DE102020105448A1

DE102020105448A1 - Fahrzeugradarvorrichtung und steuerverfahren hierfür

Info

Publication number: DE102020105448A1
Application number: DE102020105448.3A
Authority: DE
Inventors: Se Yoon Kim
Original assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Current assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2021-05-12
Also published as: US20210141084A1; CN112782646A; KR20210055284A; US11543518B2; CN112782646B; KR102279302B1

Abstract

Offenbart sind eine Fahrzeugradarvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugradarvorrichtung. Die Fahrzeugradarvorrichtung weist auf: eine Sendearrayantenne, die ein Radarsignal zur Vorwärtserkennung abstrahlt; eine Empfangsarrayantenne, die an N Empfangskanälen arbeitet, um das von der Sendearrayantenne abgestrahlte, von einem Ziel reflektierte und zurückgekehrte Radarsignal zu empfangen; eine Azimutwinkel-Schätzeinheit, die einen Azimutwinkel des Ziels unter Verwendung jedes Nicht-Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle schätzt; und eine Elevationswinkel-Schätzeinheit, die einen Elevationswinkel des Ziels in einer diagonalen Richtung schätzt, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal der N Empfangskanäle relativ zu einem Azimutwinkel eines Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle geneigt ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C. §119(a) die Priorität der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2019-0141555 , eingereicht beim Koreanischen Patentamt am 7. November 2019, welche durch Bezugnahme in vollem Umfang in die vorliegenden Anmeldung einbezogen ist.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung betreffen eine Fahrzeugradarvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Fahrzeugradarvorrichtung und insbesondere eine Fahrzeugradarvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugradarvorrichtung, die einen Elevationswinkel eines Ziels in einer diagonalen Richtung schätzen, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal von N Empfangskanälen, an denen eine Empfangsarrayantenne arbeitet, relativ zu einem Azimutwinkel eines Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle geneigt ist.
Stand der Technik
Ein Radar bezeichnet eine Vorrichtung, die elektromagnetische Wellen in Richtung eines Objekts emittiert, von dem Objekt reflektierte elektromagnetische Wellen empfängt und somit eine Entfernung zu dem Objekt sowie eine Richtung, eine Geschwindigkeit, eine Höhe und dergleichen des Objekts detektiert. Demgegenüber wurden Fahrzeugradarvorrichtungen zum Gewährleisten der Sicherheit des Fahrers entwickelt. Im Allgemeinen sind diese Fahrzeugradarvorrichtungen derart hergestellt, dass sie eine Struktur einsetzen, in der eine Substratantenne in einer monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreisstruktur (MMIC) verwendet wird, um eine Substratantenne einzusetzen. Im Einzelnen können eine Sende-MMIC, eine Empfangs-MMIC und eine Signalerzeugungs-MMIC in der Fahrzeugradarvorrichtung vorgesehen sein. Die Fahrzeugradarvorrichtung arbeitet nach dem Prinzip, dass die Signalerzeugungs-MMIC ein Signal in einer Frequenz von ungefähr 77 GHz erzeugt, die Sende-MMIC das erzeugte Signal innerhalb eines Bereichs zum Detektieren eines Objekts sendet und die Empfangs-MMIC das gesendete Signal empfängt.
Eine Fahrzeugradarvorrichtung gemäß dem Stand der Technik arbeitet jedoch an einem separaten Kanal und weist einen Empfänger zum Berechnen eines Elevationswinkels auf; somit werden ein Azimutwinkel und der Elevationswinkel separat berechnet, was zu dem Nachteil führt, dass sich die Abmessungen der Fahrzeugradarvorrichtung vergrößern.
Dementsprechend besteht Bedarf an der Entwicklung einer Technologie für eine Fahrzeugradarvorrichtung, die in der Lage ist, einen Elevationswinkel sowie einen Azimutwinkel ohne einen separaten Kanal und einen separaten Empfänger zum Berechnen des Elevationswinkels zu berechnen.
Der Stand der Technik der vorliegenden Offenbarung ist in dem Koreanischen Patent Nr. 10-0278142 offenbart.
ÜBERBLICK
Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Fahrzeugradarvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Fahrzeugradarvorrichtung, die in der Lage sind, einen Elevationswinkel sowie einen Azimutwinkel ohne einen separaten Kanal und einen Empfänger zum Berechnen des Elevationswinkels zu berechnen.
Probleme, die mit der vorliegenden Offenbarung gelöst werden, sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Probleme beschränkt und andere Probleme, die nicht vorstehend beschrieben sind, sind einer Fachperson aus der nachfolgenden Beschreibung eindeutig ersichtlich.
In einem Ausführungsbeispiel weist eine Fahrzeugradarvorrichtung auf: eine Sendearrayantenne, die ein Radarsignal zur Vorwärtserkennung abstrahlt; eine Empfangsarrayantenne, die an N Empfangsarraykanälen arbeitet, um das von der Sendearrayantenne abgestrahlte, von einem Ziel reflektierte und zurückgekehrte Radarsignal zu empfangen; eine Azimutwinkel-Schätzeinheit, die einen Azimutwinkel des Ziels unter Verwendung jedes Nicht-Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle schätzt; und eine Elevationswinkel-Schätzeinheit, die einen Elevationswinkel des Ziels in einer diagonalen Richtung schätzt, in der jeder Nicht-Offset-Kanal der N Empfangskanäle relativ zu einem Azimutwinkel eines Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle geneigt ist.
In einer Ausführungsform weist die Elevationswinkel-Schätzeinheit auf: ein Winkelberechnungsmodul, das zum Berechnen eines Winkels ausgebildet ist, in dem jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist; ein Abstandsberechnungsmodul, das zum Berechnen eines Abstand zwischen den Empfangskanälen in der diagonalen Richtung ausgebildet ist, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist; ein Positionsberechnungsmodul, das zum Berechnen eines Positionswerts auf jeder Achse in der diagonalen Richtung ausgebildet ist, in der jeder Nicht-Offset-Kanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist, unter Verwendung einer Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal; und ein Elevationswinkel-Berechnungsmodul, das zum Berechnen eines Elevationswinkels ausgebildet ist, der dem Positionswert entspricht, unter Verwendung einer geraden Linie, die von dem Positionswert auf jeder Achse in eine Richtung vertikal zu der entsprechenden Achse gezogen ist, und das zum Bestimmen eines finalen Elevationswinkels unter Verwendung sämtlicher berechneter Elevationswinkel ausgebildet ist.
