiten Bezugsachse Ce2 etwa 150 m. Das heißt, der Sendebereich Tr2 wird zu einem Bereich innerhalb eines horizontalen Winkels von ±21° bei einer vertikalen Entfernung innerhalb von etwa 150 m. Der Bereich innerhalb des horizontalen Winkels von ±21° ist ein Bereich, der eine Breite (etwa 3,6 m) der eigenen Fahrspur RC beinhaltet, wenn das Fahrzeug CR im Wesentlichen in der Mitte der eigenen Fahrspur RC positioniert ist. Die Sendeantenne 11b gibt die Sendewelle innerhalb des Sendebereichs Tr2 aus. Als Ergebnis empfängt die Empfangsantenne 12 die Reflexionswelle von einem Ziel, das innerhalb des Sendebereichs Tr2 vorhanden ist.
Der Sendebereich Tr4 ist ein Bereich der Sendewelle, die von der Sendeantenne 11d ausgegeben wird. Die vierte Bezugsachse Ce4 ist so wie die zweite Bezugsachse Ce2 im Wesentlichen in der Mitte des Sendebereichs (des Sendebereichs Tr4) positioniert. Wenn der horizontale Winkel der vierten Bezugsachse Ce4 ±0° beträgt, weist der Sendebereich Tr4 einen Bereich mit einem Winkel in der horizontalen Richtung von etwa +21° an der rechten Seite (+x-Seite) in der Fahrzeugbreitenrichtung (Richtung der x-Achse) des Fahrzeugs CR und einem Winkel in der horizontalen Richtung von etwa –21° an der linken Seite (–x-Seite) auf. In diesem Fall beträgt die Länge der vierten Bezugsachse Ce4 etwa 150 m. Das heißt, der Sendebereich Tr4 wird zu einem Bereich innerhalb eines horizontalen Winkels von ±21° bei einer vertikalen Entfernung innerhalb von etwa 150 m Der Bereich innerhalb des horizontalen Winkels von ±21° ist ein Bereich, der eine Breite (etwa 3,6 m) der eigenen Fahrspur RC beinhaltet, wenn das Fahrzeug CR im Wesentlichen in der Mitte der eigenen Fahrspur RC positioniert ist. Die Sendeantenne 11d gibt die Sendewelle innerhalb des Sendebereichs Tr4 aus. Als Ergebnis empfängt die Empfangsantenne 12 die Reflexionswelle von einem Ziel, das innerhalb des Sendebereichs Tr4 vorhanden ist.
5 ist ein Diagramm, das den Sendebereich der Sendeantenne 11a in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche veranschaulicht. 5 zeigt einen Sendebereich Tr1 rechts vor dem Fahrzeug CR (+y-Seite und +x-Seite), das auf der eigenen Fahrspur RC fährt. Der Sendebereich Tr1 ist ein Bereich einer Sendewelle, die von der Sendeantenne 11a ausgegeben wird. Eine erste Bezugsachse Ce1 ist eine Achse, die sich in Bezug auf die Fahrtrichtung (+y-Seite) des Fahrzeugs CR schräg zu der rechten Seite (+x-Seite) in der Fahrzeugbreitenrichtung (Richtung der x-Achse) erstreckt, und ist im Wesentlichen in der Mitte des Sendebereichs Tr1 positioniert. Wenn der horizontale Winkel der zweiten Bezugsachse Ce2 ±0° beträgt, ist die erste Bezugsachse Ce1 in einem horizontalen Winkel von etwa +7° positioniert. Und wenn der horizontale Winkel der ersten Bezugsachse Ce1 ±0° beträgt, ist das rechte Ende des Sendebereichs Tr1 in einem horizontalen Winkel von etwa +38° positioniert. Mit anderen Worten ist das rechte Ende des Sendebereichs Tr1 bei einem horizontalen Winkel der zweiten Bezugsachse Ce2 von ±0° in einem horizontalen Winkel von etwa +45° positioniert.
Wenn der horizontale Winkel der erste Bezugsachse Ce1 ±0° beträgt, ist das linke Ende des Sendebereichs Tr1 in einem horizontalen Winkel von –38° positioniert. In diesem Fall beträgt die Länge der ersten Bezugsachse Ce1 etwa 80 m. Das heißt, wenn die vertikale Entfernung innerhalb von etwa 150 m liegt und der horizontale Winkel der ersten Bezugsachse Ce1 ±0° beträgt, wird der Sendebereich Tr1 zu einem Bereich innerhalb eines horizontalen Winkels von ±38°. Der Bereich innerhalb des horizontalen Winkels von ±38° ist ein Bereich, der die Breite (etwa 3,6 m) der eigenen Fahrspur RC und die rechte Fahrspur RR (etwa 3,6 m) beinhaltet, wenn das Fahrzeug CR im Wesentlichen in der Mitte der eigenen Fahrspur RC positioniert ist. Mit anderen Worten entspricht der Bereich innerhalb des horizontalen Winkels von etwa ±38° einer vertikalen Entfernung von etwa –1,8 m bis +5,4 m, wenn das Fahrzeug CR im Wesentlichen in der Mitte der eigenen Fahrspur RC positioniert ist. Die Sendeantenne 11a gibt die Sendewelle innerhalb des Sendebereichs Tr1 aus. Als Ergebnis empfängt die Empfangsantenne 12 die Reflexionswelle von einem Ziel, das innerhalb des Sendebereichs Tr1 vorhanden ist.
6 ist ein Diagramm, das den Sendebereich der Sendeantenne 11c in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche veranschaulicht. 6 zeigt einen Sendebereich Tr3 links vor dem Fahrzeug CR (+y-Seite und –x-Seite), das auf der eigenen Fahrspur RC fährt. Der Sendebereich Tr3 ist ein Bereich einer Sendewelle, die von der Sendeantenne 11c ausgegeben wird. Eine dritte Bezugsachse Ce3 ist eine Achse, die sich in Bezug auf die Fahrtrichtung (+y-Seite) des Fahrzeugs CR schräg zu der linken Seite (–x-Seite) in der Fahrzeugbreitenrichtung (Richtung der x-Achse) erstreckt, und ist im Wesentlichen in der Mitte des Sendebereichs Tr1 positioniert. Wenn der horizontale Winkel der zweiten Bezugsachse Ce2 ±0° beträgt, ist die dritte Bezugsachse Ce3 in einem horizontalen Winkel von etwa –7° positioniert. Und wenn der horizontale Winkel der dritten Bezugsachse Ce3 ±0° beträgt, ist das linke Ende des Sendebereichs Tr1 in einem horizontalen Winkel von etwa –38° positioniert. Mit anderen Worten ist das linke Ende des Sendebereichs Tr3 bei einem horizontalen Winkel der zweiten Bezugsachse Ce2 von ±0° in einem horizontalen Winkel von etwa –45° positioniert.
Wenn der horizontale Winkel der dritten Bezugsachse Ce3 ±0° beträgt, ist das rechte Ende des Sendebereichs Tr3 in einem horizontalen Winkel von +38° positioniert. In diesem Fall beträgt die Länge der dritten Bezugsachse Ce3 etwa 80 m. Das heißt, wenn die vertikale Entfernung innerhalb von etwa 80 m liegt und der horizontale Winkel der dritten Bezugsachse Ce3 ±0° beträgt, wird der Sendebereich Tr3 zu einem Bereich innerhalb eines horizontalen Winkels von ±38°. Der Bereich innerhalb des horizontalen Winkels von ±38° ist ein Bereich, der die Breite (etwa 3,6 m) der eigenen Fahrspur RC und die linke Fahrspur RL (etwa 3,6 m) beinhaltet, wenn das Fahrzeug CR im Wesentlichen in der Mitte der eigenen Fahrspur RC positioniert ist. Mit anderen Worten entspricht der Bereich innerhalb des horizontalen Winkels von etwa ±38° einer vertikalen Entfernung von etwa –5,4 m bis +1,8 m, wenn das Fahrzeug CR im Wesentlichen in der Mitte der eigenen Fahrspur RC positioniert ist. Die Sendeantenne 11c gibt die Sendewelle innerhalb des Sendebereichs Tr3 aus. Als Ergebnis empfängt die Empfangsantenne 12 die Reflexionswelle von einem Ziel, das innerhalb des Sendebereichs Tr3 vorhanden ist.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich bei einem Vergleich der Sendebereiche Tr2 und Tr4 mit den Sendebereichen Tr1 und Tr3, dass die Ausgabedistanz der Sendewelle verlängert ist und der horizontale Winkel einen engen Bereich aufweist. Mit anderen Worten ist bei einem Vergleich der Sendebereiche Tr1 und Tr3 mit den Sendebereichen Tr2 und Tr4 die Ausgabedistanz der Sendewelle verkürzt und weist der horizontale Winkel einen weiten Bereich auf.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 führt die für das Fahrzeug CR erforderliche Steuerung auf Basis der Zielinformationen, die aus dem gesamten Sendebereich der Sendebereiche Tr1 bis Tr4 abgeleitet wurden, durch. Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 führt an dem Fahrzeug CR, das einem anderen Fahrzeug hinterher fährt, die ACC-Steuerung durch. Zum Beispiel ist das andere Fahrzeug ein Ziel, das auf der Fahrspur, auf der das Fahrzeug CR fährt, in die gleiche Richtung wie das Fahrzeug CR fährt, und sich verhältnismäßig weit (z. B. 100 m) von dem Fahrzeug CR entfernt befindet. Das andere Fahrzeug ist in irgendeinem Bereich der Sendebereiche Tr1 bis Tr4 vorhanden. Ferner führt die Fahrzeugsteuerung 20 an dem Fahrzeug CR die PCS-Steuerung durch, um zu verhindern, dass das Fahrzeug CR mit einem anderen Fahrzeug zusammenstößt. Das andere Fahrzeug ist ein Ziel, das sich dem Fahrzeug CR mit einer gegebenen Geschwindigkeit (z. B. 60 km/h) oder mehr nähert und an einer Position in der Nähe des Fahrzeugs CR vorhanden ist. Das andere Fahrzeug ist in irgendeinem Bereich der Sendebereiche Tr1 bis Tr4 vorhanden. Auf diese Weise kann die Radarvorrichtung 10 unter Verwendung des in 3 beschriebenen Aufbaus der Sendeantenne 11 und der Empfangsantenne 12 der Antenne 101 die Sendewelle ausgeben, um die Zielinformationen, die für wenigstens eine Fahrzeugsteuerung unter mehreren Arten von Fahrzeugsteuerungen durch die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 erforderlich sind, abzuleiten. Daher kann die Fahrzeugsteuerung 20 auf Basis der Zielinformationen eine passende Fahrzeugsteuerung unter mehreren Arten von Fahrzeugsteuerungen durchführen.
