DE102018212147A1

DE102018212147A1 - Radarvorrichtung

Info

Publication number: DE102018212147A1
Application number: DE102018212147.8A
Authority: DE
Inventors: Yuichi GODA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2019-06-27
Also published as: US20220018928A1; JP2019113379A; US11061109B2; US20190195984A1; JP6570610B2

Abstract

In einer Radarvorrichtung (1), wenn ein Abstand basiert auf einem Sichtbereich, der von der Radarvorrichtung (1) benötigt wird, als ein Abstand d bestimmt wird, Übertragungsantennen (Tx) nebeneinander mit einem Antennenintervall, das größer ist als der Abstand in einer ersten Anordnungsrichtung, die senkrecht zu einer Abstrahlrichtung eines Übertragungssignals ist, angeordnet sind, Empfangsantennen (Rx) nebeneinander in Antennenintervallen, die größer sind als der Abstand d in einer zweiten Anordnungsrichtung, die parallel zu der ersten Anordnungsrichtung ist, und die Übertragungsantennen (Tx) und die Empfangsantennen (Rx) bilden virtuelle Empfangsantennen (VR), die eine Antennenanordnung aufweisen, die wenigstens einen Teil umfasst, in dem ein virtuelles Antennenintervall der Abstand d oder weniger ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung und insbesondere eine an einem beweglichen Objekt befestigte Radarvorrichtung.
Beschreibung des Standes der Technik
Beispiele für eine Radarvorrichtung des Stands der Technik umfassen eine in der japanischen Patentübersetzung, Veröffentlichungsnr. 2011-526373 , beschriebene Radarvorrichtung. Die Struktur und Betrieb der Radarvorrichtung des Stands der Technik in der japanischen Patentübersetzung, Veröffentlichungsnr. 2011-526373 wird wie folgt beschrieben.
Die Radarvorrichtung des Stands der Technik, beschrieben in der japanischen Patentübersetzung Veröffentlichungsnr. 2011-526373 ist konfiguriert, um ein Objekt um ein Kraftfahrzeug zu detektieren. Übertragungsmittel, die aus wenigstens einer Sendeantenne ausgebildet sind, senden ein Übertragungssignal in Richtung des Objekts. Darüber hinaus empfangen Empfangsmittel, die wenigstens aus einer Empfangsantenne ausgebildet sind, das von dem Objekt reflektierte Übertragungssignal. Signalverarbeitungsmittel verarbeiten ein durch die Empfangsmittel empfangenes Signal.
Das empfangene Signal wird durch verschiedene Kombinationen von Sendeantennen und Empfangsantennen erfasst. Für jede Kombination wird ein Relativphasenzentrum bestimmt, das definiert ist als eine Summe aus einem Vektor von einem Referenzpunkt zu einem Phasenzentrum einer Sendeantenne und einem Vektor von dem Referenzpunkt zu einem Phasenzentrum einer Empfangsantenne.
Zu diesem Zeitpunkt haben die Sendeantennen wenigstens annähernd die gleichen Abstrahlungseigenschaften. Ähnlich haben die Empfangsantennen wenigstens annähernd die gleichen Abstrahlungseigenschaften. Es ist zu beachten, dass die Abstrahlungseigenschaften der Sendeantennen und der Empfangsantennen jedoch verschieden sein können.
Zu diesem Zeitpunkt wird angenommen, dass eine Raumrichtung S eine Richtung ist, die senkrecht zu einer räumlichen Richtung R verläuft. Die Raumrichtung S ist zum Beispiel eine vertikale Richtung und die Raumrichtung R ist zum Beispiel eine horizontale Richtung. Hinsichtlich der Positionen der Relativphasenzentren werden nun die in Raumrichtung R definierten Kombinationen der Sendeantennen und der Empfangsantennen berücksichtigt. In diesem Fall variieren die Positionen der Relativphasenzentren der Kombinationen der Sendeantennen und der Empfangsantennen periodisch mit einer Periodenlänge P.
Außerdem wechselt ein Phasenanteil des empfangenen Signals von dem Objekt mit der Periodenlänge P in Abhängigkeit von einer Winkelposition des empfangenen Signals in der Raumrichtung S. Daher kann der Phasenteil verwendet werden, um eine Position des Objekts in Raumrichtung S zu repräsentieren.
In der vorher in der japanischen Patentübersetzung Veröffentlichungsnr. 2011-526373 beschriebenen Radarvorrichtung des Stands der Technik treten bei kurzen Antennenintervallen zwischen den Antennen auf einer Platine, auf der die Antennen befestigt sind, Leckagen des Übertragungssignals oder des empfangenen Signals auf.
Als Ergebnis hat die Radarvorrichtung des Stands der Technik der japanischen Patentübersetzung Veröffentlichungsnr. 2011-526373 ein Problem darin, dass ein Fehler zwischen Kanälen in Amplitude oder Phase auftreten kann.
Gleichzeitig wenn die Antennenintervalle zwischen den Antennen lang sind, wird der Kanalfehler in Amplitude und Phase unterdrückt. Wenn jedoch die Antennenintervalle zwischen den Antennen länger werden, besteht ein Problem darin, dass ein Sichtbereich der Radarvorrichtung enger wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorher genannten Probleme zu lösen, und hat daher ein Ziel ein Radargerät bereitzustellen, das so konfiguriert ist, dass es einen Fehler zwischen den Kanälen in Amplitude oder Phase reduziert und gleichzeitig einen Sichtbereich sichert, der für das Radargerät benötigt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ist eine Radarvorrichtung zur Verfügung gestellt umfassend: eine Vielzahl von Übertragungsantennen, von denen jede so konfiguriert ist, ein Übertragungssignal in Richtung eines Objekts im Umfeld zu emittieren; eine Vielzahl von Empfangsantenne, von denen jede so konfiguriert ist, das von dem Objekt reflektierte Übertragungssignal zu empfangen, um das empfangene Übertragungssignal als ein Empfangssignal auszugeben; und einen Signalprozessor, der konfiguriert ist, das von jeder der Vielzahl von Empfangsantennen ausgegebene Empfangssignal zu verarbeiten, wobei, wenn ein Abstand, der basierend auf einem von der Radarvorrichtung geforderten Sichtbereichs bestimmt wird, als ein Abstand d definiert ist: von der Vielzahl von Übertragungsantennen, wenigstens zwei Übertragungsantennen Seite an Seite in einem Antennenintervall angeordnet sind, das größer als der Abstand d in einer ersten Anordnungsrichtung ist, die senkrecht zu einer Emissionsrichtung des Sendesignals ist; die Vielzahl der Empfangsantennen Seite an Seite in Antennenintervallen angeordnet sind, die größer als der Abstand d in einer zweiten Anordnungsrichtung sind, die senkrecht zu der Abstrahlrichtung und parallel zu der ersten Anordnungsrichtung ist; und virtuelle Empfangsantennen die Vielzahl von Übertragungsantennen und die Vielzahl der Empfangsantennen umfassen, und die virtuellen Empfangsantennen eine Antennenanordnung mit wenigstens einem Teil aufweisen, in dem ein virtuelles Antennenintervall der Abstand d oder weniger ist.
Die Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Konfiguration auf, die in der Lage ist eine Antennenanordnung zu erreichen, in der die Antennenintervalle zwischen den Übertragungsantennen und zwischen den Empfangsantennen größer als der Abstand d eingestellt sind, wobei die virtuellen Antennenintervalle zwischen den virtuellen Empfangsantennen auf den Abstand d oder weniger eingestellt sind. Als Ergebnis kann eine Radarvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die konfiguriert ist den Fehler zwischen Kanälen in Amplitude oder Phase zu reduzieren, während der Sichtbereich, die von der Radarvorrichtung benötigt werden, gesichert wird.
Figurenliste

1 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Antennenanordnung von Übertragungsantennen und Empfangsantennen der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Winkelmessverfahrens in der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine erläuternde Tabelle zur Darstellung eines Beispiels eines Modulationsmusters in der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Antennenanordnung von virtuellen Empfangsantennen der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt einen Ablaufplan zur Darstellung des Verarbeitungsablaufs der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt ein Blockdiagramm, zur Darstellung einer Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Antennenanordnung von Übertragungsantennen und Empfangsantennen der Radarvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Antennenanordnung von virtuellen Empfangsantennen der Radarvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Antennenanordnung von Übertragungsantennen und Empfangsantennen einer Radarvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Antennenanordnung von virtuellen Empfangsantennen der Radarvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird eine Radarvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Konfigurationen und Betriebe der entsprechenden Teile und ein Befestigungsverhältnis zwischen entsprechenden Komponenten einer Radarvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden mit Bezug auf 1 bis 6 erläutert.
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 2 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Antennenanordnung der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 3 zeigt ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Winkelmessverfahrens in der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt eine erläuternde Tabelle zur Darstellung eines Modulationsmusters in der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Antennenanordnung von virtuellen Empfangsantennen der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 6 zeigt einen Ablaufplan zur Darstellung des Verarbeitungsablaufs der Radarvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In allen Figuren werden dieselben oder entsprechende Konfigurationen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und auf eine doppelte Beschreibung wird daher verzichtet.
