DE112014006707T5

DE112014006707T5 - Array-antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE112014006707T5
Application number: DE112014006707.5T
Authority: DE
Inventors: Yuji Oda; Yoshiaki Minami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: CN106415931A; DE112014006707B4; WO2015182002A1; JP6172390B2; JPWO2015182002A1; US20170149147A1; CN106415931B; US10218086B2

Abstract

Eine Array-Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine Array-Antennenvorrichtung mit zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen, wobei Antennenelementintervalle der zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen ein ganzzahliges Vielfaches eines minimalen Antennenelementintervalls beschreiben, das als ein Antennenelementintervall dient, das derart bestimmt wird, dass keine Gitterkeule in einem vorbestimmten Erfassungswinkelbereich auftritt, und wobei ganze Zahlen teilerfremde positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2 sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Array-Antennenvorrichtung.
Bisheriger Stand der Technik
Bei einer Array-Antenne, die mit einer Hauptkeule einen Winkelbereich von –α bis α elektronisch abtastet und eine Zielerfassung ausführt, kann es dann, wenn ein Element-Antennen-Abstand durch d und eine Wellenlänge von Sende- und Empfangsfunkwellen durch λ beschrieben werden, passieren, dass eine Gitterkeule in einem Abtastbereich (–α bis α) der Hauptkeule auftritt, wenn d > 0,5λ/sinα ist.
Wenn die Gitterkeule im Abtastbereich der Hauptkeule auftritt, wird eine Richtung des Ziels wahrscheinlich fehlerhaft erfasst. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, das Auftreten der Gitterkeule im Abtastbereich der Hauptkeule zu verhindern.
Hier kann, wenn der Element-Antennen-Abstand d verringert wird, um ausreichend kleiner als die Wellenlänge λ zu sein, verhindert werden, dass die Gitterkeule im Abtastbereich der Hauptkeule auftritt, und zwar unabhängig von einem Richtungswinkel der Hauptkeule. Die Wellenlänge λ und der Element-Antennen-Abstand d werden jedoch durch verschiedene Bedingungen beschränkt, und es ist schwierig, die Wellenlänge λ und den Element-Antennen-Abstand d auf Werte jenseits eines oberen Grenzwertes oder eines unteren Grenzwertes der Bedingungen zu setzen.
Diesbezüglich ist in der Vergangenheit ein Verfahren zur Entfernung einer fehlerhaften Erfassung infolge der Gitterkeule entwickelt worden.
Bei einer Array-Antennenvorrichtung gemäß Patentdokument 1 sind eine Array-Antenne zum Senden und eine Array-Antenne zum Empfangen vorgesehen, die jeweils derart konfiguriert sind, dass mehrere Elementantennen abstandsgleich, d. h. zu gleichen Intervallen auf einer geraden Linie vorgesehen sind. Wenn M und N teilerfremde ganze Zahlen sind, werden die Elementantennen der Array-Antenne zum Empfangen nahe einer ersten Nullstelle in einem Array-Elementmuster der Elementantennen angeordnet, wobei ein Quotient, der erhalten wird, indem die ganze Zahl M mit der Wellenlänge multipliziert und durch die erste Nullstelle dividiert wird, um eine M-te Gitterkeule eines Array-Faktors der Array-Antenne zum Empfangen zu erhalten, und werden die Elementantennen der Array-Antenne zum Senden zu Intervallen eines Quotienten angeordnet, der erhalten wird, indem die ganze Zahl N mit dem Intervall der Elementantennen der Array-Antenne zum Empfangen multipliziert und anschließend durch die ganze Zahl M dividiert wird, so dass ein Auftrittswinkel einer N-ten Gitterkeule eines Array-Faktors der Array-Antenne zum Senden identisch zu einem Auftrittswinkel der M-ten Gitterkeule ist.
Bei dem Verfahren gemäß Patentdokument 1 wird die Gitterkeule, wie vorstehend beschrieben, unterdrückt, indem ein Produkt der Richtcharakteristika von zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen genommen wird. Da es jedoch schwierig ist, lediglich hierdurch alle der Gitterkeule in dem Winkelbereich der Strahlabtastung zu unterdrücken, werden die verbleibenden Gitterkeulen unterdrückt, indem bewirkt wird, dass der Auftrittswinkel der Gitterkeule identisch zu einem Winkel ist, bei dem ein Nullpunkt, an dem eine Antennenverstärkung auffällig gering ist, in der Antennenelementrichtcharakteristik (Elementfaktor) gebildet wird.
Literaturliste
Patentdokument

Patentdokument 1: JP 2012-120144

Kurzdarstellung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Bei dem Verfahren (Patentdokument 1 oder dergleichen) zur Unterdrückung der Gitterkeule aus dem Stand der Technik ändert sich jedoch, da nicht von einer Strahlabtastung ausgegangen wird, dann, wenn eine Strahlabtastung erfolgt, der Winkel, bei dem die Gitterkeule auftritt, entsprechend. In diesem Fall ist der Gitterkeulenauftrittswinkel nicht identisch zu dem Nullpunktbildungswinkel. Folglich können Fälle eintreten, in denen es schwierig ist, alle der Gitterkeulen in einem gewünschten Erfassungswinkelbereich zu unterdrücken.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der obigen Umstände geschaffen worden, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Array-Antennenvorrichtung bereitzustellen, die eine fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule entfernen kann, wenn eine Strahlabtastung in einer Array-Antenne erfolgt.
Lösung der Aufgabe
Eine erfindungsgemäße Array-Antennenvorrichtung weist mehrere Antennenelemente auf, die angeordnet sind, um eine erste Antennenelementanordnung, in der die Antennenelemente zu Elementintervallen mit einer vorbestimmten Periodizität angeordnet sind, und eine zweite Antennenelementanordnung, in der die Antennenelemente zu Elementintervallen mit einer vorbestimmten Periodizität verschieden von der Periodizität in der ersten Antennenelementanordnung angeordnet sind, aufzuweisen. Die Array-Antennenvorrichtung weist auf: eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, eine fehlerhafte Erfassung infolge einer Gitterkeule auf der Grundlage eines Vergleichs eines Erfassungsergebnisses durch eine Array-Antenne der ersten Antennenelementanordnung und eines Erfassungsergebnisses durch eine Array-Antenne der zweiten Antennenelementanordnung zu entfernen. Ein erstes Elementintervall, das als ein Antennenelementintervall der ersten Antennenelementanordnung dient, und ein zweites Elementintervall, das als ein Antennenelementintervall der zweiten Antennenelementanordnung dient, sind Intervalle eines ganzzahligen Vielfachen eines minimalen Antennenelementintervalls, das als ein Antennenelementintervall bestimmt wird, das die nachfolgende Gleichung 1 erfüllt: 0 < D < (0.5λ/sinα) (1) (wobei, in der Gleichung 1, D das minimale Antennenelementintervall beschreibt, α einen vorbestimmten maximalen Erfassungswinkel beschreibt und λ eine Wellenlänge einer Funkwelle beschreibt).
Eine Bedingung dahingehend, dass eine erste ganze Zahl, die als eine ganze Zahl dient, die zum Setzen des ersten Elementintervalls auf das ganzzahlige Vielfachen des minimalen Antennenelementintervalls verwendet wird, und eine zweite ganze Zahl, die als eine ganze Zahl dient, die zum Setzen des zweiten Elementintervalls auf das ganzzahlige Vielfachen des minimalen Antennenelementintervalls verwendet wird, positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2 mit einem teilerfremden Verhältnis sind, wird erfüllt.
Bei der vorstehend beschrieben Array-Antennenvorrichtung sind die Antennenelemente entsprechend der ersten Antennenelementanordnung und die Antennenelemente entsprechend der zweiten Antennenelementanordnung vorzugsweise derart angeordnet, dass eine Array-Antenne der ersten Antennenelementanordnung und eine Array-Antenne der zweiten Antennenelementanordnung parallel angeordnet sind.
Bei der vorstehend beschriebenen Array-Antennenvorrichtung sind die Antennenelemente entsprechend der ersten Antennenelementanordnung und die Antennenelemente entsprechend der zweiten Antennenelementanordnung vorzugsweise derart angeordnet, dass die erste Antennenelementanordnung und die zweite Antennenelementanordnung kombiniert und in Reihe auf einer geraden Linie angeordnet sind, in einem Zustand, in dem sich eine Position von wenigstens einem der Antennenelemente der ersten Antennenelementanordnung und eine Position von wenigstens einem der Antennenelemente der zweiten Antennenelementanordnung überlappen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Array-Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird dahingehend ein Effekt erzielt, dass eine fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule entfernbar ist, wenn eine Strahlabtastung in einer Array-Antenne erfolgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Konfiguration einer Array-Antennenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Array-Antenne gemäß der ersten Ausführungsform.
3 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für ein Phasenverhältnis von Empfangswellen.
4 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Array-Antennenrichtcharakteristik.
5 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Richtcharakteristik gemäß der ersten Ausführungsform.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für einen Prozess gemäß der ersten Ausführungsform.
7 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Konfiguration einer Array-Antennenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
8 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Array-Antenne gemäß der zweiten Ausführungsform.
9 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Konfiguration einer Array-Antennenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
10 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Anordnung von Antennenelementen gemäß der dritten Ausführungsform.
11 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für wählbare Antennenelementintervalle gemäß der dritten Ausführungsform.
12 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für Richtcharakteristika zu jeweiligen Antennenelementintervallen gemäß der dritten Ausführungsform.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für einen Prozess gemäß der dritten Ausführungsform.
Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend sind beispielhafte Ausführungsformen einer Array-Antennenvorrichtung, die als eine Radarvorrichtung dient, die mit einer Array-Antenne mit einer Anordnungsstruktur einer Array-Antenne der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Ferner sollen Komponenten, die von Fachleuten auf einfache Weise herleitbar sind oder im Wesentlichen die gleichen sind, ebenso als mit in den Komponenten der folgenden Ausführungsformen beinhaltet verstanden werden.
[Erste Ausführungsform]
Nachstehend ist eine erste Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben. 1 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Konfiguration einer Array-Antennenvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform. 2 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Array-Antenne der ersten Ausführungsform. 3 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für ein Phasenverhältnis von Empfangswellen. 4 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels (eines Polarkoordinatenausdrucks) für eine Array-Antennenrichtcharakteristik. 5 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für Richtcharakteristika der ersten Ausführungsform. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für einen Prozess der ersten Ausführungsform.