7 ist ein Diagramm, das die Sendebereiche Tr2 und Tr4 der Sendeantennen 11b und 11d in der Richtung senkrecht zu der Straßenoberfläche veranschaulicht. Obwohl eine Beschreibung der vertikalen Sendebereiche der Sendebereiche Tr2 und Tr4 erfolgen wird, wird nachstehend als Beispiel der Sendebereich Tr2 beschrieben werden, da die beiden Sendebereiche untereinander im Wesentlichen identisch sind. 7 zeigt den Sendebereich Tr2 vor (+y-Seite) dem Fahrzeug CR, das auf der eigenen Fahrspur RC fährt. Wenn der Winkel der zweiten Bezugsachse Ce2 in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche ±0° beträgt, weist der Sendebereich Tr2 einen Bereich mit einem Winkel in der vertikalen Richtung von etwa +8,5° an der oberen Seite (+z-Seite) der Höhenrichtung des Fahrzeugs CR und einem Winkel in der vertikalen Richtung von etwa –8,5° an der unteren Seite (–z-Seite) auf. Nachstehend wird der Winkel jeder Bezugsachse auf ±0° angesetzt und der Winkel in der Höhenrichtung (Richtung der z-Achse) des Fahrzeugs CR als der vertikale Winkel bezeichnet. Der vertikale Winkel wird auch als Winkel in der vertikalen Richtung zu der Straßenoberfläche bezeichnet. In diesem Fall verläuft die zweite Bezugsachse Ce2 im Wesentlichen parallel zu der Straßenoberfläche und weist sie eine Länge von etwa 150 m auf. Das heißt, der Sendebereich Tr2 wird zu einem Bereich innerhalb des vertikalen Winkels von ±8,5° bei einer vertikalen Entfernung innerhalb von etwa 150 m. Die Sendeantenne 11b gibt die Sendewelle innerhalb des Sendebereichs Tr2 aus. Als Ergebnis empfängt die Empfangsantenne 12 die Reflexionswelle von einem Ziel, das innerhalb des Sendebereichs Tr2 vorhanden ist.
8 ist ein Diagramm, das den Sendebereich Tr3 der Sendeantenne 11c in der Richtung senkrecht zu der Straßenoberfläche veranschaulicht. 8 zeigt den Sendebereich Tr3 vor (+y-Seite) dem Fahrzeug CR, das auf der eigenen Fahrspur RC fährt. Wenn der vertikale Winkel der dritten Bezugsachse Ce3 ±0° beträgt, weist der Sendebereich Tr3 einen Bereich mit einem Winkel in der vertikalen Richtung von etwa +8,5° an der oberen Seite (+z-Seite) der Höhenrichtung des Fahrzeugs CR und einem Winkel in der vertikalen Richtung von etwa –8,5° an der unteren Seite (–z-Seite) auf. In diesem Fall verläuft die dritte Bezugsachse Ce3 im Wesentlichen parallel zu der Straßenoberfläche und weist sie eine Länge von etwa 80 m auf. Das heißt, der Sendebereich Tr3 wird zu einem Bereich innerhalb des vertikalen Winkels von ±8,5° bei einer vertikalen Entfernung innerhalb von etwa 80 m. Die Sendeantenne 11c gibt die Sendewelle innerhalb des Sendebereichs Tr3 aus. Als Ergebnis empfängt die Empfangsantenne 12 die Reflexionswelle von einem Ziel, das innerhalb des Sendebereichs Tr3 vorhanden ist.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich bei einem Vergleich der Sendebereiche Tr2 und Tr4 mit dem Sendebereich Tr3, dass die vertikale Entfernung verlängert ist und der vertikale Winkel im Wesentlichen den gleichen Bereich aufweist. Mit anderen Worten ist bei einem Vergleich des Sendebereichs Tr3 mit den Sendebereichen Tr2 und Tr4 die vertikale Entfernung verkürzt und weist der vertikale Winkel im Wesentlichen den gleichen Bereich auf.
Unter Rückkehr zu 2 weist der Mischer 13 vier Mischer 13a bis 13d auf. Der Mischer 13 ist für jede der Empfangsantennen 12a bis 12d bereitgestellt und mischt das Empfangssignal, das der durch die Empfangsantenne 12 empfangenen Reflexionswelle entspricht, und das Sendesignal, das der Sendewelle entspricht. Der Mischer erzeugt ein Schwebungssignal, bei dem es sich um den Unterschied zwischen dem Empfangssignal und dem Sendesignal handelt, und gibt es an den AD-Wandler 14 aus.
Der AD-Wandler 14 weist vier AD-Wandler 14a bis 14d auf. Der AD-Wandler 14 ist für die jeweiligen Empfangsantennen 12a bis 12d bereitgestellt. Der AD-Wandler 14 wandelt ein von dem Mischer 13 eingegebenes analoges Signal in ein digitales Signal um. Im Besonderen tastet der AD-Wandler die Schwebungssignale des analogen Signals mit einer bestimmten Periode ab. Der AD-Wandler 14 quantisiert das Schwebungssignal, das abgetastet wurde, und wandelt es in ein digitales Signal um. Der AD-Wandler 14 gibt das digitale Signal an die Signalverarbeitungseinheit 18 aus.
Die Signalerzeugungseinheit 15 erzeugt ein Dreiecksignal zur Modulation und gibt es an den Oszillator 16 aus. Der Oszillator 16 moduliert das Dreiecksignal zu einem Signal des Millimeter-Wellen-Bands (z. B. 76,5 GHz) und gibt es an den Schalter 17 aus.
Der Schalter 17 wird an die jeweiligen Sendeantennen 11a bis 11d angeschlossen. Der Schalter 17 schaltet die anzuschließende Sendeantenne mit jedem gegebenen Timing (z. B. 5 ms) um. Der Schalter 17 gibt das Sendesignal, bei dem es sich um ein Signal des Millimeter-Wellen-Bands handelt, an eine der Sendeantennen 11a bis 11d aus.
2-3. Ausgabetiming der Sendewelle
Unter Bezugnahme auf 9 wird nun das Ausgabetiming der Sendewelle von den Sendeantennen 11a bis 11d beschrieben werden. 9 ist ein Diagramm, das das Ausgabetiming der Sendewelle von den jeweiligen Sendeantennen 11a bis 11d erklärt. In 9 stellt die vertikale Achse die Frequenz (GHz) dar, und stellt die horizontale Achse die Zeit (ms) dar. In der Zeichnung ist das Sendesignal TS ein Signal, das eine konstante Veränderung zwischen 200 MHz wiederholt; zum Beispiel steigt es bei einer Mittenfrequenz von 76,5 GHz auf eine erste vorherbestimmte Frequenz (z. B. 76,6 GHz) an und fällt dann auf eine zweite vorherbestimmte Frequenz (z. B. 76,4 GHz).
Der Sendezeitraum Tx1 des Sendesignals TS ist ein Zeitraum, in dem die Sendewelle von der Sendeantenne 11a ausgegeben wird. Mit anderen Worten gibt die Sendeantenne 11a die Sendewelle während des ersten Sendezeitraums Tx1 zwischen der Zeit t0 und der Zeit t1 aus. Der Schalter 17 schaltet die Antenne zur Ausgabe der Sendewelle von der Zeit t1 bis zu der Zeit t1a von der Sendeantenne 11a zu der Sendeantenne 11c um.
Der dritte Sendezeitraum Tx3 ist ein Zeitraum, in dem die Sendewelle von der Sendeantenne 11c ausgegeben wird. Mit anderen Worten gibt die Sendeantenne 11c die Sendewelle während des dritten Sendezeitraums Tx3 zwischen der Zeit t1a und der Zeit t2 aus.
Der erste Verarbeitungszeitraum Tx5 ist ein Zeitraum, in dem die Signalverarbeitungseinheit 18 die Position des Ziels in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche auf Basis der Reflexionswelle von dem Ziel ableitet.