In einer Ausführungsform kann das Winkelberechnungsmodul einen Neigungswinkel unter Verwendung eines Trennungsabstands in der vertikalen Richtung sowie einen Abstand in einer horizontalen Richtung zwischen jedem Nicht-Offset-Empfangskanal und dem Offset-Empfangskanal berechnen.
In einer Ausführungsform kann das Positionsberechnungsmodul den Positionswert auf jeder Achse berechnen unter Verwendung des von dem Winkelberechnungsmodul berechneten Neigungswinkels, des Abstands zwischen den Empfangskanälen in der diagonalen Richtung, der mittels des Abstandsberechnungsmoduls berechnet wird, und der Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal.
In einer Ausführungsform kann das Elevationswinkel-Berechnungsmodul einen Elevationswinkel an sämtlichen Koordinaten berechnen durch Einsetzen des Neigungswinkels, des Abstands in der diagonalen Richtung zwischen den Empfangskanälen und des Positionswerts auf jeder Achse in eine lineare Gleichung, für die ein Graph eine von dem Positionswert auf jeder Achse in die Richtung vertikal zu der entsprechenden Achse gezogene gerade Linie ist, und einen finalen Evaluationswinkel durch Erhalten eines Mittelwerts der berechneten Evaluationswinkel bestimmen.
In einer Ausführungsform kann das Elevationswinkel-Berechnungsmodul den Mittelwert des Elevationswinkels durch Zuordnen eines Gewichtungsfaktors berechnen, der steigt je näher der Nicht-Offset-Empfangskanal dem Offset-Empfangskanal kommt.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung ferner eine Signalerzeugungseinheit aufweisen, die ein an die Sendearrayantenne zu lieferndes Frequenzsignal erzeugt.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugradarvorrichtung folgende Schritte: durch eine Sendearrayantenne erfolgendes Abstrahlen eines Radarsignals zur Vorwärtserkennung; durch eine an N Empfangskanälen arbeitende Empfangsarrayantenne erfolgendes Empfangen eines Radarsignals, das von der Sendearrayantenne abgestrahlt wird, von einem Ziel reflektiert wird und zurückkehrt; Schätzen eines Azimutwinkels des Ziels unter Verwendung jedes Nicht-Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle; und Schätzen eines Elevationswinkels des Ziels in einer diagonalen Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal der N Empfangskanäle relativ zu einem Azimutwinkel eines Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle geneigt ist.
In einer Ausführungsform kann das Schätzen des Elevationswinkels umfassen: Berechnen eines Winkels, in dem jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist; Berechnen eines Abstands zwischen den Empfangskanälen in der diagonalen Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist; Berechnen eines Positionswerts auf jeder Achse in der diagonalen Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Kanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist, unter Verwendung einer Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal; und Berechnen eines Elevationswinkels, der dem Positionswert entspricht, unter Verwendung einer geraden Linie, die von dem Positionswert auf jeder Achse in eine Richtung vertikal zu der entsprechenden Achse gezogen ist, und Bestimmen eines finalen Elevationswinkels unter Verwendung sämtlicher berechneter Elevationswinkel.
In einer Ausführungsform kann bei dem Berechnen des Winkels der Neigungswinkel unter Verwendung eines Trennungsabstands in der vertikalen Richtung und eines Abstands in einer horizontalen Richtung zwischen jedem Nicht-Offset-Empfangskanal und dem Offset-Empfangskanal berechnet werden.
In einer Ausführungsform kann bei dem Berechnen des Positionswerts auf jeder Achse in der diagonalen Richtung der Positionswert auf jeder Achse unter Verwendung des berechneten Neigungswinkels, des berechneten Abstands zwischen den Empfangskanälen in der diagonalen Richtung und der Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal berechnet werden.
In einer Ausführungsform kann bei dem Bestimmen des finalen Evaluationswinkels ein Elevationswinkel an sämtlichen Koordinaten berechnet werden durch Einsetzen des Neigungswinkels, des Abstands zwischen den Empfangskanälen in der diagonalen Richtung und des Positionswerts auf jeder Achse in der diagonalen Richtung in eine lineare Gleichung, für die ein Graph eine von dem Positionswert auf jeder Achse in die Richtung vertikal zu der Achse gezogene gerade Linie ist, und kann ein finaler Elevationswinkel durch Erhalten eines Mittelwerts der berechneten Elevationswinkel bestimmt werden.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Elevationswinkel eines Ziels in einer diagonalen Richtung geschätzt, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal von N Empfangskanälen, an denen eine Empfangsarrayantenne arbeitet, relativ zu einem Azimutwinkel eines Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle geneigt ist. Somit können der Elevationswinkel sowie der Azimutwinkel ohne einen separaten Kanal und einen Empfänger zum Berechnen des Elevationswinkels berechnet werden und der Azimutwinkel und der Elevationswinkel können dementsprechend geschätzt werden, ohne die Abmessungen einer Fahrzeugradarvorrichtung zu vergrößern.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Offenbarung durch gleichungsbasiertes Schätzen des Elevationswinkels möglich, den Freiheitsgrad hinsichtlich der Ausgestaltung einer Antennenarraystruktur zu vergrößern und eine Rechenzeit zu verkürzen.
Die Effekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorstehend beschriebenen beschränkt und andere Effekte, die für Fachleute anhand der nachfolgenden Beschreibung klar ersichtlich sind, fallen in dem Umfang der vorliegenden Offenbarung.
Figurenliste

1 ist ein Flussdiagramm zur schematischen Beschreibung einer Fahrzeugradarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer in 1 dargestellten Elevationswinkel-Schätzeinheit.
3 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Empfangskanals, an dem eine Empfangsarrayantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung arbeitet.
4 ist ein illustratives Diagramm zur Beschreibung eines Verfahrens zum Berechnen eines Neigungswinkels und eines Abstands zwischen Empfangskanälen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Koordinatensystems für den Empfangskanal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 ist ein Graph zur Beschreibung einer Phasendifferenz zwischen einem Offset-Empfangskanal und einem benachbarten Nicht-Offset-Empfangskanal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
7 ist ein Diagramm zur Beschreibung einer linearen Gleichung zum Berechnen eines Elevationswinkels aus einem Positionswert gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Verfahrens zum Steuern einer Fahrzeugradarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Verfahrens, bei dem die Fahrzeugradarvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung den Elevationswinkel schätzt.

