DE102016118731A1

DE102016118731A1 - Radarvorrichtung; Signalverarbeitungsvorrichtung für eine Radarvorrichtung und Signalverarbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102016118731A1
Application number: DE102016118731.3A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Okamoto
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: US20170097409A1; JP2017072421A; DE102016118731B4; JP6598244B2; US10310065B2

Abstract

Es ist eine Radarvorrichtung bereitgestellt. Eine Fourier-Transformationseinheit spaltet jedes entsprechende Schwebungssignal in mehrere Frequenzkomponenten auf. Eine Lageberechnungseinheit spezifiziert Einfallswinkel von Signalen reflektierter Wellen basierend auf Spitzenfrequenzkomponenten, die in den mehreren Frequenzkomponenten enthalten sind, und berechnet die Signalstärken von Einfallswinkelkomponenten der reflektierten Wellen hinsichtlich mehrerer benachbarter Frequenzkomponenten der Spitzenfrequenzkomponenten, wenn die mehreren Einfallswinkel der Signale reflektierter Wellen spezifiziert sind. Eine Berechnungseinheit wählt eine Frequenzkomponente mit der höchsten Signalstärke aus den mehreren benachbarten Frequenzkomponenten hinsichtlich jedes Einfallswinkels, der bei mehreren Frequenzen spezifiziert ist, und berechnet eine Entfernung zwischen der Radarvorrichtung und einem Ziel auf der Basis der einen Frequenzkomponente, die hinsichtlich jedes Einfallswinkels ausgewählt wurde.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung, eine Signalverarbeitungsvorrichtung für die Radarvorrichtung und ein Signalverarbeitungsverfahren.
STAND DER TECHNIK
Radarvorrichtungen nach dem Stand der Technik verwenden zum Beispiel ein frequenzmoduliertes Dauerstrich-(FMCM – Frequency Modulated Continuous Wave)-System. Wenn eine Radarvorrichtung eine Entfernung zu einem Messobjekt (hier im Weiteren als Ziel bezeichnet) mit Hilfe von Modulation, zum Beispiel dem FMCW-System, berechnet, führt die Radarvorrichtung eine schnelle Fourier-Transformation (FFT – Fast Fourier Transformation) an Schwebungssignalen aus, die Mischungen aus einer Sendewelle und den vom Ziel reflektierten Wellen sind, und erkennt eine Spitze des Frequenzspektrums. Danach erzielt die Radarvorrichtung auf der Basis der Frequenz der Spitze die Entfernung zwischen der Radarvorrichtung und dem Ziel. Des Weiteren führt die Radarvorrichtung Winkelberechnungen auf der Basis von jeweiligen Empfangssignalen aus, die von mehreren Empfangsantennen erzielt wurden, wodurch die Einfallswinkel der reflektierten Wellen spezifiziert werden. Auf diese Weise spezifiziert die Radarvorrichtung die Position des Ziels.
Da jedoch FFT zum Erzielen eines Frequenzspektrums in jeder Frequenz-Domain-Komponente (auch als FFT-Bin bezeichnet) vorgesehen ist, was ein diskreter Wert ist, wird, wenn die Entfernungsdifferenzen zwischen Zielen etwa 1 Bin betragen, wenn Frequenzspektren durch Ausführen von FFT an Schwebungssignalen basierend auf den von mehreren Zielen reflektierten Wellen ausgeführt wird, in einigen Fällen eine einzelne Spitze erzielt, wodurch bestimmt wird, dass die mehren Ziele in gleicher Entfernung zur Radarvorrichtung liegen. Wird jedoch durch nachfolgende Winkelberechnung ein Winkelspektrum erzielt, ist es möglich, die Winkel der einzelnen Ziele zur Radarvorrichtung zu erzielen.

Patendokument 1: WO 2006/085352
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Auslegeschrift Nr. 2009-162688

Jedoch kann beim oben beschriebenen Stand der Technik, auch wenn es möglich ist, die Winkel einzelner Ziele durch Winkelberechnung zu erzielen, wenn mehrere Ziele vorhanden sind, die Entfernungsunterschiede aufweisen, die etwa 1 Bin im Frequenzspektrum entsprechen, bestimmt werden, dass Ziele in gleicher Entfernung zur Radarvorrichtung liegen, und es kann unmöglich sein, diese Entfernungen genau zu erzielen. Der Grund dafür liegt darin, dass es unter Umständen unmöglich sein kann, die Frequenzen von Spitzen hinsichtlich mehrerer Ziele, die Entfernungsunterschiede aufweisen, die etwa 1 Bin im Frequenzspektrum entsprechen, ausreichend genau zu bestimmen, wenn eine Radarvorrichtung die reflektierten Wellen von mehreren Zielen empfängt.
KURZDARSTELLUNG
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Genauigkeit von Entfernungsmessungen für einzelne Ziele zu verbessern, auch wenn mehrere Ziele Entfernungsunterschiede aufweisen, die etwa 1 Bin im Frequenzspektrum entsprechen.
Gemäß einem Aspekt der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine Radarvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: eine Sendeeinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Sendewelle zu senden; mehrere Antennen, die dafür konfiguriert sind, von einem Ziel reflektierte Wellen der Sendewelle zu empfangen; Mischeinheiten, die dafür konfiguriert sind, aus entsprechenden Empfangssignalen, die von den mehreren Antennen empfangen wurden, entsprechende Schwebungssignale und ein Sendesignal der Sendewelle zu erzeugen; und eine Signalverarbeitungseinheit, wobei die Signalverarbeitungseinheit Folgendes beinhaltet: eine Fourier-Transformationseinheit, die dafür konfiguriert ist, jedes Schwebungssignal in mehrere Frequenzkomponenten aufzuspalten; eine Lageberechnungseinheit, die dafür konfiguriert ist, Einfallswinkel von Signalen reflektierter Wellen auf der Basis von Spitzenfrequenzkomponenten zu spezifizieren, die in den mehreren Frequenzkomponenten enthalten sind, die durch Aufspalten jedes der Schwebungssignale erzielt wurden, und Signalstärken von Einfallswinkelkomponenten der reflektierten Wellen in Hinsicht auf mehrere benachbarte Frequenzkomponenten der Spitzenfrequenzkomponenten zu berechnen, wenn die mehreren Einfallswinkel der reflektierten Wellensignale spezifiziert sind; und eine Berechnungseinheit, die dafür konfiguriert ist, eine einzelne Frequenzkomponente mit der höchsten Signalstärke aus den mehreren benachbarten Frequenzkomponenten der Spitzenfrequenzkomponente in Hinsicht auf jeden Einfallswinkel auszuwählen, der auf mehreren Frequenzen spezifiziert wurde, und eine Entfernung zwischen der Radarvorrichtung und dem Ziel auf der Basis der einen Frequenzkomponente zu berechnen, die in Hinsicht auf jeden der Einfallswinkel ausgewählt wurde.
