DE102018222853A1

DE102018222853A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen der Einfallsrichtung unter Verwendung der Erzeugung virtueller Empfangssignale

Info

Publication number: DE102018222853A1
Application number: DE102018222853.1A
Authority: DE
Inventors: Seok Hyun KANG
Original assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Current assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Priority date: 2018-01-08
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2019-07-11
Also published as: KR102323655B1; US11099253B2; US20210382132A1; US20190212411A1; US11933909B2; KR20190084593A; CN110018452A; CN110018452B

Abstract

Ein Verfahren zum Schätzen der Einfallsrichtung (DOA) eines Empfangssignals unter Verwendung der Erzeugung virtueller Empfangssignale weist auf: Erzeugen einer vorgegebenen Anzahl von virtuellen Antennen an vorgegebenen Positionen mehrerer tatsächlicher Antennen; Erzeugen von Empfangssignalen, die von den virtuellen Antennen empfangen werden; und Erzeugen eines DOA-Schätzwerts durch einen DOA-Schätzalgorithmus unter Verwendung der von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale und der von den tatsächlichen Antennen empfangenen Empfangssignale.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Koreanischen Anmeldung Nr. 10-2018-0002532 , eingereicht am 8. Januar 2018, welche durch Bezugnahme in vollem Umfang Teil der vorliegenden Anmeldung ist.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen einer Einfallsrichtung (Direction of Arrival - DOA) unter Verwendung der Erzeugung virtueller Empfangssignale, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen einer DOA unter Verwendung der Erzeugung virtueller Empfangssignale, welche in der Lage sind, eine DOA durch das Erzeugen eines nicht einheitlichen linearen Arrays (non-uniform linear array -NLA) unter Verwendung einer virtuellen Antenne basierend auf einem einheitlichen linearen Array (uniform linear array - ULA) zu schätzen.
Bei einem Fahrzeugradar muss das Radar, wenn zwei vorausfahrende Fahrzeuge im gleichen Abstand von dem Radarsensor einander benachbart sind, in der Lage sein, zu erkennen, dass sich voraus zwei Fahrzeuge befinden, nicht ein Fahrzeug. Es ist wichtig, eine DOA eines von einem Ziel empfangenen Empfangssignals genau zu schätzen, um mehrere Ziele voneinander zu trennen, wenn die Geschwindigkeiten und Entfernungen der Ziele einander ähnlich sind. Hochauflösende Empfangssignal-DOA-Schätzungsalgorithmen, wie ein Multiple-Signal-Classification-Algorithmus (MUSIC) und ein Estimation-of-Signal-Parameters-via-Rotational-Invariance-Technique-Algorithmus (ESPRIT), werden seit Jahrzehnten untersucht. In jüngerer Zeit findet ein Bartlett-Algorithmus, der weniger durch das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) beeinflusst ist als ein MUSIC-Algorithmus, viel Beachtung und verbreitet Verwendung.
Bei der Suche nach einem Ziel unter Verwendung einer Antenne vom ULA-Typ, sind eine schmale Hauptstrahlbreite und eine geringe Nebenkeule erforderlich, um eine genaue Auflösung und eine hohe Genauigkeit zu erreichen. Wenn die Apertur des Antennenarrays weit ist, ist die Strahlbreite der Hauptkeule schmal. Die schmale Strahlbreite kann nah benachbarte Ziele identifizieren. Jedoch können Nebenkeulen und Gitterkeulen auftreten und die Ortung des Ziels verhindern. Ferner nimmt die weite Apertur des Antennenarrays einen übermäßig großen Raum ein.
Der Stand der Technik der vorliegenden Erfindung ist in der veröffentlichten Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0144446 (23.11.2016) mit dem Titel „Direction-of-Angle Estimation Apparatus and Direction-of-Angle Estimation Method Using the Same“ offenbart.
Überblick über die Erfindung
Vorzugsweise wird die Anzahl der Antennen vergrößert, um die Auflösung bei der Messung der DOA des Empfangssignals des Radars zu erhöhen. Wenn jedoch die Anzahl der tatsächlichen physischen Antennen erhöht wird, wird der von den Antennen eingenommene Raum weiter. Daher ist es möglich, anstatt die Anzahl der tatsächlichen Antennen zu erhöhen, den Effekt der Erhöhung der Gesamtzahl der Antennen zu erzielen, indem eine virtuelle Antenne unter Verwendung der tatsächlichen Antennen gebildet wird, jedoch weist dieses Verfahren Beschränkungen auf, da die Anzahl der virtuellen Antennen, die erhöht werden kann, durch die Anzahl der tatsächlichen Antennen beeinflusst ist.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen einer DOA eines Empfangssignals mittels der Erzeugung virtueller Empfangssignale, die in der Lage sind, die Anzahl der virtuellen Antennen, die in einer ULA-Antennenumgebung im Vergleich mit dem Stand der Technik aufspannbar sind, zu erhöhen, wobei diese eine schmale Strahlbreite und eine geringe Nebenkeule bei einer begrenzten Antennenaperturgröße aufweisen, keine Gitterkeule erzeugen, und eine DOA-Auflösung eines Empfangssignals weiter verbessern.
Nach einem Ausführungsbeispiel kann ein Verfahren zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals unter Verwendung der Erzeugung virtueller Empfangssignale aufweisen: Erzeugen einer vorgegebenen Anzahl von virtuellen Antennen an vorgegebenen Positionen mehrerer tatsächlicher Antennen; Erzeugen von Empfangssignalen, die von den virtuellen Antennen empfangen werden; und Erzeugen eines DOA-Schätzwerts durch einen DOA-Schätzalgorithmus unter Verwendung der von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale und der von den tatsächlichen Antennen empfangenen Empfangssignale.
Die virtuellen Antennen können zwischen den tatsächlichen Antennen oder außerhalb der tatsächlichen Antennen angeordnet sein.