Der Zeitraum, der den ersten Sendezeitraum Tx1, den dritten Sendezeitraum Tx3 und den ersten Verarbeitungszeitraum Tx5 umfasst, bildet den ersten Zeitraum Tx10. Der erste Zeitraum Tx10 ist ein Zeitraum von der Zeit t0 bis zu der Zeit t3. Während des ersten Zeitraums Tx10 wird die Sendewelle der Reihe nach von der Sendeantenne 11a und der Sendeantenne 11c ausgegeben. Ferner leitet die Signalverarbeitungseinheit 18 während des ersten Zeitraums Tx10 die Position des Ziels in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche auf Basis der Reflexionswelle der Sendewelle von dem Ziel ab.
Der Schalter 17 schaltet die Antenne, die die Sendewelle ausgibt, zwischen der Zeit t3 und der Zeit t3a von der Sendeantenne 11c zu der Sendeantenne 11a um.
Der erste Sendezeitraum Tx1a ist ein Zeitraum, in dem die Sendewelle von der Sendeantenne 11a ausgegeben wird. Mit anderen Worten gibt die Sendeantenne 11a die Sendewelle während des ersten Sendezeitraums Tx1a zwischen der Zeit t3a und der Zeit t4 aus. Der Schalter 17 schaltet die Antenne, die die Sendewelle ausgibt, zwischen der Zeit t4 und der Zeit t4a von der Sendeantenne 11a zu der Sendeantenne 11b um.
Der zweite Sendezeitraum Tx2a ist ein Zeitraum, in dem die Sendewelle von der Sendeantenne 11b ausgegeben wird. Mit anderen Worten wird die Sendewelle während des zweiten Sendezeitraums Tx2a zwischen der Zeit t4a und der Zeit t5 von der Sendeantenne 11b ausgegeben. Der Schalter 17 schaltet die Antenne, die die Sendewelle ausgibt, zwischen der Zeit t5 und der Zeit t5a von der Sendeantenne 11b zu der Sendeantenne 11c um.
Der dritte Sendezeitraum Tx3a ist ein Zeitraum, in dem die Sendewelle von der Sendeantenne 11c ausgegeben wird. Mit anderen Worten wird die Sendewelle während des dritten Sendezeitraums Tx3a zwischen der Zeit t5a und der Zeit t6 von der Sendeantenne 11c ausgegeben. Der Schalter 17 schaltet die Antenne, die die Sendewelle ausgibt, zwischen der Zeit t6 und der Zeit t6a von der Sendeantenne 11c zu der Sendeantenne 11d um.
Der vierte Sendezeitraum Tx4a ist ein Zeitraum, in dem die Sendewelle von der Sendeantenne 11d ausgegeben wird. Mit anderen Worten wird die Sendewelle während des vierten Sendezeitraums Tx4a zwischen der Zeit t6a und der Zeit t7 von der Sendeantenne 11d ausgegeben.
Der zweite Verarbeitungszeitraum Tx5a ist ein Zeitraum, in dem die Signalverarbeitungseinheit 18 die Position des Ziels in der horizontalen Richtung und die Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche auf Basis der Reflexionswelle von dem Ziel ableitet.
Der Zeitraum, der den ersten Sendezeitraum Tx1a, den zweiten Sendezeitraum Tx2a, den dritten Sendezeitraum Tx3a, den vierten Sendezeitraum Tx4a und den zweiten Verarbeitungszeitraum Tx5a umfasst, bildet den zweiten Zeitraum Tx11. Der zweite Zeitraum Tx11 ist ein Zeitraum von der Zeit t3a zu der Zeit t8. Während des Zeitraums Tx11 wird die Sendewelle der Reihe nach von den Sendeantennen 11a bis 11d ausgegeben. Ferner leitet während des zweiten Zeitraums Tx11 die Signalverarbeitungseinheit 18 die Position des Ziels in der horizontalen Richtung und die Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche auf Basis der Reflexionswelle der Sendewelle von dem Ziel ab.
Das heißt, die Position in der horizontalen Richtung wird auf Basis des Empfangssignals während des ersten Sendezeitraums Tx1a und des dritten Sendezeitraums Tx3a abgeleitet, und die Höhe in der vertikalen Richtung wird auf Basis des Empfangssignals während des zweiten Sendezeitraums Tx2a, des dritten Sendezeitraums Tx3a, und des vierten Sendezeitraums Tx4a abgeleitet. Beide Prozesse des Ableitens der Position des Ziels in der horizontalen Richtung und der Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche setzen die mehreren Sendeantennen, zum Beispiel die Sendeantennen 11b, 11c und 11d, ein, wodurch die Anzahl der Sendeantennen 11 verringert wird. Als Ergebnis kann die Radarvorrichtung 10 die Position des Ziels in der horizontalen Richtung und die Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche durch die verhältnismäßig kompakte Antenne 101 ableiten.
Der Schalter 17 schaltet die Antenne, die die Sendewelle ausgibt, zwischen der Zeit t8 und der Zeit t8a von der Sendeantenne 11c zu der Sendeantenne 11a um.
In diesem Fall bildet der Zykluszeitraum Tx100, der den ersten Zeitraum Tx10 und den zweiten Zeitraum Tx11 umfasst, einen Zyklus des Zielableitprozesses. Mit anderen Worten beginnt der nächste Zyklus des Zielableitprozesses ab der Zeit t8a. In dem nächsten Zyklus wird so wie bei dem vorhergehenden Zyklus die Sendewelle während des ersten Zeitraums der Reihe nach von den Sendeantennen 11a und 11c ausgegeben, und wird dann der Zielableitprozess durchgeführt. Während des zweiten Zeitraums wird die Sendewelle der Reihe nach von den Sendeantennen 11a bis 11c ausgegeben, und dann wird der Zielableitprozess durchgeführt. In diesem Fall beträgt die Zeit für den Zykluszeitraum Tx100 zum Beispiel 110 ms. Die Zeit für den ersten Zeitraum Tx10 beträgt zum Beispiel 50 ms, und die Zeit für den zweiten Zeitraum Tx11 beträgt zum Beispiel 60 ms. Ferner beträgt die Ausgabezeit der Sendewelle von einer Sendeantenne der Sendeantenne 11 zum Beispiel 5 ms.
Ferner wird die Sendewelle wie oben beschrieben während des zweiten Zeitraums Tx11 eines Zyklus von den vier Sendeantennen 11a bis 11d ausgegeben, um die Position des Ziels in der horizontalen Richtung und die Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung abzuleiten. Übrigens lautet der Grund, warum die Sendewelle während des ersten Zeitraums Tx10 eines Zyklus von den beiden Sendeantennen 11a und 11c ausgegeben wird, um nur die Position des Ziels in der horizontalen Richtung abzuleiten, wie folgt. Das heißt, der Grund ist, eine Beschädigung der Radarvorrichtung 10 zu verhindern, da die inneren Schaltungen der Radarvorrichtung 10 infolge der Ausgabe der Sendewelle Wärme erzeugen.
Für die Position des Ziels in der horizontalen Position ist eine verhältnismäßig hohe Häufigkeit der Ableitung erforderlich, um mit einem anderen Fahrzeug, das plötzlich vor dem Fahrzeug CR auftaucht, ”zurechtzukommen”. Doch da ein Objekt über der Straße, wie etwa ein Verkehrsschild, nicht plötzlich vor dem Fahrzeug CR auftaucht, kann die Häufigkeit der Ableitung für die Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung verhältnismäßig gering sein. Da daher eine Wärmeerzeugung der Radarvorrichtung 10 verhindert wird, ist es möglich, die Ausübung eines nachteiligen Einflusses auf den Zielableitprozess zu verhindern. Ferner kann die Radarvorrichtung 10 wenigstens die Position des Ziels in dem horizontalen Winkel während eines Zyklus zwei Mal ableiten, und kann sie die Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung ein Mal ableiten. Das heißt, die Radarvorrichtung 10 kann eine Positionsveränderung des Ziels in der horizontalen Richtung verglichen mit der Veränderung der Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung früh ableiten. Als Ergebnis kann die Fahrzeugsteuervorrichtung 20, die die Zielinformationen von der Radarvorrichtung 10 erhält, bei wenigstens einer Steuerung aus der ACC-Steuerung und der PCS-Steuerung eine passende Steuerung in Bezug auf das Ziel, hinsichtlich dessen eine Fahrzeugsteuerung erforderlich ist, vornehmen.
2-4. Ableitung des Schwebungssignals
Nun wird eine Beschreibung der Ableitung des Schwebungssignals BS auf Basis des Sendesignals TS und des nachstehend beschriebenen Empfangssignals RS beispielweise während des ersten Zeitraums Tx10 vorgenommen. 10 ist ein Diagramm, das die Ableitung des Schwebungssignals auf Basis des Sendesignals TS und des Empfangssignals RS erklärt.
Die einzelnen Symbole in 10 und die einzelnen Symbole in nachstehend beschriebenen Ausdrücken weisen die folgende Bedeutung auf: fr ist die Entfernungsfrequenz, fd die Geschwindigkeitsfrequenz, Fo die Mittenfrequenz einer Sendewelle, DF die Frequenzabweichungsbreite, fm die Wiederholungsfrequenz einer Modulationswelle, c die Lichtgeschwindigkeit (Geschwindigkeit einer Welle), T die Zeit für das Hin- und Herlaufen einer Welle zwischen dem Fahrzeug CR und dem Ziel, fs ist die Sende/Empfangsfrequenz, R ist die vertikale Entfernung, und V ist die relative Geschwindigkeit.