Gemäß der Radarvorrichtung ist es möglich, die Genauigkeit von Entfernungsmessungen einzelner Ziele zu verbessern, auch wenn mehrere Ziele Entfernungsunterschiede aufweisen, die etwa 1 Bin im Frequenzspektrum entsprechen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ausführlich auf der Basis der folgenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
1 eine Ansicht, die das Verhältnis zwischen einer Radarvorrichtung und Zielen gemäß einem Vergleichsbeispiel darstellt;
2 eine Ansicht, die ein Beispiel für das Ergebnis der Fourier-Transformation von Schwebungssignalen, die von der Radarvorrichtung erzielt wurden, darstellt;
3 eine Ansicht, welche die Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
4 eine Ansicht, welche die Wellenformen von Signalen darstellt, die von der Radarvorrichtung verarbeitet werden;
5 eine Ansicht, welche die Signalverarbeitung der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt;
6 eine Ansicht, die Einzelheiten der Berechnung Entfernung/relative Geschwindigkeit darstellt;
7 eine Ansicht, die eine Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponente darstellt;
8 eine Ansicht, die eine Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponente darstellt;
9 eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Winkelspektrum darstellt;
10 eine Ansicht, welche die Winkel und Leistungen einzelner Spitzen von Winkelspektren darstellt;
11 eine Ansicht, die dreidimensionale Daten von Frequenz, Winkel und Leistung darstellt;
12 eine Ansicht, welche die Ergebnisse der Berechnung der Frequenzen, Entfernungen und relativen Geschwindigkeiten einzelner Ziele entsprechend Winkeln darstellt; und
13 eine Ansicht, welche die Signalverarbeitung einer Radarvorrichtung einer zweiten Ausführungsform darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Weiteren werden anhand der beigefügten Zeichnungen Radarvorrichtungen gemäß Ausführungsformen beschrieben. Die Konfigurationen der folgenden Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und die Radarvorrichtungen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die Konfigurationen der Ausführungsformen beschränkt.
VERGLEICHSBEISPIEL
1 zeigt das Verhältnis zwischen einer Radarvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel, einem Ziel „A” und einem Ziel „B”. Die Radarvorrichtung erzeugt eine Sendewelle, zum Beispiel durch Ausführen einer Hochfrequenzmodulation an einem Signal, bei dem die Frequenz in einer Dreieckwellenform variiert, und sendet die Sendewelle. Danach empfängt die Radarvorrichtung die reflektierte Welle von den Zielen „A” und „B” durch mehrere Antennen und erzeugt Schwebungssignale aus den empfangenen Wellen und der Sendewelle. Die Radarvorrichtung führt an den Schwebungssignalen einer Fourier-Transformation aus, wodurch die Spitzen des Frequenzspektrums erzielt werden. Auf der Basis der Spitzen des Frequenzspektrums errechnet die die Radarvorrichtung die Entfernungen der Ziele „A” und „B” zur Radarvorrichtung. Ebenfalls auf der Basis von Empfangssignalen der mehreren Antennen, welche die reflektierten Wellen empfingen, erzielt die Radarvorrichtung die Einfallswinkel der reflektierten Wellen von den Zielen „A” und „B”.
2 zeigt ein Beispiel für das Ergebnis der Fourier-Transformation der durch die Radarvorrichtung von 1 erzielten Schwebungssignale. Wird 2 durch diskrete Fourier-Transformation oder schnelle Fourier-Transformation erzielt, ist die Querachse in Einheiten eines diskreten Werts unterteilt, die ein Frequenzband darstellen, das ein Frequenz-Bin genannt wird. Deshalb entsprechen, wenn die Entfernung DA zwischen dem Ziel „A” und der Radarvorrichtung und der Entfernung DB zwischen dem Ziel „B” und der Radarvorrichtung innerhalb festgelegter Grenzen liegen, die Entfernung DA und die Entfernung DB dem gleichen Frequenz-Bin (zum Beispiel dem 120. Bin, gezeigt in 2). Hier beträgt das Frequenzintervall für einen Bin etwa 468 Hz. Insbesondere wird mit Hilfe von Leistungen von 3 Bin, einschließlich eines spezifischen Bin (zum Beispiel der 120. Bin, gezeigt in 2), der eine relativ große Leistung aufweist, eines Bin (zum Beispiel der 119. Bin, gezeigt in 2), der einen Bin vor dem spezifischen Bin liegt und relativ geringe Leistung aufweist, und eines Bin (zum Beispiel der 121. Bin, gezeigt in 2), der einen Bin hinter dem spezifischen Bin liegt und eine relativ geringe Leistung aufweist, eine konvexförmige parabolische Annäherung ausgeführt, wenn die Radarvorrichtung die Spitzen des Frequenzspektrums erzielt, und dann wird der Scheitelpunkt der Parabel als Spitze extrahiert. In diesem Fall werden zum Beispiel der 120. Bin als Spitzen-Bin bestimmt, wohingegen der 119. Bin mit einer Frequenz, die kleiner als die der 120. Bin ist, und der 121. Bin mit einer Frequenz, die kleiner als die der 120. Bin ist, nicht als Spitzen-Bin bestimmt. Wenn in einer Entfernung, die dem 120. Bin entspricht, ein Ziel vorhanden ist und in einer Entfernung, die dem 119. Bin entspricht, ein weiteres Ziel vorhanden ist, kann das Ziel, das in der Entfernung vorhanden ist, die dem 120. Bin entspricht, erkannt werden, aber das andere Ziel, das in einer Entfernung vorhanden ist, die dem 119. Bin entspricht, kann nicht erkannt werden. Mit anderen Worten kann am 120. Bin die Spitze extrahiert werden, wohingegen am 119. Bin keine Spitze extrahiert wird.
Aus diesem Grund wird im Folgenden anhand der ersten und zweiten Ausführungsform eine Radarvorrichtung zum Verbessern der Genauigkeit der Messungen der Entfernungen von mehreren Zielen beschrieben, für Fälle, bei denen Entfernungsunterschiede der Ziele zur Radarvorrichtung innerhalb festgelegter Grenzen liegen, zum Beispiel die Unterschiede zwischen den Frequenz-Bins der Fourier-Transformation von Schwebungssignalen etwa 1 Bin betragen.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
3 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration einer Radarvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Radarvorrichtung 1 ist an ein Fahrzeug montiert und überwacht die Umgebung des Fahrzeugs und erkennt Ziele, wie beispielsweise andere Fahrzeuge und Hindernisse. Die Zielerkennungsergebnisse werden an eine elektrische Steuereinheit (ECU) 2 zum Steuern des Fahrzeugs ausgegeben und werden für einige Zwecke verwendet, wie beispielsweise das Steuern des Fahrzeugs. Die Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch für verschiedene andere Anwendungen als für Fahrzeuge verwendet werden (wie das Überwachen von fliegenden Flugzeugen und fahrenden Schiffen).