Die virtuellen Antennen können in ungleichmäßigen Abständen ungeachtet der Positionen der tatsächlichen Antennen angeordnet sein.
Die festgelegte Anzahl kann unter Berücksichtigung eines Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) und/oder des Abstands der Antennen festgelegt werden.
Das Erzeugen der virtuellen Antennen kann umfassen: das Festlegen eines Sektors entsprechend einem Sichtfeld-Winkelbereich (FOV), das Erzeugen einer Transformationsmatrix durch den festgelegten Sektor, und das Erzeugen der von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale durch Verwenden der erzeugten Transformationsmatrix; das Erzeugen einer Korrelationsmatrix durch das Kombinieren der von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale und der von den tatsächlichen Antennen empfangenen Empfangssignale, das Erzeugen eines Winkelschätzspektrums unter Verwendung der erzeugten Korrelationsmatrix, und das Erzeugen eines DOA-Schätzwerts; und das Bestimmen der festgelegten Position unter Verwendung einer Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme (RMSE - root mean square error) des DOA-Schätzfehlers.
Das Bestimmen der festgelegten Position kann das Bestimmen der festgelgten Position auf der Basis der Genauigkeit der DOA-Schätzung und/oder einer Fläche einer Nebenkeule oder einer Gitterkeule umfassen.
Die Transformationsmatrix kann durch Verwenden eines linearen Verfahrens der kleinsten Quadrate (LLS) basierend auf dem Verhältnis zwischen den Empfangssignalen erhalten werden.
Der DOA-Schätzalgorithmus kann ein Bartlett-Pseudoalgorithmus sein.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine Vorrichtung zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals unter Verwendung der Erzeugung von virtuellen Empfangssignalen aufweisen: eine ULA-Empfangsantenne mit mehreren tatsächlichen Antennen; eine Empfangseinheit, die zum Extrahieren eines vorbestimmten Signals aus den durch die tatsächlichen Antennen der ULA-Empfangsantenne empfangenen Empfangssignalen und zum Umwandeln des extrahierten Signals in ein Digitalsignal ausgebildet ist; und eine Signalverarbeitungseinheit, die dazu ausgebildet ist, das Digitalsignal von der Empfangseinheit zu empfangen, von einer vorgegebenen Anzahl von an vorgegebenen Positionen angeordneten virtuellen Antennen empfangene Empfangssignale zu erzeugen, und einen DOA-Schätzwert mittels eines DOA-Schätzalgorithmus unter Verwendung der von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale und der von den tatsächlichen Antennen empfangenen Empfangssignale zu erzeugen.
Die virtuellen Antennen können zwischen den tatsächlichen Antennen oder außerhalb der tatsächlichen Antennen angeordnet sein.
Die virtuellen Antennen können in ungleichen Abständen ungeachtet der Positionen der tatsächlichen Antennen angeordnet sein.
Die festgelegte Anzahl kann unter Berücksichtigung eines Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) und/oder des Abstands der Antennen festgelegt werden.
Die Signalverarbeitungseinheit kann derart ausgebildet sein, dass sie einen Sektor entsprechend einem Sichtfeld-Winkelbereich (FOV) festlegt, eine Transformationsmatrix durch den festgelegten Sektor erzeugt, die von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale durch Verwenden der erzeugten Transformationsmatrix erzeugt, eine Korrelationsmatrix durch das Kombinieren der von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale und der von den tatsächlichen Antennen empfangenen Empfangssignale erzeugt, ein Winkelschätzspektrum unter Verwendung der erzeugten Korrelationsmatrix erzeugt, einen DOA-Schätzwert erzeugt; und die festgelegte Position unter Verwendung einer Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme (RMSE - root mean square error) des DOA-Schätzfehlers bestimmt.
Die Signalverarbeitungseinheit kann derart ausgebildet sein, dass sie die festgelegte Position auf der Basis der Genauigkeit der DOA-Schätzung und/oder einer Fläche einer Nebenkeule oder einer Gitterkeule bestimmt.
Die Transformationsmatrix kann durch Verwenden eines linearen Verfahrens der kleinsten Quadrate (LLS) basierend auf dem Verhältnis zwischen den Empfangssignalen erhalten werden.
Der DOA-Schätzalgorithmus kann ein Bartlett-Pseudoalgorithmus sein.
Figurenliste

1 zeigt einen Funksignalempfang einer ULA-Antenne, bei welcher N Antennen in Form einer ULA angeordnet sind.
2 ist ein Blockdiagramm einer DOA-Schätzvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welche das Erzeugen von virtuellen Empfangssignalen verwendet.
3 ist ein Flussdiagramm eines DOA-Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches das Erzeugen von virtuellen Empfangssignalen verwendet.
4 ist ein Diagramm zur Darstellung eines bestimmten Ausführungsablaufs des Schritts S200 des Flussdiagramms in 3.
5 ist ein Diagramm zur Darstellung eines bestimmten Ausführungsablaufs des Schritts S300 des Flussdiagramms in 3.
6 ist ein Diagramm zur Darstellung eines bestimmten Ausführungsablaufs des Schritts S400 des Flussdiagramms in 3.
7 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Vorgangs zur Berechnung eines DOA-Schätzwerts.