Die obere Zeichnung in 10 ist ein Diagramm, das eine Signalwellenform des Sendesignals TS und des Empfangssignals RS veranschaulicht. Die mittlere Zeichnung in 10 ist ein Diagramm, das eine Überlagerungsfrequenz BF veranschaulicht, welche durch eine Differenzfrequenz zwischen dem Sendesignal TS und dem Empfangssignal RS erzeugt wird. Die untere Zeichnung in 10 ist ein Diagramm, das das Schwebungssignal BS, das der Überlagerungsfrequenz BF entspricht, veranschaulicht.
In der oberen Zeichnung in 10 stellt die vertikale Achse die Frequenz (GHz) dar, und stellt die horizontale Achse die Zeit (ms) dar. In der Zeichnung wiederholt das Sendesignal TS eine konstante Veränderung zwischen 200 MHz; zum Beispiel steigt es bei einer Mittenfrequenz von 76,5 GHz auf eine vorherbestimmte Frequenz (z. B. 76,6 GHz) an und fällt dann auf eine vorherbestimmte Frequenz (z. B. 76,4 GHz).
Das Sendesignal TS weist einen Zeitraum (hier nachstehend als Auf-Zeitraum bezeichnet) auf, in dem die Frequenz auf eine vorherbestimmte Frequenz ansteigt. Der Auf-Zeitraum entspricht einem Zeitraum U1 (Zeit t0 bis Zeit t11) und einem Zeitraum U3 (Zeit t1a bis Zeit t12). Das Sendesignal TS weist einen Zeitraum (hier nachstehend als Ab-Zeitraum bezeichnet) auf, in dem die Frequenz nach dem Anstieg auf die vorherbestimmte Frequenz auf eine vorherbestimmte Frequenz fällt. De Ab-Zeitraum entspricht einem Zeitraum D1 (Zeit t11 bis Zeit t1) und einem Zeitraum D3 (Zeit t12 bis Zeit t2). Der erste Sendezeitraum Tx1 weist den Zeitraum U1 und den Zeitraum D1 auf. Der dritte Sendezeitraum Tx3 weist den Zeitraum U3 und dem Zeitraum D3 auf.
In dem ersten Sendezeitraum Tx1 wird die Sendewelle von der Sendeantenne 11a ausgegeben. Die Sendewelle wird durch die Empfangsantenne 12 als Reflexionswelle von dem Ziel empfangen. Als Ergebnis wird das Empfangssignal RS durch die Empfangsantenne 12 an den Mischer 13 ausgegeben. In diesem Fall weist das Empfangssignal RS so wie das Sendesignal TS einen Auf-Zeitraum, in dem die Frequenz auf eine vorherbestimmte Frequenz ansteigt, und einen Ab-Zeitraum, in dem die Frequenz auf eine vorherbestimmte Frequenz fällt, auf. Ferner wird die Sendewelle in dem dritten Sendezeitraum Tx3 von der Sendeantenne 11c ausgegeben und wird das Empfangssignal RS auf Basis der Reflexionswelle durch die Empfangsantenne 12 an den Mischer 13 ausgegeben.
In diesem Fall weist das Empfangssignal RS im Vergleich zu dem Sendesignal TS eine Zeitverzögerung auf, die von der vertikalen Entfernung des Ziels in Bezug auf das Fahrzeug CR abhängt. Und wenn zwischen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs CR und der Geschwindigkeit des Ziels ein Geschwindigkeitsunterschied besteht, kommt es in dem Empfangssignal RS in Bezug auf das Sendesignal zu einem Unterschied durch eine Dopplerverschiebung.
In der mittleren Zeichnung in 10 stellt die vertikale Achse die Frequenz (GHz) dar, und stellt die horizontale Achse die Zeit (ms) dar. Die Zeichnung zeigt das Schwebungssignal, das den Unterschied zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal in dem Auf-Zeitraum und in dem Ab-Zeitraum darstellt. Zum Beispiel wird in dem Zeitraum U1 eine Überlagerungsfrequenz BF1 abgeleitet, und in dem Zeitraum D1 eine Überlagerungsfrequenz BF2 abgeleitet. Auf diese Weise wird in jedem Zeitraum die Überlagerungsfrequenz BF abgeleitet.
In der unteren Zeichnung in 10 stellt die vertikale Achse die Amplitude (V) dar, und stellt die horizontale Achse die Zeit (ms) dar. Die Zeichnung zeigt das Schwebungssignal BS eines analogen Signals, das der Überlagerungsfrequenz BF entspricht. Das Schwebungssignal BSW wird durch den AD-Wandler 14 von dem analogen Signal in das digitale Signal umgewandelt.
In 10 ist das Schwebungssignal BS in dem Fall gezeigt, in dem die Empfangsantenne 12 die Reflexionswelle von einem Reflexionspunkt des Ziels empfängt. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in dem die Empfangsantenne 12 mehrere Reflexionswellen von mehreren Reflexionspunkten des Ziels empfängt, ein Schwebungssignal BS gemäß mehreren Reflexionswellen abgeleitet.
Unter Rückkehr zu 2 umfasst die Signalverarbeitungseinheit 18 einen Fourier-Transformationsteil 18a, einen Spitzenextraktionsteil 18b, einen Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels, einen Teil 18d zur Ableitung der vertikalen Entfernung/der relativen Geschwindigkeit, und einen Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels.
Der Fourier-Transformationsteil 18a analysiert die Frequenz des digitalen Signals, das durch den AD-Wandler umgewandelt wurde, unter Verwendung einer DSP(digitale Signalprozessor)-Schaltung (nicht veranschaulicht). Im Besonderen erzeugt der Fourier-Transformationsteil 18a FFT Daten, für die das digitale Signal für jede Frequenz durch eine FFT (eine schnelle Fourier-Transformation) zerlegt wird.
Der Spitzenextraktionsteil 18b extrahiert aus den Signalen für die einzelnen Frequenzen in den FFT-Daten ein Signal, dessen Signalpegel einen gegebenen Schwellenwert übersteigt, als Spitzensignal.
Der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels leitet durch Verwendung eines bestimmten Winkelschätzverfahrens den Winkel des Ziels in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche ab. Im Besonderen leitet der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels den Winkel des Ziels in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche aus dem Spitzensignal auf Basis des durch die Empfangsantennen 12a bis 12d empfangenen Empfangssignals ab. Der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels gibt den Winkel des Ziels in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche an den Teil 18d zur Ableitung der vertikalen Entfernung/der relativen Geschwindigkeit aus.
2-5. Ableitung des horizontalen Winkels
Unter Bezugnahme auf 11 wird ein Fall beschrieben werden, in dem der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels beispielsweise ESPRIT als Winkelschätzverfahren einsetzt. In dem Fall, in dem die Radarvorrichtung 10 ESPRIT als Winkelschätzverfahren einsetzt, ist es möglich, durch die vier Empfangsantennen jeden horizontalen Winkel von drei Zielen, die in im Wesentlichen der gleichen vertikalen Entfernung positioniert sind, abzuleiten. Das heißt, die Radarvorrichtung 10 kann unter mehreren Zielen, die in im Wesentlichen der gleichen vertikalen Entfernung positioniert sind, den horizontalen Winkel einer Anzahl von Zielen ableiten, die der Gesamtanzahl der Antennen 12 minus 1 entspricht. 11 ist ein Diagramm, das einen Prozessabriss von ESPRIT zeigt.
ESPRIT ist eine Technik des Teilens der Empfangsantennen 12a bis 12d in zwei hinsichtlich der Position verschobene Unteranordnungen und des Schätzens einer Ankunftsrichtung einer ankommenden Welle (Reflexionswelle) aus dem Phasenunterschied der beiden Unteranordnungen.
Wie in 11 veranschaulicht ist eine lineare Anordnung, die aus K Elementen besteht, vorhanden. Die Anzahl der ankommenden Wellen wird als L angesetzt, und ein Winkel der i-ten ankommenden Welle wird als θi (= 1, 2, ..., K) angesetzt.
ESPRIT ist eine Technik des Schätzens der Phasendrehung jeder ankommenden Welle, die durch eine Parallelverschiebung der gesamten Anordnungen erzeugt wird, auf Basis der Drehinvarianz ”J₁AΦ = J₂A”. Die Matrix J₁ und die Matrix J₂ sind Transformationsmatrizes von (K – 1) × K. K ist die Anzahl der Empfangsantennen 12. A ist eine Richtungsmatrix, die aus Anordnungsreaktionsvektoren mit Variablen von θ₁ bis θ_L besteht. Φ ist eine Diagonalmatrix eines Terms L.
Wie in 11 veranschaulicht wird in der linearen Anordnung, die aus K Elementen besteht, das (K – 1)-te Element von dem ersten Element eine Unteranordnung #1, und wird das K-te Element von dem zweiten Element eine Unteranordnung #2. Auf diese Weise bedeutet J₁A der Drehinvarianz, dass die erste bis (K – 1)-te Spalte der Matrix A extrahiert wird, und bedeutet J₂A der Drehinvarianz, dass die zweite bis K-te Spalte A extrahiert wird. Das heißt, J₁A stellt die Richtungsmatrix der Unteranordnung #1a dar. J₂A stellt die Richtungsmatrix der Unteranordnung #2 dar.