DET AILBESCHREIBUNG
Wie auf dem entsprechenden Gebiet üblich, können einige Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen als Funktionsblöcke, -einheiten und/oder -module dargestellt sein. Fachleuten ist verständlich, dass diese Blöcke, Einheiten und/oder Module physisch durch elektronische (oder optische) Schaltungen wie Logikschaltungen, diskrete Komponenten, Prozessoren, drahtgebundene Schaltungen, Speicherelemente, Drahtverbindungen und dergleichen implementiert sind. Wenn die Blöcke, Einheiten und/oder Module durch Prozessoren oder ähnliche Hardware implementiert sind, können sie mittels Software (z.B. Code) programmiert und gesteuert sein, um verschiedene hierin erörterte Funktionen auszuführen. Alternativ kann jeder Block, jede Einheit und/oder jedes Modul durch dedizierte Hardware oder als eine Kombination aus dedizierter Hardware für die Durchführung einiger Funktionen und einem Prozessor (z.B. ein oder mehrere programmierte Prozessoren und zugehörige Schaltungen) zur Durchführung anderer Funktionen implementiert sein. Jeder Block, jede Einheit und/oder jedes Modul einiger Ausführungsbeispiele kann physisch in zwei oder mehr interagierende diskrete Blöcke, Einheiten und/oder Module getrennt sein, ohne den Rahmen des Erfindungsgedankens zu verlassen. Ferner können Blöcke, Einheiten und/oder Module einiger Ausführungsbeispiele physisch zu komplexeren Blöcken, Einheiten und/oder Modulen kombiniert werden, ohne den Rahmen des Erfindungsgedankens zu verlassen.
Nachfolgend werden eine Fahrzeugradarvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Fahrzeugradarvorrichtung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen durch unterschiedliche Ausführungsbeispiele beschrieben.
Aus Gründen der Klarheit und der Einfachheit der Beschreibung sind Dicken von Linien, Größen von Komponenten und dergleichen in den Zeichnungen übertrieben dargestellt.
Ferner sind im Folgenden verwendete Begriffe im Hinblick auf Funktionen definiert, für welche die Begriffe gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, und können je nach Zweck eines Benutzers oder eines Bedieners oder je nach gängiger Praxis in dem Fachbereich abweichen. Die Begriffe sollten daher entsprechend den im Verlauf der vorliegende Spezifikation offenbarten Details definiert werden.
Ferner kann eine in dieser Spezifikation beschriebene Ausführungsformbeispielsweise in Form eines Verfahrens, eines Prozesses, einer Vorrichtung, eines Softwareprogramms, eines Datenstroms oder eines Signals implementiert sein. Obwohl eine Ausführungsform eines Merkmals lediglich im Zusammenhang mit einer einzigen Form (z.B. lediglich im Zusammenhang mit der Form eines Verfahrens) beschrieben wird, kann die Ausführung des beschriebenen Merkmals in einer anderen Form stattfinden (z.B. als eine Vorrichtung oder ein Programm). Die Vorrichtung kann in einer geeignete Hardware, Software, Firmware oder dergleichen ausgeführt sein. Das Verfahren kann beispielsweise in einer Vorrichtung ausgeführt sein, wie einem Computer, einem Mikroprozessor oder einem Prozessor, die im Allgemeinen eine Verarbeitungsvorrichtung betrifft, wie eine integrierte Schaltung oder eine programmierbare Logikvorrichtung. Der Vorrichtungen weisen zudem einen Computer, ein Mobiltelefon und Kommunikationsvorrichtungen auf, wie ein mobiles Informationsendgerät, einen Personal Digital Assistant (PDA) oder andere Vorrichtungen, welche die Informationsvermittlung zwischen Endbenutzern vereinfachen.
1 ist ein Diagramm zur schematischen Beschreibung einer Fahrzeugradarvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer in 1 dargestellten Elevationswinkel-Schätzeinheit. 3 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Empfangskanals, an dem eine Empfangsarrayantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung arbeitet. 4 ist ein illustratives Diagramm zur Beschreibung eines Verfahrens zum Berechnen eines Neigungswinkels und eines Abstands zwischen den Empfangskanälen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 5 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Koordinatensystems für den Empfangskanal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 6 ist ein Graph zur Beschreibung einer Phasendifferenz zwischen einem Offset-Empfangskanal und einem benachbarten Nicht-Offset-Empfangskanal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 7 ist ein Diagramm zur Beschreibung einer linearen Gleichung zum Berechnen eines Elevationswinkels aus einem Positionswert gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Bezugnehmend auf 1 kann eine Fahrzeugradarvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufweisen: eine Sendearrayantenne 110, eine Empfangsarrayantenne 120, eine Signalerzeugungseinheit 130, eine Azimutwinkel-Schätzeinheit 140, eine Elevationswinkel-Schätzeinheit 150 und eine Steuereinheit 160.
Die Sendearrayantenne 110 kann zum Abstrahlen eines Radarsignals zur Vorwärtserkennung konfiguriert sein. Die Sendearrayantenne 110 ist aus mehreren Kanälen ausgebildet und die mehreren Kanäle sind jeweils aus mehreren Abstrahlelementen ausgebildet.
Die Empfangsarrayantenne 120 kann an einem Empfangskanal arbeiten, um das Radarsignal zu empfangen, das von der Sendearrayantenne 110 abgestrahlt wird, von einem Ziel reflektiert wird und zurückkehrt. Die Empfangsarrayantenne 120, so wie die Sendearrayantenne 110, kann ferner dazu ausgebildet sein, an verschiedenen Empfangskanälen zu arbeiten.
Die Signalerzeugungseinheit 130 kann ein an die Sendearrayantenne 110 zu lieferndes Frequenzsignal unter Steuerung der Steuereinheit 160 erzeugen. Die Signalerzeugungseinheit 130 kann beispielsweise eine Ultrahochfrequenz in Form einer frequenzmodulierten kontinuierlichen Welle (FMCW) erzeugen. Ferner kann die Signalerzeugungseinheit 130 der Empfangsarrayantenne 120 ein dem Frequenzsignal entsprechendes Referenzsignal liefern.