Die Radarvorrichtung 1 beinhaltet Folgendes: Empfangsantennen 3 (ch1 bis ch4), die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, Mischer 4 (ch1 bis ch4), die mit den jeweiligen Empfangsantennen 3 verbunden sind, Analog-Digital-(A/D)-Wandler 5 (ch1 bis ch4), die mit den jeweiligen Mischern 4 verbunden sind, und eine Signalverarbeitungsvorrichtung 15, die einen Prozessor 6 beinhaltet, der dafür konfiguriert ist, Daten der A/D-Wandler 5 zu verarbeiten. Außerdem beinhaltet die Radarvorrichtung 1 eine Sendeantenne 7, einen Oszillator 8, eine Signalerzeugungseinheit 9 und eine Sendesteuereinheit 10.
Wie oben beschrieben kann die Radarvorrichtung 1 eine Empfangsschaltung beinhalten, die jeder Empfangsantenne 3 zugeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, eine Empfangsschaltung für das gemeinsame Empfangen von Empfangssignalen aller Empfangsantennen bereitzustellen. In diesem Fall ist eine Steuerung für das Ausführen des Schaltens auf die Empfangsantennen 3 erforderlich, so dass die Empfangsantennen in einer Zeitmultiplex-Weise fortlaufend der Empfangsschaltung entsprechen, wodurch die Schaltungskonfiguration der Radarvorrichtung 1 jedoch kompakt wird.
Außerdem weist die Radarvorrichtung 1 die Empfangsantennen 3 und die Sendeantenne 7 voneinander unabhängig auf, wobei jedoch die Empfangsantennen 3 als die Sendeantenne 7 dienen können. In diesem Fall wird jede Antenne sofort nach dem Senden einer Sendewelle in einen Empfangsmodus geschaltet, so dass sie in der Lage ist, reflektierte Wellen der Sendewelle zu empfangen.
Wird der Radarvorrichtung 1 vom Fahrzeug Elektroenergie zugeführt, führt der Prozessor 6 ein Rechenprogramm aus, durch das Funktionseinheiten, wie beispielsweise eine Fourier-Transformationseinheit 11, eine Spitzenextraktionseinheit 12, eine Lageberechnungseinheit 13 und eine Einheit zum Berechnen der Entfernung/der relativen Geschwindigkeit 14 umgesetzt werden. Der Prozessor 6 führt das Rechenprogramm in Zusammenarbeit mit dem Speicher 16 aus, wodurch diese Funktionseinheiten umgesetzt werden. Zur besseren Erläuterung sind die einzelnen Funktionseinheiten in 3 jedoch im Prozessor 6 dargestellt. Auch sind diese Funktionseinheiten nicht notwendigerweise auf Komponenten beschränkt, die der Prozessor 6 durch Ausführen des Rechenprogramms umsetzt. Zum Beispiel können alle oder einiger der einzelnen Funktionseinheiten von 3 durch eine zugeordnete Arithmetikschaltung umgesetzt werden, die innerhalb oder außerhalb des Prozessors 6 angeordnet ist.
Die Sendeantenne 7, der Oszillator 8, die Signalerzeugungseinheit 9 und die Sendesteuereinheit 10 bilden ein Beispiel für eine Sendeeinheit. Die Empfangsantennen 3 sind Beispiele für mehrere Antennen. Die Mischer 4 sind Beispiele für Mischeinheiten. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 15 ist ein Beispiel für eine Signalverarbeitungsvorrichtung. Die Einheit zum Berechnen der Entfernung/der relativen Geschwindigkeit 14 ist ein Beispiel für eine Recheneinheit.
4 ist eine Ansicht, welche die Wellenformen von Signalen darstellt, die durch die Radarvorrichtung 1 verarbeitet werden. Bei der ersten Ausführungsform verwendet die Radarvorrichtung 1 das frequenzmodulierte Dauerstrich-(FMCW – Frequency Modulated Continuous Wave)-System und die Signalerzeugungseinheit 9 erzeugt unter Steuerung der Sendesteuereinheit 10 eine Sendewelle ST, die eine Dreieckwellenform aufweist, wie in (a) von 4 gezeigt, und der Oszillator 8 moduliert und sendet die Sendewelle. Danach mischen die Mischer 4 (ch1 bis ch4), wenn die von einem Ziel reflektierten Wellen als Empfangswellen SR empfangen werden, die Empfangswellen mit der Sendewelle ST, wodurch Schwebungssignale SB erzielt werden, wie in (b) von 4 gezeigt. In 4 variiert der Phasenunterschied (Phasenverschiebung) zwischen der Sendewelle ST und jeder Empfangswelle SR im Verhältnis zur Entfernung zwischen dem Ziel und der Radarvorrichtung und der Frequenzunterschied (Dopplerverschiebung) variiert zwischen der Sendewelle ST und jeder Empfangswelle SR im Verhältnis zur relativen Geschwindigkeit des Ziels und der Radarvorrichtung. In 4 stellt ein Bezugszeichen „FM” die Frequenz der Dreieckwelle dar, die durch die Signalerzeugungseinheit 9 erzeugt wird. Unterdessen empfängt jede Antenne, wenn mehrere Ziele in unterschiedlichen Entfernungen und mit unterschiedlicher relativer Geschwindigkeit vorhanden sind, mehrere reflektierte Wellen, deren Umfänge der Phasenverschiebung und der Dopplerverschiebung unterschiedlich sind, jeder Mischer 4 (jeder von ch1 bis ch4) erzielt ein Schwebungssignal SB, das verschiedene Komponenten beinhaltet, die den einzelnen Zielen entsprechen. Um das Verständnis zu erleichtern, ist in 4 als Beispiel eine Wellenform im Falle des Vorhandenseins eines einzelnen Zieles gezeigt.
Im Weiteren wird der Ablauf der Verarbeitung entsprechend den Ablaufdiagrammen von 5 und 6 beschrieben, die der Prozessor 6 ausführt, wenn das Fahrzeug der Radarvorrichtung 1 Elektroenergie zuführt. Wenn die Antriebsquelle des Fahrzeugs in den Betriebszustand versetzt wird, wenn zum Beispiel die Antriebsquelle ein Verbrennungsmotor ist und wenn dieser gestartet wird, oder wenn die Antriebsquelle ein Hybridsystem oder ein EF-(Elektrofahrzeug)-System ist und wenn dem System Energiezugeführt wird, wiederholt der Prozessor 6 den Verarbeitungsablauf, der im Weiteren beschrieben wird.
In Schritt S101 führt der Prozessor 6 an den Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU und den Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD des Schwebungssignals SB jedes Kanals eine Fourier-Transformation aus, wodurch das Frequenzspektrum der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU, wie in 7 gezeigt, und das Frequenzspektrum der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD, wie in 8 gezeigt, erzielt wird.
Da die einzelnen Empfangsantennen 3 (ch1 bis ch4) die vom gleichen Ziel reflektierten Wellen empfangen, weisen die Frequenzspektren, die von den einzelnen Empfangsantennen 3 (ch1 bis ch4) durch Fourier-Transformation erzielt werden, die gleiche Form und die gleichen Spitzenfrequenzen auf. Da jedoch die Phasen der Empfangssignale der einzelnen Antennen 3 (ch1 bis ch4) bei gleicher Frequenz unterschiedlich sind, sind die Phasen der Frequenzspektren der Empfangsantennen unterschiedlich. Zum Beispiel weisen die Spitze PU1 des Frequenzspektrums der Empfangsantenne 3 (ch1) und die Spitze PU2 (ch2) der Empfangsantenne 3 (ch2) die gleiche Frequenz, aber verschiedene Phasen auf.