Im ersten Ausführungsbeispiel, wie in 1 dargestellt, umfasst die Radarvorrichtung 1 eine Steuerung/Signalprozessor 11, einen Übertragungsschaltkreis 12, einen Empfangsschaltkreis 13, eine Vielzahl von Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 und eine Vielzahl von Empfangsantennen Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4. Nachfolgend werden die Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 kollektiv als die „Übertragungsantennen Tx“ bezeichnet und die Empfangsantennen Rx1 Rx2 Rx3 und Rx4 werden ähnlich als „Empfangsantennen Rx“ bezeichnet.
Die Radarvorrichtung 1 ist an einem beweglichen Objekt befestigt. Wenn das bewegliche Objekt ein Fahrzeug ist, dann ist die Radarvorrichtung 1 mit einer fahrzeugseitigen elektronischen Steuereinheit (ECU) 2 verbunden.
Wie in 1 dargestellt, wird im ersten Ausführungsbeispiel ein Fall als Beispiel verwendet, in dem die Anzahl der Übertragungsantennen Tx zwei und die Anzahl der Empfangsantennen Rx vier ist. Jedoch kann die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung in jeder Konfiguration verwendet werden, solange die Konfiguration zwei oder mehr Übertragungsantennen Tx und zwei oder mehr Empfangsantennen Rx umfasst. Daher kann die Anzahl der Übertragungsantennen Tx und Empfangsantennen Rx jeweils eine beliebe Anzahl von zwei oder mehr sein.
Mit der Konfiguration dargestellt in 1, strahlt die Radarvorrichtung 1 ein von dem Übertragungsschaltkreis 12 erzeugtes Übertragungssignal von der Übertragungsantenne Tx1 oder Tx2 in Richtung des Zielobjekts aus. Das Übertragungssignal wird von dem Zielobjekt reflektiert. Das reflektierte Signal wird von den Empfangsantennen Rx empfangen. Das empfangene Signal wird als ein Empfangssignal in die Steuerung/Signalprozessor 11 über den Empfangsschaltkreis 13 eingegeben. Die Steuerung/Signalprozessor 11 ist konfiguriert Signalverarbeitung an dem Empfangssignal durchzuführen, um eine Entfernung zum Zielobjekt, eine relative Geschwindigkeit des Zielobjekts und einen Winkel, in dem das Zielobjekt lokalisiert ist, (nachfolgend als „der Abstand, die relative Geschwindigkeit und der Winkel des Zielobjekts“ bezeichnet) zu berechnen.
Nachfolgend werden Konfigurationen der entsprechenden Teile der Radarvorrichtung 1 erläutert.
Die Steuerung/Signalprozessor 11 ist konfiguriert Betriebe der entsprechenden Teile, zum Beispiel der Übertragungsantennen Tx, der Empfangsantennen Rx, des Übertragungsschaltkreises 12 und des Empfangsschaltkreises 13 zu steuern, die in der Radarvorrichtung 1 enthalten sind. Darüber hinaus ist die Steuerung/Signalprozessor 11 konfiguriert die Signalverarbeitung an Empfangssignalen durchzuführen, die von den Empfangsantennen Rx empfangen werden, um den Abstand, die relative Geschwindigkeit und den Winkel des Zielobjekts zu berechnen.
Die Steuerung/Signalprozessor 11 umfasst einen Prozessor, der aus einem Ein-Chip-Mikrocomputer gebildet ist, mit einer Funktion einer zentralen Prozessoreinheit (CPU) oder eine programmierbare Logik Vorrichtung (PLD), zum Beispiel ein im Feld programmierbare Logik-Gatter-Anordnung (FPGA) und einen Speicher, der z. B. aus einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und einem Festwertspeicher (ROM) gebildet wird. Details des Betriebs der Steuerung/Signalprozessor 11 werden später beschrieben.
Der Übertragungsschaltkreis 12 umfasst eine Spannungserzeugungsschaltkreis 121, einen spannungsgesteuerten Oszillator 122, einen Verteilungsschaltkreis 123 und einen Übertragungswahlschalter 124.
Der Spannungserzeugungsschaltkreis 121 ist konfiguriert eine gewünschte Spannungswellenform zu einem Zeitpunkt zu erzeugen, der von der Steuerung/Signalprozessor 11 gesteuert wird.
Der spannungsgesteuerten Oszillator 122 ist konfiguriert ein oszillierendes Übertragungssignal zu produzieren, basierend auf der von dem Spannungserzeugungsschaltkreis 121 erzeugten Spannungswellenform.
Der Verteilungsschaltkreis 123 ist konfiguriert das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 122 erzeugte Übertragungssignal bedarfsgerecht zu verstärken. Der Verteilungsschaltkreis 123 ist konfiguriert das verstärkte Übertragungssignal an den Übertragungswahlschalter 124 und an Mischer 1301 bis 1304, die im später beschriebenen Empfangsschaltkreis 13 angeordnet sind, auszugeben.
Der Übertragungswahlschalter 124 wird mit der Übertragungsantenne Tx1 und der Übertragungsantenne Tx2 verbunden und ist konfiguriert eine Ausgabedestination zwischen der Übertragungsantenne Tx1 und der Übertragungsantenne Tx2 unter Steuerung durch die Steuerung/Signalprozessor 11 auszugeben. Daher wird das von dem Verteilungsschaltkreis 123 ausgegebene Übertragungssignal als Strahl abgestrahlt, der aus einer elektromagnetischen Welle aus der Übertragungsantenne Tx1 oder Tx2, in Abhängigkeit des Zustands des Übertragungswahlschalters 124 gebildet wird.
Die abgestrahlte elektromagnetische Welle wird von dem Zielobjekt reflektiert. Die von dem Zielobjekt reflektierte elektromagnetische Welle wird von jeder der Empfangsantennen Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 empfangen. Die durch die Empfangsantennen Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 empfangenen Empfangssignale werden in den Empfangsschaltkreis 13 eingegeben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst der Empfangsschaltkreis 13 die Mischer 1301 bis 1304, Filterschaltkreise 1311 bis 1314 und Analog-zu-Digital-Wandler (nachfolgend als „ADC“ bezeichnet) 1321 bis 1324.
Die Mischer 1301 bis 1304, die Filterschaltkreise 1311 bis 1314 und die ADC 1321 bis 1324 sind jeweils respektive mit Bezug auf die Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 angeordnet.
Die von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 empfangenen Empfangssignale werden respektive in die Mischer 1301 bis 1304 eingegeben. Wie vorher beschrieben wird das Übertragungssignal auch von dem Verteilungsschaltkreis 123 des Übertragungsschaltkreises 12 jeweils in die Mischer 1301 bis 1304 eingegeben. Die Mischer 1301 bis 1304 sind konfiguriert das von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 empfangene Empfangssignale respektive mit dem von dem Verteilungsschaltkreis 123 des Übertragungsschaltkreis 12 eingegeben Übertragungssignal zu mischen und die gemischten Signale auszugeben.
Jeder der Filterschaltkreise 1311 bis 1314 umfasst einen Bandpassfilter, der konfiguriert ist ein Signal in einem gewünschten Frequenzband zu extrahieren, und einen Verstärkerschaltkreis, der konfiguriert ist das Signal zu verstärken. Die Filterschaltkreise 1311 bis 1314 extrahieren und verstärken nur Signale des gewünschten Frequenzbands aus den vermischten Wellen, die respektive von den Mischern 1301 bis 1304 ausgegeben werden, und geben die verstärkten Signale als Empfangssignalspannungen aus.
Jeder der ADC 1321 bis 1324 umfasst einen Wandler, der konfiguriert ist, A/D-Umwandlung durchzuführen, um ein Analogsignal in ein digitales Signal umzuwandeln. Die ADC 1321 bis 1324 führen A/D-Umwandlung an dem Empfangssignalspannungen durch, die respektive von den Filterschaltkreisen 1311 bis 1314 ausgegeben werden, um die Empfangssignalspannungen in digitale Spannungsdaten zu einem von der Steuerung/Signalprozessor 11 gesteuerten Zeitpunkt umzuwandeln. Die digitalen Spannungsdaten werden in die Steuerung/Signalprozessor 11 eingegeben und werden in dem Speicher der Steuerung/Signalprozessor 11 zur Verwendung in arithmetischer Verarbeitung gespeichert, die später erläutert wird.
Als nächstes werden die Übertragungsantennen Tx und Empfangsantennen Rx erläutert. Die Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 und die Empfangsantennen Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 sind in eben angeordnet wie in 2 dargestellt. In 2 sind die Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 und die Empfangsantennen Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 als schwarze Rechtecke dargestellt. In 2 wird, jeweils für jede der Übertragungsantennen Tx und jeweils für jede Empfangsantenne Rx, eine Vielzahl von schwarzen Rechtecken, die vertikal in einer Linie angeordnet und durch eine durchgehende Linie miteinander verbunden sind, als eine Antenne betrachtet. Eine Richtung der durchgehenden Linie wird nachfolgend als eine „vertikale Richtung“ bezeichnet.
Die Übertragungsantennen Tx und die Empfangsantennen Rx sind als Patchantennen auf einer Leiterplatte angeordnet. Die Übertragungsantennen Tx und die Empfangsantennen Rx können auf der gleichen Leiterplatte angeordnet sein, oder die Übertragungsantennen Tx können auf einer Leiterplatte und die Empfangsantennen Rx können auf einer anderen Leiterplatte angeordnet sein.