Die Azimutwinkel-Schätzeinheit 140 kann einen Azimutwinkel des Ziels unter Verwendung eines Nicht-Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle schätzen, an dem die Empfangsarrayantenne 120 arbeitet. Hierbei bezeichnet ein Offset einen in einer vertikaler Richtung gegebenen Trennungsabstand für das Schätzen einer Elevationswinkelkomponente und die Steuereinheit 160 kann einen Offsetbereich derart einstellen, dass er für einen Bereich geeignet ist, in dem ein Elevationswinkel identifiziert werden soll. Daher kann Offset bedeuten, dass der Trennungsabstand in der vertikalen Richtung gegeben ist, und Nicht-Offset kann bedeuten, dass kein Trennungsabstand in der vertikalen Richtung gegeben ist.
Die Fahrzeugradarvorrichtung 100 erfordert nicht nur einen Azimutwinkel, sondern auch eine Funktion zum Identifizieren des Ziels, das einen Elevationswinkel aufweist, und es müssen sowohl ein Azimutwinkel als auch ein Elevationswinkel entsprechend einer begrenzten Abmessung und der Anzahl der Empfangskanäle geschätzt werden. Die Fahrzeugradarvorrichtung 100 kann die Empfangsarrayantennen 120 verwenden, um ein Ziel in einer Azimutwinkelrichtung zu detektieren. Um einen Elevationswinkel zu schätzen, können ein oder mehrere Empfangskanäle 120 der N Empfangskanäle, an denen die Empfangsarrayantennen 120 arbeiten, mit einem Offset in einem festgelegten Abstand in der vertikalen Richtung angeordnet sein. Die Fahrzeugradarvorrichtung 100 kann einen Azimutwinkel mittels eines Empfangskanals schätzen, der in der Empfangsarrayantenne 120 ein Nicht-Offset-Empfangskanal ist. Basierend auf einer Beziehung zu einer Offset-Antenne kann die Fahrzeugradarvorrichtung 100 unter Verwendung des Azimutwinkels einen Elevationswinkel schätzen.
In Bezug auf einen Empfangskanal, an dem die Empfangsarrayantenne 120 arbeitet, bezugnehmend auf 3, kann die Empfangsarrayantenne 120 an einem ersten Empfangskanal 122a, einem zweiten Empfangskanal 122b, einem dritten Empfangskanal 122c und einem vierten Empfangskanal 122d arbeiten. Der erste Empfangskanal 122a, der zweite Empfangskanal 122b und der vierte Empfangskanal 122d können Nicht-Offset-Empfangskanäle sein und der dritte Empfangskanal 122c kann ein Offset-Empfangskanal sein. Hierbei ist zur Vereinfachung der Beschreibung die Anzahl der Empfangskanäle, an denen die Empfangsarrayantennen 120 arbeiten, auf 4 begrenzt und die Anzahl der Offset-Empfangskanäle ist auf 1 begrenzt. Die Anzahl der Empfangskanäle kann jedoch N betragen und die Anzahl der Offset-Empfangskanäle kann 2 oder mehr betragen.
Die Azimutwinkel-Schätzeinheit 140 kann den Azimutwinkel des Ziels unter Verwendung von (N-1) Nicht-Offset-Empfangskanälen, mit Ausnahme eines Offset-Empfangskanals, der N Empfangskanäle schätzen. Es wird ein Fall beschrieben, bei dem beispielsweise die Empfangsarrayantenne 120, wie in 3 dargestellt, dazu ausgebildet, an vier Empfangskanälen zu arbeiten. In diesem Fall kann die Azimutwinkel-Schätzeinheit 140 einen Azimutwinkel unter Verwendung von zwei Empfangskanälen schätzen, beispielsweise des ersten Empfangskanals 122a und des zweiten Empfangskanals 122b, aus drei Nicht-Offset-Empfangskanälen, dem ersten Empfangskanal 122a, dem zweiten Empfangskanal 122b und dem vierten Empfangskanal 122d, mit Ausnahme des dritten Offset-Empfangskanals 122c. Dabei können der erste Empfangskanal 122a und der zweite Empfangskanal 122b zwei Kanäle sein, die lediglich in der vertikalen oder der horizontalen Richtung voneinander beabstandet sind.
Eine Phasendifferenz zwischen den von dem ersten Empfangskanal 122a und dem zweiten Empfangskanal 122b empfangenen Radarsignalen kann nach Gleichung 1 berechnet werden. $Δ \emptyset = \emptyset_{2} - \emptyset_{1} = \frac{2 π}{λ} d s i n θ$
In der obigen Gleichung 1 bezeichnet Ø₁ eine Phase eines von einem Ziel reflektierten und auf dem ersten Empfangskanal 122a empfangenen Radarsignals, bezeichnet Ø₂ eine Phase eines von einem Ziel reflektierten und auf dem zweiten Empfangskanal 122b empfangenen Radarsignals, bezeichnet ΔØ eine Phasendifferenz, bezeichnet λ eine Wellenlänge des empfangenen Radarsignals, bezeichnet d einen Abstand zwischen dem ersten Empfangskanal 122a und dem zweiten Empfangskanal 122b und bezeichnet θ einen Azimutwinkel.
Gleichung 1 kann zu der nachfolgenden Gleichung 2 umgestellt werden, um einen Ausdruck für sinθ zu erhalten. $s i n θ = \frac{λ}{2 π} \frac{Δ \emptyset}{d}$
Gleichung 2 kann zu der nachfolgenden Gleichung 3 umgestellt werden, um einen Ausdruck für θ zu erhalten. θ ist ein Azimutwinkel des Ziels und kann nach Gleichung 3 geschätzt werden. $θ = s i n^{- 1} (\frac{λ}{2 π} \frac{Δ \emptyset}{d})$
Die Elevationswinkel-Schätzeinheit 150 kann den Elevationswinkel des Ziels in einer diagonalen Richtung schätzen, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal der N Empfangskanäle relativ zu einem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle geneigt ist. Das heißt, dass die Elevationswinkel-Schätzeinheit 150 den Elevationswinkel des Ziels unter Verwendung eines Winkels schätzen kann, in dem jeder Nicht-Offset-Empfangskanal, an dem die Empfangsarrayantenne 120 arbeitet, relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist, sowie unter Verwendung eines Abstands zwischen den Empfangskanälen und einer Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und dem Nicht-Offset-Empfangskanal.