Die Array-Antennenvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform weist, wie in 1 gezeigt, eine erste Array-Antenne 20, eine zweite Array-Antenne 30 und eine Steuereinheit 40 auf.
Nachstehend sind die erste Array-Antenne 20 und die zweite Array-Antenne 30 unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, ist die erste Array-Antenne 20 eine Array-Antenne mit Antennenelementen 10, die auf einer geraden Linie zu Intervallen eines K1-fachen eines minimalen Antennenelementintervalls D angeordnet sind. Die zweite Array-Antenne 30 ist eine Array-Antenne mit Antennenelementen 10, die auf einer geraden Linie zu Intervallen eines K2-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D angeordnet sind. K1 und K2 sind positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2 mit einem teilerfremden Verhältnis.
Hierin zeigt die Formulierung ”positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2 weisen ein teilerfremdes Verhältnis auf” positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2, mit Ausnahme von 1, unter positiven ganzen Zahlen mit einem ”teilerfremden Verhältnis”, das ein Verhältnis zwischen zwei Zahlen ist, wenn zwei ganze Zahlen keinen gemeinsamen Divisor, mit Ausnahme von 1 und –1, aufweisen. „Die positiven ganzen Zahlen von größer oder gleich 2 weisen ein teilerfremdes Verhältnis auf” ist in der vorliegenden Ausführungsform auch als ”teilerfremde positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2” bezeichnet. Hierin sind die teilerfremden positiven ganzen Zahlen von größer oder gleich 2 vorzugsweise größer oder gleich 3.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das ”minimale Antennenelementintervall” ein Antennenelementintervall, das bestimmt wird, um zu bewirken, dass die Gitterkeule nicht in einem vorbestimmten Erfassungswinkelbereich auftritt, wenn eine Strahlabtastung erfolgt. Wenn ein vorbestimmter Erfassungswinkelbereich beispielsweise ±α° ist, ist es erforderlich, das minimale Antennenelementintervall D in einem Bereich festzulegen, der durch die nachfolgende Gleichung 1 beschrieben wird. Wenn beispielsweise ”α = 90°” ist es erforderlich, einen Wert von kleiner als 0,5λ als das Antennenelementintervall festzulegen. λ zeigt eine Wellenlänge von Sende- und Empfangsfunkwellen. 0 < D < (0.5λ/sinα) (1)
Nachstehend ist der Grund dafür, warum das minimale Antennenelementintervall D in dem durch die Gleichung 1 beschriebenen Bereich festgelegt wird, unter Bezugnahme auf die 3 und 4 zusätzlich zur 2 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, treten dann, wenn das Antennenelementintervall der Array-Antenne verhältnismäßig groß ist, Fälle auf, bei denen eine andere Einfallsrichtung gleichen Phasenverhältnisses vorliegt, wenn eine Funkwelle empfangen wird, die in einer gewünschten Richtung einfällt, und zwar bedingt durch eine Phasenzirkularität (ein Ereignis, bei dem 360° zu 0° zurückkehrt). Hierin ist eine gewünschte Richtung eine Richtung, in der ein Ziel vorhanden ist, und eine andere Einfallsrichtung eine Gitterrichtung. In diesem Fall tritt eine Keule entsprechend der Hauptkeule in der gewünschten Richtung, in der ein Ziel vorhanden ist, in der Gitterrichtung auf, so wie es in der 4 gezeigt ist. Diese Keule ist die Gitterkeule.
Wenn die Gitterkeule in einer Radarantenne auftritt, kann nicht bestimmt werden, ob ein empfangenes Signal in der gewünschten Richtung oder in der Gitterrichtung auftritt. Dementsprechend wird die Richtung des Ziels wahrscheinlich fehlerhaft erfasst. Um zu verhindern, dass die Gitterkeule im Abtastbereich (–α bis α) der Hauptkeule auftritt, ist es erforderlich, das Antennenelementintervall auf einen Wert von kleiner als 0,5λ/sinα zu setzen, wie durch die Gleichung 1 angezeigt.
Diesbezüglich wird, wie in 2 gezeigt, in der Array-Antenne der vorliegenden Ausführungsform, das minimale Antennenelementintervall D die Gleichung 1 erfüllend bestimmt und werden die Antennenelemente zu Intervallen der jeweiligen zwei verschiedenen positiven ganzen Zahlen, d. h. des K1- und K2-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D angeordnet. Hierin sind die zwei positiven ganzen Zahlen (K1 und K2) teilerfremde positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2.
Die Array-Antenne der vorliegenden Ausführungsform weist, wie vorstehend beschrieben, eine Anordnungsstruktur von Array-Antennen auf, die angeordnet sind, um zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen aufzuweisen, so wie es in der 2 gezeigt ist. Die Antennenelementintervalle der zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen sind ganzzahlige Vielfache (D × K1 und D × K2) des minimalen Antennenelementintervalls, das als das Antennenelementintervall dient, das derart bestimmt wird, dass die Gitterkeule nicht in einem vorbestimmten Erfassungswinkelbereich auftritt, und die jeweiligen ganzen Zahlen sind teilerfremde positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2.
Insbesondere weist die Array-Antenne der vorliegenden Ausführungsform die erste Array-Antenne 20 und die zweite Array-Antenne 30 auf, die aufgebaut sind, um die zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen aufzuweisen, so wie es in der 2 gezeigt ist. Die erste Array-Antenne 20 ist eine Array-Antenne mit mehreren Antennenelementen 10, die zu Elementintervallen mit einer vorbestimmten Periodizität angeordnet sind (die Antennenelementintervalle von D × K1 in der 2). Die zweite Array-Antenne 30 ist eine Array-Antenne mit mehreren Antennenelementen 10, die zu Elementintervallen mit einer vorbestimmten Periodizität verschieden von der Periodizität in der ersten Antennenelementanordnung angeordnet sind (die Antennenelementintervalle von D × K2 in der 2).
Hierin sind sowohl das erste Elementintervall, das als das Antennenelementintervall der ersten Antennenelementanordnung dient (das Antennenelementintervall von D × K1 in der 2), als auch das zweite Elementintervall, das als das Antennenelementintervall der zweiten Antennenelementanordnung dient (das Antennenelementintervall von D × K2 in 2), Intervalle eines ganzzahligen Vielfachen (K1 und K2) des minimalen Antennenelementintervalls D, das als das Antennenelementintervall bestimmt wird, das die Gleichung 1 erfüllt. Die erste ganze Zahl K1, die als eine ganze Zahl dient, die zum Setzen des ersten Elementintervalls auf ein ganzzahliges Vielfaches des minimalen Antennenelementintervalls verwendet wird, und die zweite ganze Zahl K2, die als eine ganze Zahl dient, die zum Setzen des zweiten Elementintervalls auf ein ganzzahliges Vielfaches des minimalen Antennenelements dient, erfüllen eine Bedingung dahingehend, dass sie positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2 mit einem teilerfremden Verhältnis sind. Folglich können sowohl das erste Elementintervall als auch das zweite Elementintervall ein Intervall von größer oder gleich 0,5 der Wellenlänge λ der Funkwelle sein. Dementsprechend kann, bei der Array-Antenne der vorliegenden Ausführungsform, die fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule entfernt werden, während die Antennenelemente zu großen Intervallen angeordnet werden. Dies führt dazu, dass, gemäß der Array-Antennenvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, die fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule in einem vorbestimmten Erfassungswinkelbereich (–α bis α) (ein Strahlabtastbereich) entfernt werden kann. Genauer gesagt, es ist möglich, Erfassungsergebnisse durch die Array-Antennen der zwei Arten von Elementanordnungen zu vergleichen und einen Erfassungspeak durch die Gitterkeule in dem Strahlabtastbereich zu bestimmen. Die fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule kann, wie vorstehend beschrieben, entfernt werden, wenn die Strahlabtastung in der Array-Antenne erfolgt.
Nachstehend ist erneut auf die 1 Bezug genommen, um die Beschreibung der Konfiguration der Array-Antennenvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform fortzusetzen.
In der 1 ist die Steuereinheit 40 eine Steuereinheit, die die fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule auf der Grundlage eines Vergleichs des Erfassungsergebnisses durch die Array-Antenne der ersten Antennenelementanordnung und des Erfassungsergebnisses durch die Array-Antenne der zweiten Antennenelementanordnung entfernt. Das Erfassungsergebnis durch die Array-Antenne der ersten Antennenelementanordnung und das Erfassungsergebnis durch die Array-Antenne der zweiten Antennenelementanordnung sind Erfassungsergebnisse eines Winkels des Ziels auf der Grundlage von Signalen, die von den zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen empfangen werden, die anhand von Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 erfasst werden, die nachstehend noch beschrieben sind. Hierin weist die Steuereinheit 40 Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 bis 50-2, die Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 und eine Vergleichserfassungseinheit 70 auf. Die jeweiligen Verarbeitungseinheiten der Steuereinheit 40 sind nachstehend noch beschrieben.
In der Steuereinheit 40 ist jede der Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 und 50-2 eine Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit, die einen Abstand und eine Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage von Signalen erfasst, die über die Antennenelemente 10 der ersten Array-Antenne 20 und der zweiten Array-Antenne 30 empfangen werden. In der vorliegenden Ausführungsform erfasst jede der Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 und 50-2 den Abstand und die Geschwindigkeit des Ziels für jedes Antennenelement anhand eines Abstands-/Geschwindigkeitserfassungsverfahrens, das in einem entsprechenden technischen Gebiet angewandt wird. Die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 bis 50-2 geben die Erfassungsergebnisse des Abstandes und der Geschwindigkeit des Ziels an die Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2.
In der Steuereinheit 40 sind die Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 Winkelerfassungseinheiten, die den Winkel des Ziels unter Verwendung der Erfassungsergebnisse der Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 und 50-2 erfassen. Das Erfassungsergebnis weist das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule zusätzlich zu dem Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule auf. In der vorliegenden Ausführungsform erfasst jede der Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 den Winkel des Ziels anhand eines Winkelerfassungsverfahrens, das in einem entsprechenden technischen Gebiet angewandt wird. Jede der Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 gibt das Erfassungsergebnis des Winkels des Ziels an die Vergleichserfassungseinheit 70.
Nachstehend ist ein Beispiel für die Erfassungsergebnisse durch die zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen unter Bezugnahme auf 2 und 5 beschrieben.