In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Übertragungsantennen Tx und die Empfangsantennen Rx jeweils aus einer Kombination einer Vielzahl von Elementantennen gebildet. Zum Beispiel in 2, wenn ein schwarzes Rechteck eine Elementantenne repräsentiert, dann besteht jede der Übertragungsantennen Tx aus fünf Elementantennen. Ähnlich ist jede der Empfangsantennen Rx aus fünf Elementantennen gebildet. Darüber hinaus ist die Anzahl der Elementantennen nicht auf fünf beschränkt und kann bedarfsgerecht eingestellt werden.
Die Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 sind so ausgestaltet, dass sie im Wesentlichen über dieselben Abstrahlungseigenschaften verfügen. Ähnlich sind die Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 so ausgestaltet, dass sie im Wesentlichen über dieselben Abstrahlungseigenschaften verfügen. Es ist zu beachten, dass die Abstrahlungseigenschaften der Sendeantennen Tx und der Empfangsantennen Rx jedoch verschieden sein können. Eine Abstrahlrichtung der von den Übertragungsantennen Tx abgestrahlten Funkwellen ist eine Richtung senkrecht zu einer Ebene der Leiterplatte.
Wie dargestellt in 2 sind die Übertragungsantennen Tx nebeneinander, parallel zueinander auf der Ebene der Leiterplatte angeordnet. Die Anordnungsrichtung wird nachfolgend als eine „erste Anordnungsrichtung“ bezeichnet. Die erste Anordnungsrichtung ist eine Richtung senkrecht zur vorher genannten „vertikalen Richtung“ in der Ebene der Leiterplatte. Darüber hinaus, wenn ein Abstand, der basierend auf einem Sichtbereich der Radarvorrichtung 1 bestimmt wird, als „Abstand d“ definiert ist, ist ein Antennenintervall zwischen den zwei Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 ein Intervall, das größer ist als der Abstand d.
Im Beispiel der 2 beträgt das Antennenintervall 3d zwischen den Übertragungsantennen Tx1 und Tx2. Konkret beträgt ein Abstand zwischen einem Mittelpunkt der Übertragungsantenne Tx1 und einem Mittelpunkt der Übertragungsantenne Tx2 3d. Wenn zwei oder mehr Übertragungsantennen Tx vorhanden sind, kann jede Anordnung verwendet werden solange ein Antennenintervall zwischen wenigstens zwei der Übertragungsantennen Tx größer als der Abstand d ist.
Ähnlich sind die Empfangsantennen Rx nebeneinander, parallel zueinander auf der Ebene der Leiterplatte angeordnet, wie in 2 dargestellt. Die Anordnungsrichtung der Empfangsantennen Rx ist eine Richtung parallel zur ersten Anordnungsrichtung. Die Anordnungsrichtung wird nachfolgend als eine „zweite Anordnungsrichtung“ bezeichnet. Die zweite Anordnungsrichtung ist eine Richtung senkrecht zur vorher genannten „vertikalen Richtung“ in der Ebene der Leiterplatte. Darüber hinaus ist ein Antennenintervall zwischen wenigstens zwei der Empfangsantennen Rx größer als der Abstand d. Auf diese Weise weisen die Empfangsantennen Rx eine Antennenanordnung auf, die wenigstens einen Teil umfasst, in dem zwei oder mehr Empfangsantennen Rx in gleichen Intervallen angeordnet sind, die größer als der Abstand d sind. In 2 sind die Übertragungsantennen Tx und die Empfangsantennen Rx nebeneinander auf derselben Achse angeordnet, aber die Übertragungsantennen Tx und die Empfangsantennen Rx sind nicht unbedingt erforderlich, um nebeneinander auf derselben Achse angeordnet zu sein, solange wie die erste Anordnungsrichtung und die zweite Anordnungsrichtung parallel zueinander sind.
Im Beispiel der 2 werden die Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 in der genannten Reihenfolge, in gleichen Antennenintervallen von 2×d (nachfolgend als „2d“ ausgedrückt) angeordnet. Konkret beträgt ein Abstand zwischen einem Mittelpunkt der Empfangsantenne Rx1 und einem Mittelpunkt der Empfangsantenne Rx2 2d. Ähnlich beträgt ein Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Empfangsantenne Rx2 und einem Mittelpunkt der Empfangsantenne Rx3 2d. Ähnlich beträgt ein Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Empfangsantenne Rx3 und einem Mittelpunkt der Empfangsantenne Rx4 2d.
Darüber hinaus sind im ersten Ausführungsbeispiel, virtuelle Empfangsantennen aus den Übertragungsantennen Tx und den Empfangsantennen Rx gebildet. Die virtuellen Empfangsantennen beziehen sich auf virtuelle Empfangsantennen, die mittels MIMO-Technologie (engl. multiple-input multiple-output technology) gebildet werden. Im Allgemeinen werden virtuelle Empfangsantennen häufig aus einer Vielzahl von Übertragungsantennen gebildet, die in ersten Intervallen angeordnet sind, und einer Vielzahl von Empfangsantennen, die in zweiten Intervallen angeordnet sind, die schmäler als die ersten Intervalle sind, und die derart konfiguriert sind, dass Übertragungssignale von den Übertragungsantennen von jeder der Empfangsantennen empfangen werden und der Signalverarbeitung unterzogen werden, wodurch die Übertragungsantennen mit größeren Intervallen mit den Empfangsantennen interpoliert werden. In einer derartigen Radarvorrichtung entspricht die Anzahl der virtuellen Empfangsantennen der Anzahl der Empfangsantennen multipliziert mit der Anzahl der Übertragungsantennen, und eine gewünschte Antennenrichtwirkung kann mit einer geringeren Anzahl von Elementantennen erreicht werden, als im Vergleich zu einem Fall mit einer Übertragungsantenne.
Eine aus den Übertragungsantennen Tx und den Empfangsantennen Rx gebildete Antennenanordnung der virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR8 mit einer Antennenanordnung aus 2, wird in 5 dargestellt. Im ersten Ausführungsbeispiel wird eine Konfiguration übernommen, die wenigstens einen Teil umfasst, in dem ein Antennenintervall zwischen einem paar von zwei virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR8 der Abstand d oder weniger ist und größer als 0 ist.
Im Beispiel der 5 sind die virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR8 in der nachfolgenden Reihenfolge angeordnet: VR1, VR2, VR5, VR3, VR6, VR4, VR7 und VR8. Nachfolgend wird ein Antennenintervall zwischen virtuellen Empfangsantennen als ein „virtuelles Antennenintervall“ bezeichnet. Von den virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR8 haben fünf virtuelle Antennenintervalle zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR2 und VR5, zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR5 und VR3, den virtuellen Empfangsantennen VR3 und VR6, zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR6 und VR4 und zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR4 und VR7 den Abstand d und erfüllen daher die Bedingung, dass sie den Abstand d oder weniger aufweisen und größer als 0 (0< das Intervall ≤d) sind. Gleichzeitig sind virtuelle Antennenintervalle zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR1 und VR2 und zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR7 und VR8 beide der Abstand 2d, und größer als der Abstand d (d < das Intervall) . Von den virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR8 sind die virtuellen Empfangsantennen VR1, VR2, VR3 und VR4 virtuelle Empfangsantennen, die durch von der Übertragungsantenne Tx1 übertragenen Signalen und von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 empfangenen Signalen gebildet werden, und die virtuellen Empfangsantennen VR5, VR6, VR7 und VR8 sind virtuelle Empfangsantennen, die durch von der Übertragungsantenne Tx2 übertragene Signale und von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 empfangenen Signalen gebildet werden.
Als nächstes erfolgt die Beschreibung eines Verfahrens zur Ermittlung des Abstands d, und ein Verfahren zur Ermittlung der Antennenintervalle zwischen den Übertragungsantennen Tx, der Antennenintervalle zwischen den Empfangsantennen Rx und der virtuellen Antennenintervallen zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR.
Wie vorher beschrieben ist in 2 das Antennenintervall zwischen den Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 3×d (nachfolgend als „3d“ ausgedrückt). Darüber hinaus ist das Antennenintervall zwischen jedem Paar der anliegenden Empfangsantennen Rx 2d, wie in 2 dargestellt.
In der Radarvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die Übertragungssignale abwechselnd von der Übertragungsantenne Tx1 und Übertragungsantenne Tx2 abgestrahlt werden, in Übereinstimmung mit dem Modulationsmuster, dargestellt in 4, das später erläutert wird, zum Beispiel gesteuert von der Steuerung/Signalprozessor 11. Zu diesem Zeitpunkt kann die Radarvorrichtung 1 Signale der virtuellen Empfangskanäle empfangen, die insgesamt acht Kanälen entsprechen, die vier Kanäle der Signale, die von der Übertragungsantenne Tx1 übertragen werden und von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 empfangen werden, und vier Kanäle der Signale, die von der Übertragungsantenne Tx2 übertragen werden und von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 empfangen werden, umfassen. Wie in 5 dargestellt, sind die virtuellen Empfangskanäle insgesamt acht Kanäle, die von den entsprechenden virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR8 empfangen werden, und werden nachfolgend respektive als „virtuelle Empfangskanäle VRC1 bis VRC8“ bezeichnet.