8 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Verstärken eines Empfangssignals einer virtuellen Antenne unter Verwendung einer virtuellen Antenne nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Bartlett-Pseudospektrums, wenn ein Sektor auf [-15°, 15°] festgelegt ist, nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Bartlett-Pseudospektrums, wenn ein Sektor auf [-5°, 5°] festgelegt ist, nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Kurve zur Darstellung einer Veränderung in einer Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele
Wie auf dem entsprechenden Gebiet üblich, können in den Zeichnungen einige exemplarische Ausführungsbeispiele als Funktionsblöcke, Einheiten und/oder Module dargestellt sein. Dem Fachmann auf diesem Gebiet ist verständlich, dass diese Blöcke, Einheiten und/oder Module physisch durch elektronische (oder optische) Schaltungen wie Logikschaltungen, diskrete Komponenten, Prozessoren, verdrahtete Schaltungen, Speicherelemente, Verdrahtungen und dergleichen implementiert sind. Wenn Blöcke, Einheiten und/oder Module durch Prozessoren oder ähnliche Hardware implementiert sind, können sie unter Verwendung von Software (beispielsweise einen Code) programmiert und gesteuert sein, um verschiedene hier erörterte Funktionen durchzuführen. Alternativ kann jeder Block, jede Einheit und/oder jedes Modul durch dafür vorgesehene Hardware oder als eine Kombination von dafür vorgesehener Hardware zur Durchführung einiger Funktionen und einem Prozessor (beispielsweise einem oder mehreren Prozessoren und zugehörigen Schaltungen) zur Durchführung anderer Funktionen implementiert sein. Jeder Block, jede Einheit und/oder jedes Modul einiger exemplarischer Ausführungsbeispiele kann physisch in zwei oder mehr interagierende und diskrete Blöcke, Einheiten und/oder Module getrennt sein, ohne den Rahmen des Erfindungsgedankens zu verlassen. Ferner können Blöcke, Einheiten und/oder Module einiger exemplarischer Ausführungsbeispiele physisch zu komplexeren Blöcken, Einheiten und/oder Modulen kombiniert sein, ohne den Rahmen des Erfindungsgedankens zu verlassen.
Im Folgenden werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen einer Einfallsrichtung (DOA) mittels Erzeugung virtueller Empfangssignale nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen nicht maßstabsgetrau sind und hinsichtlich der Dicke von Linien oder der Größe von Elementen lediglich zu Zwecken der einfacheren Erläuterung und der Klarheit übertrieben dargestellt sein können. Ferner sind die vorliegend verwendeten Begriffe im Hinblick auf Funktionen in der vorliegenden Erfindung definiert und können entsprechend den Praktiken oder den Zwecken von Benutzern oder Bedienern geändert werden. Die Begriffe sollten daher entsprechend der vorliegenden Gesamtoffenbarung definiert werden.
1 zeigt einen Funksignalempfang einer ULA-Antenne, bei welcher N Antennen in Form einer ULA angeordnet sind, 2 ist ein Blockdiagramm einer DOA-Schätzvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welche das Erzeugen von virtuellen Empfangssignalen verwendet, 3 ist ein Flussdiagramm eines DOA-Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches das Erzeugen von virtuellen Empfangssignalen verwendet, 4 ist ein Diagramm zur Darstellung eines bestimmten Ausführungsablaufs des Schritts S200 des Flussdiagramms in 3, 5 ist ein Diagramm zur Darstellung eines bestimmten Ausführungsablaufs des Schritts S300 des Flussdiagramms in 3, 6 ist ein Diagramm zur Darstellung eines bestimmten Ausführungsablaufs des Schritts S400 des Flussdiagramms in 3, 7 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Vorgangs zur Berechnung eines DOA-Schätzwerts, und 8 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Verstärken eines Empfangssignals einer virtuellen Antenne unter Verwendung einer virtuellen Antenne nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt, dass N Antennen von einem vorderen Ziel reflektierte Funksignale in ULA-Antennen empfangen, die in einem gleichmäßigen Abstand d in einer Reihe angeordnet sind. Bei derartigen ULA-Antennen kann ein Empfangssignal x(t) wie folgt ausgedrückt werden: $x (t) = A s (t) + n (t)$
x(t) = [x₁(t),x₂(t), ...,x_N(t)]^T, [·]^T ist ein Transponieroperator und N ist die Anzahl der Antennen. A = [a(θ₁), a(θ₂), ..., a(θ_L)] ist eine Steuerungsmatrix. Die Steuerungsmatrix ist aus einem Steuerungsvektor a(θ_i) wie folgt gebildet: $a (θ_{i}) = {[e^{j \frac{2 π}{λ} d_{1} s i n θ_{i}}, e^{j \frac{2 π}{λ} d_{2} s i n θ_{i}}, \dots, e^{j \frac{2 π}{λ} d_{N} s i n θ_{i}}]}^{T}$
L ist die Anzahl der Ziele, λ ist eine Wellenlänge eines Empfangssignals einer Antenne, d_i ist eine Entfernung zu einer i-ten Antenne, d₁ = 0,d₂ = d, ..., d_N = (N - 1)d, da in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ein ULA verwendet wird, und d ist ein Antennenabstand. s(t) = [s₁(t),s₂(t), ..., s_L(t)]^T gibt einen Lx1-Einfallssignalvektor zum Zeitpunkt t an, n(t) = [n₁(t), n₂(t), ..., n_N(t)]^T gibt einen null-mittelwertigen Vektor weißen Gaussschen Rauschens an, und θ_i ist ein Winkel, der von einer geraden Linie, welche einen rechten Winkel mit einer Erstreckungslinie einer ULA-Antennenanordnung bildet, und einem von jeder Antenne empfangenen Einfallssignalvektor gebildet ist.
Eine Autokorrelationsmatrix eines Empfangssignals kann wie folgt geschätzt werden: $R_{x x} = E [x (t) \cdot x^{H} (t)]$
E[·] gibt eine Erwartung an, R_xx gibt eine Korrelationsmatrix eines Empfangssignals x(t) an, und (·)^H gibt eine konjugierte Transponieroperation an. Wenn ein Signal ergodisch ist (nach Ablauf einer signifikanten Zeit befindet sich ein System in einem Zustand, der in einen Status zurückkehrt, welcher einem Ausgangsstatus nahezu ähnlich ist), kann ein Ensemblemittelwert als Zeitmittelwert ausgedrückt werden, und somit kann eine Selbstkorrelationsmatrix R_xx unter Verwendung des Zeitmittelwerts berechnet werden. $R_{x x} = \frac{1}{K} \sum x (t) \cdot x^{H} (t)$
K ist die Anzahl der Samplezeiten.