In der ersten Ausführungsform sind, wie in 2 gezeigt, zwei Arten von Array-Antennen unterschiedlichen Antennenelementintervalls parallel angeordnet. In der ersten Ausführungsform sind die Antennenelemente 10 entsprechend der ersten Antennenelementanordnung und die Antennenelemente 10 entsprechend der zweiten Antennenelementanordnung derart angeordnet, dass die Array-Antenne der ersten Antennenelementanordnung und die Array-Antenne der zweiten Antennenelementanordnung parallel angeordnet sind. Gemäß einem Beispiel können, wie in 2 gezeigt, die Antennenelemente 10 entsprechend der ersten Antennenelementanordnung und die Antennenelemente 10 entsprechend der zweiten Antennenelementanordnung derart angeordnet sein, dass die Array-Antenne der ersten Antennenelementanordnung und die Array-Antenne der zweiten Antennenelementanordnung in einem Zustand parallel angeordnet sind, in dem die Position des Antennenelements 10 entsprechend einem Ende der ersten Antennenelementanordnung und die Position des Antennenelements 10 entsprechend einem Ende der zweiten Antennenelementanordnung fluchtend, d. h. in eine Linie gebracht angeordnet sind.
Da die zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen (die erste Antennenelementanordnung und die zweite Antennenelementanordnung in der 2) vorgesehen sind, sind die Richtcharakteristika in den zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen, die sich im Antennenelementintervall unterscheiden (die erste Array-Antenne 20 und die zweite Array-Antenne 30 in der 2), eine erste Richtcharakteristik gemäß einer oberen Abbildung in der 5 und eine zweite Richtcharakteristik gemäß einer unteren Abbildung in der 5.
In der 5 ist eine Rechenbedingung D = 0,5λ, K1 = 3 und K2 = 4. Die obere Abbildung in der 5 zeigt die Richtcharakteristik der ersten Array-Antenne 20, bei der die Antennenelemente 10 zu Intervallen eines K1-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D angeordnet sind, als die erste Richtcharakteristik. In der oberen Abbildung der 5 tritt die Gitterkeule nahe +42° und –42° auf. Die untere Abbildung in der 5 zeigt ein Beispiel für die Richtcharakteristik der zweiten Array-Antenne 30, bei der die Antennenelemente 10 zu Intervallen eines K2-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D angeordnet sind, als die zweite Richtcharakteristik. In der unteren Abbildung der 5 ist die Richtcharakteristik gezeigt, wenn die Hauptkeule in einer 0°-Richtung ausgerichtet ist, und tritt die Gitterkeule nahe +30° und –30° und nahe +90° und –90° auf.
Wie in 5 gezeigt, überlappen sich, wenn die Strahlabtastung durch die Hauptkeule in einem vorbestimmten Erfassungswinkelbereich erfolgt, die Positionen der Gitterkeulen, die in dem Erfassungswinkelbereich in der ersten Richtcharakteristik und der zweiten Richtcharakteristik auftreten, nicht. Wie in 5 gezeigt, kann, da sich die Positionen der Gitterkeulen, die in einem vorbestimmten Erfassungswinkelbereich auftreten, nicht überlappen, die Vergleichserfassungseinheit 70, die nachstehend noch beschrieben ist, die Erfassungsergebnisse durch die zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen vergleichen, einen Geist (eine virtuelle Abbildung) infolge der Gitterkeule bestimmen und den Geist (die virtuelle Abbildung) entfernen. In der vorliegenden Ausführungsform zeigt der Geist die virtuelle Abbildung des Ziels, die erhalten wird, da das Ziel eher durch die Gitterkeule als durch die Hauptkeule erfasst wird, obgleich das Ziel in dem Winkel eigentlich nicht vorhanden ist.
Nachstehend ist erneut auf die 1 Bezug genommen. In der Steuereinheit 40 ist die Vergleichserfassungseinheit 70 eine Vergleichserfassungseinheit, die die Erfassungsergebnisse durch die zwei Arten von Array-Antennen vergleicht. Wenn die Erfassungsergebnisse durch die Hauptkeule erfasst werden, sind die Winkel der Erfassungspeaks zueinander gleich und ist ein Pegelunterschied gering. Demgegenüber sind, wenn die Erfassungsergebnisse durch die Gitterkeule erfasst werden, die Winkel, die durch die zwei Arten von Array-Antennen erfasst werden, verschieden und liegt ein Pegelunterschied vor, wenn die Erfassungsergebnisse bei dem gleichen Winkel verglichen werden. Die Vergleichserfassungseinheit 70 erfasst die Differenz und entfernt die Differenz als den Geist infolge der Gitterkeule. Anschließend gibt die Vergleichserfassungseinheit 70 das verbleibende Ergebnis als das Erfassungsergebnis aus. Die Vergleichserfassungseinheit 70 vergleicht beispielsweise das Erfassungsergebnis durch die erste Array-Antenne 20 und das Erfassungsergebnis durch die zweite Array-Antenne 30 gemäß 5, entfernt einen Peak, bei dem die Winkeldifferenz oder der Pegelunterschied über einem vorbestimmten Schwellenwert liegen, und gibt nur das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule aus. Genauer gesagt, die Vergleichserfassungseinheit 70 vergleicht beispielsweise das Erfassungsergebnis durch die erste Array-Antenne 20 und das Erfassungsergebnis durch die zweite Array-Antenne 30 gemäß 5, bestimmt einen vorbestimmten Peak in einer Richtcharakteristik für einen vorbestimmten Referenzpeak, der als ein Peak gewählt wird, der als eine Referenz in einer anderen Richtcharakteristik dient, und entfernt den Referenzpeak, wenn die Winkeldifferenz oder der Pegelunterschied zwischen den Peaks über einem vorbestimmten Schwellenwert liegen.
Nachstehend ist Beispiel für einen Erfassungsergebnisausgabeprozess, der von der Array-Antennenvorrichtung 100 mit der vorstehend beschrieben Konfiguration der ersten Ausführungsform ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben.
In der 6 ist die erste Antennenelementanordnung eine Gruppe von Antennenelementen 10, die auf der geraden Linie zu den Intervallen eines K1-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D in der ersten Array-Antenne 20 angeordnet sind. Die zweite Antennenelementanordnung ist eine Gruppe von Antennenelementen 10, die auf der geraden Linie zu den Intervallen eines K2-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D in die zweite Array-Antenne 30 angeordnet sind.
Wie in 6 gezeigt, erfasst, in der ersten Antennenelementanordnung, die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50-1 den Abstand und die Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage der Signale, die über die Antennenelemente 10 der ersten Array-Antenne 20 empfangen werden (Schritt S10). In gleicher Weise erfasst, in der zweiten Antennenelementanordnung, die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50-2 den Abstand und die Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage der Signale, die über die Antennenelemente 10 der zweiten Array-Antenne 30 empfangen werden (Schritt S11).
In der ersten Antennenelementanordnung erfasst die Winkelerfassungseinheit 60-1 den Winkel des Ziels unter Verwendung des Erfassungsergebnisses, das durch die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50-1 in Schritt S10 erfasst wird (Schritt S12). In gleicher Weise erfasst, in der zweiten Antennenelementanordnung, die Winkelerfassungseinheit 60-2 den Winkel des Ziels unter Verwendung des Erfassungsergebnisses, das durch die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50-2 in Schritt S11 erfasst wird (Schritt S13). Die Erfassungsergebnisse in den Schritten S10 bis S13 beinhalten das Erfassungsergebnis ebenso durch die Gitterkeule zusätzlich zu dem Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule.
Die Vergleichserfassungseinheit 70 vergleicht die Winkel der Peaks in den Winkelerfassungsergebnissen auf der Grundlage des Winkelerfassungsergebnisses der ersten Antennenelementanordnung, das durch die Winkelerfassungseinheit 60-1 in Schritt S12 erfasst wird, und des Winkelerfassungsergebnisses der zweiten Antennenelementanordnung, das durch die Winkelerfassungseinheit 60-2 in Schritt S13 erfasst wird (Schritt S14).
Die Vergleichserfassungseinheit 70 bestimmt, ob oder nicht die Winkeldifferenz der Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert), auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses bezüglich der Winkel der Peaks, das im Prozess von Schritt S14 erhalten werden (Schritt S15).
In Schritt S15 bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70 den Peak des Erfassungswinkels im Erfassungsergebnis durch die zweite Array-Antenne, der dem Referenzpeak im Erfassungsergebnis durch die erste Array-Antenne am nächsten ist, und bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70 den Referenzpeak als die virtuelle Abbildung (Schritt S16), wenn die Winkeldifferenz der Peaks als über einem Schwellenwert liegend bestimmt wird (Winkeldifferenz > Schwellenwert) (Schritt S15: Nein). Genauer gesagt, in Schritt S16 bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70, wenn die Differenz zwischen den Winkeln, bei denen der Peak in den Erfassungsergebnissen der ersten Array-Antenne und der zweiten Array-Antenne auftritt, über einem Schwellenwert liegt, den Peak als das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule. Wenn das Ziel nur in der 0°-Richtung existiert, ist eine Winkelcharakteristik des Erfassungsergebnisses gleich der Richtcharakteristik, so dass die Beschreibung in der Annahme fortgesetzt wird, dass die Richtcharakteristik gemäß 5 das Erfassungsergebnis beschreibt. Wenn die obere und die untere Abbildung in der 5 verglichen werden, beträgt die Winkeldifferenz zwischen dem Referenzpeak, der nahe –90° in der unteren Abbildung erfasst wird, und dem Peak, der nahe –42° in der oberen Abbildung erfasst wird, ungefähr 48° und wird die Winkeldifferenz als über einem Schwellenwert liegend bestimmt. In diesem Fall wird der Peak, der nahe –90° in der unteren Abbildung erfasst wird, als das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule bestimmt.
Wenn der Peak in Schritt S16 als die virtuelle Abbildung bestimmt wird, entfernt die Vergleichserfassungseinheit 70 den Peak, der als die virtuelle Abbildung bestimmt wird, ohne den Peak als das Erfassungsergebnis zu registrieren, und bestimmt die Einheit 70 anschließend, ob oder nicht alle Peaks verarbeitet worden sind, um jeden Peak zu verarbeiten (Schritt S22). In Schritt S22 bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70, ob oder nicht alle Peaks des ersten Erfassungsergebnisses und des zweiten Erfassungsergebnisses verarbeitet worden sind.