Wie vorher im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, ist ein Teil der virtuellen Antennenintervalle der virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR8 auf den Abstand d eingestellt. Der Abstand d ist ein Wert, der basierend auf dem Sichtbereich der Radarvorrichtung 1 bestimmt ist. Der Abstand d wird basierend auf dem Sichtbereich der Radarvorrichtung 1 derart bestimmt, dass ein Winkel θ des Zielobjekts mit gewünschter Genauigkeit, in einem gewünschten Sichtbereich der Radarvorrichtung 1 gemessen werden kann.
Zum Beispiel, in einem Phasen-Monopulsverfahren, wie in 3 dargestellt, wenn ein virtuelles Antennenintervall zwischen zwei gegebenen virtuellen Empfangsantennen VR2 und VR5 durch d repräsentiert, eine Wellenlänge des Übertragungssignals wird durch λ repräsentiert und eine Phasendifferenz zwischen den zwei virtuellen Empfangsantennen VR2 und VR5 wird durch φ repräsentiert, wird zum Beispiel das nachfolgende Verhältnis zwischen der Phasendifferenz φ und dem Winkel θ des Zielobjekts OBJ01 hergestellt. In diesem Fall ist der Winkel θ ein Winkel des Zielobjekts OBJ01 mit der Abstrahlrichtung des Übertragungssignals von θ=0, wie in 3 dargestellt. $φ = (2 π d / λ) \cdot sin θ$
$θ = {sin}^{- 1} (φλ / 2 π d)$
Nun ist die Phasendifferenz φ in einem Bereich von ±π. Daher ist der Sichtbereich der Radarvorrichtung 1, d. h. ein messbarer Bereich des Winkels 0, schmal, wenn der Abstand d groß ist. Gleichzeitig ist der Sichtbereich der Radarvorrichtung 1, d. h. der messbare Bereich des Winkels θ, breit, wenn der Abstand d klein ist. Wie aus den Ausdrücken (1) und (2) ersichtlich, ist es erforderlich den Abstand d in einem Bereich von d≤λ/2 einzustellen, um den Winkel θ in einem Sichtbereich von -90 Grad ≤ θ ≤ +90 Grad zu messen.
Wie vorher beschrieben ist der Abstand d der Wert, der basierend auf dem gewünschten Sichtbereich, die von der Radarvorrichtung 1 benötigt werden, d. h. der Bereich des Winkels θ der gemessen werden soll, bestimmt wird. Das heißt, wenn die virtuellen Antennenintervalle zwischen den virtuellen Empfangsantennen größer als der Abstand d ist, kann der gewünschte Sichtbereich der Radarvorrichtung 1 nicht gesichert werden. Deshalb, wenn es gewünscht ist die Winkelmessverarbeitung in dem gewünschten Sichtbereich der Radarvorrichtung 1 zu erreichen, ist es erforderlich die Einstellung so durchzuführen, dass ein Teil enthalten ist, in dem das virtuelle Antennenintervall zwischen den virtuellen Empfangsantennen der Abstand d oder niedriger und größer als 0 ist.
Darüber hinaus basierend auf dem Verhältnis des Ausdrucks (2) wird der Abstand d auch durch die Wellenlänge λ des Übertragungssignals geändert. Daher wird der Abstand d basierend auf dem gewünschten Sichtbereich der Radarvorrichtung 1 und der Wellenlänge λ des Übertragungssignals bestimmt, wenn die Wellenlänge λ des Übertragungssignals variabel ist.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung des Verfahrens zur Ermittlung des Antennenintervalls zwischen den Empfangsantennen Rx und dem Antennenintervall zwischen den Übertragungsantennen Tx.
Wenn das Antennenintervall zwischen den Antennen kürzer ist als der vorbestimmte Wert tritt ein Fehler zwischen Kanälen auf, in einer oder beiden der Amplitude und der Phase aufgrund von Leckage des Übertragungssignal oder der Empfangssignale zwischen den Antennen. Das heißt, das Übertragungssignal leckt aus den Übertragungsantennen Tx zu den Empfangsantennen Rx, die Empfangssignale lecken von den Empfangsantennen Rx zu den Übertragungsantennen Tx, Leckage tritt zwischen Übertragungskanälen in den Übertragungsantennen Tx auf, oder Leckage tritt zwischen Empfangskanälen in den Übertragungsantennen Rx auf. Der Fehler zwischen Kanälen, der in einer oder beiden der Amplitude und Phase aufgrund einer solchen Leckage der Übertragungssignale und der Empfangssignale auftritt, führt zur Verringerung der Winkelmessgenauigkeit des Radars.
Zum Beispiel in Fall des Phasen-Monopulsverfahrens, basierend auf Ausdruck (2), führt ein Phasenfehler zwischen Kanälen zu einem Fehler in der Phasendifferenz φ zwischen den Empfangsantennen und zu einem Fehler im Winkel θ.
Wenn jedoch die Antennenintervalle vergrößert werden, um das Auftreten des Phasenfehlers zwischen den Kanälen zu unterdrücken, wie aus dem Ausdruck (2) ersichtlich, wird der Sichtbereich des Radargerätes 1 enger.
Um das vorher genannte Problem zu lösen, wird im ersten Ausführungsbeispiel eine Antennenanordnung zur Unterdrückung des Auftretens von Fehlern zwischen Kanälen in Amplitude und Phase, während der gewünschte Sichtbereich beibehalten wird, übernommen. Konkret sind im ersten Ausführungsbeispiel die Übertragungsantennen Tx und die Empfangsantennen Rx in Intervallen angeordnet, die größer sind als der Abstand d, der basierend auf dem Sichtbereich der Radarvorrichtung 1 bestimmt ist, und die Übertragungsantennen Tx und die Empfangsantennen Rx so angeordnet sind, dass die Bedingung, dass die Antennenanordnung der virtuellen Empfangsantennen wenigstens einen Teil aufweist, in dem das virtuellen Antennenintervall der Abstand d oder weniger ist und mehr als 0 ist (0< das virtuelle Antennenintervall ≤ d), erfüllt wird.
Als Ergebnis kann das tatsächliche Antennenintervall zwischen den Übertragungsantennen und den Empfangsantennen größer eingestellt werden als der Abstand d. Auf diese Weise sind in der Radarvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels die tatsächlichen Antennenintervalle groß eingestellt und dadurch kann im Vergleich zu der Radarvorrichtung des Stands der Technik, in der die tatsächlichen Antennenintervalle der Abstand d oder weniger sind, die Leckage zwischen Antennen der Übertragungssignale oder der Empfangssignale reduziert werden. Als Ergebnis kann das Auftreten von Fehlern zwischen Kanälen in Amplitude und Phase reduziert und hohe Winkelmessleistung der Radarvorrichtung 1 aufrechterhalten werden.
Darüber hinaus hat in der Radarvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Antennenanordnung der virtuellen Empfangsantennen VR wenigstens einen Teil in dem das virtuelle Antennenintervall der Abstand d oder weniger und mehr als 0 ist, mit dem Ergebnis, dass der Winkel des Zielobjekts ohne Mehrdeutigkeit gemessen werden kann, d. h. mit hoher Genauigkeit in dem Sichtbereich der Radarvorrichtung 1.
In 2, von den Antennenanordnungen, die die vorher genannte Bedingung erfüllen, ist die Radarvorrichtung mit einem Übertragungsantennenintervall von 3d und einem Empfangsantennenintervall von 2d als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Die Antennenanordnung von 2 hat eine Eigenschaft, ein Gleiches-Intervall-Anordnungsteil einzuschließen, in dem die virtuellen Empfangsantennen VR in gleichen virtuellen Antennenintervallen von d wie in 5 dargestellt angeordnet sind. Konkret sind die virtuellen Empfangsantennen VR2 bis VR7 nebeneinander, in gleichen Intervallen von d, in dem Gleiches-Intervall-Anordnungsteil positioniert.
In 2 ist ein Beispiel dargestellt, in dem die Anzahl der Reihen der Übertragungsantennen Tx eins ist und die Anzahl der Reihen der Empfangsantennen Rx ist eins. Jedoch kann die Anzahl der Reihen der Übertragungsantennen Tx und die Anzahl der Reihen der Empfangsantennen Rx zwei oder mehr betragen, solange wie die tatsächlichen Antennenintervalle auf mehr als d eingestellt sind.
Nachfolgend wird der Betrieb der Radarvorrichtung 1 erläutert.
Als erstes erzeugt im Übertragungsschaltkreis 12 der Spannungserzeugungsschaltkreis 121 die gewünschte Spannungswellenform zum Zeitpunkt, der von der Steuerung/Signalprozessor 11 gesteuert wird. Der spannungsgesteuerten Oszillator 122 erzeugt das Übertragungssignal basierend auf der erzeugten Spannungswellenform und gibt das erzeugte Übertragungssignal aus. Der Verteilungsschaltkreis 123 gibt das Übertragungssignal an den Übertragungswahlschalter 124 und an die Mischer 1301 bis 1304 des Empfangsschaltkreises 13 aus. Das Übertragungssignal wird von der Übertragungsantenne Tx1 oder Tx2 in Abhängigkeit des Zustands des Übertragungswahlschalters 124 abgestrahlt.
Das abgestrahlte Übertragungssignal wird von dem Zielobjekt reflektiert. Das von dem Zielobjekt reflektierte Übertragungssignal wird von jeder der Empfangsantennen Rx1, Rx2, Rx3 und Rx4 empfangen und wird als das Empfangssignal in den Empfangsschaltkreis 13 eingegeben.