Aus den durch Fourier-Transformation erzielten Frequenzspektren der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU und der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD extrahiert der Prozessor 6 Spitzen mit Leistungen, die gleich dem oder größer als ein festgelegter Grenzwert sind. Dann extrahiert der Prozessor die Frequenzen, Leistungen und Phasen der extrahierten Spitzen.
Da in Schritt S102 die Spitze des Frequenzspektrums Informationen von mehreren Zielen beinhalten kann, separiert der Prozessor 6 Ziele von einer Spitze und schätzt die Winkel der separierten Ziele. Zu diesem Zweck erzielt der Prozessor 6 auf der Basis von Spitzen der Empfangsantennen 3 (ch1 bis ch4) mit gleicher Frequenz das Winkelspektrum der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU und des Winkelspektrums der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD durch Winkelberechnung, wie in 9 gezeigt. Zum Beispiel sind für die Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU die Spitze PU1 (ch1), eine Spitze PU1 (ch2), eine Spitze PU1 (ch3) und eine Spitze PU1 (ch4), die in 7 gezeigt sind, Spitzen mit der gleichen Frequenz FU1. Ebenso sind für die Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD eine Spitze PD1 (ch1), eine Spitze PD1 (ch2), eine Spitze PD1 (ch3) und eine Spitze PD1 (ch4), die in 8 gezeigt sind, Spitzen mit der gleichen Frequenz FD1. Wie vorstehend beschrieben, führt der Prozessor 6 den Prozess von Schritt S102 aus, indem er als Lageberechnungseinheit 13 dient. Der Prozess der Lageberechnungseinheit 13 wird als Lageberechnung oder Winkelberechnung bezeichnet.
Als Winkelberechnung zum Erzielen eines Winkelspektrums wurden verschiedene Verfahren entwickelt, wie beispielsweise ein CAPOV-Verfahren und ein DBF-Verfahren. Bei der Radarvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Winkelberechnung jedoch nicht auf das Verfahren zum Erzielen eines Winkelspektrums beschränkt. Zum Beispiel kann der Prozessor 6 dafür konfiguriert sein, ein Winkelspektrum auf der Basis eines festgelegten Winkelschätzverfahrens (wie beispielsweise MUSIC, ESPRIT oder ein Schätzverfahren der maximalen Wahrscheinlichkeit) zu erzielen, in dem es erforderlich ist, die Anzahl von Einfallswellen als die Anzahl von Winkeln voreinzustellen, die mit Hilfe des Eigenwertes und des Eigenvektors einer Korrelationsmatrix, die aus Empfangssignalen gebildet werden, separiert werden können. Zum Beispiel bildet der Prozessor 6 im Falle des Anwendens von ESPRIT aufgrund der Annahme, dass die Quelle der reflektierten Wellen eine Punktquelle ohne Fläche ist und dass die Wellen planare Wellen sind, die alle Empfangsantennen gleichzeitig erreichen, eine Korrelationsmatrix aus den Empfangssignalen und schätzt die Einfallsrichtung der reflektierten Wellen auf der Basis der Eigenschaften der Matrix, wie des Eigenwertes und des Eigenvektors. Deshalb sind anlässlich der Handhabung der Korrelationsmatrix und des Eigenwertes Informationen zur Anzahl der Einfallswellen im Voraus erforderlich.
Hinsichtlich jeder Spitzenfrequenz des Frequenzspektrums berechnet der Prozessor 6 ein Winkelspektrum durch ein festgelegtes Winkelschätzverfahren. Zum Beispiel berechnet der Prozessor 6 aus den in 7 und 8 gezeigten Frequenzspektren ein Winkelspektrum hinsichtlich jeder der fünf Spitzenfrequenzen FU1 bis FU3, FD1 und FD2. 9 zeigt ein Beispiel für das Winkelfrequenzspektrum der Spitzenfrequenz FU1 (und das Winkelspektrum der Spitzenfrequenz FD1) nicht nur mit dem Bezugszeichen „FBU”, das die Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten darstellt, sondern auch mit dem Bezugszeichen „FBD”, das die Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten darstellt. Außerdem wird bei der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass die Spitzenfrequenz FU1 mit der Spitzenfrequenz FD1 gepaart ist (siehe Schritt S1031 von 6). Nachfolgend extrahiert der Prozessor hinsichtlich jedes Winkelspektrums der fünf Spitzenfrequenzen FU1 bis FU3, FD1 und FD2 den Winkel und die Leistung der Spitze des entsprechenden Winkelspektrums. 10 zeigt Beispiele für die Winkel und Leistungen der Spitzen der einzelnen Winkelspektren der fünf Spitzenfrequenzen FU1 bis FU3, FD1 und FD2.
Nachfolgend führt der Prozessor 6 in Schritt S103 die Berechnung der Entfernung/der relativen Geschwindigkeit aus. Mit anderen Worten paart der Prozessor 6 die Spitzen, wenn er die Winkel und Leistungen der Spitzen der einzelnen Winkelspektren extrahiert, wodurch das tatsächliche Ziel spezifiziert wird.
6 zeigt Einzelheiten der Berechnung der Entfernung/der relativen Geschwindigkeit der vorliegenden Ausführungsform.
In Schritt S1031 paart der Prozessor 6 die Spitzen der Winkelspektren der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU mit den Spitzen der Winkelspektren der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD derart, dass jedes Paar aus Spitzen mit ähnlichen Winkeln und ähnlichen Leistungen besteht. Zum Beispiel sind in den in 9 gezeigten Winkelspektren bei der Spitzenfrequenz FU1 die Winkel und Leistungen der Spitze U1 und der Spitze U2 der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU ähnlich den Winkeln und Leistungen der Spitze D2 beziehungsweise der Spitze D1 der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD. Zum Beispiel weisen die Spitze U1 und die Spitze D2 ähnliche Winkel nahe 0° und die Spitze U2 und die Spitze D1 ähnliche Winkel nahe 3° auf. Bezüglich 10 sind die Spitze U1 und die Spitze D2 gepaart, da der Winkel θU1 (zum Beispiel etwa 0°) und die Leistung PWD1 der Spitze U1 ähnlich dem Winkel Θd2 (zum Beispiel etwa 0°) und der Leistung PWD2 der Spitze D2 sind, wodurch ein Ziel TG1 spezifiziert wird, das durch die Spitze U1 und die Spitze D2 dargestellt ist.
Der Prozessor 6 paart die Spitzen (Spitzen U1 bis U6) der Winkelspektren der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU mit den Spitzen (Spitzen D1 bis D5) der Winkelspektren der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD. Im Ergebnis spezifiziert der Prozessor fünf Ziele TG1 bis TG5, wie in 10 gezeigt. Die Spitze U6 der Winkelspektren der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU ist jedoch nicht mit einer Spitze der Winkelspektren der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD gepaart. Deshalb bestimmt der Prozessor, dass die Spitze U6 eine Spitze ist, die einem Eigenrauschen oder dergleichen zuzuschreiben ist und nicht einem tatsächlichen Ziel.