Das Ziel des Bartlett-Algorithmus ist es, einen gewichteten Vektor zu bestimmen, der die Leistung eines Empfangssignals maximiert, während er den Betrag des Rauschens konstant beibehält. Ein Array-Ausgang kann als ein Wert ausgedrückt werden, der durch das Multiplizieren eines gewichteten Vektors w mit einem Empfangssignal erhalten wird. $y (t) = w^{H} x (t)$
w ist ein Nx1-gewichteter Vektor, and y(t) ist ein gewichteter Ausgang eines Empfangssignals. Wenn ein Signal unter einem Winkel θ eintrifft, kann ein Array-Ausgang wie folgt ausgedrückt werden: $\begin{matrix} p (w) = max_{w} E [{| y (t) |}^{2}] = max_{w} [{| w^{H} x (t) |}^{2}] \\ = max_{w} w^{H} E [a (θ) s (t) s^{H} (t) a^{H} (θ) + n (t) n^{H} (t) |] w \\ = max_{w} {[{| s (t) |}^{2}] {| w^{H} a (θ) |}^{2} + σ_{n}^{2} {| w |}^{2}} \end{matrix}$
$E [n (t) n^{H} (t)] = σ_{n}^{2} I, und σ_{n}^{2}$
gibt eine Rauschdispersion an. |w| = 1, um den Betrag der Rauschkomponente konstant beizubehalten. Daher ist die Lösung der Gleichung (6) wie folgt: $W = \frac{a (θ)}{\sqrt{a^{H} (θ) a (θ)}}$
Ein Ausgangsspektrum eines Bartlett-Algorithmus kann wie folgt ausgedrückt werden: $P (θ) = \frac{a^{H} (θ) R_{x x} a (θ)}{a^{H} (θ) a (θ)}$
2 ist ein Blockdiagramm einer DOA-Schätzvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welche das Erzeugen von virtuellen Empfangssignalen verwendet.
Die DOA-Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welche das Erzeugen von virtuellen Empfangssignalen verwendet, kann eine mit einer ULA-Empfangsantenne 30 verbundene Empfangseinheit 40, eine mit einer ULA-Sendeantenne 10 verbundene Sendeeinheit 20, und eine mit der Sendeeinheit 20 und der Empfangseinheit 40 verbundene Signalverarbeitungseinheit 50 aufweisen. Das Radarsystem 10 kann ferner ein Bedienerinterface 30 aufweisen, das mit der Signalverarbeitungseinheit 50 verbunden ist.
Sowohl die ULA-Empfangsantenne 30, als auch die ULA-Sendeantenne 10 kann mehrere Antennen umfassen. Insbesondere kann die ULA-Empfangsantenne 30 eine ULA-Antennenanordnung aufweisen, bei welcher mehrere Antennen in gleichem Abstand in einer Reihe angeordnet sind. Ein reflektiertes Signal, das zurückgeworfen wird, wenn ein durch die Sendeantenne 10 gesendetes Funkfrequenzsignal von einem vorderen Ziel reflektiert wird, kann von der ULA-Empfangsantenne 30 empfangen werden.
Die Sendeeinheit 20 sendet durch die Sendeantenne 10 drahtlos ein Radarsignal zu dem vorderen Ziel. Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Sendeeinheit 20 einen Wellenformgenerator 24, einen Oszillator 26 und einen Leistungsverstärker 28 aufweisen. Der Wellenformgenerator 24 kann ein Signal mit einer analogen Wellenform, die eine gewünschte Periode und Form aufweist, basierend auf einem digitalen Sendesignal erzeugen, welches von der Signalverarbeitungseinheit 50 geliefert wird. Zum Beispiel kann der Signalgenerator 24 ein demoduliertes Signal (Dreieckwelle) mit einer Dreieckwellenform als Sendesignal an den Oszillator 26 liefern. Der Oszillator 26 kann das von dem Wellenformgenerator 24 erzeugte Sendesignal für das drahtlose Senden in ein Funkfrequenzsignal (RF) mit einer hohen Frequenz umwandeln. Zum Beispiel kann der Oszillator 26 eine Frequenzmodulation des von dem Wellenformgenerator 24 gelieferten Sendesignals durchführen. Darüber hinaus kann der Oszillator 26 das umgewandelte RF-Signal an einen Mischer 44 der Empfangseinheit 40 als Referenzsignal liefern. Der Leistungsverstärker 28 kann das von dem Oszillator 26 ausgegebene RF-Signal in für das Senden erforderliche Leistung umwandeln und das verstärkte RF-Signal an die Sendeantenne 10 liefern. Der Oszillator 26 kann beispielsweise als ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) ausgebildet sein.
Die Empfangseinheit 40 empfängt durch die Empfangsantenne 30 das RF-Signal, das nach dem Senden durch die Sendeantenne 10 von dem vorderen Ziel reflektiert und zurückgeworfen wurde. Die Empfangseinheit 40 kann das RF-Signal basierend auf dem von dem Oszillator 26 der Sendeeinheit 20 gelieferten Referenzsignal down-konvertieren, das down-konvertierte RF-Signal in ein Digitalsignal umwandeln, und das Digitalsignal an die Signalverarbeitungseinheit 50 liefern. Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Empfangseinheit 40 einen rauscharmen Verstärker (LNA) 42, einen Mischer 44, und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 48 für jede die Empfangsantenne 30 bildende Antenne aufweisen.