In dem Empfangsschaltkreis 13 sind die Mischer 1301 bis 1304, die Filterschaltkreise 1311 bis 1314 und die ADC 1321 bis 1324 respektive mit den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 verbunden.
In dem Empfangsschaltkreis 13 mischen die Mischer 1301 bis 1304 das Übertragungssignal von dem Verteilungsschaltkreis 123 respektive mit den Empfangssignalen von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4. Als nächstes extrahieren die Filterschaltkreise 1311 bis 1314 nur die Signale in dem gewünschten Frequenzband aus den gemischten Signalen. Die ADC 1321 bis 1324 unterziehen die Empfangssignalspannungen, die von den Filterschaltkreisen 1311 und 1314 ausgegeben werden, der A/D-Umwandlung, um die digitalen Spannungsdaten zu dem von der Steuerung/Signalprozessor 11 gesteuerten Zeitpunkt zu beziehen. Die digitalen Spannungsdaten werden in die Steuerung/Signalprozessor 11 eingegeben, um in dem Speicher gespeichert zu werden. Die Steuerung/Signalprozessor 11 liest die digitalen Spannungsdaten aus dem Speicher zur Verwendung in der arithmetischen Verarbeitung, die später beschrieben wird.
Als nächstes werden Details des Betriebs der Steuerung/Signalprozessor 11 beschrieben.
Das erste Ausführungsbeispiel ist nicht durch das Radarverfahren beschränkt und kann auf verschiedene Radarverfahren angewendet werden, z. B. das Dauerstrichradar (engl. frequency modulated continuous wave (FMCW)), Fast-Chirp-Modulationsradar (FCM) und das Impulsradar-Verfahren.
Zum Beispiel wird in 4 ein Beispiel eines Modulationsmusters bei einer Radarvorrichtung (Zeitmultiplex-MIMO) dargestellt, in dem das Umschalten zeitlich zwischen den Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 für die Übertragung in dem FCM-Verfahren durchgeführt wird.
Wie in 4 dargestellt wird in dem FCM-Verfahren eine elektromagnetische Welle, wiederholt übertragen wird, die einer Modulation, in der eine Frequenz mit einer bestimmten Neigung erhöht (Up-Chirp) oder verkürzt (Down-Chirp) wird, unterzogen wurde. Eine Modulation wird nachfolgend als ein „Chirp“ bezeichnet und eine Reihe von Chirps, die wiederholt übertragen werden, wird als „Chirp-Sequenz“ bezeichnet. In 4 wird ein Beispiel einer aus Down-Chirps gebildeten Chirp-Sequenz dargestellt. In diesem Beispiel, als Beispiel für Zeitmultiplex-MIMO, wird Umschalten zwischen den Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 für jedes Chirp zur Übertragung durchgeführt. Darüber hinaus beträgt die Gesamtzahl der Chirps N für die Übertragungsantennen Tx1 und Tx2. Das erste Ausführungsbeispiel kann ohne Abhängigkeit von verschiedenen Parametern der Chirp-Sequenz verwendet werden, zum Beispiel die Neigung und eine Modulationsweite der Chirps dargestellt 4.
Mit dem vorher genannten Modulationsmuster, wie vorher beschrieben, können die nachfolgenden Signale empfangen werden: die Signale der virtuellen Empfangskanäle, die insgesamt acht Kanälen der Empfangssignale entsprechen, die durch übertragen des Übertragungssignals von der Übertragungsantenne Tx1 und empfangen des Übertragungssignals von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 erhalten werden, und die Empfangssignale, die durch übertragen des Übertragungssignals von der Übertragungsantenne Tx2 und empfangen des Übertragungssignals von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 erhalten werden. Wie in 5 dargestellt, sind die virtuellen Empfangskanäle insgesamt acht Kanäle: die virtuellen Empfangskanäle VRC1 bis VRC8, die respektive den virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR8 entsprechen.
Die Steuerung/Signalprozessor 11 empfängt als Eingabedaten die virtuellen Empfangskanäle, die den acht Kanälen entsprechen, zur Messung des Abstands und der relativen Geschwindigkeit des Zielobjekts im FCM-Verfahren. Ein Prinzip der Messung des Abstands und der relativen Geschwindigkeit in dem FCM-Verfahren ist eine bekannte Technologie, wie z. B. in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 2016-3873 beschrieben. Nachfolgend wird der Betrieb der Steuerung/Signalprozessor 11 mit Bezug auf 6 erläutert.
6 zeigt einen Ablaufplan, der einen Verarbeitungsablauf darstellt, durch den der Abstand, die relative Geschwindigkeit und der Winkel des Zielobjekts von der Steuerung/Signalprozessor 11 gemessen werden. Es ist zu beachten, dass 6 nur ein Beispiel ist und das erste Ausführungsbeispiel nicht auf ein in 6 dargestelltes Signalverarbeitungsverfahren beschränkt ist.
Als erstes empfängt die Steuerung/Signalprozessor 11 in Schritt S11 die Daten, die von den acht Kanälen entsprechenden virtuellen Empfangskanälen erhalten wurden, als Eingaben, um eine Frequenzumwandlungsverarbeitung durchzuführen. Es erfolgt eine Beschreibung unter der Annahme, dass zweidimensionale schnelle Fourier-Transformation (FFT) als Frequenzumwandlungsverarbeitung in diesem verwendet wird, wie z. B. in Abschnitt [0027] der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 2016-3873 beschrieben wird.
Konkret wird die erste FFT-Verarbeitung an Daten für jeden Chirp der 4 durchgeführt, um ein Leistungsspektrum zu erzeugen. Als nächstes werden Verarbeitungsergebnisse über all die Chirps für jedes Frequenz-Bin gesammelt und eine zweite FFT-Verarbeitung wird an den Verarbeitungsergebnissen durchgeführt. In diesem Fall sind Taktsignale, die für jeden Chirp der Übertragungssignale, die von demselben Zielobjekt reflektiert werden, d. h. Frequenzen der Spitzenkomponenten im Leistungsspektrum, dieselben.
Wenn jedoch das Zielobjekt und das eigene Fahrzeug relative Geschwindigkeiten haben, ist eine Phase des Taktsignals leicht unterschiedlich für jedes Chirp. Das heißt, in einem Ergebnis der zweiten FFT-Verarbeitung wird das Leistungsspektrum mit einer Frequenzkomponente, die eine Phasenrotationsgeschwindigkeit, die das Frequenz-Bin ist, d. h. das Geschwindigkeits-Bin, entspricht, für jedes Frequenz-Bin bestimmt, d. h. für jedes Abstands-Bin, das als Ergebnis der ersten FFT-Verarbeitung erhalten wird. Ein von der zweiten FFT-Verarbeitung erhaltenes Leistungsspektrum wird nachfolgend als ein „zweidimensionales Leistungsspektrum“ bezeichnet.
Als nächstes extrahiert in Schritt S12 die Steuerung/Signalprozessor 11 eine Spitze aus dem zweidimensionalen Leistungsspektrum. Ein Beispiel für ein Verfahren zur Extraktion der Spitze ist konstante Falschalarmrate (CFAR) . Alternativ als ein weiteres Verfahren kann ein Verfahren zur Extraktion eines Frequenz-Bins verwendet werden, das eine voreingestellten Schwellenwert überschreitet und z. B. einen Maximalwert aus den Frequenz-Bins nimmt, oder es kann jedes Verfahren verwendet werden, solange das Verfahren Reflexion von dem zu erkennenden Zielobjekt erlaubt.
Außerdem können in der vorhergehenden Stufe der Spitzenerkennung Daten der virtuellen Empfangskanäle zusammen hinzugefügt werden. Zum Beispiel kann die Spitze extrahiert werden, nachdem Amplitudenwerte der acht virtuellen Empfangskanäle hinzugefügt und gemittelt wurden, oder die Spitze kann erkannt werden nachdem der Strahl auf eine voreingestellte Richtung gerichtet wird, mittels der bekannten digitalen Strahlformungsverarbeitung (DBF) .
Als nächstes berechnet in Schritt S13 die Steuerung/Signalprozessor 11 für die erkannte Spitze den Abstand und die relative Geschwindigkeit des Zielobjekts basiert auf dem Prinzip des bekannten FCM-Verfahrens, wie z. B. in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 2016-3873 beschrieben. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Verfahren zur Berechnung des Abstands und der relativen Geschwindigkeit des Zielobjekts nicht auf diesen Fall beschränkt und jedes Verfahren kann verwendet werden.
Als nächstes misst in Schritt S14 die Steuerung/Signalprozessor 11 den Winkel des Zielobjekts. Es gibt verschiedene Verfahren zur Messung des Winkels, z. B. das Beamforming-Verfahren und ein Superauflösungspeilverfahren und das erste Ausführungsbeispiel ist nicht nur auf das Winkelmessverfahren beschränkt. In diesem Fall wird der vorher genannte Fall, indem der Winkel durch das Phasen-Monopulsverfahren gemessen wird als ein Beispiel erläutert.
Zum Beispiel wird Phasen-Monopuls-Winkelmessung durchgeführt, basiert auf dem Ausdruck (2) mit Signalen aller Empfangskanäle mit einem virtuellen Intervall der virtuellen Empfangskanäle der 5 der Entfernung d, d. h. die virtuellen Empfangskanäle von fünf Intervallen zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR2 und VR5, zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR5 und VR3, zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR3 und VR6, zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR6 und VR4, und zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR4 und VR7. Ein Mittelwert der fünf Winkel, der als Ergebnis der Messung erhalten wird, wird bestimmt und der Mittelwert wird als der Winkel des Zielobjekts ausgegeben.