Wenn A bekannt ist, wird Φ ermittelt, um den ankommenden Winkel eines Pfads zu schätzen. Doch da A geschätzt werden soll, ist es nicht möglich, direkt eine Lösung für Φ zu finden. Entsprechend wird eine K×K-Kovarianzmatrix Rxx des k-dimensionalen Empfangssignalvektors ermittelt. Rxx wird einer Eigenwertexpansion unterzogen und aus dem daraus erhaltenen Eigenwert unter Verwendung eines Eigenvektors, der einem höheren Eigenwert als der thermischen Rauschleistung σ² entspricht, eine Signalteilraummatrix E_S erzeugt.
Die erzeugte Teilraummatrix E_S und die Matrix A können unter Verwendung einer regelmäßigen Matrix T eines dazwischen vorhandenen Terms L durch A = EsT^–1 dargestellt werden. Hier ist Es eine Matrix von K × L. T ist eine regelmäßige Matrix von L × L. Wenn die Drehinvarianz durch die Gleichung A = EsT^–1 ersetzt wird, wird (J₁Es)(TΦT^–1) = J₂E_S erhalten. Wenn die Eigenwertexpansion durchgeführt wird, nachdem TΦT^–1 aus der Gleichung ermittelt wurde, wird der Eigenwert ein diagonales Element von Φ. Als Ergebnis wird der Winkel der ankommenden Welle aus dem Eigenwert geschätzt.
Unter Rückkehr zu 2 leitet der Teil 18d zur Ableitung der vertikalen Entfernung/der relativen Geschwindigkeit die vertikale Entfernung und die relative Geschwindigkeit ab. Im Besonderen leitet der Teil 18d zur Ableitung der vertikalen Entfernung/der relativen Geschwindigkeit die Paardaten durch Paaren des Spitzensignals des Auf-Zeitraums und des Spitzensignals des Ab-Zeitraums ab. Der Teil 18d zur Ableitung der vertikalen Entfernung/der relativen Geschwindigkeit leitet die vertikale Entfernung des Ziels, das den Paardaten entspricht, durch Verwendung der nachstehenden Gleichung 1 ab. Ferner leitet der Teil 18d zur Ableitung der vertikalen Entfernung/der relativen Geschwindigkeit die relative Geschwindigkeit des Ziels, das den Paardaten entspricht, durch Verwendung der nachstehenden Gleichung 2 ab. In diesem Fall wird die horizontale Entfernung des Ziels, das den Paardaten entspricht, durch eine Berechnung unter Verwendung einer trigonometrischen Funktion aus den Informationen über die vertikale Entfernung und den horizontalen Winkel, der durch den Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels abgeleitet wurde, abgeleitet. [Gleichung 1]
[Gleichung 2]
In diesem Fall leitet der Teil 18d zur Ableitung der vertikalen Entfernung/der relativen Geschwindigkeit die Entfernung und die relative Geschwindigkeit des Ziels aus dem Empfangssignal auf Basis der Sendewelle jeder Sendeantenne ab. Zum Beispiel erzeugt der Fourier-Transformationsteil 18a in dem zweiten Zeitraum Tx11, der in 9 beschrieben ist, in dem zweiten Verarbeitungszeitraum Tx5a für die vier Sendeantennen drei FFT-Daten. Der Grund, warum es sich für die vier Sendeantennen um drei FFT-Daten handelt, ist, dass die Sendebereiche (Tr2 und Tr4) der Sendeantennen 11b 11d einander im Wesentlichen gleich sind. Der Fourier-Transformationsteil 18a erzeugt durch die vier Sendeantennen und die vier Empfangsantennen 3 × 4 = 12 FFT-Daten. Die Spitzensignale der FFT-Daten der vier Empfangsantennen für eine Sendeantenne zeigen im Wesentlichen gleiche Eigenschaften hinsichtlich des Signalpegels und der Frequenz. Aus diesem Grund werden zum Beispiel die Spitzensignale der vier FFT-Daten unter Mitteln ihrer Signalpegel verwendet. Zur einfachen Erklärung werden nachstehend die Spitzensignale der FFT-Daten der vier Empfangsantennen für eine Sendeantenne als Durchschnitt verwendet und werden drei FFT-Daten für die vier Sendeantennen beschrieben werden.
Der Fourier-Transformationsteil 18a erzeugt FFT-Daten des ersten Sendezeitraums Tx1a der Sendeantenne 11a. Außerdem erzeugt der Fourier-Transformationsteil 18a FFT-Daten auf Basis des zweiten Sendezeitraums Tx2a der Sendeantenne 11b und des vierten Sendezeitraums Tx4a der Sendeantenne 11d. Die FFT-Daten des zweiten Sendezeitraums Tx2a und des vierten Sendezeitraums Tx4a sind FFT-Daten, die durch Mitteln der Schwebungssignale, die beiden Zeiträumen entsprechen, abgeleitet sind. Außerdem erzeugt der Fourier-Transformationsteil 18a FFT-Daten des dritten Sendezeitraums Tx3a der Sendeantenne 11c.
Der Spitzenextraktionsteil 18b extrahiert die Spitzensignale aus den drei FFT-Daten. Wenn die Spitzensignale bei der gleichen Frequenz wie die mehreren FFT-Daten liegen, wird zur Extraktion der Spitze auf das Spitzensignal mit einem hohen Signalpegel abgezielt. Als Ergebnis kann der Spitzenextraktionsteil 18b das dem Ziel entsprechende Spitzensignal aller Sendebereiche der Sendebereiche Tr1 bis Tr4, die den Sendeantennen 11a bis 11d entsprechen, extrahieren. Aus diesem Grund kann der Teil 18d zur Ableitung der vertikalen Entfernung/der relativen Geschwindigkeit die Entfernung und die relative Geschwindigkeit des Ziels, das in dem gesamten Sendebereich der Sendeantennen 11a bis 11d vorhanden ist, ableiten. Außerdem kann der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels die horizontale Entfernung aus dem Winkel des Ziels, das in dem gesamten Sendebereich der Sendeantennen 11a bis 11d vorhanden ist, ableiten.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 führt auf Basis der auf die obige Weise abgeleiteten Zielinformationen wenigstens eine Steuerung aus der ACC-Steuerung und der PCS-Steuerung durch. Das heißt, durch Verwenden der jeweiligen Sendeantennen 11a bis 11d, die bei einer Antenne 101 bereitgestellt sind, kann die Radarvorrichtung 10 die Ausstrahlung des Fernstrahls in einem verhältnismäßig engen Winkel durchführen und die Ausstrahlung des Nahbereichsstrahls in einem verhältnismäßig weiten Bereich vornehmen. Als Ergebnis kann die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 auf Basis der Zielinformationen, die an irgendeiner Position in dem gesamten Sendebereich der Sendeantennen 11a bis 11d abgeleitet wurden, eine beliebige aus der ACC-Steuerung und der PCS-Steuerung an dem Fahrzeug CS vornehmen.
Der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels leitet die Höhe des Ziels in der senkrecht zu der Straßenoberfläche verlaufenden Richtung ab. Der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels leitet den vertikalen Winkel des Ziels zu der Straßenoberfläche ab. Im Besonderen leitet der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels den vertikalen Winkel des Ziels zu der Straßenoberfläche auf Basis der Reflexionswelle, wofür die von den Sendeantennen 11b, 11c und 11d ausgestrahlten Sendewellen von dem Ziel reflektiert wurden, ab. Der vertikale Winkel des Ziels zu der Straßenoberfläche wird durch die Verwendung des oben beschriebenen Winkelschätzverfahrens von ESPRIT auf Basis des Phasenunterschieds der Sendeantennen 11b, 11c und 11d in der senkrecht zu der Substratfläche verlaufenden Richtung abgeleitet. Ferner wird die Höhe des Ziels in der senkrecht zu der Straßenoberfläche verlaufenden Richtung durch die Berechnung unter Verwendung der trigonometrischen Funktion aus den Informationen hinsichtlich des vertikalen Winkels und der vertikalen Entfernung abgeleitet.
2-6. Ableitung des vertikalen Winkels
Unter Bezugnahme auf 12 bis 15 wird nun die Ableitung des vertikalen Winkels ausführlich beschrieben werden. 12 ist ein Diagramm, das die Reflexionswelle von dem Ziel erklärt. 12 erklärt die Richtung so wie 7 oder dergleichen unter Verwendung der Koordinatenachse xyz. 12 zeigt den Sendebereich Tr2 der Sendeantenne 11b der Radarvorrichtung 10. Das Objekt TA über der Straße befindet sich an der Oberseite (+z-Seite) in der vertikalen Richtung (Richtung der z-Achse) zu der Straßenoberfläche vor (+y-Richtung) dem auf der Straßenoberfläche positionierten Fahrzeug CR innerhalb des Sendebereichs Tr2. Das Objekt TA über der Straße ist zum Beispiel ein Schild wie etwa ein Verkehrsschild und befindet sich im Fall einer Höhe der Straßenoberfläche von 0 m an einer Position bei etwa 4,5 m. Ferner beträgt die vertikale Entfernung des Objekts TA über der Straße zu dem Fahrzeug CR etwa 70 m.
Die Reflexionswelle von dem Objekt TA über der Straße ist eine Reflexionswelle D21, die direkt durch die Empfangsantenne 12 empfangen wird. Der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels leitet den vertikalen Winkel des Objekts TA über der Straße, das in der Höhenrichtung (Richtung der z-Achse) des Fahrzeugs CR an der oberen Seite (+z-Seite) positioniert ist, durch die Reflexionswelle D21, die durch die Empfangsantenne 12 empfangen wird, ab.