Der rauscharme Verstärker 42 ist mit einer entsprechenden Antenne der ULA-Empfangsantenne 30 verbunden und verstärkt ein von der ULA-Empfangsantenne 30 empfangenes schwaches Empfangssignal. Das von dem rauscharmen Empfänger 42 verstärkte Empfangssignal wird dem Mischer 44 geliefert. Der Mischer 44 kann das Empfangssignal basierend auf einer Frequenzdifferenz zwischen dem verstärkten Empfangssignal und dem vom Oszillator 26 der Sendeeinheit 20 gelieferten RF-Signal down-konvertieren. Das heißt, dass der Mischer 44 das verstärkte Empfangssignal und das vom Oszillator 26 der Sendeeinheit 20 gelieferte RF-Signal mischt, eine Frequenzdifferenz zwischen den beiden Signalen berechnet und ein Schwebungssignal mit der berechneten Frequenzdifferenz als Frequenz erhält. Das von dem Mischer 44 erhaltene Schwebungssignal wird von dem ADC 48 in ein Digitalsignal umgewandelt. Das erhaltene digitale Empfangssignal wird an die Signalverarbeitungseinheit 50 geliefert. Die Empfangseinheit 40 kann ferner einen Tiefpassfilter (LPF) 46 zum Entfernen einer Niederfrequenzkomponente, die in dem von dem Mischer 44 ausgegebenen Schwebungssignal enthalten ist.
Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Signalverarbeitungseinheit 50 die Gesamtoperationen der Sendeeinheit 20, der Empfangseinheit 40 und des Benutzerinterface 30 steuern. Die Signalverarbeitungseinheit 50 kann von der Empfangseinheit 40 digitale Informationen empfangen, welche dem von dem vorderen Ziel reflektierten Signal entsprechen, eine arithmetische Verarbeitung entsprechend einem im Folgenden beschriebenen Verfahren durchführen, und eine DOA des von dem vorderen Ziel reflektierten Empfangssignals schätzen. Darüber hinaus führt die Signalverarbeitungsvorrichtung 50 eine Signalverarbeitung durch, um Informationen zu erzeugen, die an das vordere Ziel über die Sendeantenne 70 gesendet werden, und liefert die Informationen an die Sendeeinheit 20. Die Signalverarbeitungseinheit 50 kann beispielsweise durch einen Digitalsignalprozessor (DSP), einen Mikrocomputer oder dergleichen implementiert sein.
Das Benutzerinterface (UI) 30 zeigt das Verarbeitungsergebnis der Signalverarbeitungseinheit 50 an oder sendet einen Benutzerbefehl an die Signalverarbeitungseinheit 50.
Die Konfiguration des Radarsystems 10 gemäß der Darstellung in 2 ist lediglich ein Beispiel, und kann andere Konfigurationen gemäß den Modulations- und Demodulationsschemata des Funksignals oder dergleichen aufweisen. Das Radarsystem 10 kann als in einem Fahrzeug installiertes Fahrzeugradarsystem verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung virtueller Antennensignale kann durch ein Programm implementiert werden. Das Programm kann in die Signalverarbeitungseinheit 50 eingebettet sein und von dieser ausgeführt werden.
3 ist ein Flussdiagramm eines Vorgangs zum Schätzen einer DOA eines Empfangssignals auf der Basis eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 7 zeigt einen in der Signalverarbeitungseinheit 50 des Radarsystems 10 nach 2 durchgeführten Berechnungsprozess zum Schätzen einer DOA eines Empfangssignals auf der Basis eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Schätzen einer DOA eines Empfangssignals in dem Radarsystem 10 wird nachfolgend schematisch beschrieben. Bei dem Radarsystem 10 erzeugt die Sendeeinheit 20 ein RF-Signal und sendet das RF-Signal über die Sendeantenne 10, basierend auf einem von der Signalverarbeitungseinheit 50 gelieferten digitalen Sendesignal. Das von der Sendeantenne 10 an das Ziel gesendete RF-Signal trifft auf das vordere Ziel und wird von diesem reflektiert. Jede Antenne der ULA-Empfangsantenne 30 kann das von dem Ziel reflektierte und zurückgeworfene RF-Signal empfangen und das RF-Signal an die Empfangseinheit 40 senden. Wie zuvor beschrieben, erzeugt die Empfangseinheit 40 ein Schwebungssignal basierend auf einer Frequenzdifferenz zwischen dem von jeder Antenne 30 empfangenen RF-Signal und dem von dem Oszillator 26 gelieferten RF-Signal, konvertiert das Schwebungssignal in ein Digitalsignal, und liefert das Digitalsignal an die Signalverarbeitungseinheit 50 (Schritt S100).
Das von der Empfangseinheit 40 an die Signalverarbeitungseinheit 50 gelieferte Empfangssignal ist ein Zeitbereichssignal. Das Zeitbereichssignal wird in ein Frequenzbereichssignal umgewandelt (Schritt S200). Das in 4 dargestellte Flussdiagramm zeigt einen detaillierten Ausführungsablauf des Schritts S200 des in 3 dargestellten Flussdiagramms. Bezugnehmend auf 4 kann das von der Empfangseinheit 40 gelieferte Zeitbereichssignal unter Verwendung eines Hilbert-Transformationsalgorithmus von der Signalverarbeitungseinheit 50 in ein komplexes Signal umgewandelt werden (Schritt S210). Anschließend kann das umgewandelte komplexe Signal unter Verwendung eines schnellen Fourier-Transformationsalgorithmus (FFT) in ein Frequenzbereichssignal umgewandelt werden (Schritt S220). An dem umgewandelten Frequenzbereichssignal kann eine Kalibrierungsverarbeitung durchgeführt werden (Schritt S230).
Das Signal unter den in den Frequenzbereich umgewandelten Signalen, das der Schwebungsfrequenz entspricht, kann wieder in das Zeitbereichssignal umgewandelt werden (Schritt S300). Das Flussdiagramm von 5 zeigt einen detaillierten Ausführungsablauf des Schritts S300. Bezugnehmend auf 5, wird das Schwebungsfrequenzsignal aus dem durch die Fourier-Transformation erhaltenen Frequenzbereichssignal extrahiert (Schritt S310). An dem extrahierten Schwebungsfrequenzsignal wird eine inverse schnelle Fourier-Transformation (IFFT) durchgeführt, und das Schwebungsfrequenzsignal wird in das Zeitbereichssignal umgewandelt (Schritt S320).