Hierin bewirkt die Vergleichserfassungseinheit 70, wenn in Schritt S22 bestimmt wird, dass irgendein Peak vorhanden ist, der noch nicht verarbeitet worden ist (Nein in Schritt S22), dass der Prozess zu Schritt S14 zurückkehrt, und wird der Prozess von Schritte S14 bis S21, der von der Vergleichserfassungseinheit 70 ausgeführt wird, für jeden Peak wiederholt.
Der Prozess kehrt zu Schritt S14 zurück, und die Beschreibung des Prozesses der ersten Ausführungsform wird fortgesetzt. Die Vergleichserfassungseinheit 70 vergleicht Winkel von anderen Peaks, die den Prozess der Schritte S14 bis S21 nicht durchlaufen haben, auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse durch die erste Array-Antenne und die zweite Array-Antenne, die durch die Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 in Schritt S12 und Schritt S13 erfasst werden (Schritt S14). Anschließend bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70, ob oder nicht die Winkeldifferenz der Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert), auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs der Winkel der Peaks, das im Prozess von Schritt S14 erhalten wird (Schritt S15).
Anschließend bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70 den Peak des Erfassungswinkels in einem Erfassungsergebnis, der dem Referenzpeak in einem anderen Erfassungsergebnis in Schritt S15 am nächsten ist, und vergleicht die Vergleichserfassungseinheit 70 die Pegel der Peaks, wenn die Winkeldifferenz der Peaks als kleiner oder gleich einem Schwellenwert bestimmt wird (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert) (Ja in Schritt S15) (Schritt S17). Hierauf folgend bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70, ob oder nicht der Pegelunterschied der Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert), auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs der Pegel der Peaks, das im Prozess von Schritt S17 erhalten wird (Schritt S18).
In der vorliegenden Ausführungsform vergleicht die Vergleichserfassungseinheit 70, wenn die Winkeldifferenz der Peaks in Schritt S15 als kleiner oder gleich einem Schwellenwert bestimmt wird (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert), in Schritt S17 die Pegel der Peaks. Genauer gesagt, in Schritt S17 bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70, dass der Peak wahrscheinlich das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule ist, wenn die Differenz der Winkel, bei denen der Peak in den Erfassungsergebnissen durch die erste Array-Antenne und die zweite Array-Antenne auftritt, kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist. Hierin ist, wenn die Winkeldifferenz zwischen den Peaks, die zu vergleichen sind, gering ist, der Pegelunterschied zwischen den Peaks jedoch groß ist, der Peak wahrscheinlich eher das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule als das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule. In diesem Fall kann, wenn der Pegelunterschied der Peaks sowie die Winkeldifferenz kleiner oder gleich einem Schwellenwert sind, der Peak als das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule bestimmt werden. Diesbezüglich bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70, in Schritt S18, für den Peak, der dahingehend bestimmt wird, dass er wahrscheinlich das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule ist, da die Winkeldifferenz der Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist, ferner, ob oder nicht der Pegel des Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert) oder größer einem Schwellenwert (Pegelunterschied > Schwellenwert) ist.
Die Vergleichserfassungseinheit 70 bestimmt den Peak des Erfassungswinkels in einem Erfassungsergebnis, der dem Referenzpeak in einem anderen Erfassungsergebnis in Schritt S18 am nächsten ist, und bestimmt den Referenzpeak als das wahre Ziel, wenn der Pegelunterschied zwischen den Peaks als kleiner oder gleich einem Schwellenwert bestimmt wird (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert) (Ja in Schritt S18) (Schritt S19). Genauer gesagt, die Vergleichserfassungseinheit 70 bestimmt, in Schritt S19, den Peak als das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule, wenn die Differenz zwischen den Winkeln, bei denen der Peak in den Winkelerfassungsergebnissen der ersten Array-Antenne und der zweiten Array-Antenne auftritt, kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist und der Pegelunterschied zwischen den Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist. Wenn die obere und die untere Abbildung in der 5 in der Annahme verglichen werden, dass die Richtcharakteristik gemäß 5 das Erfassungsergebnis ist, liegt dann, wenn das Ziel nur in der 0°-Richtung vorhanden ist, keine Winkeldifferenz zwischen dem als die Referenz dienenden Peak, der nahe 0° in der unteren Abbildung erfasst wird, und dem Peak, der nahe 0° in der oberen Abbildung erfasst wird, vor, so dass die Winkeldifferenz als kleiner oder gleich einem Schwellenwert bestimmt wird. In diesem Fall wird bestimmt, dass der Peak, der nahe 0° in der unteren Abbildung erfasst wird, sehr wahrscheinlich das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule ist. Ferner ist der Pegel des Peaks, der nahe 0° in der oberen Abbildung erfasst wird, gleich 1, und ist der Pegel des Peaks, der nahe 0° in der unteren Abbildung erfasst wird, ebenso gleich 1, so dass kein Pegelunterschied vorliegt und der Pegelunterschied als kleiner oder gleich einem Schwellenwert bestimmt wird. Folglich bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70, wenn bestimmt wird, dass die Winkeldifferenz kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist und der Pegelunterschied kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist, in Schritt S19, dass der Peak, der nahe 0° in der unteren Abbildung erfasst wird, eher das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule, das in einer gewünschten Richtung erfasst wird, in der das Ziel vorhanden ist, als das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule ist.
Die Vergleichserfassungseinheit 70 registriert das Erfassungsergebnis des Ziels, das in Schritt S19 als das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule bestimmt wird (Schritt S20).
Die Vergleichserfassungseinheit 70 bestimmt, ob oder nicht alle Peaks verarbeitet worden sind (Schritt S22). In Schritt S22 bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70, ob oder nicht alle Peaks des ersten Erfassungsergebnisses und des zweiten Erfassungsergebnisses verarbeitet worden sind. Hierin bewirkt die Vergleichserfassungseinheit 70, wenn in Schritt S22 bestimmt wird, dass irgendein Peak vorhanden ist, der noch nicht verarbeitet worden ist (Nein in Schritt S22), dass der Prozess zu Schritt S14 zurückkehrt, woraufhin der Prozess der Schritte S14 bis S21, der von der Vergleichserfassungseinheit 70 ausgeführt wird, für jeden Peak wiederholt wird.
Der Prozess kehrt erneut zu Schritt S14 zurück, und die Beschreibung des Prozesses der ersten Ausführungsform wird fortgesetzt. Die Vergleichserfassungseinheit 70 vergleicht Winkel von anderen Peaks, die den Prozess der Schritte S14 bis S21 nicht durchlaufen haben, auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse durch die erste Array-Antenne und die zweite Array-Antenne, die von den Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 in den Schritten S12 und S13 erfasst werden (Schritt S14). Anschließend bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70, ob oder nicht die Winkeldifferenz der Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert), auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs der Winkel der Peaks, das in dem Prozess von Schritt S14 erhalten wird (Schritt S15).
Anschließend bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70 den Peak des Erfassungswinkels in einem Erfassungsergebnis, der dem Referenzpeak in einem anderen Erfassungsergebnis in Schritt am nächsten ist, und vergleicht die Vergleichserfassungseinheit 70 die Pegel der Peaks, wenn die Winkeldifferenz der Peaks als kleiner oder gleich einem Schwellenwert bestimmt wird (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert) (Ja in Schritt S15) (Schritt S17). Anschließend bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70, ob oder nicht der Pegelunterschied der Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert), auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs der Pegel der Peaks, das im Prozess von Schritt S17 erhalten wird (Schritt S18).
Die Vergleichserfassungseinheit 70 bestimmt den Peak des Erfassungswinkels in einem Erfassungsergebnis, der dem Referenzpeak in einem anderen Erfassungsergebnis in Schritt S18 am nächsten ist, und bestimmt den Referenzpeak als die virtuelle Abbildung, wenn der Pegelunterschied zwischen den Peaks als über einem Schwellenwert liegend bestimmt wird (Pegelunterschied > Schwellenwert) (Nein in Schritt S18) (Schritt S21). Genauer gesagt, die Vergleichserfassungseinheit 70 bestimmt den Peak in Schritt S21 als das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule, wenn der Pegelunterschied über einem Schwellenwert liegt, obgleich der Peak wahrscheinlich das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule ist, da die Differenz der Winkel, bei denen der Peak in den Erfassungsergebnissen durch die erste Array-Antenne und die zweite Array-Antenne auftritt, kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist.
Wenn der Peak in Schritt S21 als die virtuelle Abbildung bestimmt wird, entfernt die Vergleichserfassungseinheit 70 den Peak, der als die virtuelle Abbildung bestimmt wird, ohne den Peak als das Erfassungsergebnis zu registrieren, und bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70 anschließend, ob oder nicht alle Peaks verarbeitet worden sind (Schritt S22). In Schritt S22 bestimmt die Vergleichserfassungseinheit 70, ob oder nicht alle Peaks des ersten Erfassungsergebnisses und des zweiten Erfassungsergebnisses verarbeitet worden sind.
Anschließend, wenn in Schritt S22 bestimmt wird, dass alle Peaks verarbeitet worden sind, da der Prozess der Schritte S14 bis S21 an allen Peaks wiederholt erfolgt ist (Ja in Schritt S22), d. h., wenn bestimmt wird, dass alle Peaks des ersten Erfassungsergebnisses und des zweiten Erfassungsergebnisses verarbeitet worden sind, gibt die Vergleichserfassungseinheit 70 das Erfassungsergebnis mit dem Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule in dem Zustand, in dem das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule entfernt ist, auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Ziels, das in Schritt S20 registriert wird, aus (Schritt S23). Anschließend endet der in der 6 gezeigte Prozess.
Gemäß der Array-Antennenvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform können, wie vorstehend beschrieben, da die Antennenelemente zu großen Intervallen angeordnet werden können, feine Strahlen unter Verwendung einer geringen Anzahl von Elementen realisiert und eine Winkelauflösung verbessert werden. Ferner kann bestimmt werden, ob oder nicht das Ergebnis, das durch jede Array-Antenne erfasst wird, durch die Hauptkeule oder die Gitterkeule erhalten wird, und der Geist infolge der Gitterkeule entfernt werden, so dass die fehlerhafte Erfassung des Ziels verringert werden kann. Folglich kann, gemäß der Array-Antennenvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform, die fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule hervorragend aus dem Erfassungsergebnis in der Array-Antenne entfernt werden.
[Zweite Ausführungsform]
Nachstehend ist eine zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben. 7 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Konfiguration einer Array-Antennenvorrichtung der zweiten Ausführungsform. 8 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Array-Antenne der zweiten Ausführungsform.