Abgesehen von der Sendeantenne 11b wird durch die Empfangsantenne 12 eine Reflexionswelle von dem Objekt TA über der Straße empfangen, wenn sich das Objekt TA über der Straße in dem Bereich der Sendebereiche Tr3 und Tr4 der Sendeantennen 11c und 11d befindet. Der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels leitet den vertikalen Winkel des Objekts TA über der Straße an der oberen Seite (+z-Seite) in der Höhenrichtung (Richtung der z-Achse) des Fahrzeugs CR durch die von der Empfangsantenne 12 empfangene Reflexionswelle ab.
Als nächstes werden das Empfangssignal RS und die bei der Ableitung des vertikalen Winkels verwendete Kombination der Sendeantenne 11 und der Empfangsantenne 12 beschrieben werden.
13 ist eine Tabelle, die die jeweiligen Empfangssignale R1 bis R16, die den jeweiligen Sendeantennen 11a bis 11d der Sendeantenne 11 und den jeweiligen Empfangsantennen 12a bis 12d der Empfangsantenne 12 im zweiten Zeitraum Tx11 entsprechen, veranschaulicht. In 13 stellt die vertikale Achse die Sendeantennen 11a bis 11d dar, und stellt die horizontale Achse die Empfangsantennen 12a bis 12d dar. 13 zeigt die jeweiligen Empfangssignale RS1 bis RS16, die den jeweiligen Sendeantennen 11a bis 11d und den jeweiligen Empfangsantennen 12a bis 12d entsprechen. Das heißt, 13 zeigt für das Empfangssignal RS, durch welche Antenne das Reflexionssignal, worauf das Signal beruht, empfangen wurde. Mit anderen Worten zeigt 13 für das Empfangssignal RS, durch welche Sendeantenne die Sendewelle, worauf das Empfangssignal beruht, ausgegeben wurde. Zum Beispiel ist das Empfangssignal RS1 ein Empfangssignal, das auf der von der Empfangsantenne 12a empfangenen Reflexionswelle beruht. Das Empfangssignal RS1 ist ein Signal, das auf dem Reflexionssignal der von der Sendeantenne 11a ausgegebenen und von dem Ziel reflektierten Sendewelle beruht. Ferner ist das Empfangssignal RS2 ein Empfangssignal, das auf der von der Empfangsantenne 12b empfangenen Reflexionswelle beruht. Das Empfangssignal RS5 ist ein Signal, das auf dem Reflexionssignal der von der Sendeantenne 11b ausgegebenen und von dem Ziel reflektierten Sendewelle beruht.
13 zeigt 16 Empfangssignale RS1 bis RS16, die vier Sendeantennen 11a bis 11d und vier Empfangsantennen 12a bis 12d entsprechen. Das heißt, es ist das während des zweiten Zeitraums Tx11 empfangene Empfangssignal gezeigt. Der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels setzt die Empfangssignale RS5, RS9 und RS13 als einen Satz an und erzeugt drei weitere Sätze. Das heißt, der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels erzeugt die drei Sätze ”RS6, RS10, und RS14”, ”RS7, RS11, und RS15”, und ”RS8, RS12, und RS16”. Der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels leitet unter Verwendung des gegebenen Winkelschätzverfahrens aus dem Phasenunterschied der drei Empfangssignale RS eines Satzes die vertikalen Winkel von zwei Zielen, die sich in der im Wesentlichen gleichen vertikalen Entfernung befinden, ab.
Zum Beispiel leitet der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels den vertikalen Winkel des Objekts TA über der Straße unter Verwendung von ESPRIT als Winkelschätzverfahren aus dem Phasenunterschied von ”RS5, RS9, und RS13” ab. In diesem Fall wird der vertikale Winkel jeweils aus den jeweiligen vier Sätzen abgeleitet. Aus diesem Grund leitet der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels einen Wert, der durch Mitteln der vier Sätze von vertikalen Winkeln erhalten wurde, als den vertikalen Winkel Φ des Objekts TA über der Straße ab. Ferner wird durch die Berechnung, die die trigonometrische Funktion verwendet, aus den Informationen über den vertikalen Winkel Φ des Objekts TA über der Straße und der vertikalen Entfernung des Objekts TA über der Straße die Höhe des Objekts TA über der Straße in der senkrecht zu der Straßenoberfläche verlaufenden Richtung abgeleitet. Die Radarvorrichtung 10 gibt die Zielinformationen, die die Position des Objekts TA über der Straße in der horizontalen Richtung, die Höhe des Objekts TA über der Straße in der vertikalen Richtung, und seine relative Geschwindigkeit enthalten, an die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 aus.
Ähnlich wie der oben beschriebene vertikale Winkel wird auch der horizontale Winkel aus dem Phasenunterschied zwischen den mehreren Empfangssignalen RS abgeleitet. 14 ist eine Tabelle, die die jeweiligen Empfangssignale R1 bis R16, die den jeweiligen Sendeantennen 11a bis 11d der Sendeantenne 11 und den jeweiligen Empfangsantennen 12a bis 12d der Empfangsantenne 12 im ersten Zeitraum Tx10 entsprechen, veranschaulicht. Im Besonderen stellt in der oberen Zeichnung in 14 die vertikale Achse die Sendeantennen 11a und 11c dar, und stellt die horizontale Achse die Empfangsantennen 12a bis 12d dar. Die jeweiligen Empfangssignale R1 bis R8 sind in der oberen Tabelle von 14 gezeigt. In der unteren Zeichnung von 14 stellt die vertikale Achse die Sendeantennen 11a bis 11d dar, und stellt die horizontale Achse die Empfangsantennen 12a bis 12d dar. Die jeweiligen Empfangssignale R1 bis R16 sind in der unteren Tabelle von 14 gezeigt.
Die jeweiligen Empfangssignale R1 bis R8 in der oberen Zeichnung von 14 sind Signale, die während des ersten Zeitraums Tx10 empfangen werden. Der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels erzeugt zwei unterschiedliche Sätze, einen Satz aus ”R1, R2, R3, und R4”, und einen Satz aus ”R5, R6, R7, und R8”. Der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels leitet unter Verwendung eines gegebenen Winkelschätzverfahrens aus dem Phasenunterschied eines Satzes von vier Empfangssignalen zum Beispiel den horizontalen Winkel des Objekts TA über der Straße ab.
Der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels leitet den horizontalen Winkel des Objekts TA über der Straße unter Verwendung von ESPRIT als Winkelschätzverfahren aus dem Phasenunterschied von ”R1, R2, R3, und R4” ab. Als Ergebnis befindet sich das Objekt TA über der Straße innerhalb des Winkels des Sendebereichs der Sendeantenne 11a.
Je nach der Position des Objekts TA über der Straße kann es sein, dass das Objekt TA über der Straße nur in dem Sendebereich TR1 der Sendeantenne 11a enthalten ist, oder kann es sein, dass das Objekt TA über der Straße in dem Sendebereich Tr1 und dem der Sendeantenne 11c enthalten ist. Ein Fall, in dem das Objekt TA über der Straße nur in dem Sendebereich Tr1 der Sendeantenne 11a enthalten ist, sieht wie folgt aus. Die Entfernung zwischen dem Fahrzeug CR und dem Objekt TA über der Straße ist eine verhältnismäßig kurze Entfernung (z. B. 30 m), und das Ziel ist schräg rechts (horizontaler Winkel der zweiten Bezugsachse Ce von 35 Grad) von dem Fahrzeug CR positioniert. Ein Fall, in dem das Objekt TA über der Straße in dem Sendebereich Tr1 und jenem der Sendeantenne 11c enthalten ist, sieht wie folgt aus. Die Entfernung zwischen dem Fahrzeug CR und dem Objekt TA über der Straße ist eine verhältnismäßig kurze Entfernung (z. B. 30 m), und das Ziel ist direkt vor (horizontaler Winkel der zweiten Bezugsachse Ce von ±0 Grad) dem Fahrzeug CR positioniert.
Ferner wird der horizontale Winkel des Objekts TA über der Straße auf Basis des Phasenunterschieds der Empfangssignale, die durch die jeweiligen Antennen 12a bis 12d der Empfangsantenne 12 empfangen werden, abgeleitet. Wenn zum Beispiel die Empfangsantenne 12a als Bezugsantenne 12 angesetzt wird, wird der horizontale Winkel des Objekts TA über der Straße auf Basis des Phasenunterschieds der Empfangsantennen 12a und 12b abgeleitet. Falls das Objekt TA über der Straße nur in dem Sendebereich Tr1 enthalten ist, wird der Phasenunterschied der Empfangsantennen 12a und 12b als 0 Grad angesetzt. Und falls das Objekt TA über der Straße in den Sendebereichen Tr1 und Tr3 enthalten ist, wird der Phasenunterschied der Empfangsantennen 12a und 12 als 360 Grad angesetzt. In diesem Fall ist der Phasenunterschied von 360 Grad dem Phasenunterschied von 0 Grad gleich, da die Phase gefaltet ist. Als Ergebnis ist es möglich, zu beurteilen, ob das Objekt TA über der Straße direkt vor (horizontaler Winkel von ±0) dem Fahrzeug CR vorhanden ist, oder ob das Objekt TA über der Straße schräg rechts (horizontaler Winkel von 35 Grad) von dem Fahrzeug CR positioniert ist.