In Schritt S1032 wählt der Prozessor 6 eine der Frequenzen der gepaarten Spitzen. Zum Beispiel wählt der Prozessor 6 die Spitzenfrequenz FU1 aus den Frequenzen FU1 und FU2 der gepaarten Spitzen der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten.
Nachdem durch Ausführen einer Winkelberechnung hinsichtlich der gewählten Spitzenfrequenz in Schritt S1033 ein Winkelspektrum erzielt wurde, bestimmt der Prozessor 6, ob das Winkelspektrum mehrere Spitzen aufweist, die gleich dem oder größer als ein festgelegter Grenzwert sind. Bei dem Beispiel von 9 weist das Winkelspektrum der Frequenz FU1 die Spitzen U1 und U2 auf, die gleich dem oder größer als der festgelegte Grenzwert sind. Außerdem weist in 9 das Winkelspektrum der Frequenz FD1 die Spitzen D1 und D2 auf, die mit den Spitzen U2 beziehungsweise U1 des Winkelspektrums der Frequenz FU1 gepaart sind.
Wird in Schritt S1033 bestimmt, dass das Winkelspektrum mehrere Spitzen aufweist, die gleich dem oder größer als der festgelegte Grenzwert sind, führt der Prozessor 6 in Schritt S1034 ein Winkelberechnung hinsichtlich Bins aus, die innerhalb einer festgelegten Anzahl von Bins von den in Schritt S1033 gewählten Spitzenfrequenzen liegen (im Weiteren benachbarte Frequenz-Bins genannt). Als benachbarte Frequenz-Bins, zum Beispiel Bins, die innerhalb einer festgelegten Anzahl von Bins an einer Seite des Bins der Spitzenfrequenz liegen, können zum Beispiel drei Bins auf jeder Seite gesetzt werden. Insbesondere wird, wenn der Spitzenfrequenz-Bin der 120. Bin ist, die Winkelberechnung im Bereich vom 117. bis zum 119. Bin und im Bereich vom 121. bis zum 123. Bin ausgeführt. Auch kann die Winkelberechnung in Schritt S1034 eine Berechnung der gleichen Art sein wie die in Schritt S102, oder kann eine Winkelberechnung von einer Art sein, die sich von der in Schritt SD102 unterscheidet. Wenn die Winkelberechnung in Schritt S1034 von der gleichen Art ist wie in Schritt S102 von 5, muss der Prozessor 6 in Schritt S1034 nur eine Winkelberechnung hinsichtlich benachbarter Frequenz-Bins ausführen, die nicht das Bin der Spitzenfrequenz sind, der das gegenwärtige Verarbeitungsobjekt ist, da der Prozessor das Ergebnis von Schritt S102 von 5 als das Ergebnis der Winkelberechnung hinsichtlich des Bins der Spitzenfrequenz verwenden kann, der das gegenwärtige Verarbeitungsobjekt ist. Indes muss der Prozessor 6, wenn die Winkelberechnung in Schritt S1034 anderer Art ist als die in Schritt S102 von 5, ein Winkelberechnung hinsichtlich jedes benachbarten Frequenz-Bins, einschließlich des Bins der Spitzenfrequenz ausführen, der das gegenwärtige Verarbeitungsobjekt ist. Auch entsprechen die Winkelberechnung in Schritt S1034 und die Lageberechnung von Schritt S1012 von 5 dem Verarbeiten der Lageberechnungseinheit 13 von 3.
Zu diesem Zeitpunkt sind der Winkel θU1 und die Leistung PWU1 der Spitze U1 der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU durch die Paarung in Schritt S131 bereits mit dem Winkel θD2 und der Leistung PWD2 der Spitze D2 der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD gepaart. Desgleichen wurden der Winkel θU2 und die Leistung PWU2 der Spitze U2 der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU bereits mit dem Winkel θD1 und der Leistung PWD1 der Spitze D1 der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD gepaart. Deshalb kann der Prozessor 6 bei der vorliegenden Ausführungsform den Prozess von Schritt S1034 hinsichtlich der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU ausführen, ohne den Prozess von Schritt S1034 hinsichtlich der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD ausführen zu müssen. Alternativ kann der Prozessor 6 den Prozess von Schritt S1034 hinsichtlich der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD anstelle der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU ausführen. Außerdem kann der Prozessor 6 den Prozess von Schritt S1034 hinsichtlich der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU und der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD ausführen. Wird die Winkelberechnung hinsichtlich der Aufwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FBU und der Abwärtsschwebungsfrequenz-Komponenten FUD ausgeführt, kann der Prozessor 6 den Mittelwert der Leistungen entsprechender Winkelspitzen der erzielten zwei Winkelspektren berechnen und den Mittelwert als Leistung jedes Winkels verwenden.
In Schritt S1035 erzeugt der Prozessor 6 auf der Basis des Winkelspektrums jedes benachbarten Frequenz-Bins dreidimensionale Daten der Frequenz, des Winkels und der Leistung. Mit anderen Worten wird hinsichtlich jedes benachbarten Frequenz-Bins ein Winkelspektrum erzeugt und die Leistungsverteilung wird in zwei Richtungen von Winkel und Frequenz erzeugt.
Danach wählt der Prozessor 6 in Schritt S136 hinsichtlich jedes Winkels eine Frequenz mit der maximalen Leistung.
11 zeigt Beispiele für dreidimensionale Daten der Frequenz, des Winkels und der Leistung. In 11 stehen die Winkelspektren einzelner Frequenz-Bins FU1 – 1 (zum Beispiel der 119. Bin), FU1 (zum Beispiel der 120. Bin), FU1 + 1 (zum Beispiel der 121. Bin) und FU1 + 2 (zum Beispiel der 122. Bin) im Vergleich nebeneinander. In 11 entsprechen vier Grafiken den Frequenz-Bins FU1 – 1, FU1, FU1 + 1 beziehungsweise FU1 + 2. Auch stellt in jeder Grafik die Querachse den Winkel dar und die Längsachse die Leistung. In 11 weisen die Längsachsen der vier Grafiken den gleichen Leistungsbereich von E0 bis E1 auf.
Bei den Beispielen von 11 steigt zum Beispiel bei einem Winkel A1 die Leistung, da sich die Frequenz vom Frequenz-Bin FU – 1 erhöht, und beim Frequenz-Bin FU + 1 wird die Leistung zum Maximalwert. Danach nimmt die Leistung ab. Somit kann der Prozessor 6 bestimmen, dass die Entfernung eines Ziels, das in der Richtung des Winkels A1 positioniert ist, aus dem Frequenz-Bin FU + 1 berechnet werden kann. Desgleichen weist beim Winkel A2, beim Frequenz-Bin FU1 die Leistung den Maximalwert auf. Somit kann der Prozessor 6 bestimmen, dass die Entfernung eines Ziels, das in Richtung des Winkels A2 positioniert ist, aus dem Frequenz-Bin FU berechnet werden kann. Auf diese Weise kann die Radarvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Entfernung eines Ziels genauer spezifizieren, das in jeder Winkelrichtung positioniert ist, als es nach dem Stand der Technik möglich ist.