Wie vorher im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, werden die Signale der virtuellen Empfangskanäle mit dem virtuellen Empfangsantennenintervall des Abstands d verwendet, um den Winkel des Zielobjekts zu bestimmen und als ein Ergebnis wird ein Winkelmesswert erhalten, der dem Empfangskanalintervall von d entspricht. Dadurch kann der Winkel innerhalb des Sichtbereichs der Radarvorrichtung 1 mittels Phasen-Monopuls-Winkelmessung wie vorher beschrieben gemessen werden.
Darüber hinaus können ferner Signale zwischen den virtuellen Empfangskanälen mit einem virtuellen Empfangskanalintervall von 2d, d. h. zwischen die virtuellen Empfangsantennen VR1 und VR2 und zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR7 und VR8, verwendet werden. In diesem Fall, wie in dem in den Paragraphen [0059] bis [0061] der japanischen Patentnr. 5602275 beschriebenen Verfahren, kann der Winkel des Zielobj ekts z. B. durch ein Verfahren berechnet werden, in dem Winkelkandidaten, die mit dem Antennenintervall von d erhalten werden und Winkelkandidaten, die mit dem Antennenintervall von 2d erhalten werden, kombiniert werden. Konkret wird ein Winkelkandidat, der am nächsten an den Winkelkandidaten ist, die mit dem Antennenintervall von d erhalten werden, aus den Winkelkandidaten ausgewählt wird, die mit dem Antennenintervall von 2d erhalten werden, und der ausgewählte Winkel des Antennenintervalls von 2d wird als der Winkel des Zielobjekts bestimmt.
Darüber hinaus wurde in diesem Beispiel jedes Paar benachbarter virtueller Empfangsantennen, d. h. die virtuellen Empfangsantennen VR2 und VR5, VR5 und VR3, VR3 und VR6, VR6 und VR4, VR4 und VR7, VR1 und VR2, und VR7 und VR8, kombiniert, um den Winkel zu berechnen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und wie die virtuellen Empfangskanäle kombiniert werden, kann bedarfsgerecht geändert werden. Beispiele der Kombination werden nachfolgend beschrieben.
In dem ersten Ausführungsbeispiel werden, als ein Beispiel einer Kombination von virtuellen Empfangskanälen in dem Fall, dass die Winkelmessverarbeitung unter der Annahme einer Gleichen-Intervallanordnung angewendet werden soll, werden virtuelle Empfangsantennen, die in gleichen virtuellen Antennenintervallen von d angeordnet sind, wie die virtuellen Empfangsantennen VR2, VR5, VR3, VR6, VR4 und VR7, ausgewählt, um die Winkelmessverarbeitung durchzuführen, um dadurch den Winkel des Zielobjekts zu bestimmen.
Als weiteres Beispiel für die Kombination der virtuellen Empfangskanäle im Fall, dass die Winkelmessverarbeitung unter der Annahme der Gleichintervall-Anordnung angewendet werden soll, kann die folgende Kombination verwendet werden. Konkret wird ein Strahl A mit vier Kanälen der virtuellen Empfangsantennen VR1, VR2, VR3 und VR4 gebildet, wobei die virtuellen Empfangsantennen in gleichen virtuellen Antennenintervallen von 2d als eine Antenne angeordnet sind. Ähnlich wird ein Strahl B mit vier Kanälen der virtuellen Empfangsantennen VR5, VR6, VR7 und VR8 gebildet, wobei sie in gleichen virtuellen Antennenintervallen von 2d als eine Antenne angeordnet sind. Dann kann die Winkelmessverarbeitung mittels des Strahls A und des Strahls B durchgeführt werden, um den Winkel des Zielobjekts zu bestimmen.
Die Steuerung/Signalprozessor 11 berechnet den Abstand, die relative Geschwindigkeit und den Winkel des Zielobjekts in der Radarvorrichtung 1 mittels des vorher genannten Verfahrens. Die vorher genannte Verarbeitung wird für jede Chirp-Sequenz durchgeführt, d. h. in voreingestellten Zeitintervallen wiederholt, wie in 4 dargestellt, mit dem Ergebnis, dass der Abstand, die relative Geschwindigkeit und der Winkel des Zielobjekts wiederholt in den Zeitintervallen berechnet werden.
Von der Radarvorrichtung 1 bestimmte Abtastungsergebnisse, z. B. der Abstand, die relative Geschwindigkeit und der Winkel des Zielobjekts, werden an die fahrzeugseitige Steuereinheit 2 übertragen. Die fahrzeugseitige Steuereinheit 2 verwendet z. B. die Abtastungsergebnisse zur Steuerung der verschiedenen Anwendungen in einem Fahrzeug.
In der Steuerung/Signalprozessor 11 wird durch Zeitreihenverarbeitung oder einer „Tracking“ Technologie, Zeitreihen-Korrelation durchgeführt, und die Verarbeitung von Glättungsfehlern der Abtastungsergebnisse, z. B. der Abstand, die relative Geschwindigkeit und der Winkel, kann durch Glättung der Abtastungsergebnisse in Zeitreihen durchgeführt werden.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wurde das Zeitmultiplex-MIMO-Verfahren als ein Beispiel erläutert, aber andere Verfahren können verwendet werden, solange die Signale der Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 voneinander getrennt werden können. Es kann ein Verfahren angewendet werden, bei dem die Signale der Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 voneinander getrennt werden, indem die Signale von den Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 mit unterschiedlichen Übertragungsfrequenzen übertragen werden oder indem die Signale nach Multiplikation mit Vorzeichen, die z.B. für die Sendeantennen Tx1 und Tx2 senkrecht sind, übertragen werden.
Wie vorher beschrieben, sind die Antennenanordnungen der Übertragungsantennen Tx und der Empfangsantennen Rx so eingestellt, dass mindestens ein Teil, in dem die virtuellen Antennenintervalle der von den Übertragungsantennen Tx und den Empfangsantennen Rx gebildeten virtuellen Empfangsantennen den Abstand d oder weniger betragen, so dass der gewünschte Sichtbereich des Radargerätes gesichert werden kann.
Außerdem sind die Antennen in dem ersten Ausführungsbeispiel so angeordnet, dass sowohl das Antennenintervall der Übertragungsantennen Tx und die Antennenintervalle der Empfangsantennen Rx größer als der Abstand d sind. Wie mit Bezug auf die Radarvorrichtung des Stands der Technik in der japanischen Patentübersetzung Veröffentlichungsnr. 2011-526373 erläutert, tritt der Fehler zwischen Kanälen Amplitude oder Phase auf, wenn der Abstand zwischen den Antennen d oder weniger ist. Der Fehler zwischen den Kanälen verursacht die Verringerung der Winkelmessgenauigkeit des Radars und als Ergebnis wird die Erkennungsgenauigkeit des Objekts reduziert.
Jedoch sind im ersten Ausführungsbeispiel das Antennenintervall der Übertragungsantennen Tx und das Antennenintervalle der Empfangsantennen Rx größer als der Abstand d eingestellt, wodurch die Leckage der Übertragungssignale oder der Empfangssignale verhindert werden kann. Als Ergebnis kann das Auftreten des Fehlers zwischen Kanälen in Amplitude oder Phase unterdrückt werden. Dadurch kann die Winkelmessgenauigkeit der Radarvorrichtung 1 und die Erkennungsgenauigkeit des Zielobjekts erhöht werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
In der vorher genannten Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels wurde die Konfiguration einschließlich der zwei Übertragungsantennen und der vier Empfangsantennen erläutert, wie in 1 und 2 dargestellt, aber wie vorher beschrieben, ist die Anzahl der Übertragungsantennen Tx und die Anzahl Empfangsantennen Rx nicht darauf beschränkt.
Das heißt, die Effekte der vorliegenden Erfindung können erhalten werden wenn die nachfolgenden Bedingungen (1) bis (3) erfüllt sind.

(1) Die Übertragungsantennen Tx sind nebeneinander in der ersten Anordnungsrichtung angeordnet und die Empfangsantennen Rx sind nebeneinander in der zweiten Anordnungsrichtung angeordnet, die parallel zur ersten Anordnungsrichtung ist.
(2) Die Antennenintervalle zwischen den Übertragungsantennen Tx und zwischen den Empfangsantennen Rx sind größer als der Abstand d.
(3) Die Antennenanordnung der virtuellen Empfangsantennen VR umfasst einen oder mehr Teile in denen das virtuelle Antennenintervall der Abstand d oder weniger und mehr als 0 ist.

Daher erfolgt im zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in 7 9 dargestellt, eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in einem Fall in dem drei Übertragungsantennen TX vorgesehen sind.
7 zeigt ein Gesamtkonfigurationsdiagramm, zur Darstellung einer Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 8 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Antennenanordnung der Radarvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 7 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Antennenanordnung von virtuellen Empfangsantennen der Radarvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie aus dem Vergleich zwischen 1 und 7 ersichtlich, sind die Unterschiede zwischen dem zweiten und dem vorher beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, dass in 7 die Anzahl der Übertragungsantennen Tx drei ist und dementsprechend ein Übertragungsschaltkreis 12-2 einen Übertragungswahlschalter 125 anstatt des Übertragungswahlschalters 124 der 1 umfasst.