Um eine Falschfeststellung des horizontalen Winkels infolge der Faltung der Phase zu verhindern, wird der richtige Winkel des Ziels unter Verwendung der Sendeantennen 11a und 11c, deren Ausgaberichtungen der Sendewellen in der horizontalen Richtung lateral abweichen, abgeleitet. Zum Beispiel wird das Spitzensignal der FFT-Daten der Sendeantenne 11a bei einer bestimmten Frequenz (z. B. 100 kHz) abgeleitet. Der Phasenunterschied der Spitzensignale beträgt 0 Grad. Im Gegensatz dazu wird das Spitzensignal der FFT-Daten der Sendeantenne 11c bei einer bestimmten Frequenz (z. B. 100 kHz) abgeleitet. Doch wenn der Phasenunterschied der Spitzensignale nicht 0 Grad beträgt, befindet sich das Objekt TA über der Straße nur in dem Sendebereich Tr1. Das heißt, wenn das Objekt Ta über der Straße nur in dem Sendebereich Tr1 der Sendeantenne 11a abgeleitet wird, ist das Objekt TA über der Straße in dem horizontalen Winkel von +35 Grad vorhanden.
Das Spitzensignal der FFT-Daten der Sendeantenne 11a wird bei einer bestimmten Frequenz (z. B. 100 kHz) abgeleitet. Der Phasenunterschied der Spitzensignale beträgt 0 Grad. Und das Spitzensignal der FFT-Daten der Sendeantenne 11c wird bei einer bestimmten Frequenz (z. B. 100 kHz) abgeleitet. Der Phasenunterschied der Spitzensignale beträgt 0 Grad. In diesem Fall ist das Objekt TA über der Straße in dem Sendebereich Tr1 und dem Sendebereich Tr3 vorhanden. Das heißt, nur wenn das Objekt TA über der Straße in dem Sendebereich Tr1 der Sendeantenne 11a und dem Sendebereich Tr3 der Sendeantenne 11c abgeleitet wird, ist das Objekt TA über der Straße in dem horizontalen Winkel von 0 Grad vorhanden. Auf diese Weise verhindert die Radarvorrichtung 10 durch die mehreren Sendeantennen mit einem unterschiedlichen Sendebereich eine Fehlfeststellung des horizontalen Winkels des Ziels infolge der Faltung der Phase.
Die jeweiligen Empfangssignale R1 bis R16 in der unteren Zeichnung von 14 sind Signale, die während des zweiten Zeitraums Tx11 empfangen werden. Der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels setzt ”RS1, RS2, RS3, und RS4” als einen Satz an und erzeugt drei andere Sätze. Das heißt, der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels erzeugt die drei Sätze ”RS5, RS6, RS7, und RS8”, ”RS9, RS10, RS11, und RS12”, und ”RS13, RS14, RS15, und RS16”. Der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels leitet den horizontalen Winkel des Objekts TA über der Straße unter Verwendung des gegebenen Winkelschätzverfahrens aus dem Phasenunterschied der vier Empfangssignale eines Satzes ab. Zum Beispiel leitet der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels den horizontalen Winkel des Objekts TA über der Straße unter Verwendung von ESPRIT als Winkelschätzverfahren aus dem Phasenunterschied von ”RS1, RS2, RS3, und RS4” ab. Der horizontale Winkel wird aus jedem der vier Sätze abgeleitet. Aus diesem Grund leitet der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels den Wert, der durch Mitteln der horizontalen Winkel der vier Sätze erhalten wird, als den horizontalen Winkel des Objekts TA über der Straße ab.
Wie bei der obigen Beschreibung verhindert die Radarvorrichtung 10 eine Falschfeststellung des horizontalen Winkels des Objekts infolge der Faltung der Phase durch Verwendung der mehreren Sendeantennen mit unterschiedlichem Sendebereich.
Der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels leitet den Winkel des Ziels in der horizontalen Richtung durch das in 13 und 14 veranschaulichte Empfangssignal ab. Zum Beispiel leitet der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels den Winkels des vorausfahrenden Fahrzeugs und des Objekts TA über der Straße in der horizontalen Richtung ab. Der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels leitet den Winkel des Ziels in der vertikalen Richtung ab. Zum Beispiel leitet der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels den Winkel des vorausfahrenden Fahrzeugs und des Objekts Ta über der Straße in der vertikalen Richtung ab.
3. Verarbeitungsablaufdiagramm
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 15 die Verarbeitung der Radarvorrichtung 10 beschrieben werden. 15 ist ein Verarbeitungsablaufdiagramm der Radarvorrichtung 10. Der Fourier-Transformationsteil 18a der Radarvorrichtung 10 zerlegt das Signal für jede Frequenz durch eine FFT-Verarbeitung des von dem AD-Wandler 14 ausgegebenen digitalen Signals (Schritt S101).
Der Teil 18c zur Ableitung des horizontalen Winkels leitet unter Verwendung des gegebenen Winkelschätzverfahrens den horizontalen Winkel ab (Schritt S102). Der Teil 18d zur Ableitung der vertikalen Entfernung/der relativen Geschwindigkeit paart die Spitzensignale, um die vertikale Entfernung und die relative Geschwindigkeit, die den Paardaten entsprechen, abzuleiten (Schritt S103).
Der Teil 18e zur Ableitung des vertikalen Winkels leitet den Winkel des Ziels in der senkrecht zu der Straßenoberfläche verlaufenden Richtung ab (Schritt S104). Die Signalverarbeitungseinheit 18 gibt die Zielinformationen an die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 aus (Schritt S105). Von den Zielen, die in Schritt S102 und S105 abgeleitet wurden, wird das Ziel, das in Schritt S104 aus dem Winkel der vertikalen Richtung als das Objekt TA über der Straße beurteilt wurde, von der ACC-Steuerung und der PCS-Steuerung ausgenommen. Aus diesem Grund gibt die Radarvorrichtung 10 die Zielinformationen mit Ausnahme jener für das Objekt TA über der Straße an die Fahrzeugsteuervorrichtung 20 aus. Daher kann die Radarvorrichtung 10 die Position des Objekts in der horizontalen Richtung zu der Straßenoberfläche und die Höhe des Ziels in der senkrecht zu der Straßenoberfläche verlaufenden Richtung ableiten.
Abgewandelte Beispiele
Im Vorhergehenden wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern es können verschiedene abgewandelte Beispiele gestaltet werden. Nachstehend werden derartige abgewandelte Beispiele beschrieben werden. Andererseits können alle Formen einschließlich Formen, die bei den oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurden, und Formen die nachstehend beschrieben werden sollen, passend kombiniert werden.
Bei der obigen Ausführungsform stellen die Längenwerte und die Breitenwerte des dielektrischen Substrats 102, der Sendeantenne 11, und der Empfangsantenne 12 der Antenne 101 Beispiele dar; es stehen andere Werte zur Verfügung.
Obwohl bei der obigen Ausführungsform beschrieben wurde, dass die Anzahl der Sendeantennen 11 und der Empfangsantennen 12 jeweils vier beträgt, ist die Anzahl der Sendeantennen 11 und der Empfangsantennen 12 nicht auf vier beschränkt.
Bei der obigen Ausführungsform wurde beschrieben, dass die Sendewelle im ersten Zeitraum Tx10 der Reihe nach von der Sendeantenne 11a und der Sendeantenne 11c ausgegeben wird. Ferner wurde beschrieben, dass die Sendewelle in dem zweiten Zeitraum Tx11 der Reihe nach von der Sendeantenne 11a, der Sendeantenne 11b, der Sendeantenne 11c, und der Sendeantenne 11d ausgegeben wird. Die Ausgabereihenfolge der Sendewelle in dem ersten Zeitraum Tx10 und dem zweiten Zeitraum Tx11 ist ein Beispiel. Als anderes Beispiel kann die Sendewelle in dem ersten Zeitraum zum Beispiel der Reihe nach von der Sendeantenne 11c und der Sendeantenne 11a ausgegeben werden. In dem zweiten Zeitraum Tx11 kann die Sendewelle der Reihe nach von der Sendeantenne 11a, der Sendeantenne 11d, der Sendeantenne 11c, und der Sendeantenne 11b ausgegeben werden. Das heißt, solange die Reihenfolge die Position des Ziels in der horizontalen Richtung und die Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung ableiten kann, ist jede beliebige Reihenfolge zur Ausgabe der Sendewelle von der Sendeantenne 11 verfügbar.
Bei der obigen Ausführungsform wurde beschrieben, dass der Winkel, dessen Bezugsachse Ce auf ±0 gesetzt ist, für den Bereich der Übertragungsbereiche Tr1 bis Tr4 durch einen konkreten Wert dargestellt ist. Der Wert dieses Winkels ist ein Beispiel, und es kann ein anderer Wert als Winkel verwendet werden.