Dann spezifiziert der Prozessor 6 in Schritt S1037 den Winkel, die Entfernung und die Geschwindigkeit jedes Ziels. Genauer gesagt, spezifiziert der Prozessor 6 nach dem Extrahieren der Winkel der Spitzen der einzelnen Winkelspektren und dem Extrahieren der Frequenzen mit den maximalen Leistungen hinsichtlich der einzelnen Winkel ein tatsächliches Ziel auf der Basis jedes Paares. Mit anderen Worten berechnet der Prozessor 6 den Winkel, die Entfernung und die relative Geschwindigkeit eines entsprechenden Ziels auf der Basis der Frequenz jedes Paares aus Spitzen. Zu diesem Zeitpunkt werden, wenn die Radarwellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit C ist und die Modulationsfrequenz der Dreieckwelle, die durch die Signalerzeugungseinheit 9 erzeugt wird, FM ist und die Mittelfrequenz der Dreieckwelle F0 ist und die modulierte Breite der Dreieckwelle ΔF ist und die Spitzenfrequenzen der Aufwärts- und der Abwärtsschwebung eines Paares FU beziehungsweise FD sind, die Entfernung R und die relative Geschwindigkeit V eines Ziels durch die folgenden Ausdrücke abgeleitet: R = ((FU + FD)·C)/(8·ΔF·FM) V = ((FD – FD)·C)/(4·F0)
Auch wird, wenn die relative Geschwindigkeit V0 ist (dementsprechend FU = FD), die Entfernung R des Ziels durch den folgenden Ausdruck abgeleitet: R = (FU·C)/(4·ΔF·FM)
Danach bestimmt der Prozessor 6 in Schritt S1038, ob der nächste nicht verarbeitete Spitzenfrequenz-Bin vorliegt. Wenn der nächste nicht verarbeitete Spitzenfrequenz-Bin vorliegt, kehrt der Prozessor 6 zum Prozess von Schritt S1032 zurück. Indes beendet der Prozessor 6 den Prozess des Berechnens der Entfernung/relativen Geschwindigkeit, wenn kein weiterer nicht verarbeiteter Spitzenfrequenz-Bin vorliegt.
12 zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Frequenzen, Entfernungen und Geschwindigkeiten der Ziele TG1 und TG2 entsprechend dem Winkel A1 beziehungsweise A2. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 11 gezeigt, hinsichtlich des Winkels A1 die Aufwärtsschwebungsfrequenz FU + 1 mit der maximalen Leistung erzielt. Außerdem wird in 12 ähnlich der Aufwärtsschwebungsfrequenz die Abwärtsschwebungsfrequenz FD + 1 mit der maximalen Leistung erzielt. Des Weiteren erzielt der Prozessor 6 hinsichtlich des Ziels TG1 des Winkels A1 die Entfernung R1 und eine relative Geschwindigkeit V1 aus der Aufwärtsschwebungsfrequenz FU + 1 und der Abwärtsschwebungsfrequenz FD + 1.
Indessen wird hinsichtlich des Winkels A2 die Aufwärtsschwebungsfrequenz FU mit der maximalen Leistung erzielt. Außerdem wird in 12 ähnlich der Aufwärtsschwebungsfrequenz die Abwärtsschwebungsfrequenz FD mit der maximalen Leistung erzielt. Des Weiteren erzielt der Prozessor 6 hinsichtlich des Ziels TG2 des Winkels A2 die Entfernung R2 und eine relative Geschwindigkeit V2 aus der Aufwärtsschwebungsfrequenz FU und der Abwärtsschwebungsfrequenz FD.
Zurück zu 5. In Schritt S104 sendet der Prozessor 6 Daten zu Winkeln, Entfernungen und Leistungen der einzelnen Ziele an die ECU 2. Die ECU 2 verwendet die Daten zu Winkeln, Entfernungen und Leistungen der einzelnen Ziele für einige Zwecke, wie beispielsweise die Steuerung des Fahrzeugs.
Wie oben beschrieben, führt die Radarvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung an mehreren benachbarten Frequenz-Bins eines Frequenz-Bins, das der Spitze des Frequenzspektrums entspricht, eine Winkelberechnung aus, wenn mehrere Winkel von einer Spitze des Frequenzspektrums erkannt werden, das hinsichtlich der Schwebungssignale erzielt wurde, die aus dem Sendesignal erzielt wurden, das die Sendewelle und die Empfangssignale sind, die reflektierte Wellen sind. Danach wählt die Radarvorrichtung hinsichtlich des Winkels jeder Spitze des Winkelspektrums, die gleich dem oder größer als der festgelegte Grenzweit ist, einen Frequenz-Bin mit der größten Leistung aus den benachbarten Frequenz-Bins des Frequenz-Bins der Spitze und berechnet eine Entfernung. Im Ergebnis dieses Prozesses ist es hinsichtlich mehrerer in einem Entfernungsbereich von etwa 1 Bin vorhandener Ziele möglich, die Entfernungen der Ziele, die an Positionen vorhanden sind, die von der Entfernung des Frequenz-Bins der Spitze abweichen, genauer zu berechnen als es nach dem Stand der Technik möglich ist.
Ebenso kann eine Lageberechnung (Winkelberechnung) von Schritt S102 von 5 eine Berechnung mit einem sehr hohen Grad der Genauigkeit sein und die Winkelberechnung von Schritt S1034 von 6 kann eine Berechnung mit geringerer Genauigkeit sein als es die von Schritt S102 von 5 ist. Der Grund dafür besteht darin, dass, wenn es möglich ist, einen Einfallswinkel in der Lageberechnung (Winkelberechnung) von Schritt S102 von 5 einmal zu bestimmen, in Schritt S1034 der Einfallswinkel bereits bekannt ist.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der ersten Ausführungsform führt der Prozessor 6 die Winkelberechnung hinsichtlich mehrerer dem Frequenz-Bin jeder Spitze benachbarter Spitzenfrequenz-Bins aus, wenn das durch Winkelberechnung erzielte Winkelspektrum mehrere Spitzen beinhaltet. Dann bestimmt der Prozessor 6 hinsichtlich des durch Winkelberechnung erzielten Winkels in der Einfallrichtung jeder reflektierten Welle eine Frequenz mit der größten Leistung und bestimmt die Entfernung und relative Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einem entsprechenden Ziel. Die Umsetzung der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf das FM-CW-System beschränkt. Mit anderen Worten kann die vorliegende Erfindung mit anderen Vorrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise mit einer Radarvorrichtung der FCM-(Fast Chirp Modulation)-Art.