Der Übertragungswahlschalter 125 ist mit Übertragungsantennen Tx1, Tx2 und Tx3 verbunden und ist konfiguriert eine Ausgabedestination aus den Übertragungsantennen Tx1 bis Tx3 gesteuert von der Steuerung/Signalprozessor 11 umzuschalten. Daher wird ein von dem Verteilungsschaltkreis 123 ausgegebene Übertragungssignal als Strahl einer elektromagnetischen Welle aus einer der Übertragungsantennen Tx1 oder Tx3, in Abhängigkeit des Zustands des Übertragungswahlschalters 125 abgestrahlt.
Darüber hinaus sind im zweiten Ausführungsbeispiel, wie in 8 dargestellt, von den Übertragungsantennen Tx wenigstens drei Übertragungsantennen Tx1 bis Tx3 nebeneinander in Intervallen größer als der Abstand d in der ersten Anordnungsrichtung angeordnet. In dem Beispiel der 8 sind die Übertragungsantennen Tx1 und Tx2 mit einem Intervall von 3d angeordnet und die Übertragungsantennen Tx2 und Tx3 sind mit einem Intervall von 5xd (nachfolgend als „5d“ ausgedrückt) angeordnet.
Darüber hinaus ist ein Intervall zwischen zwei der Übertragungsantennen Tx ein Abstand, der einem Wert N×2d entspricht, der durch Multiplizieren der Anzahl N der Empfangsantennen Rx mit dem Abstand 2d erhalten wird. In dem Beispiel der 8 ist die Anzahl der Empfangsantennen Rx vier und dadurch ist ein Intervall zwischen der Übertragungsantenne Tx1 und der Übertragungsantenne Tx3 4x2d=8d. Konkret beträgt ein Abstand zwischen einem Mittelpunkt der Übertragungsantenne Tx1 und einem Mittelpunkt der Übertragungsantenne Tx2 3d und ein Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Übertragungsantenne Tx2 und einem Mittelpunkt der Übertragungsantenne Tx3 beträgt 5d.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung der Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 die gleiche wie in dem vorher beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel und daher wird auf eine Beschreibung dieser hier verzichtet.
In einer Radarvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die Übertragungssignale abwechselnd von den Übertragungsantennen Tx1, Tx2 und Tx3 abgestrahlt werden, in der genannten Reihenfolge in Übereinstimmung mit dem Modulationsmuster der 4, z. B. gesteuert von der Steuerung/Signalprozessor 11. Zu diesem Zeitpunkt kann die Radarvorrichtung 1 Signale der virtuellen Empfangskanäle, die insgesamt zwölf Kanälen entsprechen, umfassend vier Kanäle der von der Übertragungsantenne Tx1 übertragenen und von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 empfangenen Signalen, vier Kanäle der von der Übertragungsantenne Tx2 übertragenen und von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 empfangenen Signalen und vier Kanäle der von der Übertragungsantenne Tx3 übertragenen und von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 empfangenen Signalen. Wie in 9 dargestellt sind die virtuellen Empfangskanäle insgesamt zwölf Kanäle, die respektive von virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR12 empfangen werden.
Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR12 so angeordnet, dass sie wenigstens ein Teil aufweisen, in dem ein virtuelles Antennenintervall dessen der Abstand d oder weniger und mehr als 0 ist. Im Beispiel der 9 sind die virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR12 in der nachfolgenden Reihenfolge angeordnet: VR1, VR2, VR5, VR3, VR6, VR4, VR7, VR9, VR8, VR10, VR11 und VR12. Von den virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR12 haben acht virtuelle Antennenintervalle zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR2 und VR5, zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR5 und VR3, zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR3 und VR6, zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR6 und VR4, zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR4 und VR7, zwischen den virtuellen Empfangsantenne VR7 und VR9, zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR9 und VR8, und zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR8 und VR10 den Abstand d und erfüllen daher die Bedingung, dass sie den Abstand d oder weniger aufweisen und größer als 0 sind. Gleichzeitig sind virtuelle Antennenintervalle zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR1 und VR2, zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR10 und VR11 und zwischen den virtuellen Empfangsantennen VR11 und VR12 alle der Abstand 2d, und größer als der Abstand d.
Die anderen Konfigurationen und Betriebe sind dieselben wie im ersten Ausführungsbeispiel und auf deren Beschreibung wird hier verzichtet.
Im zweiten Ausführungsbeispiel, wenn die Übertragungsantennen Tx und die Empfangsantennen Rx in der in 8 dargestellten Antennenanordnung angeordnet sind, können die virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR12 wie in 9 dargestellt angeordnet werden. Als Ergebnis kann die Anzahl der in virtuellen Antennenintervallen angeordneten virtuellen Empfangsantennen in der virtuellen Empfangsantennenanordnung der 9 im Vergleich zur virtuellen Empfangsantennenanordnung der 5 erhöht werden. Als Ergebnis kann der Winkel mittels einer größeren Anzahl von Antennen gemessen werden, wenn die Verarbeitung der Messung eines Winkels mit der Gleichintervall-Anordnung durchgeführt wird, und dadurch wird die Winkelmessgenauigkeit weiter erhöht.
Drittes Ausführungsbeispiel
Außerdem können ein Teil der Übertragungsantennen Tx und Teil der Empfangsantennen Rx in der Ebene der Leiterplatte angeordnet werden, wie in 10 dargestellt, um in einer Richtung senkrecht zu der ersten und der zweiten Anordnungsrichtung, in denen die Übertragungsantennen Tx und die Empfangsantennen Rx angeordnet sind, verschoben zu werden, d. h. die in 10 dargestellte „vertikale Richtung“.
Im vorher beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wie in 2 dargestellt, sind die Vielzahl der Übertragungsantennen Tx und die Vielzahl der Empfangsantennen Rx nebeneinander auf derselben Ebene angeordnet ohne dass deren Position in der „vertikalen Richtung“ verschoben wird.
Im Gegensatz dazu erfolgt im dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in 10 dargestellt, die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für eine Fall, in dem eine Antennenanordnung eines Teils der Übertragungsantennen oder ein Teil der Empfangsantennen in der „vertikalen Richtung“ verschoben wird. In dem Beispiel der 10 ist von den drei Übertragungsantennen Tx1 bis Tx3 nur die Position der Übertragungsantenne Tx2 im Vergleich zu den zwei anderen Übertragungsantennen Tx1 und Tx3 in die „vertikalen Richtung“ verschoben. Das heißt, die Übertragungsantenne Tx2 ist um einen voreingestellten Verschiebungsbetrag Δs1 in der „vertikalen Richtung“ verschoben. Der Verschiebungsbetrag Δs1 kann bedarfsgerecht auf einen geeigneten Wert eingestellt werden. Darüber hinaus kann die Übertragungsantenne Tx2, in „vertikaler Richtung“ abwärts verschoben angeordnet sein, anstatt aufwärts.
Mit Bezug auf die vorher genannten Ausdrücke (1) und (2) und 3 wurde beschrieben, dass der Erfassungsbereich des zu messenden Winkels θ breiter wird, da der Abstand d der virtuellen Antennenintervalle zwischen den virtuellen Empfangsantennen enger wird. Ausgehend von einer Idee, die diesem Prinzip ähnelt, dass der Erfassungsbereich des zu messenden Winkels breiter wird, wenn der Verschiebungsbetrag Δs1 kleiner wird. Daher wird der Verschiebungsbetrag Δs1 bedarfsgerecht eingestellt unter Berücksichtigung des Erfassungsbereichs des Winkels θ der gemessen werden soll sowie andere Faktoren wie diese.
Wenn die Übertragungsantennen Tx und die Empfangsantennen Rx wie in 10 angeordnet sind, dann hat die Antennenanordnung der virtuelle Empfangsantennen eine wie in 11 dargestellte Form.
Mit der wie in 10 dargestellten, in der „vertikalen Richtung“ verschobenen Übertragungsantenne Tx2, werden die Positionen von den virtuellen Empfangsantennen VR1 bis VR12 die virtuellen Empfangsantennen VR5, VR6, VR7 und VR8 in der „vertikalen Richtung“ wie in 11 dargestellt verschoben.
Im dritten Ausführungsbeispiel sind die Übertragungsantennen Tx und Empfangsantennen Rx auf diese Weise angeordnet, um dadurch eine Konfiguration zu erhalten, die ferner über eine Funktion verfügt, um einen Winkel in einer Aufwärts-und-Abwärtsrichtung des Fahrzeugs zusätzlich zur Links-und-Rechtsrichtung des Fahrzeugs zu messen.
Konkret, wenn die Übertragungsantennen und die Empfangsantennen auf der gleichen Ebene befestigt sind, um elektrisch in die Links-und-Rechtsrichtung zu scannen, dann kann der Winkel in der Links-und-Rechtsrichtung des Zielobjekts erkannt werden. In diesem Fall kann jedoch ein Winkel in der Aufwärts-und-Abwärtsrichtung des Fahrzeugs nicht erkannt werden. Daher wird im dritten Ausführungsbeispiel die in 10 dargestellte Antennenanordnung übernommen, mit dem Ergebnis, dass der Winkel in der Aufwärts-und-Abwärtsrichtung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs auch gemessen werden kann.