Wenn das Zeitbereichssignal auf diese Weise erhalten ist, wird ein durch eine virtuelle Antenne empfangenes virtuelles Empfangssignal unter Verwendung des umgewandelten Zeitbereichssignals erzeugt (Schritt S400).
Wenn die virtuellen Empfangssignale der gewünschten Anzahl von virtuellen Antennen erhalten sind, wird ein Algorithmus zur Empfangssignal-DOA-Schätzung unter gemeinsamer Verwendung der virtuellen Empfangssignale und des durch die tatsächliche physische Antenne empfangenen Empfangssignals durchgeführt (Schritt S500).
Bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der verbesserte Algorithmus zur Empfangssignal-DOA-Schätzung vorgeschlagen, welcher die Auflösung des Bartlett-Algorithmus durch Verwendung des DOA-Schätzwerts verbessert, indem der Algorithmus zur DOA-Schätzung ausgeführt wird, und den Grad der Gitterkeule und der Nebenkeule reduziert. Der herkömmliche Anordnungsinterpolationsalgorithmus muss einen Sektor vorgeben, der ein Sichtfeld angibt. Wenn ein Ziel außerhalb dieses Sektors existiert, kann der herkömmliche Interpolationsalgorithmus die Position des Ziels nicht genau schätzen. Darüber hinaus muss ein zusätzlicher Schritt zur Festlegung des Anfangssektors ausgeführt werden.
6 ist ein Diagramm zur Darstellung eines bestimmten Ausführungsablaufs des Schritts S300 des Flussdiagramms in 3.
Bezugnehmend auf die 6 und 8 wird nachfolgend der Ausführungsablauf des Schritts S300 zum Erzeugen des virtuellen Empfangssignals näher beschrieben. 8 ist eine konzeptuelle Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches, wenn die ULA-Empfangsantenne 30 durch vier in ULA-Form angeordnete tatsächliche Antennen implementiert ist, die Empfangssignale der virtuellen Antennen erzeugt, während die virtuelle Antenne unter Verwendung der Empfangssignale der vier tatsächlichen Antennen größer bzw. stärker wird, und die optimale Position der virtuellen Antenne, d.h. die festgelegte Position, auf der Basis derselben bestimmt. Der Prozess (Schritt S400) des Erzeugens des virtuellen Empfangssignals wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 6 und 8 näher beschrieben.
Zunächst wird, wie in 8a dargestellt, wenn M tatsächliche Antennen existieren, eine vorgegebene Anzahl von virtuellen Antennen erzeugt (S410)
Die vorgegebene Anzahl ist die Anzahl an virtuellen Antennen, deren Winkelauflösung die maximale Leistung aufweist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden vier virtuelle Antennen verwendet.
Die virtuellen Antennen können vorab an verschiedenen Positionen erzeugt werden. Zum Beispiel können die virtuellen Antennen zwischen tatsächlichen Antennen oder außerhalb von tatsächlichen Antennen durch Anwenden von Interpolation oder Extrapolation erzeugt werden.
Darüber hinaus können die virtuellen Antennen ungeachtet der Position der tatsächlichen Antenne in ungleichmäßigen Abständen angeordnet sein.
Es wird ein Sektor zur Verwendung von Interpolation entsprechende einem Sichtfeld (FPV) eines Radars bestimmt, und eine Transformationsmatrix T wird entsprechend einem schematischen Zielwinkel erzeugt, der anfändlich mittels der festgelegten Anzahl der virtuellen Antennen erhalten wird (Schritt 420). Das heißt, dass der Sektor anfänglich definiert wird und ein abgeleiteter Winkel in Bezug auf den ersten geschätzten Winkel neu eingestellt wird. Da der Sektor nahe der Position des tatsächlichen Ziels definiert ist, kann die Winkelschätzleistung verbessert werden. In diesem Fall kann der Winkel des Ziels mittels eines Beamforming-Verfahrens geschätzt werden.
Da der Sektor wie beschrieben ausgewählt ist, wird das von der virtuellen Antenne empfangene Empfangssignal durch Verwendung der Transformationsmatrix T erzeugt, die durch den Sektor erhalten wird.
In 8b ist eine der festgelegten Anzahl von virtuellen Antennen, das heißt, der vier virtuellen Antennen, rechts von der am weitesten links befindlichen tatsächlichen Antenne durch Interpolation angeordnet, und die verbleibenden drei Antennen sind durch Extrapolation außerhalb der tatsächlichen Antenne angeordnet.
Da das von der virtuellen Antenne empfangene Signal erzeugt wird, wird das von der virtuellen Antenne empfangene Signal mit dem von der tatsächlichen Antenne empfangenen Signal gemischt, um eine neue Korrelationsmatrix zu erzeugen, das Winkelschätzspektrum wird unter Verwendung der Korrelationsmatrix erzeugt, und der Winkel wird mittels des Winkelschätzspektrums geschätzt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Bartlett-Pseudospektrum als der DOA-Schätzalgorithmus verwendet werden.
Anschließend wird, wie in 7 dargestellt, ein DOA-Schätzalgorithmus zur Schätzung der Empfangssignal-DOA unter gemeinsamer Verwendung der virtuellen Empfangssignale und des von der tatsächlichen physischen Antenne empfangenen Empfangssignals durchgeführt. Das Bartlett-Pseudospektrum kann als der DOA-Schätzalgorithmus verwendet werden.
Somit wird, wenn der DOA-Schätzwert durch den DOA-Schätzalgorithmus erzeugt wird, die optimale Kombination, das heißt die Position der virtuellen Antenne, unter Verwendung der Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme (RMSE) des Winkels festgelegt.
Das heißt, dass als die Bedingung für das Vorgeben der Position der virtuellen Antenne, die Position mit der besten Leistung als die festgelegte Position basierend auf der Genauigkeit des DOA-Schätzwerts und der Fläche der Nebenkeule und der Gitterkeule festgelegt werden kann, wie in 8c dargestellt.