Wenn die Wellenform einer einzelnen Periode einer Sendewelle, in der die Frequenz ähnlich einer Sägezahnwelle variiert, als ein Chirp definiert ist, sendet das FCM-System mehrere Chirps mit einer Periode aus, die kürzer als beim FMCW-System ist, und empfängt von einem Ziel reflektierte Wellen als Empfangssignale. Nachfolgend erzielt das FCM-System die Unterschiede jedes der Empfangssignale und der Sendewelle, wodurch Schwebungssignale erzielt werden, und führt eine zweidimensionale FFT (schnelle Fourier-Transformation) an den Schwebungssignalen aus, wodurch die Entfernung und die relative Geschwindigkeit des Ziels und der Radarvorrichtung erzielt werden. Insbesondere sind die Frequenzen der Schwebungssignale proportional zur Entfernung, da die Zeitverzögerung der Empfangssignale im Verhältnis zur Sendewelle größer wird, wenn die Entfernung des Ziels zunimmt. Deshalb erscheint, wenn an jedem Schwebungssignal ein FFT-Prozess ausgeführt wird, an der Position einer Frequenz, die der Entfernung des Ziels entspricht, eine Spitze. Da die FFT einen Empfangspegel und Phaseninformationen an jedem Frequenz-Bin, der in Intervallen einer festgelegten Frequenz gesetzt ist, genau extrahieren kann, erscheint außerdem an einem Frequenz-Bin, das der Entfernung des Ziels entspricht, eine Spitze. Somit ist es möglich, eine Entfernung zum Ziel durch Erkennen der Spitzenfrequenz zu erzielen.
Nun wird die Berechnung der relativen Geschwindigkeit beschrieben. Wenn zwischen Fahrzeug und Ziel eine relative Geschwindigkeit vorliegt, erkennt das FCM-System mit Hilfe der Phasenveränderung, die der Dopplerfrequenz zuzuschreiben ist, eine Dopplerfrequenz zwischen den Schwebungssignalen, wodurch die relative Geschwindigkeit berechnet wird. Mit anderen Worten werden alle Phasen der Empfangssignale bezüglich der einzelnen Chirps gleich, wenn die relative Geschwindigkeit 0 ist, da zwischen den Empfangssignalen keine Dopplerkomponente vorliegt. Indes wird, wenn zwischen dem Fahrzeug und dem Ziel eine relative Geschwindigkeit vorliegt, durch eine Dopplerfrequenz zwischen den Empfangssignalen bezüglich der einzelnen Chirps eine Phasenänderung bewirkt. Da die Spitzeninformationen, die durch das Ausführen einer FFT an den Schwebungssignalen erzielt wurden, derartige Phaseninformationen enthalten, wird die Dopplerfrequenz aus diesen Phaseninformationen erzielt und an der Position der erzielten Frequenz erscheint eine Spitze, wenn die Spitzeninformationen des gleichen Ziels, die aus den einzelnen Schwebungssignalen erzielt wurden, in zeitlicher Reihenfolge angeordnet werden und die zweite FFT ausgeführt wird. Diese Spitze entspricht der relativen Geschwindigkeit.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Entfernung und die relative Geschwindigkeit durch Ausführen einer zweidimensionalen FFT an den Schwebungssignalen zu berechnen.
13 stellt die Verarbeitung eines Radars der FCM-Art dar, der die Verarbeitung der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung nutzt. Die Radarvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform, nur dass sie ein FCM-System verwendet. Somit ist die Hardware-Konfiguration der Radarvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die gleiche wie die Hardware-Konfiguration von 3. Die Radarvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform sendet ein Sendesignal von der Sendeantenne 7. Dann erzeugt die Radarvorrichtung, wenn von Zielen reflektierte Wellen als Empfangssignale empfangen werden, mittels der Mischer 4 und der A/D-Wandler 5 aus dem Sendesignal und den Empfangssignalen Schwebungssignale (ch1 bis ch4). Im Weiteren wird anhand von 13 die Verarbeitung durch die Radarvorrichtung beschrieben. Auch muss, wenn die Schwebungssignale (ch1 bis ch4) mehrere Spitzenfrequenzen mit Leistungen gleich dem oder größer als ein festgelegter Grenzwert aufweist, das Verarbeiten von 13 an den mehreren Spitzenfrequenzen ausgeführt werden.
In Schritt S231 führt der Prozessor 6 an den Schwebungssignalen eine FFT aus, wodurch ein Frequenzspektrum erzielt wird. Danach extrahiert der Prozessor 6 aus dem Frequenzspektrum Spitzen, deren Leistungen gleich dem oder größer als der festgelegte Grenzwert sind, und erzielt die Frequenzen der extrahierten Spitzen.
Als nächstes führt der Prozessor 6 in Schritt S232 eine Winkelberechnung hinsichtlich der in Schritt S231 extrahierten Spitzenfrequenzen aus.
Danach bestimmt der Prozessor 6 in Schritt S233, ob das durch die Winkelberechnung erzielte Spektrum mehrere Spitzen mit Leistungen gleich dem oder größer als der festgelegte Grenzwert beinhaltet.
Wenn das durch die Winkelberechnung erzielte Spektrum mehrere Spitzen mit Leistungen gleich dem oder größer als der festgelegte Grenzwert aufweist, führt der Prozessor 6 in Schritt S234 eine Winkelberechnung an Frequenz-Bins innerhalb einer festgelegten Anzahl von Bins vom Frequenz-Bin jeder Spitze aus. Die Winkelberechnung von Schritt S234 kann eine Berechnung mit geringerer Genauigkeit als die der Winkelberechnung von Schritt S232 sein. Der Grund dafür besteht darin, dass, wenn es möglich ist, in Schritt S234 einmal einen Einfallswinkel genau zu bestimmen, der Einfallswinkel bestimmt werden kann.
Danach erzeugt der Prozessor 6 in Schritt S235 dreidimensionale Daten der Frequenz, des Winkels und der Leistung aus den Spektren, die durch Ausführen der Winkelberechnung an den einzelnen benachbarten Frequenz-Bins erzielt wurden. Die Prozesse der Schritte S234 und S235 sind identisch mit den Schritten S1034 und S1035 von 6 der ersten Ausführungsform.
Danach wählt der Prozessor 6 in Schritt S236 hinsichtlich jedes Winkels, der ein Winkelspektrum aufweist, das Spitzen mit Leistungen gleich dem oder größer als der festgelegte Grenzwert aufweist, eine Frequenz, welche die größte Leistung aufweist. Der Prozess von Schritt S236 ist identisch mit Schritt S1036 von 6 der ersten Ausführungsform.
Danach spezifiziert der Prozessor 6 in Schritt S237 aus jeder gewählten Frequenz die Entfernung eines entsprechenden Ziels.
Als Nächstes gibt der Prozessor 6 in Schritt S238 den Winkel und die Entfernung jedes Ziels an die ECU aus.