In dem Beispiel der 10 wurde das Beispiel beschrieben, in dem die Position der Übertragungsantenne Tx2 in der „vertikalen Richtung“ verschoben ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und es kann auch die Position der Übertragungsantenne Tx1 oder Tx3 verschoben werden. Darüber hinaus ist die Anzahl der Übertragungsantennen Tx, dessen Position verschoben werden soll, nicht auf eine beschränkt und es kann eine Vielzahl von Übertragungsantennen Tx verschoben werden.
Darüber hinaus können anstelle der Übertragungsantennen Tx, auch die Positionen der Empfangsantennen Rx in der „vertikalen Richtung“ verschoben werden. Konkret ist von den Empfangsantennen Rx1 bis Rx4 wenigstens eine Empfangsantenne Rx verschoben, in einem voreingestellten Verschiebungsbetrag Δs2, aufwärts in der „vertikalen Richtung“ angeordnet. Der Verschiebungsbetrag Δs2 kann bedarfsgerecht auf einen geeigneten Wert eingestellt werden. Der Erfassungsbereich des zu messenden Winkels wird breiter, wenn der Verschiebungsbetrag Δs1 kleiner wird. Darüber hinaus können der Verschiebungsbetrag Δs1 und der Verschiebungsbetrag Δs2 denselben Wert oder verschiedene Werte haben. Der Verschiebungsbetrag in der „vertikalen Richtung“ kann für jede Übertragungsantenne und/oder jede Empfangsantenne unterschiedlich eingestellt werden. Zum Beispiel können ein Verschiebungsbetrag Δs3 zwischen den Empfangsantennen Rx1 und Rx2, ein Verschiebungsbetrag Δs4 zwischen den Empfangsantennen Rx2 und Rx3 und ein Verschiebungsbetrag Δs5 zwischen den Empfangsantennen Rx3 und Rx4 verschiedene Werte haben.
Wie vorher beschrieben ist im dritten Ausführungsbeispiel ein Teil der Übertragungsantennen Tx oder ein Teil der Empfangsantennen Rx in der „vertikalen Richtung“ verschoben. Deshalb sind die Übertragungsantennen Tx oder die Empfangsantennen Rx in eine obere Antennengruppe und eine untere Antennengruppe unterteilt. Mit der vorher beschriebenen Anordnung der Übertragungsantennen Tx und der Empfangsantennen Rx, kann der Winkel in der „vertikalen Richtung“, d. h. die Aufwärts-und-Abwärtsrichtung in Bezug auf eine Straßenoberfläche, gemessen werden. Im Allgemeinen werden Objekten wie z. B. Straßenschilder und Richtungsschilder oft in hohen Positionen in Bezug auf die Straßenoberfläche befestigt. Derartige Objekte können aufgrund ihrer hohen Positionen keine Hindernisse für das eigene Fahrzeug darstellen. Daher wird ein Teil der Übertragungsantennen Tx oder ein Teil der Empfangsantennen Rx mit dem Verschiebungsbetrag Δs1 oder Δs2 in der „vertikalen Richtung“, in der Ebene der Leiterplatte verschoben. Als Ergebnis kann der Winkel des Zielobjekts in der Aufwärts-und-Abwärtsrichtung in Bezug auf die Straßenoberfläche gemessen werden und dadurch kann bestimmt werden, ob das Objekt ein Hindernis sein kann.
Wie vorher beschrieben ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Anzahl der Übertragungsantennen Tx drei und daher kann die Winkelmessgenauigkeit im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel weiter erhöht werden, wie vorher im zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Außerdem ist im dritten Ausführungsbeispiel wenigstens eine der drei Übertragungsantennen Tx mit einem voreingestellten Verschiebungsbetrag Δs1 in der „vertikalen Richtung“, in der Ebene der Leiterplatte verschoben angeordnet. Als Ergebnis kann nicht nur der Winkel der Links-und-Rechtsrichtung sondern auch der Winkel der Aufwärts-und-Abwärtsrichtung gemessen werden.
Im dritten Ausführungsbeispiel wurde das Beispiel beschrieben, in dem die Anordnung aus der Antennenanordnung im zweiten Ausführungsbeispiel verschoben wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und die Anordnung kann auch aus der Antennenanordnung des ersten Ausführungsbeispiels verschoben werden.
Die Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist geeignet als eine Radarvorrichtung, die an verschiedenen beweglichen Objekten, z. B. ein Fahrzeug oder Schiff, befestigt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011526373 [0002]
JP 2016003873 [0073, 0075, 0080]

Claims

Radarvorrichtung umfassend: eine Vielzahl von Übertragungsantennen (TX), von denen jede so konfiguriert ist, ein Übertragungssignal in Richtung eines Objekts im Umfeld zu emittieren; eine Vielzahl von Empfangsantennen (RX), von denen jede so konfiguriert ist, das von dem Objekt reflektierte Übertragungssignal zu empfangen, um das empfangene Übertragungssignal als ein Empfangssignal auszugeben; und einen Signalprozessor (11), der konfiguriert ist, das von jeder der Vielzahl von Empfangsantennen (RX) ausgegebene Empfangssignal zu verarbeiten, wobei, wenn ein Abstand, der basierend auf einem von der Radarvorrichtung (1) geforderten Sichtbereichs bestimmt wird, als ein Abstand d definiert ist: von der Vielzahl von Übertragungsantennen (TX), wenigstens zwei Übertragungsantennen Seite an Seite in einem Antennenintervall angeordnet sind, das größer als der Abstand d in einer ersten Anordnungsrichtung ist, die senkrecht zu einer Emissionsrichtung des Sendesignals ist; die Vielzahl der Empfangsantennen (RX) Seite an Seite in Antennenintervallen angeordnet sind, die größer als der Abstand d in einer zweiten Anordnungsrichtung sind, die senkrecht zu der Abstrahlrichtung und parallel zu der ersten Anordnungsrichtung ist; und virtuelle Empfangsantennen (VR) die Vielzahl von Übertragungsantennen (TX) und die Vielzahl der Empfangsantennen (RX) umfassen, und die virtuellen Empfangsantennen (VR) eine Antennenanordnung mit wenigstens einem Teil aufweisen, in dem ein virtuelles Antennenintervall der Abstand d oder weniger ist.
Radarvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens zwei Übertragungsantennen (TX) eine erste Übertragungsantenne (TX1) und eine zweite Übertragungsantenne (TX2) umfassen, wobei die erste Übertragungsantenne (TX1) und die zweite Übertragungsantenne (TX2) ein Antennenintervall mit einem Abstand von 3xd haben, wobei die Vielzahl von Empfangsantennen (RX) eine Antennenanordnung mit wenigstens einem Teil aufweisen, in dem Empfangsantennen (RX1-RX4) mit einem Antennenintervall mit einem Abstand von 2xd angeordnet sind, und wobei die virtuellen Empfangsantennen (VR1-VR8) eine Antennenanordnung einschließlich wenigstens eines Teils haben, in dem ein virtuelles Antennenintervall der Abstand d ist.
Radarvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens zwei Übertragungsantennen (TX) drei Übertragungsantennen umfassen, die in der Reihenfolge einer ersten Übertragungsantenne (TX1), einer zweiten Übertragungsantenne (TX2) und einer dritten Übertragungsantenne (TX3) angeordnet sind, wobei die erste Übertragungsantenne (TX1) und die zweite Übertragungsantenne (TX2) ein Antennenintervall mit einem Abstand von 3×d haben, wobei die erste Übertragungsantenne (TX1) und die dritte Übertragungsantenne (TX3) ein Antennenintervall mit einem Abstand entsprechend eines Werts Nx2xd haben, der durch Multiplizieren einer Anzahl N der Vielzahl von Empfangsantennen (RX) mit einem Abstand 2xd erhalten wird, wobei die Vielzahl der Empfangsantennen (RX1-RX4) eine Antennenanordnung einschließlich wenigstens eines Teils aufweisen, in dem Empfangsantennen mit einem Antennenintervall mit dem Abstand von 2xd angeordnet sind, und wobei die virtuellen Empfangsantennen (VR1-VR12) die Antennenanordnung einschließlich wenigstens eines Teils aufweisen, in dem ein virtuelles Antennenintervall der Abstand d ist.
Radarvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die wenigstens zwei Übertragungsantennen (TX) wenigstens eine Übertragungsantenne umfassen, die so angeordnet ist, dass sie um einen vorbestimmten ersten Verschiebungsbetrag in einer Richtung senkrecht zur ersten Anordnungsrichtung in einer Ebene senkrecht zur Abstrahlrichtung des Übertragungssignals verschoben wird und die erste Anordnungsrichtung umfasst.
Radarvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vielzahl der Empfangsantennen (RX) wenigstens eine Empfangsantenne umfasst, die so angeordnet ist, dass sie um einen vorbestimmten zweiten Verschiebungsbetrag in einer Richtung senkrecht zur zweiten Anordnungsrichtung in einer Ebene senkrecht zur Abstrahlrichtung des Sendesignals verschoben wird und die zweite Anordnungsrichtung umfasst.
Radarvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Abstand d basierend auf dem Sichtbereich, der von der Radarvorrichtung (1) benötigt wird und einer Wellenlänge des Übertragungssignals, bestimmt wird.