Es wird ein Fall beschrieben, bei dem beispielsweise die Empfangsarrayantenne 120, wie in 4 dargestellt, dazu ausgebildet ist, an vier Empfangskanälen zu arbeiten. Bei der wie in 4 dargestellt ausgebildeten Empfangsarrayantenne 120 kann die Elevationswinkel-Schätzeinheit 150 eine Elevationswinkelkomponente in einer diagonalen Richtung zwischen dem dritten Offset-Empfangskanal 122c und dem ersten Nicht-Offset-Empfangskanal 122a berechnen, eine Elevationskomponente in einer diagonalen Richtung zwischen dem dritten Empfangskanal 122c und dem zweiten Empfangskanal 122b berechnen und eine Elevationskomponente in einer diagonalen Richtung zwischen dem dritten Empfangskanal 122c und dem vierten Empfangskanal 122d berechnen.
Die Elevationswinkel-Schätzeinheit 150, wie in 2 dargestellt, kann ein Winkelberechnungsmodul 152, ein Abstandsberechnungsmodul 154, ein Positionsberechnungsmodul 156 und ein Elevationswinkel-Berechnungsmodul 158 aufweisen.
Das Winkelberechnungsmodul 152 kann den Winkel berechnen, in dem jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist. Das heißt, dass mittels Gleichung 4 das Winkelberechnungsmodul 152 einen Winkel (α13) berechnen kann, in dem der erste Empfangskanal 122a relativ zu einem Azimutwinkel des dritten Empfangskanals 122c geneigt ist, einen Winkel (α23) berechnen kann, in dem der zweite Empfangskanal 122b relativ zu dem Azimutwinkel des dritten Empfangskanals 122c geneigt ist, und einen Winkel (α34) berechnen kann, in dem der vierte Empfangskanal 122d relativ zu dem Azimutwinkel des dritten Empfangskanals geneigt ist. $\begin{array}{l} α_{13} = {tan}^{- 1} (\frac{d_{z}}{(d_{1} + d_{2})}) \\ α_{23} = {tan}^{- 1} (\frac{d_{z}}{d_{2}}) \\ α_{34} = {tan}^{- 1} (\frac{d_{z}}{d_{3}}) \end{array}$
In der obigen Gleichung 4 bezeichnet d_z einen Trennungsabstand, der in der vertikalen Richtung zwischen dem Nicht-Offset-Empfangskanal und dem Offset-Empfangskanal gegeben ist, bezeichnet d₁ einen Abstand zwischen dem ersten Empfangskanal 122a und dem zweiten Empfangskanal 122b, bezeichnet d₂ einen Abschnitt zwischen dem zweiten Empfangskanal 122b und dem dritten Empfangskanal 122c und bezeichnet d₃ einen Abstand zwischen dem vierten Empfangskanal 122d und dem dritten Empfangskanal 122c.
Das Abstandsberechnungsmodul 154 kann einen Abstand in einer diagonalen Richtung berechnen, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist. Das heißt, dass mittels Gleichung 5 das Abstandsberechnungsmodul 154 einen Abstand d₁₃ in einer diagonalen Richtung berechnen kann, in welcher der erste Empfangskanal 122a relativ zu dem Azimutwinkel des dritten Empfangskanals 122c geneigt ist, einen Abstand d₂₃ in einer diagonalen Richtung berechnen kann, in welcher der zweite Empfangskanal 122b relativ zu dem Azimutwinkel des dritten Empfangskanals 122c geneigt ist, und einen Abstand d₃₄ in einer diagonalen Richtung berechnen kann, in welcher der vierte Empfangskanal 122d relativ zu dem Azimutwinkel des dritten Empfangskanals 122c geneigt ist. $\begin{array}{l} d_{13} = \sqrt{{(d_{z}^{2} + (d_{1} + d_{2}))}^{2}} \\ d_{23} = \sqrt{(d_{z}^{2} + d_{2}^{2})} \\ d_{34} = \sqrt{(d_{z}^{2} + d_{3}^{2})} \end{array}$
Wenn der Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist, kann demgegenüber eine Achse (eine gerade Linie) gebildet werden, die in einer diagonalen Richtung abfällt. Bezugnehmend auf 5, wenn beispielsweise der erste Empfangskanals 122a relativ zu dem Azimutwinkel des dritten Empfangskanals 122c geneigt ist, kann eine Achse (EI₁₃-Achse) gebildet werden, die in einer diagonalen Richtung abfällt. Wenn ferner der zweite Empfangskanal 122b relativ zu dem Azimutwinkel des dritten Empfangskanals 122c geneigt ist, kann eine Achse (EI₂₃-Achse) gebildet werden, die in einer diagonalen Richtung abfällt. Wenn ferner der vierte Empfangskanal 122d relativ zu dem Azimutwinkel des dritten Empfangskanals 122c geneigt ist, kann eine Achse (EI₃₄-Achse) gebildet werden, die in einer diagonalen Richtung abfällt.
Aus dieser Achse (eine gerade Linie) kann ein Positionswert mit einer Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und dem Nicht-Offset-Empfangskanal berechnet werden. Dementsprechend kann das Positionsberechnungsmodul 156 einen Positionswert auf der entsprechenden Achse mittels der Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal berechnen. Dabei kann das Positionsberechnungsmodul 156 die Phasendifferenz (ΔØ) zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal mittels Gleichung 6 berechnen. $Δ \emptyset' = \emptyset_{2}^{'} - \emptyset_{1}^{'} = \frac{2 π}{λ} d' cos (θ + θ')$
In der obigen Gleichung 6 bezeichnet $\emptyset_{1}^{'}$
eine Phase eines von einem Ziel reflektierten und auf dem Offset-Empfangskanal empfangenen Radarsignals, bezeichnet $\emptyset_{2}^{'}$
eine Phase eines von dem Ziel reflektierten und auf dem Nicht-Offset-Empfangskanal empfangenen Radarsignals, bezeichnet ΔØ' eine Phasendifferenz, bezeichnet λλ eine Wellenlänge des empfangenen Radarsignals, bezeichnet d' einen Abstand in einer diagonalen Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu einem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist, wobei der Abstand von dem Abstandsberechnungsmodul 154 berechnet wird, bezeichnet θ einen von der Azimutwinkel-Schätzeinheit 140 geschätzten Azimutwinkel und bezeichnet θ' einen Winkel, in dem jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist, wobei der Winkel von dem Winkelberechnungsmodul 152 berechnet wird.