Eine Array-Antennenvorrichtung 200 der zweiten Ausführungsform weist, wie in 7 gezeigt, eine dritte Array-Antenne 80 und eine Steuereinheit 40 auf.
Nachstehend ist die dritte Array-Antenne 80 unter Bezugnahme auf die 8 beschrieben.
Die dritte Array-Antenne 80 ist eine Array-Antenne, bei der Antennenelemente 10 an Positionen eines K1-fachen und K2-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D angeordnet sind, und bei der die Antennenelemente 10 auf einer geraden Linie angeordnet sind, unter Verwendung des Antennenelementes 10, das am linken Ende der dritten Array-Antenne 80 positioniert ist, als ein gemeinsames Antennenelement, so wie es in der 8 gezeigt ist. K1 und K2 sind teilerfremde positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2.
Genauer gesagt, die dritte Array-Antenne 80 ist eine Array-Antenne, die konfiguriert wird, indem die zwei Array-Antennen, d. h., die erste Array-Antenne 20 und die zweite Array-Antenne 30 gemäß 2, kombiniert werden. Wenn die ersten Antennenelemente von links in der 2 in der ersten Array-Antenne 20 und in der zweiten Array-Antenne 30 als das gemeinsame Antennenelement verwendet werden, werden die Antennenelemente an den Positionen eines K1-fachen und K2-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D angeordnet, wie bei der dritten Array-Antenne 80 gemäß 8.
In der zweiten Ausführungsform sind die Antennenelemente entsprechend den zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen, wie vorstehend beschrieben, derart angeordnet, dass die zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen kombiniert und in Reihe auf der geraden Linie angeordnet sind, in einem Zustand, in dem sich die Antennenelemente der zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen wenigstens an einer Position überlappen. Insbesondere sind die Antennenelemente entsprechend der ersten Antennenelementanordnung und der zweiten Antennenelementanordnung derart angeordnet, dass die erste Antennenelementanordnung und die zweite Antennenelementanordnung kombiniert und in Reihe auf der geraden Linie angeordnet sind, in einem Zustand, in dem sich eine Position von wenigstens einem der Antennenelemente der ersten Antennenelementanordnung und eine Position von wenigstens einem der Antennenelemente der zweiten Antennenelementanordnung überlappen.
Bei der dritten Array-Antenne 80, die derart aufgebaut ist, dass sie die zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen aufweist (die erste Antennenelementanordnung und die zweite Antennenelementanordnung), kann, da die Anzahl von Array-Antennen bei eins liegt, d. h. gleich eins ist, die Größe der Array-Antennenvorrichtung 200, die als die Radarvorrichtung dient, verringert und die Montierbarkeit in einem Fahrzeug verbessert werden. Ferner können, indem K1 und K2, die die teilerfremden positiven ganzen Zahlen von größer oder gleich 2 sind, in geeigneter Weise gewählt werden, die zwei Antennenelemente 10 nacheinander zu den minimalen Antennenelementintervallen D angeordnet werden, und kann, da eine Energieversorgungseinheit in einem Raum links und rechts der zwei Antennenelemente 10, die aufeinander folgend angeordnet sind, installierbar ist, die Energieversorgungseinheit installiert werden, auch wenn das minimale Antennenelementintervall D gering ist.
Nachstehend ist erneut auf die 7 Bezug genommen, um die Beschreibung der Konfiguration der Array-Antennenvorrichtung 200 der zweiten Ausführungsform fortzusetzen.
In der 7 weist die Steuereinheit 40 Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 bis 50-2, Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 und eine Vergleichserfassungseinheit 70 auf. Nachstehend sind die jeweiligen Verarbeitungseinheiten der Steuereinheit 40 beschrieben.
In der Steuereinheit 40 ist jede der Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 und 50-2 eine Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit, die einen Abstand und eine Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage von Signalen erfasst, die über die Antennenelemente 10 der dritten Array-Antenne 80 empfangen werden. In der zweiten Ausführungsform wählt jede der Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 und 50-2 Signale von erforderlichen Antennenelementen 10 unter den Antennenelementen 10 der dritten Array-Antenne 80 und führt jede der Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 und 50-2 den Erfassungsprozess aus. Insbesondere wählt die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50-1 die Signale der Antennenelemente 10, die an den Positionen eines K1-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D unter den Antennenelementen 10 der dritten Array-Antenne 80 angeordnet sind, und führt die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50-1 den Erfassungsprozess aus. Die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50-2 wählt die Signale der Antennenelemente 10, die an den Positionen eines K2-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D unter den Antennenelementen 10 der dritten Array-Antenne 80 angeordnet sind, und führt den Erfassungsprozess aus. Jede der Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 und 50-2 gibt den Abstand und die Geschwindigkeit des Erfassungsergebnisses des Ziels an die Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2.
In der Steuereinheit 40 sind die Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 Winkelerfassungseinheiten, die den Winkel des Ziels unter Verwendung der Erfassungsergebnisse der Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 und 50-2 erfassen. Das Erfassungsergebnis beinhaltet das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule zusätzlich zu dem Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule. Jede der Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 gibt das Erfassungsergebnis des Winkels des Ziels an die Vergleichserfassungseinheit 70.
Die Vergleichserfassungseinheit 70 ist eine Vergleichserfassungseinheit, die die die Winkelerfassungsergebnisse vergleicht, die von den Antennenelementen 10, die an den Positionen eines K1-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D angeordnet sind, und den Antennenelementen 10, die an den Positionen eines K2-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D angeordnet sind, unter den Antennenelementen 10 der dritten Array-Antenne 80 erhalten werden. Gleich der ersten Ausführungsform erfasst die Vergleichserfassungseinheit 70 eine Differenz zwischen den Winkelerfassungsergebnissen und betrachtet die Vergleichserfassungseinheit 70 die Erfassungsergebnisse als den Geist durch die Gitterkeule, wenn die Differenz groß ist, woraufhin sie die Erfassungsergebnisse entfernt und das verbleibende Ergebnis als das Erfassungsergebnis ausgibt.
Ein Beispiel für einen Erfassungsergebnisausgabeprozess, der von der Array-Antennenvorrichtung 200 mit der vorstehend beschrieben Konfiguration der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird, ist gleich der 6, die das Beispiel für den Prozess der ersten Ausführungsform veranschaulicht, so dass hierauf nachstehend nicht erneut eingegangen ist. Hierin, in der zweiten Ausführungsform, ist, wie in 8 gezeigt, die erste Antennenelementanordnung eine Gruppe von Antennenelementen 10, die auf der geraden Linie zu den Intervallen eines K1-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D in der dritten Array-Antenne 80 angeordnet sind. Die zweite Antennenelementanordnung ist eine Gruppe von Antennenelementen 10, die auf der geraden Linie zu den Intervallen eines K2-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D in der dritten Array-Antenne 80 angeordnet sind.
Das Beispiel, bei dem die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 und 50-2 und die Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 aus zwei Systemen aufgebaut sind, ist vorstehend als die Array-Antennenvorrichtung 200 der zweiten Ausführungsform beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Die Array-Antennenvorrichtung 200 der zweiten Ausführungsform kann eine Konfiguration aufweisen, bei der die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 und 50-2 und die Winkelerfassungseinheiten 60-1 bis 60-2 in einem System zusammengefasst sind, wobei nur die Signale der erforderlichen Antennenelemente gewählt und verarbeitet werden und die Verarbeitungseinheit weggelassen ist.
[Dritte Ausführungsform]
Nachstehend ist eine dritte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 9 bis 13 beschrieben. 9 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Konfiguration einer Array-Antennenvorrichtung der dritten Ausführungsform. 9 zeigt ebenso eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Konfiguration der Array-Antennenvorrichtung der zweiten Ausführungsform. 10 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Anordnung von Antennenelementen der dritten Ausführungsform. 11 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für wählbare Antennenelementintervalle der dritten Ausführungsform. 12 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels für Richtcharakteristika zu jeweiligen Antennenelementintervallen der dritten Ausführungsform. 13 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für einen Prozess der dritten Ausführungsform.
Eine Array-Antennenvorrichtung 300 der dritten Ausführungsform weist, wie in 9 gezeigt, die dritte Array-Antenne 80 gemäß 8 auf. Die dritte Array-Antenne 80 ist eine Array-Antenne, bei der Antennenelemente 10 an Positionen eines K1-fachen und K2-fachen des minimalen Antennenelementintervalls D angeordnet sind, und bei der die Antennenelemente 10 in einer geraden Linie angeordnet sind, unter Verwendung des Antennenelements 10 am linken Ende der dritten Array-Antenne 80 als ein gemeinsames Antennenelement. K1 und K2 sind teilerfremde positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2.
In der 9 weist die Array-Antennenvorrichtung 300 der dritten Ausführungsform die dritte Array-Antenne 80 und eine Steuereinheit 40 auf. In der dritten Ausführungsform weist die Steuereinheit 40 Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 bis 50-8, die in der Anzahl der Anzahl von Antennenelementen 10 der dritten Array-Antenne 80 entsprechen, eine Antennenelementwähleinheit 55, eine Winkelerfassungseinheit 60 und eine Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 auf. Die jeweiligen Verarbeitungseinheiten der Steuereinheit 40 sind nachstehend beschrieben.
Bei der Steuereinheit 40 ist jede der Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 bis 50-8 eine Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit, die einen Abstand und eine Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage von Signalen erfasst, die über die Antennenelemente 10 der dritten Array-Antenne 80 empfangen werden. In der dritten Ausführungsform empfangen die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 bis 50-8 die Signale der entsprechenden Antennenelemente 10 der dritten Array-Antenne 80 und führen die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 bis 50-8 den Erfassungsprozess aus. Insbesondere empfängt die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50-1 das Signal des Antennenelements 10 an dem linken Ende unter den Antennenelementen 10 der dritten Array-Antenne 80 und führt die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50-1 den Erfassungsprozess aus. Die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50-2 wählt das Signal des zweiten Antennenelements 10 vom linken Ende und führt den Erfassungsprozess aus. Die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50-3 empfängt das Signal des dritten Antennenelements 10 vom linken Ende und führt den Erfassungsprozess aus. In gleicher Weise wählen die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-4 bis 50-8 die Signale von dem vierten bis achten Antennenelement 10 vom linken Ende und führen die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-4 bis 50-8 den Erfassungsprozess aus. Jede der Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 bis 50-8 gibt den Abstand und die Geschwindigkeit des Erfassungsergebnisses des Ziels an die Antennenelementwähleinheit 55.