Wie oben gemäß der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben, ist es auch in einen Fall, in dem mehrere Ziele in einem Entfernungsbereich enthalten sind, der einem Frequenz-Bin entspricht, möglich, deren Entfernungen genau zu spezifizieren. Wenn zum Beispiel im Ergebnis der Fourier-Transformation zwei Ziele mit Spitzen am N. Frequenz-Bin und am (N + 1). Frequenz-Bin vorhanden sind, können sich die Spitzen der zwei Ziele am N. Frequenz-Bin (oder am (N + 1). Frequenz-Bin) überlappen. In diesem Fall wird das Ziel, das vorzugsweise am (N + 1). Frequenz-Bin erkannt werden soll, am N. Frequenz-Bin erkannt, wodurch bei der Entfernungsberechnung ein Fehler auftritt. Auch wird in einigen Situationen das Ziel, das vorzugsweise am N. Frequenz-Bin erkannt werden soll, am (N + 1). Frequenz-Bin erkannt, wodurch bei der Entfernungsberechnung ein Fehler auftritt.
Gemäß der Verarbeitung der ersten und der zweiten Ausführungsform ist es möglich, eine Steuerung genau auszuführen, da es möglich ist, Abweichungen von einem Bin zu minimieren, zum Beispiel auch im Fall des Steuerns der Entfernung zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug auf der Basis der Messergebnisse der Radarvorrichtung.
Auch kann es, statt dem Verarbeiten der ersten und der zweiten Ausführungsform, in Betracht gezogen werden, die Entfernungsauflösung zu verbessern. Eine Verbesserung der Entfernungsauflösung führt jedoch zu einer Zunahme der Verarbeitungslast und kann schwierig sein, wenn die Kosten begrenzt sind. Beim Verarbeiten der ersten und der zweiten Ausführungsform wird während der Winkelberechnung (Lageberechnung von Schritt S102 von 5) das Verarbeiten von 6 ausgeführt, wenn eine Möglichkeit besteht, dass mehrere Ziele in einer Spitze des Frequenzspektrums enthalten sind. Auch werden bei der zweiten Ausführungsform, wenn eine Möglichkeit besteht, dass in Schritt S233 mehrere Ziele in einer Spitze des Frequenzspektrums enthalten sind, das Verarbeiten von Schritt S234 und die nachfolgenden Schritte ausgeführt. Somit ist es möglich, den Einfluss der Verarbeitungszeit zu minimieren und Abweichungen von einem Bin zu verringern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2006/085352 [0004]
JP 2009-162688 [0004]

Claims

Radarvorrichtung, Folgendes umfassend: eine Sendeeinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Sendewelle zu senden, mehrere Antennen, die dafür konfiguriert sind, von einem Ziel reflektierte Wellen der Sendewelle zu empfangen, Mischeinheiten, die dafür konfiguriert sind, aus entsprechenden Empfangssignalen, die von den mehreren Antennen empfangen wurden, entsprechende Schwebungssignale und ein Sendesignal der Sendewelle zu erzeugen, und eine Signalverarbeitungseinheit, wobei die Verarbeitungseinheit Folgendes beinhaltet: eine Fourier-Transformationseinheit, die dafür konfiguriert ist, jedes Schwebungssignal in mehrere Frequenzkomponenten aufzuspalten, eine Lageberechnungseinheit, die dafür konfiguriert ist, Einfallswinkel der reflektierten Wellen auf der Basis von Spitzenfrequenzkomponenten zu spezifizieren, die in den mehreren Frequenzkomponenten enthalten sind, die durch Aufspalten jedes der Schwebungssignale erzielt wurden, und Signalstärken von Einfallswinkelkomponenten der reflektierten Wellen in Hinsicht auf mehrere benachbarte Frequenzkomponenten der Spitzenfrequenzkomponenten in einem Fall zu berechnen, in dem die mehreren Einfallswinkel der reflektierten Wellensignal spezifiziert sind, und eine Berechnungseinheit, die dafür konfiguriert ist, eine einzelne Frequenzkomponente mit der höchsten Signalstärke aus den mehreren benachbarten Frequenzkomponenten der Spitzenfrequenzkomponente in Hinsicht auf jeden der mehreren Einfallswinkel auszuwählen und eine Entfernung zwischen der Radarvorrichtung und dem Ziel auf der Basis der einen Frequenzkomponente zu berechnen, die in Hinsicht auf jeden der Einfallswinkel ausgewählt wurde.
Signalverarbeitungsvorrichtung für eine Radarvorrichtung, Folgendes umfassend: eine Fourier-Transformationseinheit, die dafür konfiguriert ist, jedes entsprechende Schwebungssignal, das aus entsprechenden Empfangssignalen, die durch das Empfangen von reflektierten Wellen einer Sendewelle von einem Ziel durch mehrere Empfangsantennen erzielt wurden, und einem Sendesignal der Sendewelle erzeugt wurde, in mehrere Frequenzkomponenten aufzuspalten, eine Lageberechnungseinheit, die dafür konfiguriert ist, Einfallswinkel von Signalen reflektierter Wellen auf der Basis von Spitzenfrequenzkomponenten zu spezifizieren, die in den mehreren Frequenzkomponenten enthalten sind, die durch Aufspalten jedes der Schwebungssignale erzielt wurden, und die Signalstärken von Einfallswinkelkomponenten der reflektierten Wellen in Hinsicht auf mehrere benachbarte Frequenzkomponenten der Spitzenfrequenzkomponenten in einem Fall zu berechnen, in dem die mehreren Einfallswinkel der Signalen reflektierter Wellen spezifiziert sind, und eine Berechnungseinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Frequenzkomponente mit der höchsten Signalstärke aus den mehreren benachbarten Frequenzkomponenten der Spitzenfrequenzkomponente in Hinsicht auf jeden Einfallswinkel auszuwählen, der bei mehreren Frequenzen spezifiziert wurde, und eine Entfernung zwischen der Radarvorrichtung und dem Ziel auf der Basis der einen Frequenzkomponente zu berechnen, die in Hinsicht auf jeden der Einfallswinkel ausgewählt wurde.
Signalverarbeitungsverfahren, Folgendes umfassend: Aufspalten jedes entsprechenden Schwebungssignals, das aus entsprechenden Empfangssignalen, die durch das Empfangen von reflektierten Wellen einer Sendewelle von einem Ziel durch mehrere Empfangsantennen erzielt wurden, und einem Sendesignal der Sendewelle erzeugt wurde, in mehrere Frequenzkomponenten, Spezifizieren von Einfallswinkeln von Signalen reflektierter Wellen auf der Basis von Spitzenfrequenzkomponenten, die in den mehreren Frequenzkomponenten enthalten sind, die durch Aufspalten jedes der Schwebungssignale erzielt wurden, Berechnen der Signalstärken von Einfallswinkelkomponenten der reflektierten Wellen hinsichtlich mehrerer benachbarter Frequenzkomponenten der Spitzenfrequenzkomponenten, wenn die mehreren Einfallswinkel der Signale der reflektierten Wellen spezifiziert sind, Auswählen einer Frequenzkomponente mit der höchsten Signalstärke aus den mehreren benachbarten Frequenzkomponenten der Spitzenfrequenzkomponenten hinsichtlich jedes Einfallswinkels, der bei mehreren Frequenzen spezifiziert ist, und Berechnen einer Entfernung zwischen der Radarvorrichtung und dem Ziel auf der Basis der einen Frequenzkomponente, die hinsichtlich jedes Einfallswinkels ausgewählt wurde.