Zum Beispiel in einem Fall, in dem der Abstand der tatsächlichen Antennen 1,8 λ beträgt, können, wenn vier virtuelle Antennen in einem Abstand von 0,1 Ä angeordnet sind, insgesamt 8.214.570 Kombinationen erzeugt werden.

Wenn die in 6 dargestellten Prozesse an den erzeugten Kombinationen durchgeführt werden, kann die optimale Kombination basierend auf der Genauigkeit des DOA-Schätzwerts und der Fläche der Nebenkeule und der Gitterkeule bestimmt werden. [Tabelle 1]

Fläche der Gitterkeule und der Nebenkeule in Bezug auf jede Kombination, und maximale Winkelauflösung
	d'₁	d'₂	d'₃	d'₄	GK/NK Fläche	Maximale Winkelauflösung
1	1,0λ	6,2λ	7,0λ	8,7λ	77,01	6°
2	2,5λ	6,2λ	7,0λ	8,7λ	81,41	6°
3	4,4λ	6,1λ	8,6λ	8,6λ	81,46	6°
4	1,0λ	6,2λ	8,9λ	8,9λ	96,99	6°
5	1,0λ	6,2λ	9,0λ	9,0λ	98,01	6°

In der Tabelle 1 sind d'₁ bis d'₄ Positionen von virtuellen Antennen und entsprechen dem Abstand von der tatsächlichen Antenne, die unter den tatsächlichen Antennen am weitesten außen angeordnet ist. Die GK/NK-Fläche ist eine Fläche der Gitterkeule und der Nebenkeule.
Die Tabelle 1 zeigt fünf Kombinationen mit der besten Leistung unter den 8.214.570 Kombinationen.
Da bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Abstand der tatsächlichen Antennen 1,8 λ beträgt, beträgt der Gesamtabstand zwischen vier tatsächlichen Antennen 5,4 λ.
Daher ist im Falle der ersten, der vierten und der fünften Kombination d'₁ zwischen der ersten tatsächlichen Antenne und der zweiten tatsächlichen Antenne angeordnet (Interpolation), und d'₂ bis d'₄ sind außerhalb der tatsächlichen Antenne angeordnet (Extrapolation).
Bei der zweiten Kombination ist d'₁ zwischen der zweiten tatsächlichen Antenne und der dritten tatsächlichen Antenne angeordnet, und d'₂ bis d'₄ sind außerhalb der tatsächlichen Antenne angeordnet.
Bei der dritten Kombination ist d'₁ zwischen der dritten tatsächlichen Antenne und der vierten tatsächlichen Antenne angeordnet, und d'₂ bis d'₄ sind außerhalb der tatsächlichen Antenne angeordnet.
Im Vergleich der ersten bis fünften Kombination sind die maximalen Winkelauflösungen der ersten bis fünften Kombination gleich, jedoch weist die erste Kombination die beste Leistung auf, da die erste Kombination die kleinste Fläche der Gitterkeule und der Nebenkeule aufweist.
Daher können die Positionen der vier virtuellen Antennen 1,0 λ, 6,2 λ, 7,0 λ und 8,7 λ sein.
Nach Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zur Erzeugung des virtuellen Empfangssignals unter Verwendung des Erzeugens virtueller Empfangssignale die DOA des Empfangssignals mit hoher Auflösung durch Verwenden der Zielerkennungsradarvorrichtung schätzen.
9 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Bartlett-Pseudospektrums, wenn ein Sektor auf [-15°, 15°] festgelegt ist, nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, 10 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Bartlett-Pseudospektrums, wenn ein Sektor auf [-5°, 5°] festgelegt ist, nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 11 ist eine Kurve zur Darstellung einer Veränderung in einer Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Bartlett-Pseudospektrum, wenn der Sektor auf [-15°, 15°] festgelegt ist, und 10 ist ein Bartlett-Pseudospektrum, wenn ein Sektor auf [-5°, 5°] festgelegt ist. Da der Sektor dem Abschnitt, in welchem sich das Ziel befindet, näher ist, zeigt sich eine bessere Leistung.
Darüber ist, bezugnehmend auf 11, die Leistung des vorgeschlagenen Arrays im Vergleich mit den Leistungen dreier Arrays (12ULA, 4ULA, virtuell erweitertes Array), mit einer ähnlichen Größe der Arrayapertur, relativ ausgezeichnet. Das heißt, dass die virtuellen Antennen nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit den Antennen, bei denen die virtuellen Antennen keine Verwendung finden, eine relativ ausgezeichnete RMSE-Leistung aufweisen. Das heißt, dass bei einem SNR von 10 dB, der RMSE der virtuellen Antenne 0,7° beträgt, der RMSE der tatsächlichen Antenne 2,4° beträgt, und die Genauigkeit des DOA-Schätzwerts im Vergleich mit der tatsächlichen Antenne um ungefähr 1,4° verbessert ist.
Nach den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können das Verfahren und die Vorrichtung zum Schätzen der DOA unter Verwendung des Erzeugens virtueller Empfangssignale eine virtuelle Antenne erzeugen, indem sie sowohl Interpolation, als auch Extrapolation verwenden, so dass die Auflösung gewährleistet ist, selbst wenn die Größe der Antennenapertur gering ist.
Nach den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können das Verfahren und die Vorrichtung zum Schätzen der DOA unter Verwendung des Erzeugens virtueller Empfangssignale darüber hinaus die Gitterkeule unterdrücken, während eine hohe Auflösung aufrecht erhalten bleibt.
Nach den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können das Verfahren und die Vorrichtung zum Schätzen der DOA unter Verwendung des Erzeugens virtueller Empfangssignale ferner bei einem Radar eines autonomen Fahrzeugs verwendet werden, durch die verbesserte Auflösung die Anzahl der tatsächlichen Fahrzeuge genau erkennen, ohne mehrere Fahrzeuge nahe der Frontseite fälschlicherweise als ein Fahrzeug anzusehen, die genaue vorwärts gerichtete Überwachung präzise überwachen, und einen Fahrzeugunfall effektiv verhindern.