Die Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal, die mittels Gleichung 6 berechnet wird, kann die gleiche sein wie in 6 dargestellt.
Wenn die Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal berechnet ist, kann das Positionsberechnungsmodul 156 den Positionswert mittels der nachfolgenden Gleichung 7 berechnen, bei der die Phasendifferenz und der Abstand zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal verwendet werden. $\begin{array}{l} θ_{13} = {sin}^{- 1} (Δ ϕ_{13} / (k \times d_{13})) \\ θ_{23} = {sin}^{- 1} (Δ ϕ_{23} / (k \times d_{23})) \\ θ_{34} = {sin}^{- 1} (Δ ϕ_{34} / (k \times d_{34})) \end{array}$
In der obigen Gleichung 7 bezeichnet Δϕ₁₃ eine Phasendifferenz zwischen dem ersten Empfangskanal 122a und dem dritten Empfangskanal 122c, bezeichnet Δϕ₂₃ eine Phasendifferenz zwischen dem zweiten Empfangskanal 122b und dem dritten Empfangskanal 122c und bezeichnet Δϕ₃₄ eine Phasendifferenz zwischen dem dritten Empfangskanal 122c und dem vierten Empfangskanal 122d.
Dagegen ist der von dem Positionsberechnungsmodul 156 berechnete Positionswert ein Positionswert, der auf einer Achse in einer diagonalen Richtung vorliegt, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist. Ferner ist der Positionswert ein Wert, der den Azimutwinkel und den Elevationswert beinhaltet und ist ausschließlich ein Wert auf der horizontalen Linie relativ zu jeder Achse. Jedoch ist eine vertikale Komponente relativ zu jeder Achse erforderlich, um einen Elevationswinkel zu berechnen. Dementsprechend wird in der Richtung vertikal zu der Achse von dem Positionswert auf jeder Achse in die diagonalen Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist, eine gerade Linie gezogen. Daraus folgend kann, wie in 5 dargestellt, die gerade Linie E₁₃' vertikal zu der EI₁₃-Achse gezogen sein und die gerade Linie E₃₄' vertikal zu der EI₃₄-Achse gezogen sein. Der Elevationswinkel kann unter Verwendung der wie oben gezogenen geraden Linie berechnet werden.
Das Elevationswinkel-Berechnungsmodul 158 kann einen Elevationswinkel berechnen, der dem Positionswert entspricht, unter Verwendung der in der Richtung vertikal zu der entsprechenden Achse von dem Positionswert auf jeder Achse in die diagonale Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimut-Winkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist, gezogenen geraden Linie, und bestimmt einen finalen Elevationswinkel mittels sämtlicher berechneter Elevationswinkel. Das heißt, dass das Elevationswinkel-Berechnungsmodul 158 einen Elevationswinkel an sämtlichen Koordinaten berechnen kann durch Einsetzen eines Neigungswinkels, einen Abstands und eines Positionswerts in eine lineare Gleichung, für die ein Graph die in der Richtung vertikal zu der entsprechenden Achse von dem Positionswert auf jeder Achse gezogene gerade Linie ist, und bestimmt einen finalen Elevationswinkel durch Erhalten eines Mittelwerts der berechneten Elevationswinkel. Dabei kann das Elevationswinkel-Berechnungsmodul 158 den Mittelwert der Elevationswinkel durch Zuordnen eines Gewichtungsfaktors berechnen, der steigt je näher der Nicht-Offset-Empfangskanal dem Offset-Empfangskanal kommt.
Das Elevationswinkel-Berechnungsmodul 158 kann jeden Elevationswinkel mittels der linearen Gleichung berechnen, in die der von dem Positionsberechnungsmodul 156 berechnete Positionswert eingesetzt wird. Dabei kann das Elevationswinkel-Berechnungsmodul 158 den Elevationswinkel mittels Gleichung 8 berechnen. $y = {p - x cos (α)} /sin (α)$
In der obigen Gleichung 8 bezeichnet x einen Azimutwinkel (θ_az), bezeichnet α einen Neigungswinkel, bezeichnet p jedes aus θ₁₃, θ₂₃ und θ₃₄ und bezeichnet x einen Elevationswinkel (θ_el).
Daher kann ein Elevationswinkel zwischen dem ersten Empfangskanal 122a und dem dritten Empfangskanal 122c durch Einsetzen von α₁₃ und θ₁₃ in α bzw. p berechnet werden, kann ein Elevationswinkel zwischen dem zweiten Empfangskanal 122b und dem dritten Empfangskanal 122c durch Einsetzen von α₂₃ und θ₂₃ in α bzw. p berechnet werden und kann ein Elevationswinkel zwischen dem dritten Empfangskanal 122c und dem vierten Empfangskanal 122d durch Einsetzen von α₃₄ und θ₃₄ in α bzw. p berechnet werden.
Demgegenüber wird die lineare Gleichung, in die der Positionswert eingesetzt wird, bezugnehmend auf 7 beschrieben. Eine lineare Gleichung für die ein Graph eine gerade Linie ist, die in 7 dargestellt ist, kann (yy1)/(xx1) = (y2y1)/(x2x1) sein. Wenn y1 = 0, x1 = a, y2 = b und x2 = 0 in die lineare Gleichung eingesetzt werden, kann dies zu der nachfolgenden Gleichung 9 umgestellt werden. $\begin{array}{l} y / (x - a) = b / (- a) \\ - ay = bx - ab \\ bx + ay = ab \\ x/a + y/b = 1 \\ a = p sec α \\ b = p cosec α \\ x / (p sec α) + y / (p cosec α) = 1 \\ x cos α + y sin α = p \end{array}$
Demzufolge kann die lineare Gleichung, für die der Graph die in 7 dargestellt gerade Linie ist, x cosa + y sinα = p sein. Wenn diese lineare Gleichung zu einer Gleichung als ein Ausdruck für y umgestellt wird, kann dies in Gleichung 8 ausgedrückt werden.