Die Antennenelementwähleinheit 55 ist eine Antennenelementwähleinheit, die ein benötigtes Antennenelement 10 wählt. Insbesondere hält die Antennenelementwähleinheit 55 die Erfassungsergebnisse der Antennenelemente, die von den Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 bis 50-8 ausgegeben werden, und wählt die Antennenelementwähleinheit 55 eine Kombination der Antennenelemente, die für den Erfassungsprozess durch die Winkelerfassungseinheit 60 in der nächsten Stufe zu verwenden ist.
Nachstehend sind das Antennenelementintervall, das von der Antennenelementwähleinheit 55 gewählt wird, und ein Beispiel für eine Anordnung hiervon unter Bezugnahme auf die 10 beschrieben. 10 zeigt Beispiele für eine Antennenelementanordnung, wenn K1 = 3 und K2 = 4 sind, für eine Antennenelementanordnung, wenn K1 = 3 und K2 = 5 sind, und für eine Antennenelementanordnung, wenn K1 = 4 und K2 = 5 sind, als erstes bis drittes Beispiel.
Im ersten Beispiel ist eine Array-Antenne gezeigt, die aus fünf Antennenelementen, die zu Intervallen von D × 4 angeordnet sind, und fünf Antennenelementen, die zu Intervallen von D × 3 angeordnet sind, aufgebaut ist. Im ersten Beispiel dienen das Antennenelement an dem linken Ende und das zweite Antennenelement vom rechten Ende unter den Antennenelementen als die gemeinsamen Antennenelemente. Im zweiten Beispiel ist eine Array-Antenne gezeigt, die aus sechs Antennenelementen, die zu Intervallen von D × 5 angeordnet sind, und sechs Antennenelementen, die zu Intervallen von D × 3 angeordnet sind, aufgebaut ist. Im zweiten Beispiel dienen das zweite Antennenelement vom linken Ende und das zweite Antennenelement vom rechten Ende unter den Antennenelementen als die gemeinsamen Antennenelemente. Im dritten Beispiel ist eine Array-Antenne gezeigt, die aus sechs Antennenelementen, die zu Intervallen von D × 5 angeordnet sind, und sechs Antennenelementen, die zu Intervallen von D × 4 angeordnet sind, aufgebaut ist. Im dritten Beispiel dienen das Antennenelement am linken Ende und das zweite Antennenelement vom rechten Ende unter den Antennenelementen als die gemeinsamen Antennenelemente.
Die Antennenelementwähleinheit 55 wählt beispielsweise in geeigneter Weise eine Kombination von Antennenelementen, die für den Erfassungsprozess durch die Winkelerfassungseinheit 60 verwendet werden, aus dem ersten bis dritten Beispiel gemäß 10. Die Kombination von Antennenelementen ist jedoch nicht auf die in der 10 gezeigten Beispiele beschränkt, und es kann eine Kombination von Antennenelementen aus mehreren Antennenelementanordnungsbeispielen zusätzlich zu den in der 10 gezeigten Beispielen gewählt werden. In der 10 ist das Beispiel gezeigt, bei dem die Anzahl von Antennenelementen mit den Intervallen von D × K1 gleich der Anzahl von Antennenelementen mit den Intervallen von D × K2 ist, kann die Anzahl von Antennenelementen mit den Intervallen von D × K1 jedoch von der Anzahl von Antennenelementen mit den Intervallen von D × K2 verschieden sein.
Ferner kann, in der Konfiguration der dritten Ausführungsform, wie in 11 gezeigt, eine Kombination von Antennenelementen mit Intervallen anstatt der Intervalle von D × K1 und der Intervalle von D × K2 verwendet werden. In der 11 sind Intervalle, bei denen ganze Zahlen (1, 2, 3, 4 und 5 in der 11) mit einem ganzzahligen Vielfachen des minimalen Antennenelementintervalls D als das Antennenelementintervall kein teilerfremdes Verhältnis aufweisen, ausgelassen. 11 zeigt, dass eine Kombination von D × 2, D × 1 und D × 5 als die Antennenelementintervalle zusätzlich zu einer Kombination von D × 4 und D × 3 gewählt werden kann, wenn die Kombination des ersten Beispiels gemäß 10 (der Fall, dass K1 = 3 ist und K2 = 4 ist) gewählt wird.
Nachstehend ist erneut auf die 9 Bezug genommen, um die Beschreibung der Konfiguration der dritten Ausführungsform fortzusetzen. Die Winkelerfassungseinheit 60 ist eine Winkelerfassungseinheit, die den Winkel des Ziels unter Verwendung des Erfassungsergebnisses des Abstandes und der Geschwindigkeit erfasst, das durch die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50 erfasst wird und den Antennenelementen entspricht, die von der Antennenelementwähleinheit 55 gewählt werden. Das Erfassungsergebnis beinhaltet das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule zusätzlich zu dem Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule. Die Winkelerfassungseinheit 60 gibt das Erfassungsergebnis des Winkels des Ziels an die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 aus.
Nachstehend ist die Richtcharakteristik unter Bezugnahme auf die 12 beschrieben. 12 zeigt ein Beispiel für Richtcharakteristika (Array-Faktoren) bei den jeweiligen Antennenelementintervallen (D × 1 bis D × 5), wenn D = 0,5λ ist. Alle der Richtcharakteristika sind Richtcharakteristika, wenn die Hauptkeule in der 0°-Richtung ausgerichtet ist. Wenn das Antennenelementintervall D × 2 ist, tritt die Gitterkeule nahe +90° und –90° auf. Wenn das Antennenelementintervall D × 3 ist, tritt die Gitterkeule nahe +42° und –42° auf. Wenn das Antennenelementintervall D × 4 ist, tritt die Gitterkeule nahe +30° und –30° und nahe +90° und –90° auf. Wenn das Antennenelementintervall D × 5 ist, tritt die Gitterkeule nahe +23° und –23° und nahe +52° und –52° auf.
Nachstehend ist erneut auf die 9 Bezug genommen, um die Beschreibung der Konfiguration der dritten Ausführungsform fortzusetzen. Die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 ist eine Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit, die die Erfassungsergebnisse, die von der Winkelerfassungseinheit 60 erfasst werden und einer von der Antennenelementwähleinheit 55 gewählten Kombination von Antennenelementen entsprechen, vergleicht, die fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule entfernt und anschließend das Erfassungsergebnis ausgibt.
Nachstehend ist ein Beispiel für einen von der Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 ausgeführter Prozess beschrieben, in der Annahme, dass die Richtcharakteristika in der 12 die Erfassungsergebnisse sind, wenn das Ziel in der 0°-Richtung vorhanden ist.
Wenn die Antennenelementwähleinheit 55 beispielsweise die Kombination von D × 3 und D × 4 wählt (im Falle des ersten Beispiels in der 10), ist, infolge eines Vergleichs von beiden Winkelerfassungsergebnissen durch die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, wie in 12 gezeigt, für Peaks nahe +42° und –42°, die im Falle von D × 3 erfasst werden, Peaks nahe +90° und –90° und Peaks nahe +30° und –30°, die im Falle von D × 4 erfasst werden, der Pegelunterschied der empfangenen Signalstärke kleiner oder gleich einem Schwellenwert (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert) und die Winkeldifferenz zwischen den Erfassungswinkeln größer als ein Schwellenwert (Winkeldifferenz > Schwellenwert), so dass die Peaks als das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule bestimmt werden. Demgegenüber ist, für Peaks nahe +0° und –0°, die im Falle von D × 3 erfasst werden, und Peaks nahe +0° und –0°, die im Falle von D × 4 erfasst werden, der Pegelunterschied der empfangenen Signalstärke kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert) und die Winkeldifferenz zwischen den Erfassungswinkeln ist ebenso kleiner oder gleich einem Schwellenwert (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert), so dass die Peaks als das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule bestimmt werden.
Ferner ist, wenn die Antennenelementwähleinheit 55 die Kombination von D × 3 und D × 5 wählt (im Falle des zweiten Beispiels in der 10), infolge eines Vergleichs von beiden Winkelerfassungsergebnissen durch die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, wie in 12 gezeigt, für Peaks nahe +42° und –42°, die im Falle von D × 3 erfasst werden, und Peaks nahe +52° und –52° und Peaks nahe +23° und –23°, die im Falle von D × 5 erfasst werden, der Pegelunterschied der empfangenen Signalstärke kleiner oder gleich einem Schwellenwert (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert) und die Winkeldifferenz zwischen den Erfassungswinkeln größer als ein Schwellenwert (Winkeldifferenz > Schwellenwert), so dass die Peaks als das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule bestimmt werden. Demgegenüber ist, für Peaks nahe +0° und –0°, die im Falle von D × 3 erfasst werden, und Peaks nahe +0° und –0°, die im Falle von D × 5 erfasst werden, der Pegelunterschied der empfangenen Signalstärke kleiner oder gleich einem Schwellenwert (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert) und die Winkeldifferenz zwischen den Erfassungswinkeln ebenso kleiner oder gleich einem Schwellenwert (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert), so dass die Peaks als das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule bestimmt werden.
Ferner ist, wenn die Antennenelementwähleinheit 55 die Kombination von D × 4 und D × 5 wählt (im Falle des dritten Beispiels in der 10), infolge eines Vergleichs von beiden Winkelerfassungsergebnissen durch die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, wie in 12 gezeigt, für Peaks nahe +90° und –90° und Peaks nahe +30° und –30°, die im Falle von D × 4 erfasst werden, und Peaks nahe +52° und –52° und Peaks nahe +23° und –23°, die im Falle von D × 5 erfasst werden, der Pegelunterschied der empfangenen Signalstärke kleiner oder gleich einem Schwellenwert (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert) und die Winkeldifferenz zwischen den Erfassungswinkeln größer als ein Schwellenwert (Winkeldifferenz > Schwellenwert), so dass die Peaks als das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule bestimmt werden. Demgegenüber ist, für Peaks nahe +0° und –0°, die im Falle von D × 4 erfasst werden, und Peaks nahe +0° und –0°, die im Falle von D × 5 erfasst werden, der Pegelunterschied der empfangenen Signalstärke kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert) und die Winkeldifferenz zwischen den Erfassungswinkeln ebenso kleiner oder gleich einem Schwellenwert (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert), so dass die Peaks als das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule bestimmt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass der Schwellenwert der Winkeldifferenz, der verwendet wird, wenn die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 beide Winkelerfassungsergebnisse vergleicht, in geeigneter Weise auf einen Wert gesetzt wird, der zur Bestimmung der Winkeldifferenz zwischen den Erfassungswinkeln der Peaks für jede Kombination, die von der Antennenelementwähleinheit 55 gewählt wird, verwendet wird.