Zwar wurden zu Darstellungszwecken bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart, jedoch ist für den Fachmann ersichtlich, dass zahlreiche verschiedene Modifizierungen, Zusätze und Ersetzungen möglich sind, ohne den in den zugehörigen Ansprüchen definierten Rahmen der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020180002532 [0001]
KR 1020160144446 [0005]

Claims

Verfahren zum Schätzen der Einfallsrichtung (DOA) eines Empfangssignals unter Verwendung der Erzeugung virtueller Empfangssignale, mit den folgenden Schritten: Erzeugen einer vorgegebenen Anzahl von virtuellen Antennen an vorgegebenen Positionen mehrerer tatsächlicher Antennen; Erzeugen von Empfangssignalen, die von den virtuellen Antennen empfangen werden; und Erzeugen eines DOA-Schätzwerts durch einen DOA-Schätzalgorithmus unter Verwendung der von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale und der von den tatsächlichen Antennen empfangenen Empfangssignale.
Verfahren zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 1, bei welchem die virtuellen Antennen zwischen den tatsächlichen Antennen oder außerhalb der tatsächlichen Antennen angeordnet sind.
Verfahren zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 1, bei welchem die virtuellen Antennen in ungleichen Abständen ungeachtet der Positionen der tatsächlichen Antennen angeordnet sind.
Verfahren zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 1, bei welchem die festgelegte Anzahl unter Berücksichtigung eines Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) und/oder des Abstands der Antennen festgelegt wird.
Verfahren zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 1, bei welchem das Erzeugen der virtuellen Antennen umfasst: das Festlegen eines Sektors entsprechend einem Sichtfeld-Winkelbereich (FOV), das Erzeugen einer Transformationsmatrix durch den festgelegten Sektor, und das Erzeugen der von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale durch Verwenden der erzeugten Transformationsmatrix; das Erzeugen einer Korrelationsmatrix durch das Kombinieren der von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale und der von den tatsächlichen Antennen empfangenen Empfangssignale, das Erzeugen eines Winkelschätzspektrums unter Verwendung der erzeugten Korrelationsmatrix, und das Erzeugen eines DOA-Schätzwerts; und das Bestimmen der festgelegten Position unter Verwendung einer Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme (RMSE - root mean square error) des DOA-Schätzfehlers.
Verfahren zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 5, bei welchem das Bestimmen der festgelegten Position das Bestimmen der festgelegten Position auf der Basis der Genauigkeit der DOA-Schätzung und/oder einer Fläche einer Nebenkeule oder einer Gitterkeule umfasst.
Verfahren zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 5, bei welchem die Transformationsmatrix durch Verwenden eines linearen Verfahrens der kleinsten Quadrate (LLS) basierend auf dem Verhältnis zwischen den Empfangssignalen erhalten wird.
Verfahren zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 5, bei welchem der DOA-Schätzalgorithmus ein Bartlett-Pseudoalgorithmus ist.
Vorrichtung zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals unter Verwendung der Erzeugung virtueller Empfangssignale, mit: einer ULA-Empfangsantenne mit mehreren tatsächlichen Antennen; einer Empfangseinheit, die zum Extrahieren eines vorbestimmten Signals aus den durch die tatsächlichen Antennen der ULA-Empfangsantenne empfangenen Empfangssignalen und zum Umwandeln des extrahierten Signals in ein Digitalsignal ausgebildet ist; und einer Signalverarbeitungseinheit, die dazu ausgebildet ist, das Digitalsignal von der Empfangseinheit zu empfangen, von einer vorgegebenen Anzahl von an vorgegebenen Positionen angeordneten virtuellen Antennen empfangene Empfangssignale zu erzeugen, und einen DOA-Schätzwert mittels eines DOA-Schätzalgorithmus unter Verwendung der von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale und der von den tatsächlichen Antennen empfangenen Empfangssignale zu erzeugen.
Vorrichtung zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 9, bei welcher die virtuellen Antennen zwischen den tatsächlichen Antennen oder außerhalb der tatsächlichen Antennen angeordnet sind.
Vorrichtung zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 9, bei welcher die virtuellen Antennen in ungleichen Abständen ungeachtet der Positionen der tatsächlichen Antennen angeordnet sind.
Vorrichtung zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 9, bei welcher die festgelegte Anzahl unter Berücksichtigung eines Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) und/oder des Abstands der Antennen festgelegt ist.
Vorrichtung zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 9, bei welcher die Signalverarbeitungseinheit derart ausgebildet ist, dass sie einen Sektor entsprechend einem Sichtfeld-Winkelbereich (FOV) festlegt, eine Transformationsmatrix durch den festgelegten Sektor erzeugt, die von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale durch Verwenden der erzeugten Transformationsmatrix erzeugt, eine Korrelationsmatrix durch das Kombinieren der von den virtuellen Antennen empfangenen Empfangssignale und der von den tatsächlichen Antennen empfangenen Empfangssignale erzeugt, ein Winkelschätzspektrum unter Verwendung der erzeugten Korrelationsmatrix erzeugt, einen DOA-Schätzwert erzeugt; und die festgelegte Position unter Verwendung einer Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme (RMSE - root mean square error) des DOA-Schätzfehlers bestimmt.
Vorrichtung zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 13, bei welcher die Signalverarbeitungseinheit derart ausgebildet ist, dass sie die festgelegte Position auf der Basis der Genauigkeit der DOA-Schätzung und/oder einer Fläche einer Nebenkeule oder einer Gitterkeule bestimmt.
Vorrichtung zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 13, bei welcher die Transformationsmatrix durch Verwenden eines linearen Verfahrens der kleinsten Quadrate (LLS) basierend auf dem Verhältnis zwischen den Empfangssignalen erhalten wird.
Vorrichtung zum Schätzen der DOA eines Empfangssignals nach Anspruch 13, bei welcher der DOA-Schätzalgorithmus ein Bartlett-Pseudoalgorithmus ist.