Bei der obigen Ausführungsform wurde beschrieben, dass die Umschaltung von der Sendeantenne 11c zu der Sendeantenne 11a in dem zweiten Zeitraum Tx11, bei dem es sich um den Zeitraum nach dem ersten Zeitraum Tx10 handelt, zwischen der Zeit t3 und der Zeit t3a durchgeführt wird. Mit anderen Worten wurde beschrieben, dass die Umschaltung von der Sendeantenne 11c zu der Sendeantenne 11a durchgeführt wird, nachdem der Zielableitungsprozess des ersten Zeitraums Tx10 abgeschlossen ist. Im Gegensatz dazu kann die Umschaltung von der Sendeantenne 11c zu der Sendeantenne 11a innerhalb einer gegebenen Zeit ab der Zeit t2 durchgeführt werden. Das heißt, die Umschaltung von der Sendeantenne 11c zu der Sendeantenne 11a kann durchgeführt werden, bevor die Verarbeitung des ersten Verarbeitungszeitraums Tx5 beginnt. Es wurde beschrieben, dass die Umschaltung von der Sendeantenne 11d zu der Sendeantenne 11a in dem ersten Zeitraum Tx10, bei dem es sich um den Zeitraum nach dem zweiten Zeitraum Tx11 handelt, zwischen der Zeit t8 und der Zeit t8a durchgeführt wird. Mit anderen Worten wurde beschrieben, dass die Umschaltung von der Sendeantenne 11d zu der Sendeantenne 11a durchgeführt wird, nachdem der Zielableitungsprozess des zweiten Zeitraums Tx11 abgeschlossen ist. Im Gegensatz dazu kann die Umschaltung von der Sendeantenne 11d zu der Sendeantenne 11a innerhalb einer gegebenen Zeit ab der Zeit t7 durchgeführt werden. Das heißt, die Umschaltung von der Sendeantenne 11d zu der Sendeantenne 11a kann durchgeführt werden, bevor die Verarbeitung des zweiten Verarbeitungszeitraums Tx5a beginnt. Ferner wurde als Beispiel beschrieben, dass das von der Radarvorrichtung 10 eingesetzte Winkelschätzverfahren ESPRIT ist. Es kann jedoch ein beliebiges Winkelschätzverfahren wie etwa DBF (Digital Beam Forming), PRISM (Propagator method based on an Improved Spatial-smoothing Matrix), und MUSIC (Multiple Signal Classification) verwendet werden.
Ferner kann die Radarvorrichtung 10 bei der obigen Ausführungsform zusätzlich zu dem Fahrzeug Cr auf andere Geräte angewendet werden. Die Radarvorrichtung 10 kann zum Beispiel auf Flugzeuge und Schiffe angewendet werden.

Claims

Antenne (101), die auf einem Substrat (102) mit einer Breite in einer ersten Richtung und einer Länge in einer zweiten Richtung ausgebildet ist, wobei die Antenne (101) mehrere Sendeantennen (11) und mehrere Empfangsantennen (12) umfasst, wobei die Antenne (101) Folgendes umfasst: eine erste Sendeantenne (11a); eine dritte Sendeantenne (11c), die an einer Position auf dem Substrat (102) bereitgestellt ist, welche in der ersten Richtung relativ zur Position der ersten Sendeantenne (11a) verschoben ist; eine zweite Sendeantenne (11b), die so an einer Position auf dem Substrat (102) in der ersten Richtung zwischen der ersten Sendeantenne (11a) und der dritten Sendeantenne (11c) bereitgestellt ist, dass ein Abschnitt der zweiten Sendeantenne (11b) mit einem Abschnitt der ersten und der dritten Sendeantenne (11a, 11c), der sich in der zweiten Richtung erstreckt, in der ersten Richtung betrachtet überlappt; und eine vierte Sendeantenne (11d), die an einer Position auf dem Substrat (102) bereitgestellt ist, welche in Bezug auf die Position der zweiten Sendeantenne (11b) um die Position der dritten Sendeantenne (11c) punktsymmetrisch ist, wobei die mehreren Empfangsantennen (12) so auf dem Substrat (102) bereitgestellt sind, dass ein Abschnitt jeder der Empfangsantennen (12), der sich in der zweiten Richtung erstreckt, mit einem Abschnitt der zweiten Sendeantenne (11b), der sich in der zweiten Richtung erstreckt, in der ersten Richtung betrachtet überlappt und wenigstens ein Abschnitt von wenigstens einer der mehreren Empfangsantennen (12) mit wenigstens einem Abschnitt der vierten Sendeantenne (11d) in der zweiten Richtung betrachtet überlappt.
Antenne (101) nach Anspruch 1, wobei die erste Sendeantenne (11a) und die dritte Sendeantenne (11c) eine Sendewelle eines ersten Bereichs ausgeben, und wobei die zweite Sendeantenne (11b) und die vierte Sendeantenne (11d) eine Sendewelle eines zweiten Bereichs, dessen horizontaler Winkel enger als jener des ersten Bereichs ist, ausgeben.
Radarvorrichtung (10), die die Antenne (101) nach Anspruch 1 oder 2 umfasst, wobei die Radarvorrichtung (10) Folgendes umfasst: eine erste Ableitungseinheit, die dazu gestaltet ist, auf Basis von Reflexionswellen der von der ersten Sendeantenne (11a) und der dritten Sendeantenne (11c) ausgegebenen Sendewellen von einem Ziel eine Position des Ziels in einer horizontalen Richtung in Bezug auf eine Straßenoberfläche abzuleiten; und eine zweite Ableitungseinheit, die dazu gestaltet ist, auf Basis von Reflexionswellen der von der zweiten Sendeantenne (11b), der dritten Sendeantenne (11c) und der vierten Sendeantenne (11d) ausgegebenen Sendewellen von dem Ziel eine Höhe des Ziels in einer vertikalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche abzuleiten.
Radarvorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei ein erster Zeitraum, der einen Zeitraum umfasst, um die Sendewellen von der ersten Sendeantenne (11a) und der dritten Sendeantenne (11c) der Reihe nach auszugeben, und ein zweiter Zeitraum, der einen Zeitraum umfasst, um die Sendewellen von der ersten Sendeantenne (11a), der zweiten Sendeantenne (11b), der dritten Sendeantenne (11c) und der vierten Sendeantenne (11d) der Reihe nach auszugeben, auf einen Zyklus eines Prozesses zur Ableitung der Position des Ziels in der horizontalen Richtung und der Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung eingerichtet sind, wobei die erste Ableitungseinheit die Position des Ziels in der horizontalen Richtung auf Basis der Reflexionswellen von dem Ziel während des ersten Zeitraums und des zweiten Zeitraums ableitet, und wobei die zweite Ableitungseinheit die Höhe des Ziels in der vertikalen Richtung auf Basis der Reflexionswellen von dem Ziel während des zweiten Zeitraums ableitet.
Fahrzeugsteuersystem, das in der Lage ist, ein Fahrzeug zu steuern, umfassend: die Radarvorrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 4; und eine Fahrzeugsteuervorrichtung (20), die dazu gestaltet ist, das Fahrzeug auf Basis von Zielinformationen, die von der Radarvorrichtung (10) ausgegeben werden, zu steuern.
Signalverarbeitungsverfahren zur Ableitung einer Position eines Ziels durch eine Reflexionswelle, die mit mehreren Empfangsvorrichtungen, welche auf einer Substratfläche eines dielektrischen Substrats (102) bereitgestellt sind, empfangen wird, wobei das Signalverarbeitungsverfahren Folgendes umfasst: Ausgeben einer Sendewelle durch eine Antenne (101), die mehrere Sendeantennen (11) und die mehreren Empfangsantennen (12) umfasst, unter Verwendung einer ersten Sendeantenne (11a), einer dritten Sendeantenne (11c), die in einer Position auf dem Substrat (102) bereitgestellt ist, welche in einer ersten Richtung relativ zur Position der ersten Sendeantenne (11a) verschoben ist, einer zweiten Sendeantenne (11b), die so an einer Position auf dem Substrat (102) in der ersten Richtung zwischen der ersten Sendeantenne (11a) und der dritten Sendeantenne (11c) bereitgestellt ist, dass ein Abschnitt der zweiten Sendeantenne (11b) mit einem Abschnitt der ersten und der dritten Sendeantenne (11a, 11c), der sich in der zweiten Richtung erstreckt, in der ersten Richtung betrachtet überlappt, und einer vierten Sendeantenne (11d), die an einer Position auf dem Substrat (102) bereitgestellt ist, welche in Bezug auf die Position der zweiten Sendeantenne (11b) um die Position der dritten Sendeantenne (11c) punktsymmetrisch ist; Empfangen der Reflexionswelle unter Verwendung der mehreren Empfangsantennen (12), die so bereitgestellt sind, dass ein Abschnitt jeder der Empfangsantennen (12), der sich in der zweiten Richtung erstreckt, einen Abschnitt der zweiten Sendeantenne (11b), der sich in der zweiten Richtung erstreckt in der ersten Richtung betrachtetüberlappt und wenigstens ein Abschnitt von wenigstens einer der mehreren Empfangsantennen (12) mit wenigstens einem Abschnitt der vierten Sendeantenne (11d) in der zweiten Richtung betrachtet überlappt; Ableiten einer Position des Ziels in einer horizontalen Richtung in Bezug auf eine Straßenoberfläche auf Basis von Reflexionswellen der von der ersten Sendeantenne (11a) und der dritten Sendeantenne (11c) ausgegebenen Sendewellen von dem Ziel; und Ableiten einer Höhe des Ziels in einer vertikalen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche auf Basis von Reflexionswellen der von der zweiten Sendeantenne (11b), der dritten Sendeantenne (11c) und der vierten Sendeantenne (11d) ausgegebenen Sendewellen von dem Ziel.