Wie in 12 gezeigt, unterscheiden sich, wenn sich die Antennenelementintervalle unterscheidet, die Winkel, bei denen die Gitterkeule auftritt, so dass die fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule entfernt werden kann, indem die Erfassungsergebnisse durch die Richtcharakteristika verglichen werden, die aus mehreren Kombinationen von Antennenelementintervallen erhalten werden, so wie es in der vorliegenden Ausführungsform der Fall ist.
Nachstehend ist ein Beispiel für einen Erfassungsergebnisausgabeprozess, der von der Array-Antennenvorrichtung 300 mit der vorstehend beschrieben Konfiguration der dritten Ausführungsform ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf die 13 beschrieben.
Wie in 13 gezeigt, erfasst jede der Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 bis 50-8 den Abstand und die Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage der Signale, die durch die Antennenelemente 10 der dritten Array-Antenne 80 empfangen werden (Schritt S40).
Die Antennenelementwähleinheit 55 hält die Erfassungsergebnisse der Antennenelemente, die von den Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheiten 50-1 bis 50-8 in Schritt S40 ausgegeben werden, und wählt anschließend eine Kombination der Antennenelemente, die für den Erfassungsprozess durch die Winkelerfassungseinheit 60 in Schritt S42 zu verwenden sind (Schritt S41).
Die Winkelerfassungseinheit 60 erfasst den Winkel des Ziels unter Verwendung des Erfassungsergebnisses des Abstandes und der Geschwindigkeit, das durch die Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit 50 erfasst wird und den Antennenelementen entspricht, die von der Antennenelementwähleinheit 55 in Schritt S41 gewählt werden (Schritt S42).
Die Winkelerfassungseinheit 60 speichert das Winkelerfassungsergebnis, das in Schritt S42 erfasst wird (Schritt S43). Das Erfassungsergebnis beinhaltet das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule zusätzlich zu dem Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule.
Nachdem die Winkelerfassungseinheit 60 das Winkelerfassungsergebnis in Schritt S43 gespeichert hat, bestimmt die Antennenelementwähleinheit 55, ob oder nicht alle Kombinationen verarbeitet worden sind, um jede Kombination von Antennenelementen zu verarbeiten (Schritt S44).
Hier bewirkt die Antennenelementwähleinheit 55, wenn in Schritt S44 bestimmt wird, dass irgendeine Kombination vorhanden ist, die nicht verarbeitet worden ist (Nein in Schritt S44), dass der Prozess zu Schritt S41 zurückkehrt, woraufhin der Prozess der Schritte S41 bis S43 für jede Kombination von Antennenelementen wiederholt wird.
Anschließend, wenn in Schritt S44 bestimmt wird, dass alle Kombinationen verarbeitet worden sind, da der Prozess der Schritte S41 bis S43 wiederholt an allen Kombinationen erfolgt ist (Ja in Schritt S44), bewirkt die Antennenelementwähleinheit 55, dass der Prozess zu Schritt S45 voranschreitet.
Die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 vergleicht die Winkel der Peaks, die in den Winkelerfassungsergebnissen enthalten sind, auf der Grundlage der Winkelerfassungsergebnisse, die in Schritt S43 für jede Kombination gespeichert werden (Schritt S45).
Die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 bestimmt, ob oder nicht die Winkeldifferenz der Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert), auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs der Winkel der Peaks, das im Prozess von Schritt S45 erhalten wird (Schritt S46).
Die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 bestimmt den Peak des Erfassungswinkels in einem Erfassungsergebnis, der dem Referenzpeak in einem anderen Erfassungsergebnis am nächsten ist, und bestimmt den Referenzpeak als die virtuelle Abbildung, wenn die Winkeldifferenz der Peaks in Schritt S46 als über einem Schwellenwert liegend bestimmt wird (Winkeldifferenz > Schwellenwert) (Nein in Schritt S46) (Schritt S47).
Wenn der Peak in Schritt S47 als die virtuelle Abbildung bestimmt wird, entfernt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 den Peak, der als die virtuelle Abbildung bestimmt wird, ohne den Peak als das Erfassungsergebnis zu registrieren, und bestimmt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 anschießend, ob oder nicht alle Peaks verarbeitet worden sind, um jeden Peak zu verarbeiten (Schritt S53). In Schritt S53 bestimmt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, ob oder nicht alle Peaks des ersten Erfassungsergebnisses und des zweiten Erfassungsergebnisses verarbeitet worden sind.
Hier bewirkt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, wenn in Schritt S53 bestimmt wird, dass irgendein Peak vorhanden ist, der noch nicht verarbeitet worden ist (Nein in Schritt S53), dass der Prozess zu Schritt S45 zurückkehrt, woraufhin der Prozess der Schritte S45 bis S52, der von der Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 ausgeführt wird, für jeden Peak wiederholt wird.
Der Prozess kehrt zu Schritt S45 zurück, und die Beschreibung des Prozesses der dritten Ausführungsform wird fortgesetzt. Die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 vergleicht Winkel von anderen Peaks, die den Prozess der Schritte S45 bis S52 nicht durchlaufen haben, auf der Grundlage der Winkelerfassungsergebnisse, die in Schritt S43 für jede Kombination gespeichert werden (Schritt S45). Anschließend bestimmt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, ob oder nicht die Winkeldifferenz der Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert), auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs der Winkel der Peaks, das in dem Prozess von Schritt S45 erhalten wird (Schritt S46).
Hierauf folgend bestimmt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 den Peak des Erfassungswinkels in einem Erfassungsergebnis, der dem Referenzpeak in einem anderen Erfassungsergebnis am nächsten ist, und vergleicht die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 die Pegel der Peaks, wenn die Winkeldifferenz der Peaks in Schritt S46 als kleiner oder gleich einem Schwellenwert bestimmt wird (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert) (Ja in Schritt S46) (Schritt S48). Anschließend bestimmt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, ob oder nicht der Pegelunterschied zwischen den Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert), auf der Grundlage eines Ergebnisses einer Vergleichs der Pegel der Peaks, das in dem Prozess von Schritt S48 erhalten wird (Schritt S49).
Die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 bestimmt den Peak des Erfassungswinkels in einem Erfassungsergebnis, der dem Referenzpeak in einem anderen Erfassungsergebnis am nächsten ist, und bestimmt den Referenzpeak als das wahre Ziel, wenn der Pegelunterschied zwischen den Peaks in Schritt S49 als kleiner oder gleich einem Schwellenwert bestimmt wird (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert) (Ja in Schritt S49) (Schritt S50).
Die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 registriert das Erfassungsergebnis des Ziels, das in Schritt S50 als das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule bestimmt wird (Schritt S51).
Die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 bestimmt, ob oder nicht alle Peaks verarbeitet worden sind (Schritt S53). In Schritt S53 bestimmt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, ob oder nicht alle der Peaks des ersten Erfassungsergebnisses und des zweiten Erfassungsergebnisses verarbeitet worden sind. Hierin bewirkt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, wenn in Schritt S53 bestimmt wird, dass irgendein Peak vorhanden ist, der noch nicht verarbeitet worden ist (Nein in Schritt S53), dass der Prozess zu Schritt S45 zurückkehrt, woraufhin der Prozess der Schritte S45 bis S52, der von der Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 ausgeführt wird, für jeden Peak wiederholt wird.
Der Prozess kehrt zu Schritt S45 zurück, um die Beschreibung des Prozesses der dritten Ausführungsform fortzusetzen. Die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 vergleicht Winkel von anderen Peaks, die den Prozess der Schritte S45 bis Schritt S52 nicht durchlaufen haben, auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse, die in Schritt S43 für jede Kombination gespeichert werden (Schritt S45). Anschließend bestimmt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, ob oder nicht die Winkeldifferenz der Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert), auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs der Winkel der Peaks, das in dem Prozess von Schritt S45 erhalten wird (Schritt S46).
Anschließend bestimmt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 den Peak des Erfassungswinkels in einem Erfassungsergebnis, der dem Referenzpeak in einem anderen Erfassungsergebnis am nächsten ist, und vergleicht die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 die Pegel der Peaks, wenn die Winkeldifferenz der Peaks in Schritt S46 als kleiner oder gleich einem Schwellenwert bestimmt wird (Winkeldifferenz ≤ Schwellenwert) (Ja in Schritt S46) (Schritt S48). Anschließend bestimmt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, ob oder nicht der Pegelunterschied zwischen den Peaks kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist (Pegelunterschied ≤ Schwellenwert), auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs der Pegel der Peaks, das in dem Prozess von Schritt S48 erhalten wird (Schritt S49).
Die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 bestimmt den Peak des Erfassungswinkels in einem Erfassungsergebnis, der dem Referenzpeak in einem anderen Erfassungsergebnis am nächsten ist, und bestimmt den Referenzpeak als die virtuelle Abbildung, wenn der Pegelunterschied zwischen den Peaks in Schritt S49 als über einem Schwellenwert liegend bestimmt wird (Pegelunterschied > Schwellenwert) (Nein in Schritt S49) (Schritt S52).
Wenn der Peak in Schritt S52 als die virtuelle Abbildung bestimmt wird, entfernt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 den Peak, der als die virtuelle Abbildung bestimmt wird, ohne den Peak als das Erfassungsergebnis zu registrieren, und bestimmt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 anschließend, ob oder nicht alle Peaks verarbeitet worden sind, um jeden Peak zu verarbeiten (Schritt S53). In Schritt S53 bestimmt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90, ob oder nicht alle Peaks des ersten Erfassungsergebnisses und des zweiten Erfassungsergebnisses verarbeitet worden sind.
Anschließend gibt die Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit 90 das Erfassungsergebnis durch die Hauptkeule aus, in einem Zustand, in dem die fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule entfernt ist, auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Ziels, das in Schritt S51 registriert wird, wenn in Schritt S53 bestimmt wird, dass alle Peaks verarbeitet worden sind (Ja in Schritt S53), d. h., wenn bestimmt wird, dass alle Peaks des ersten Erfassungsergebnisses und des zweiten Erfassungsergebnisses verarbeitet worden sind, da die Prozesse der Schritte S45 bis S52 wiederholt an allen Peaks erfolgt sind (Schritt S54). Hierauf folgend endet der in der 13 gezeigte Prozess.