Wenn ein Elevationswinkel zwischen dem dritten Empfangskanal 122c und einem anderen Empfangskanal mittels Gleichung 8 berechnet wird, kann das Elevationswinkel-Berechnungsmodul 158 einen Elevationswinkel durch Erhalten eines Mittelwerts von Elevationswinkeln zwischen Empfangskanälen erhalten. Dabei kann das Elevationsberechnungsmodul 158 den Mittelwert berechnen, indem dem Empfangskanal mit dem größten Neigungswinkel ein größerer Gewichtungsfaktor zugeordnet wird.
Demgegenüber kann jede Einheit aus der Signalerzeugungseinheit 130, der Azimutwinkel-Schätzeinheit 140 und der Elevationswinkel-Schätzeinheit 150 durch einen Prozessor oder dergleichen, der zum Ausführen eines Programms auf einer Rechenvorrichtung erforderlich ist, realisiert werden. Auf diese Weise kann jede Einheit aus der Signalerzeugungseinheit 130, der Azimutwinkel-Schätzeinheit 140 und der Elevationswinkel-Schätzeinheit 150 als eine physisch unabhängige Komponente ausgeführt und innerhalb eines Prozessors realisiert sein, um funktional getrennt zu sein.
Demgegenüber, obwohl nicht dargestellt, kann die Fahrzeugradarvorrichtung 100 ferner einen ADC (nicht abgebildet) aufweisen, der das von der Empfangsarrayantenne 120 empfangene Radarsignal in ein digitales Signal umwandelt und das resultierende digitale Signal an die Azimutwinkel-Schätzeinheit 140 ausgibt.
Die Steuereinheit 160 ist zum Steuern der Betätigung verschiedener Komponenten ausgebildet, darunter der Sendearrayantenne 110, der Empfangsarrayantenne 120, der Signalerzeugungseinheit 130, der Azimutwinkel-Schätzeinheit 140 und der Elevationswinkel-Schätzeinheit 150 der Fahrzeugradarvorrichtung 100. Die Steuereinheit 160 kann mindestens eine Verarbeitungsvorrichtung aufweisen. Die Verarbeitungsvorrichtungen beinhalten hier eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) für allgemeine Zwecke, programmierbare Vorrichtungen (eine CPLD und eine FPGA), die zum Realisieren zum spezifischen Zwecken geeignet sind, eine On-Demand-Halbleiter-Rechenvorrichtung (eine ASIC) und einen Mikrocontroller-Chip.
8 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Verfahrens zum Steuern einer Fahrzeugradarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Bezugnehmend auf 8 strahlt die Fahrzeugradarvorrichtung 100 ein Radarsignal zur Vorwärtserkennung durch die Sendearrayantenne 110 ab (S810).
Beim Durchführen von Schritt S810 empfängt die Fahrzeugradarvorrichtung 100 auf den N Empfangskanälen 122, an denen die Empfangsarrayantenne 120 arbeitet, ein Radarsignal, das von der Sendearrayantenne 110 abgestrahlt wird, von einem Ziel reflektiert wird und zurückkehrt (S820).
Beim Durchführen von Schritt S820 schätzt die Fahrzeugradarvorrichtung 100 einen Azimutwinkel des Ziels unter Verwendung von (N-1) Nicht-Offset-Empfangskanälen, mit Ausnahme des Offset-Empfangskanals, der N Empfangskanäle 122 (S830). Der Azimutwinkel des Ziels kann unter Verwendung der vorgenannten Gleichungen 1 bis 3 geschätzt werden.
Beim Durchführen von Schritt S830 schätzt die Fahrzeugradarvorrichtung 100 einen Elevationswinkel des Ziels in einer diagonalen Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist (S840). Ein Verfahren, bei dem die Fahrzeugradarvorrichtung 100 den Elevationswinkel des Ziels schätzt, wird ausführlich bezugnehmend auf 9 beschrieben.
9 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung des Verfahrens, bei dem die Fahrzeugradarvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung den Elevationswinkel schätzt.
Bezugnehmend auf 9 berechnet die Fahrzeugradarvorrichtung 100 einen Winkel, in dem jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist (S910).
Beim Durchführen von Schritt S910 schätzt die Fahrzeugradarvorrichtung 100 einen Abstand zwischen den Empfangskanälen in einer diagonalen Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist (S920).
Beim Durchführen von Schritt S920 berechnet die Fahrzeugradarvorrichtung 100 einen Positionswert auf jeder Achse in einer diagonalen Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimut-Winkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist, unter Verwendung einer Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal (S930).
Beim Durchführen von Schritt S930 berechnet die Fahrzeugradarvorrichtung 100 einen Elevationswinkel, der dem Positionswert entspricht, unter Verwendung einer geraden Linie, die von dem Positionswert auf jeder Achse in die Richtung vertikal zu der entsprechenden Achse gezogen ist (S940).
Beim Durchführen von Schritt S940 bestimmt die Fahrzeugradarvorrichtung 100 einen finalen Elevationswinkel durch Erhalten eines Mittelwerts der Elevationswinkel, die den jeweiligen Positionswerten entsprechen (S950).
Wie vorstehend beschrieben, können eine Fahrzeugradarvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Fahrzeugradarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Elevationswinkel eines Ziels in einer diagonalen Richtung schätzen, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal von N Empfangskanälen, an denen eine Empfangsarrayantenne arbeitet, relativ zu einem Azimutwinkel eines Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle geneigt ist, und können somit den Elevationswinkel sowie den Azimutwinkel ohne einen separaten Kanal und einen Empfänger zum Berechnen des Elevationswinkels berechnen. Daher können der Azimutwinkel und der Elevationswinkel geschätzt werden, ohne die Abmessung einer Fahrzeugradarvorrichtung zu vergrößern.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Offenbarung zu Veranschaulichungszwecken offenbart wurden, ist für Fachleute ersichtlich, dass verschiedenen Modifikationen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne den in den zugehörigen Ansprüchen definierten Schutzumfang oder Gedanken der Offenbarung zu verlassen. Der tatsächliche technische Umfang der Offenbarung ist daher durch die nachfolgenden Ansprüche zu definieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 1020190141555 [0001]
JP 100278142 [0006]

Claims

Fahrzeugradarvorrichtung mit: einer Sendearrayantenne, die ein Radarsignal zur Vorwärtserkennung abstrahlt; einer Empfangsarrayantenne, die an N Empfangskanälen arbeitet, um das von der Sendearrayantenne abgestrahlte, von einem Ziel reflektierte und zurückgekehrte Radarsignal zu empfangen; einer Azimutwinkel-Schätzeinheit, die einen Azimutwinkel des Ziels unter Verwendung jedes Nicht-Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle schätzt; und einer Elevationswinkel-Schätzeinheit, die einen Elevationswinkel des Ziels in einer diagonalen Richtung schätzt, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal der N Empfangskanäle relativ zu einem Azimutwinkel eines Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle geneigt ist.
Fahrzeugradarvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elevationswinkel-Schätzeinheit aufweist: ein Winkelberechnungsmodul, das zum Berechnen eines Winkels ausgebildet ist, in dem jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist; ein Abstandsberechnungsmodul, das zum Berechnen eines Abstand zwischen den Empfangskanälen in der diagonalen Richtung ausgebildet ist, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist; ein Positionsberechnungsmodul, das zum Berechnen eines Positionswerts auf jeder Achse in der diagonalen Richtung ausgebildet ist, in der jeder Nicht-Offset-Kanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist, unter Verwendung einer Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal; und ein Elevationswinkel-Berechnungsmodul, das zum Berechnen eines Elevationswinkels ausgebildet ist, der dem Positionswert entspricht, unter Verwendung einer geraden Linie, die von dem Positionswert auf jeder Achse in eine Richtung vertikal zu der entsprechenden Achse gezogen ist, und das zum Bestimmen eines finalen Elevationswinkels unter Verwendung sämtlicher berechneter Elevationswinkel ausgebildet ist.
Fahrzeugradarvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Winkelberechnungsmodul einen Neigungswinkel unter Verwendung eines Trennungsabstands in der vertikalen Richtung sowie einen Abstand in einer horizontalen Richtung zwischen jedem Nicht-Offset-Empfangskanal und dem Offset-Empfangskanal berechnet.
Fahrzeugradarvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Positionsberechnungsmodul den Positionswert auf jeder Achse berechnet unter Verwendung des von dem Winkelberechnungsmodul berechneten Neigungswinkels, des Abstands zwischen den Empfangskanälen in der diagonalen Richtung, der mittels des Abstandsberechnungsmoduls berechnet wird, und der Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal.
Fahrzeugradarvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Elevationswinkel-Berechnungsmodul : einen Elevationswinkel an sämtlichen Koordinaten berechnet durch Einsetzen des Neigungswinkels, des Abstands in der diagonalen Richtung zwischen den Empfangskanälen und des Positionswerts auf jeder Achse in eine lineare Gleichung, für die ein Graph eine von dem Positionswert auf jeder Achse in die Richtung vertikal zu der entsprechenden Achse gezogene gerade Linie ist, und einen finalen Evaluationswinkel durch Erhalten eines Mittelwerts der berechneten Evaluationswinkel bestimmt.
Fahrzeugradarvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Elevationswinkel-Berechnungsmodul den Mittelwert des Elevationswinkels durch Zuordnen eines Gewichtungsfaktors berechnet, der steigt je näher der Nicht-Offset-Empfangskanal dem Offset-Empfangskanal kommt.
Fahrzeugradarvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einer Signalerzeugungseinheit, die ein an die Sendearrayantenne zu lieferndes Frequenzsignal erzeugt.
Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugradarvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: durch eine Sendearrayantenne erfolgendes Abstrahlen eines Radarsignals zur Vorwärtserkennung; durch eine an N Empfangskanälen arbeitende Empfangsarrayantenne erfolgendes Empfangen eines Radarsignals, das von der Sendearrayantenne abgestrahlt wird, von einem Ziel reflektiert wird und zurückkehrt; Schätzen eines Azimutwinkels des Ziels unter Verwendung jedes Nicht-Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle; und Schätzen eines Elevationswinkels des Ziels in einer diagonalen Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal der N Empfangskanäle relativ zu einem Azimutwinkel eines Offset-Empfangskanals der N Empfangskanäle geneigt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Schätzen des Elevationswinkels umfasst: Berechnen eines Winkels, in dem jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist; Berechnen eines Abstands zwischen den Empfangskanälen in der diagonalen Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Empfangskanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist; Berechnen eines Positionswerts auf jeder Achse in der diagonalen Richtung, in der jeder Nicht-Offset-Kanal relativ zu dem Azimutwinkel des Offset-Empfangskanals geneigt ist, unter Verwendung einer Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal; und Berechnen eines Elevationswinkels, der dem Positionswert entspricht, unter Verwendung einer geraden Linie, die von dem Positionswert auf jeder Achse in eine Richtung vertikal zu der entsprechenden Achse gezogen ist, und Bestimmen eines finalen Elevationswinkels unter Verwendung sämtlicher berechneter Elevationswinkel.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei bei dem Berechnen des Winkels der Neigungswinkel unter Verwendung eines Trennungsabstands in der vertikalen Richtung und eines Abstands in einer horizontalen Richtung zwischen jedem Nicht-Offset-Empfangskanal und dem Offset-Empfangskanal berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei bei dem Berechnen des Positionswerts auf jeder Achse in der diagonalen Richtung der Positionswert auf jeder Achse unter Verwendung des berechneten Neigungswinkels, des berechneten Abstands zwischen den Empfangskanälen in der diagonalen Richtung und der Phasendifferenz zwischen dem Offset-Empfangskanal und jedem Nicht-Offset-Empfangskanal berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei bei dem Bestimmen des finalen Evaluationswinkels ein Elevationswinkel an sämtlichen Koordinaten berechnet wird durch Einsetzen des Neigungswinkels, des Abstands in der diagonalen Richtung zwischen den Empfangskanälen und des Positionswerts auf jeder Achse in der diagonalen Richtung in eine lineare Gleichung, für die ein Graph eine von dem Positionswert auf jeder Achse in die Richtung vertikal zu der Achse gezogene gerade Linie ist, und ein finaler Elevationswinkel durch Erhalten eines Mittelwerts der berechneten Elevationswinkel bestimmt wird.