Gemäß der Array-Antennenvorrichtung 300 der dritten Ausführungsform können, wie vorstehend beschrieben, die Erfassungsergebnisse der Antennenelemente gehalten werden, kann die Winkelerfassung wiederholt ausgeführt werden, während die zu verwendende Kombination geändert wird, und kann das Erfassungsergebnis durch die Gitterkeule unter Verwendung des Ergebnisses entfernt werden. Ferner können beide Seiten der Antennenelemente, die zu den minimalen Antennenelementintervallen D angeordnet sind, weit geöffnet und die Energieversorgungseinheit für die Antennenelemente links und rechts der Antennenelemente, die zu den minimalen Antennenelementintervallen D angeordnet sind, angeordnet werden, und kann die Energieversorgungsschaltung auf einfache Weise installiert werden, auch wenn das minimale Antennenelementintervall D auf einen geringen Wert gesetzt wird.
In der dritten Ausführungsform ist das Beispiel beschrieben, gemäß dem die Prozesse der Schritte S41 bis S43 wiederholt für jede Kombination ausgeführt werden, bis in Schritt S44 in der 13 alle Kombinationen von Antennenelementen verarbeitet wurden, ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt. In der dritten Ausführungsform kann der Prozess der Schritte S41 bis S43 wiederholt an einer Kombination von Antennenelementen ausgeführt werden, die in Schritt S41 gewählt wird. Wenn beispielsweise nur die Kombination von D × 4 und D × 5 (drittes Beispiel in der 10) und die Kombination von D × 3 und D × 5 (zweites Beispiel in der 10) in Schritt S41 gewählt werden, können die Prozesse der Schritte S41 bis S43 wiederholt an den beiden Kombinationen erfolgen.
Gemäß den Array-Antennenvorrichtungen 100 bis 300 der ersten bis dritten Ausführungsform, die mit der Array-Antenne mit der Anordnungsstruktur der vorliegenden Ausführungsform ausgerüstet sind, kann, wie vorstehend beschrieben, das Problem bei der Entfernung der fehlerhaften Erfassung infolge der Gitterkeule im Stand der Technik gelöst werden, worauf nachstehend noch eingegangen ist.
Im Patentdokument 1 beispielsweise ist eine Array-Antenne beschrieben, bei der ein Array-Intervall einer Sendeantenne und ein Array-Intervall einer Empfangsantenne auf ein Verhältnis von teilerfremden ganzen Zahlen gesetzt werden und die Gitterkeule durch das Produkt aus Sende- und Empfangsantennenmustern mit einem Verhältnis, bei dem sich die Gitterkeulen nicht gegenseitig überlappen, unterdrückt wird. Bei der Array-Antennenvorrichtung gemäß Patentdokument 1 wird das Antennenelementintervall derart bestimmt, dass die Gitterkeule an der Nullstelle des Elementantennenmusters auftritt. Das Verfahren gemäß Patentdokument 1 erfolgt jedoch nicht in der Annahme, dass eine Strahlabtastung erfolgt. Aus diesem Grund ist, wenn die Strahlabtastung erfolgt, die Nullstelle des Elementantennenmusters nicht identisch mit den Positionen der Gitterkeulen der Sende- und Empfangsantennen, so dass dahingehend ein Problem aufritt, dass einige Gitterkeulen wahrscheinlich nicht unterdrückt werden, sondern in dem Erfassungswinkelbereich zurückbleiben.
Demgegenüber weist die Array-Antennenvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Array-Antennenvorrichtung auf, die angeordnet ist, um die zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen aufzuweisen. Hierin sind die Antennenelementintervalle der zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen ganzzahlige Vielfachen des minimalen Antennenelementintervalls, das als das Antennenelementintervall dient, das derart bestimmt wird, dass die Gitterkeule nicht in einem vorbestimmten Erfassungswinkelbereich (Strahlabtastbereich) auftritt, wie durch die Gleichung 1 beschrieben, und sind die ganzen Zahlen positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2 mit einem teilerfremden Verhältnis. Dementsprechend kann, gemäß der Array-Antennenvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, die fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule in einem vorbestimmten Erfassungswinkelbereich (–α bis α) (Strahlabtastbereich) entfernt werden. Genauer gesagt, es ist möglich, die Erfassungsergebnisse durch die zwei Arten von Array-Antennen zu vergleichen und den Erfassungspeak durch die Gitterkeule in dem Strahlabtastbereich zu bestimmen. Wenn die Strahlabtastung in der Array-Antenne erfolgt, kann, wie vorstehend beschrieben, die fehlerhafte Erfassung infolge der Gitterkeule entfernt werden.
Ferner wird eine Array-Antennenvorrichtung berücksichtigt, bei der Antennenelemente einer Empfangsantenne zu kleinen Intervallen angeordnet sind, bei denen die Gitterkeule nicht in einem Erfassungswinkelbereich auftritt, liegt jedoch dahingehend ein Problem vor, dass dann, wenn das Intervall der Antennenelementanordnung, das bestimmt wird, abnimmt, die Größe der gesamten Antenne abnimmt und die Breite eines gebildeten Strahls zunimmt, d. h. sich die Winkelauflösung verschlechtert. Ferner liegt, bei dieser Array-Antennenvorrichtung, dahingehend ein Problem vor, dass, da die Antennenelemente zu kleinen Intervallen angeordnet sind, es schwierig ist, einen Energieversorgungsanschluss zwischen den Antennenelementen anzuordnen. Wenn beispielsweise eine Strahlabtastung von ±90° erfolgt, ist es erforderlich, das Antennenelementintervall auf kleiner oder gleich 0,5λ zu setzen, ist jedoch, wenn die Energieversorgung über einen Wellenleiter erfolgt, die horizontale Breite des Wellenleiters bereits größer oder gleich 0,5, so dass es schwierig ist, den Wellenleiter zwischen den Antennenelementen anzuordnen.
Die Array-Antennenvorrichtung mit der Array-Antenne mit der Anordnungsstruktur der vorliegenden Ausführungsform weist die Konfiguration auf, bei der das Antennenelementintervall groß ist und eine breitwinklige Strahlabtastung erfolgen kann. Insbesondere erfolgt, in der vorliegenden Ausführungsform, der Zielerfassungsprozess zu den jeweiligen Antennenelementintervallen unter Verwendung der Array-Antenne, die auf die zwei Arten von Array-Antennenelementanordnungen aufgeschlüsselt werden kann, die sich im Antennenelementintervall unterscheiden, wird der Geist durch die Gitterkeule bestimmt und entfernt, indem die Ergebnisse verglichen werden, und erfolgt die breitwinklige Strahlabtastung. Dementsprechend kann das Elementintervall, das größer als das minimale Elementintervall ist, an mehreren Positionen der Array-Antenne gewährleistet und kann der Wellenleiter zwischen den Antennenelementen angeordnet werden. Ferner wird, wenn die Array-Antennenelemente ein großes Intervall aufweisen, die Breite des Strahls verringert. Folglich wird die Winkelauflösung verbessert, so dass sie höher als bei einer Array-Antenne ist, bei der die gleiche Anzahl von Elementen zu dem minimalen Elementintervall angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

10: Antennenelement
20: Erste Array-Antenne
30: Zweite Array-Antenne
40: Steuereinheit
50: Abstands-/Geschwindigkeitserfassungseinheit
55: Antennenelementwähleinheit
60: Winkelerfassungseinheit
70: Vergleichserfassungseinheit
80: Dritte Array-Antenne
90: Erfassungsergebnisverarbeitungseinheit
100, 200, 300: Array-Antennenvorrichtung

Claims

Array-Antennenvorrichtung mit mehreren Antennenelementen, die angeordnet sind, um eine erste Antennenelementanordnung, in der die Antennenelemente zu Elementintervallen mit einer vorbestimmten Periodizität angeordnet sind, und eine zweite Antennenelementanordnung, in der die Antennenelemente zu Elementintervallen mit einer vorbestimmten Periodizität verschieden von der Periodizität in der ersten Antennenelementanordnung angeordnet sind, aufzuweisen, wobei die Array-Antennenvorrichtung aufweist: – eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, eine fehlerhafte Erfassung infolge einer Gitterkeule auf der Grundlage eines Vergleichs eines Erfassungsergebnisses durch eine Array-Antenne der ersten Antennenelementanordnung und eines Erfassungsergebnisses durch eine Array-Antenne der zweiten Antennenelementanordnung zu entfernern, wobei – ein erstes Elementintervall, das als ein Antennenelementintervall der ersten Antennenelementanordnung dient, und ein zweites Elementintervall, das als ein Antennenelementintervall der zweiten Antennenelementanordnung dient, Intervalle eines ganzzahligen Vielfachen eines minimalen Antennenelementintervalls sind, das als ein Antennenelementintervall bestimmt wird, das die nachfolgende Gleichung 1 erfüllt: 0 < D < (0.5λ/sinα) (1) – (wobei, in der Gleichung 1, D das minimale Antennenelementintervall beschreibt, α einen vorbestimmten maximalen Erfassungswinkel beschreibt, und λ eine Wellenlänge von einer Funkwelle beschreibt), und – eine erste ganze Zahl, die als eine ganze Zahl dient, die zum Setzen des ersten Elementintervalls auf das ganzzahlige Vielfache des minimalen Antennenelementintervalls verwendet wird, und eine zweite ganze Zahl, die als eine ganze Zahl dient, die zum Setzen des zweiten Elementintervalls auf das ganzzahlige Vielfache des minimalen Antennenelementintervalls verwendet wird, eine Bedingung dahingehend erfüllen, dass sie positive ganze Zahlen von größer oder gleich 2 mit einem teilerfremden Verhältnis sind.
Array-Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelemente entsprechend der ersten Antennenelementanordnung und die Antennenelemente entsprechend der zweiten Antennenelementanordnung derart angeordnet sind, dass eine Array-Antenne der ersten Antennenelementanordnung und eine Array-Antenne der zweiten Antennenelementanordnung parallel angeordnet sind.
Array-Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelemente entsprechend der ersten Antennenelementanordnung und die Antennenelemente entsprechend der zweiten Antennenelementanordnung derart angeordnet sind, dass die erste Antennenelementanordnung und die zweite Antennenelementanordnung kombiniert und in Reihe auf einer geraden Linie angeordnet sind, in einem Zustand, in dem sich eine Position von wenigstens einem der Antennenelemente der ersten Antennenelementanordnung und eine Position von wenigstens einem der Antennenelemente der zweiten Antennenelementanordnung überlappen.